具有流動(dòng)管線的環(huán)狀屏障系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過井管結(jié)構(gòu)(3)與井口(40)連接的環(huán)狀屏障系統(tǒng)(100)，包括待在該井管結(jié)構(gòu)和套管(20)或井下井眼(5)的內(nèi)壁(4)之間的環(huán)空(2)中膨脹，以在第一區(qū)域(8)和第二區(qū)域(9)之間提供區(qū)域隔離的第一環(huán)狀屏障(1)和第二環(huán)狀屏障，每個(gè)環(huán)狀屏障包括：在縱向方向上延伸用于作為所述井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件(6)；環(huán)繞所述管狀部件且限定出空間(13)的可膨脹套筒(7)；用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述套筒的開口(11)；和將可膨脹套筒與管狀部件連接的第一連接件(15)和第二連接件(16)，其中所述第一連接件布置成最接近井口，所述系統(tǒng)還包括將井口與所述開口流體連接用于向開口供應(yīng)流體以膨脹所述可膨脹套筒的流動(dòng)管線(17)。此外，本發(fā)明涉及一種完井系統(tǒng)和方法。
【專利說明】具有流動(dòng)管線的環(huán)狀屏障系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過井管結(jié)構(gòu)與井口連接的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，該環(huán)狀屏障系統(tǒng)包括待在井管結(jié)構(gòu)和套管或井下井眼的內(nèi)壁之間環(huán)空中膨脹以在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供區(qū)域隔離的第一環(huán)狀屏障和第二環(huán)狀屏障。此外，本發(fā)明涉及一種完井系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在已知的環(huán)狀屏障解決方案中，井套管被加壓，以便膨脹環(huán)狀屏障，但是不是完井的所有部件都能承受這樣高的壓力，因此，需要替代的解決方案以便在膨脹環(huán)狀屏障的同時(shí)保護(hù)這些部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)和不足。更具體地，目的是提供一種改進(jìn)的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述環(huán)狀屏障的可膨脹套筒的膨脹提供了一種比已知解決方案更安全的解決方案，從而避免從內(nèi)部對(duì)套管加壓以膨脹環(huán)狀屏障。
[0004]從下面的描述中將變得顯而易見的上述目的以及眾多的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征由根據(jù)本發(fā)明的方案來實(shí)現(xiàn)，即通過一種借助于井管結(jié)構(gòu)與井口連接的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，該環(huán)狀屏障系統(tǒng)包括:
[0005]-待在井管結(jié)構(gòu)和套管或井下井筒的內(nèi)壁之間的環(huán)空中膨脹的以在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供區(qū)域隔離的環(huán)狀屏障，該環(huán)狀屏障包括:
[0006]-在縱向方向上延伸用于作為所述井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件；
[0007]-環(huán)繞所述管狀部件且限定出一空間的可膨脹套筒；
[0008]-用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述可膨脹套筒的開口；和
[0009]-將可膨脹套筒與管狀部件相連接的第一連接件和第二連接件，其中所述第一連接件布置成最接近井口，
[0010]其中，所述系統(tǒng)還包括將井口與所述開口流體連接用于供應(yīng)流體到所述開口以膨脹所述可膨脹套筒的流動(dòng)管線。
[0011]在另一實(shí)施例中，所述環(huán)狀屏障系統(tǒng)可通過井管結(jié)構(gòu)與井口連接，并且包括:
[0012]-待在井管結(jié)構(gòu)和套管或井下井眼的內(nèi)壁之間的環(huán)空中膨脹，以在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間提供區(qū)域隔離的第一環(huán)狀屏障和第二環(huán)狀屏障，每個(gè)環(huán)狀屏障包括:
[0013]-在縱向方向上延伸用于作為井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件；
[0014]-環(huán)繞所述管狀部件且限定出一空間的可膨脹套筒；
[0015]-用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述套筒的開口；和
[0016]-將可膨脹套筒與管狀部件連接的第一連接件和第二連接件，其中所述第一連接件布置成最接近井口，
[0017]所述系統(tǒng)還包括將該井口與所述開口流體連接用于供應(yīng)流體到所述開口以膨脹所述可膨脹套筒的流動(dòng)管線，該第一環(huán)狀屏障的該第二連接件具有第二開口，該第二連接件的該第二開口通過第二流動(dòng)管線部件與布置在該第二環(huán)狀屏障的該第一連接件中的開口流體連接，用于膨脹該第二環(huán)狀屏障的該可膨脹套筒，其中第二閥布置在所述第二開口中，所述第二閥是雙通閥，該第二閥在預(yù)定的壓力下斷開與該第二環(huán)狀屏障的連通并打開與處于膨脹狀態(tài)的所述環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間的流體連通，以對(duì)該環(huán)狀空間加壓。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，閥可以布置在所述開口中。
[0019]此外，該閥可適于在預(yù)定的壓力下關(guān)閉。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施例中，流動(dòng)管線可沿井管結(jié)構(gòu)的外表面延伸。
[0021]此外，流動(dòng)管線可以在井管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或槽中延伸。
[0022]在又一個(gè)實(shí)施例中，所述開口可布置在所述連接件中或所述管狀部件中。
[0023]此外，該流動(dòng)管線可具有明顯小于管狀部件的總外徑的總外徑。
[0024]流動(dòng)管線的外徑可小于管狀部件外徑的50%，優(yōu)選小于管狀部件外徑的30%，更優(yōu)選小于管狀部件外徑的15%或更少。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，所述井口可以包括井口閥。
[0026]所述井口閥可連接至泵單元。
[0027]在另一實(shí)施例中，第一連接件的開口可通過流動(dòng)管線流體連接到井口。
[0028]上述環(huán)狀屏障系統(tǒng)還可以包括第二環(huán)狀屏障，其包括在縱向方向上延伸用于作為井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件；環(huán)繞所述管狀部件且限定出空間的可膨脹套筒；用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述可膨脹套筒的開口 ；將可膨脹套筒與管狀部件連接的第一連接件和第二連接件，所述第一連接件布置成最接近井口。
[0029]此外，第二連接件可以具有第二開口，第二連接件的第二開口可通過第二流動(dòng)管線部件與布置在的第二環(huán)狀屏障的第一連接件中的開口流體連接，用于膨脹第二環(huán)狀屏障的可膨脹套筒。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，第二閥可以布置在所述第二開口中。
[0031]此外，第二閥可以適于在預(yù)定的壓力下關(guān)閉。
[0032]此外，環(huán)狀屏障系統(tǒng)可以包括第二流動(dòng)管線，以便使流體進(jìn)入處于膨脹狀態(tài)下的所述環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間，從而對(duì)環(huán)狀空間加壓，并且該系統(tǒng)可包括當(dāng)流體達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)使第一流動(dòng)管線與第二流動(dòng)管線流體連接的開關(guān)閥。
[0033]而且，第二流動(dòng)管線可與第一環(huán)狀屏障中的流體通道相連接，該流體通道延伸穿過第一環(huán)狀屏障，以便使流體進(jìn)入環(huán)狀空間。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)閥可以是流體靜壓開關(guān)。
[0035]此外，第二閥可以是雙通閥，該第二閥在預(yù)定的壓力下可斷開與第二環(huán)狀屏障的連通，并且可以打開與處于膨脹狀態(tài)的環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間的流體連通，以便對(duì)環(huán)狀空間加壓。
[0036]在另一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以包括布置成與所述開口連接的釋放裝置，用于在套筒膨脹之后斷開流動(dòng)管線。
[0037]在又一個(gè)實(shí)施例中，切割裝置可以布置成與井口連接。
[0038]此外，該系統(tǒng)可以包括壓力傳感器工具。
[0039]另外，該工具可以包括氣體檢測(cè)單元和/或壓力測(cè)量單元。
[0040]此外，上述環(huán)狀屏障系統(tǒng)可包括第三環(huán)狀屏障，包括:[0041]-在縱向方向上延伸用于作為所述井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件；
[0042]-環(huán)繞所述管狀部件且限定出空間的可膨脹套筒；
[0043]-用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述可膨脹套筒的開口；和
[0044]-將可膨脹套筒與管狀部件連接的第一連接件和第二連接件，其中所述第一連接件布置成最接近井口，
[0045]所述系統(tǒng)還包括將第二環(huán)狀屏障中的第二連接件中的開口與第三環(huán)狀屏障的第一連接件中的開口流體連接，用于供應(yīng)流體到所述開口以膨脹第三環(huán)狀屏障的可膨脹套筒的流動(dòng)管線。
[0046]上述環(huán)狀屏障系統(tǒng)還可包括用于使流體進(jìn)入處于膨脹狀態(tài)的所述第一和第二環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間從而對(duì)環(huán)狀空間加壓的第二流動(dòng)管線。
[0047]此外，上述環(huán)狀屏障系統(tǒng)還可包括當(dāng)流體達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)將第一流動(dòng)管線與第二流動(dòng)管線流體連接的開關(guān)閥。
[0048]在一個(gè)實(shí)施例中，第二流動(dòng)管線可與所述第一環(huán)狀屏障的流體通道連接，并且該通道可延伸穿過第一環(huán)狀屏障，以便使流體進(jìn)入環(huán)狀空間。
[0049]此外，開關(guān)閥也可以是流體靜壓開關(guān)。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，所述開口可布置在所述管狀部件中，流動(dòng)管線可在管狀部件中延伸。
[0051]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第二連接件的第二閥可以與第二環(huán)狀屏障的第一連接件中的開口流體連接。
[0052]在又一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)環(huán)狀屏障可通過流動(dòng)管線串聯(lián)地連接。
[0053]此外，本發(fā)明涉及包括井管結(jié)構(gòu)、井口和根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀屏障系統(tǒng)的完井系統(tǒng)。
[0054]所述井口可包括井口閥。
[0055]此外，井口閥可連接到泵單元。
[0056]在一個(gè)實(shí)施例中，切割裝置可以布置成與所述井口連接用于在套筒膨脹之后切割流動(dòng)管線。
[0057]此外，本發(fā)明涉及一種用于在井管結(jié)構(gòu)和套管或井下井眼的內(nèi)壁之間的環(huán)空中膨脹根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀屏障方法，所述方法包括以下步驟:
[0058]-對(duì)流體加壓，和
[0059]-將流體經(jīng)由所述流動(dòng)管線弓I入環(huán)狀屏障的空間內(nèi)，以膨脹所述可膨脹套筒。
[0060]所述方法還可包括引導(dǎo)流體穿過環(huán)狀屏障進(jìn)入第二環(huán)狀屏障的可膨脹空間以膨脹第二環(huán)狀屏障的套筒的步驟。
[0061]在一個(gè)實(shí)施例中，流動(dòng)管線可在所述環(huán)狀屏障已膨脹后被切斷。
[0062]最后，本發(fā)明涉及一種用于將根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀屏障系統(tǒng)布置于完井系統(tǒng)中的方法，該方法包括以下步驟:
[0063]-將環(huán)狀屏障作為井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝，
[0064]-將流動(dòng)管線與環(huán)狀屏障的開口相連接，和
[0065]-在給流動(dòng)管線供料的同時(shí)，將具有已安裝的環(huán)狀屏障的井管結(jié)構(gòu)下降進(jìn)入套管和/或井眼?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0066]下面將參考后附的示意圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，所述示意圖出于示例目的僅示出了一些非限制性的實(shí)施例，其中:
[0067]圖1示出了環(huán)狀屏障系統(tǒng)；
[0068]圖2示出了圖1的環(huán)狀屏障系統(tǒng)的放大圖；
[0069]圖3示出了環(huán)狀屏障系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例；
[0070]圖4示出了圖3的環(huán)狀屏障系統(tǒng)的放大圖；
[0071]圖5示出了環(huán)狀屏障系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例；
[0072]圖6a示出了管狀部件的截面圖；和
[0073]圖6b示出了管狀部件的另一個(gè)實(shí)施例的截面圖。
[0074]所有的附圖是高度示意性的，未必按比例繪制，并且它們僅示出了闡明本發(fā)明所必需的那些部件，省略或僅暗示了其它部件。
【具體實(shí)施方式】
[0075]圖1示出環(huán)狀屏障系統(tǒng)100，其中該系統(tǒng)與井管結(jié)構(gòu)3連接，該井管結(jié)構(gòu)又連接至井口 40。井管結(jié)構(gòu)3由中間套管20環(huán)繞，在井管結(jié)構(gòu)3和中間套管20之間形成環(huán)空(環(huán)形空間)2。環(huán)狀屏障系統(tǒng)100包括待在井管結(jié)構(gòu)3和中間套管20的內(nèi)壁4之間的環(huán)空2中膨脹以在環(huán)狀屏障I上方的第一區(qū)域8和環(huán)狀屏障I下方的第二區(qū)域9之間提供區(qū)域隔離的環(huán)狀屏障I。因此，環(huán)狀屏障I上方的環(huán)空2與儲(chǔ)層28隔離。
[0076]環(huán)狀屏障包括沿縱向方向延伸用于作為井管結(jié)構(gòu)3的一部分安裝的管狀部件6。環(huán)狀屏障還包括可膨脹套筒7，其環(huán)繞管狀部件6并環(huán)繞限定在管狀部件6和可膨脹套筒7之間的空間13可膨脹套筒。環(huán)狀屏障還包括用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述套筒的開口 11。可膨脹套筒借助于第一連接件15和第二連接件16與管狀部件連接，其中，所述第一連接件15布置成最接近井口 40。為了膨脹所述套筒，該系統(tǒng)還包括使井口 40與開口11流體連接的流動(dòng)管線17，用于將流體供給到所述開口以膨脹所述可膨脹套筒。在這種方式，環(huán)狀屏障I可通過對(duì)流動(dòng)管線加壓經(jīng)由井口從鉆探設(shè)備膨脹。在為海底井口的情況下，所述井口可以包括泵單元35，該泵單元能夠借助于水下遙控潛器(ROV)(未示出)并因此間接地從鉆探設(shè)備致動(dòng)。在為岸上井口的情況下，泵單元可以與一個(gè)或多個(gè)井口連接用于通過流動(dòng)管線17提供加壓流體。
[0077]通過提供連接泵單元35與空間13的流動(dòng)管線17，能夠避免在管狀部件中開口，并且井管結(jié)構(gòu)不會(huì)再必須加壓到足以膨脹可膨脹套筒7的壓力。以這種方式，形成井管結(jié)構(gòu)的一部分的其它部件不會(huì)暴露在高膨脹壓力下，因此可以不考慮它們是否能夠承受如此高的壓力來選擇這些部件。此外，環(huán)狀屏障的膨脹使用較少的能量，因?yàn)椴槐貫榱伺蛎洯h(huán)狀屏障而對(duì)整個(gè)井管結(jié)構(gòu)加壓，而是只對(duì)作為流動(dòng)管線的相當(dāng)小的體積加壓。
[0078]如圖1所示，流動(dòng)管線17沿井管結(jié)構(gòu)3的外表面19延伸。在另一實(shí)施例中，如圖6A所示流動(dòng)管線在井管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部延伸，或者如圖6B所示在井管結(jié)構(gòu)的槽50中延伸。
[0079]首先，圖1所示的環(huán)狀屏障系統(tǒng)的環(huán)狀屏障作為井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝，然后在安裝有環(huán)狀屏障的井管結(jié)構(gòu)被下降到中間套管和/或井眼內(nèi)之前將流動(dòng)管線與環(huán)狀屏障的開口相連接，同時(shí)給流動(dòng)管線供料，使得流動(dòng)管線與開口保持連接。隨后，環(huán)狀屏障的可膨脹套筒在井管結(jié)構(gòu)3和套管20或井眼5的內(nèi)壁4之間的環(huán)空2中膨脹，通過啟動(dòng)泵單元35和對(duì)流體加壓并將所述流體經(jīng)由流動(dòng)管線引導(dǎo)入環(huán)狀屏障的空間內(nèi)，使得可膨脹套筒膨脹。
[0080]如圖2所示，環(huán)狀屏障的開口 11布置在第一連接件15中。流動(dòng)管線17與開口 11連接以膨脹環(huán)狀屏障的可膨脹套筒7，從而避免在管狀部件中設(shè)置開口。此外，在連接件中設(shè)有開口增大了連接件相對(duì)所述管狀部件的密封能力。通過避免在管狀部件中設(shè)置開口，連接件與管狀部件之間的密封不如井的完整性那么重要。在另一實(shí)施例中，所述開口可布置在管狀部件中，使得流動(dòng)管線在井管結(jié)構(gòu)內(nèi)延伸。在此，環(huán)狀屏障系統(tǒng)可以安裝在市場(chǎng)上現(xiàn)有的系統(tǒng)中，僅需要較小的調(diào)整。
[0081]在圖2中，環(huán)狀屏障包括布置在開口 11中以便讓流體通過所述開口進(jìn)入，但是防止所述流體再次流入到流動(dòng)管線內(nèi)的閥18。換言之，該閥可以是單向閥。此外，可膨脹套筒已經(jīng)膨脹之后，流動(dòng)管線從井口釋放并棄入環(huán)空內(nèi)。或者，流動(dòng)管線17通過圖1所示的與連接件15的開口相連接的釋放裝置30被釋放，并通過井口 40拉出。閥可適于在預(yù)定的壓力下關(guān)閉，這樣，當(dāng)可膨脹套筒已膨脹時(shí)，閥在剛好比膨脹壓力高的壓力下關(guān)閉，確保當(dāng)流動(dòng)通過釋放裝置30被斷開或切斷時(shí)可膨脹空間13關(guān)閉。這樣，釋放裝置30可以布置成與所述井口連接或與閥或開口連接。
[0082]圖2所示的流動(dòng)管線具有總外徑Dfl，其明顯小于管狀部件的總外徑Dtp。這樣，流動(dòng)管線的外徑Dfl小于管狀部件的外徑的50%，優(yōu)選小于管狀部件的外徑的30%，更優(yōu)選小于管狀部件的外徑的15%或更小。這樣，流動(dòng)管線可容易地放置在井管結(jié)構(gòu)和中間套管之間的環(huán)空中。
[0083]在圖3中，環(huán)狀屏障系統(tǒng)還包括:具有作為井管結(jié)構(gòu)3的一部分安裝的管狀部件6的第二環(huán)狀屏障21 ;環(huán)繞該管狀部件并限定出空間13的可膨脹套筒7 ;用于使流體進(jìn)入該空間以膨脹套筒的開口 11 ;和將可膨脹套筒與管狀部件相連接的第一連接件15和第二連接件16，其中所述第二環(huán)狀屏障的第一連接件布置成最接近井口。
[0084]第一環(huán)狀屏障I的第二連接件16包括第二開口 22，該第二開口通過第二流動(dòng)管線部件25與布置在第二環(huán)狀屏障21的第一連接件15中的開口 11流體連接，用于膨脹第二環(huán)狀屏障的可膨脹套筒。第二閥23布置第二開口 22中，其適于在預(yù)定的壓力下關(guān)閉。
[0085]如圖3所示，環(huán)狀的屏障系統(tǒng)還可包括第三環(huán)狀屏障43，其通過流動(dòng)管線部件44與第二環(huán)狀屏障21的第二連接件相連接，使得當(dāng)所述第一環(huán)狀屏障被膨脹或固定時(shí)，高壓流體被引導(dǎo)進(jìn)入第二環(huán)狀屏障的可膨脹空間，并進(jìn)一步進(jìn)入第三環(huán)狀屏障的空間。因此，可以同時(shí)或大致同時(shí)發(fā)生多個(gè)環(huán)狀屏障的膨脹。
[0086]在圖4中，示出了第一環(huán)狀屏障I和第二環(huán)狀屏障21，其中第一環(huán)狀屏障借助于流動(dòng)管線17與井的頂部或井口相連接，并且所述第一環(huán)狀屏障借助于流動(dòng)管線17的第二流動(dòng)管線部件25與第二環(huán)狀屏障21流體連接。第二閥23可布置在所述第一環(huán)狀屏障的第二連接件中的第二開口 22中。在圖4中，第二閥23是雙通閥，其在預(yù)定的壓力下斷開與第二環(huán)狀屏障的連通，并打開與在膨脹狀態(tài)下的環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間29的流體連通，從而對(duì)環(huán)狀空間加壓。通過能夠?qū)υ谂蛎浀牡谝缓偷诙h(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間加壓，可以對(duì)所述第一環(huán)狀屏障進(jìn)行壓力測(cè)試，以確定所述第一環(huán)狀屏障是否已封閉環(huán)空，在第一環(huán)狀屏障上方的第一區(qū)域和第一環(huán)狀屏障下方的第二區(qū)域之間的提供區(qū)域隔離。一些種類的可識(shí)別的化學(xué)品可以添加至在流動(dòng)管線中流動(dòng)的流體中，或者壓力感應(yīng)工具31可以插入在所述井管結(jié)構(gòu)中，如圖5所示。壓力測(cè)試工具包括氣體檢測(cè)單元36和/或壓力測(cè)量單元37。
[0087]在另一實(shí)施例中，環(huán)狀屏障系統(tǒng)包括用于使流體進(jìn)入處于膨脹狀態(tài)下的環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間以對(duì)環(huán)狀空間加壓的第三流動(dòng)管線52。第三流動(dòng)管線可以從泵單元延伸到第一環(huán)狀屏障并與第一屏障中的通道連接，經(jīng)過第一屏障到所述第二連接件中的第二開口。在另一實(shí)施例中，通道可延伸通過第一屏障的管狀部件以讓流體進(jìn)入環(huán)狀空間。在另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括當(dāng)流體達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)使第一流動(dòng)管線與第二流動(dòng)管線流體連接的開關(guān)閥。以這種方式，僅第一流動(dòng)管線與所述泵裝置連接和第二流動(dòng)管線與在環(huán)空中進(jìn)一步向下的第一流動(dòng)管線連接。在一實(shí)施例中，所述開關(guān)閥是流體靜壓開關(guān)。
[0088]本發(fā)明涉及包括上述環(huán)狀屏障系統(tǒng)、井管結(jié)構(gòu)和井口的完井系統(tǒng)，如圖1所不。井口可以包括連接至泵單元的井口閥53。完井系統(tǒng)可包括布置成與所述井口連接用于在套筒膨脹之后切割流動(dòng)管線的切割裝置54。
[0089]本發(fā)明容許不同形式的實(shí)施例。對(duì)具體的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述并在附圖中示出，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的公開內(nèi)容應(yīng)被視為本發(fā)明的原理的示例，并不旨在將本發(fā)明限于本文所示和所述的示例。應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)的是，上文所討論的不同實(shí)施例的不同教導(dǎo)可單獨(dú)地或以任何適當(dāng)?shù)慕M合應(yīng)用，以產(chǎn)生所需結(jié)果。
[0090]流動(dòng)管線指的是在介于環(huán)繞套管的中間套管和中間套管之間的環(huán)空中從井的頂部沿著套管的外側(cè)并在套管外側(cè)上延伸的管狀導(dǎo)管。流動(dòng)管線向下供給加壓流體，如海水，至環(huán)狀屏障的可膨脹空間以膨脹套筒。因此，流動(dòng)管線由一種能夠承受如此高的壓力即高達(dá)10，000PSI (磅/平方英寸)的壓力差的材料如金屬制成。
[0091]環(huán)狀屏障也可稱為封隔器或類似的可膨脹裝置。井管結(jié)構(gòu)可以是生產(chǎn)油管或套管，或者在井或井眼中的類似種類的井下管。環(huán)狀屏障可用在井眼中的內(nèi)生產(chǎn)油管和外管之間或者用在管和井眼的內(nèi)壁之間。井可具有若干種管，并且本發(fā)明的環(huán)狀屏障可被安裝用于所有的管。
[0092]可以用來控制流經(jīng)第一和第二流體通路的流量的閥可以是任何類型的閥，例如球閥、蝶閥、節(jié)流閥、止回閥或單向閥、膜片閥、膨脹閥、閘閥、球形閥、刀閥、針閥、活塞閥、夾管閥或旋塞閥。
[0093]可膨脹管狀金屬套筒可以為冷拔或熱拔管結(jié)構(gòu)。
[0094]用于使可膨脹套管膨脹的流體可為在工具和/或井管結(jié)構(gòu)周圍存在于井眼內(nèi)的任何類型的井筒流體。此外，流體可為水泥、氣體、水、聚合物或雙組分復(fù)合物，例如與結(jié)合劑或硬化劑混合或反應(yīng)的粉末或顆粒。在將后來的流體注入管狀部件和可膨脹套筒之間的空腔之前，部分流體諸如硬化劑可存在于該空腔內(nèi)。
[0095]流體或井筒流體是指存在于油井或氣井井下的任何類型的流體，如天然氣、石油、油基泥漿、原油、水等。氣體是指存在于井、完井、或裸井中的任何類型的氣體組分，并且油是指任何類型的油組分，例如原油，含油流體等。氣體、油和水流體可因此均分別包括除氣體、油和/或水之外的其它元素或物質(zhì)。
[0096]套管是指井下使用的與油或天然氣生產(chǎn)有關(guān)的任何類型的管、管道、管結(jié)構(gòu)、襯
管、管柱等。[0097]在該工具不是完全浸沒入套管中的情況下，井下牽引器可用來推動(dòng)所述工具完全進(jìn)入井中的位置。井下牽引器是能夠在井下推動(dòng)或拉動(dòng)工具的任何類型的驅(qū)動(dòng)工具，例如Well Tractor?。
[0098]盡管上面已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不背離如下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的情況下可想到的若干變型對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)狀屏障系統(tǒng)(100)，其通過井管結(jié)構(gòu)(3)與井口(40)相連接，包括: -待在該井管結(jié)構(gòu)和套管(20)或井下井眼(5)的內(nèi)壁(4)之間的環(huán)空(2)中膨脹、以在第一區(qū)域(8)和第二區(qū)域(9)之間提供區(qū)域隔離的第一環(huán)狀屏障(I)和第二環(huán)狀屏障，每個(gè)環(huán)狀屏障包括: -在縱向方向上延伸用于作為所述井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件(6)； -環(huán)繞所述管狀部件且限定出一空間(13)的可膨脹套筒(7)； -用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述套筒的開口(11);和 -將該可膨脹套筒與該管狀部件相連接的第一連接件(15)和第二連接件(16)，其中所述第一連接件布置成最接近井口， 所述系統(tǒng)還包括流動(dòng)管線(17)，該流動(dòng)管線將該井口與所述開口流體連接用于供應(yīng)流體到所述開口以膨脹所述可膨脹套筒，該第一環(huán)狀屏障的該第二連接件具有第二開口(22)，該第二連接件的該第二開口通過第二流動(dòng)管線部件(25)與設(shè)置在該第二環(huán)狀屏障的該第一連接件中的開口流體連接，用于膨脹該第二環(huán)狀屏障的該可膨脹套筒， 其中，第二閥(23)布置在所述第二開口中，所述第二閥是雙通閥，該第二閥在預(yù)定的壓力下斷開與該第二環(huán)狀屏障的連通并打開與處于膨脹狀態(tài)的所述環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間(29)的流體連通，以對(duì)該環(huán)狀空間加壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，在所述開口中布置有閥(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述閥適于在預(yù)定的壓力下關(guān)閉。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)管線沿井管結(jié)構(gòu)的外表面(19)延伸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)管線在井管結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或槽中延伸。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)管線具有明顯小于所述管狀部件的總外徑(Dtp)的總外徑(Dfl)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述第一連接件的開口通過該流動(dòng)管線流體連接到井口。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括布置成與所述開口連接以在所述可膨脹套筒膨脹后斷開該流動(dòng)管線的釋放裝置(30)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括壓力傳感器工具(31)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述工具包括氣體檢測(cè)單元(36)和/或壓力測(cè)量單元(37)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括第三環(huán)狀屏障，包括: -在縱向方向上延伸用于作為所述井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件(6)； -環(huán)繞所述管狀部件且限定出一空間(13)的可膨脹套筒(7)； -用于使流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述可膨脹套筒的開口(11);和-將該可膨脹套筒與所述管狀部件相連接的第一連接件(15)和第二連接件(16)，并且其中所述第一連接件布置成最接近井口，所述系統(tǒng)還包括流動(dòng)管線(17)，該流動(dòng)管線將該第二環(huán)狀屏障的該第二連接件中的所述開口與該第三環(huán)狀屏障的該第一連接件中的開口流體連接，用于向所述開口供應(yīng)流體以膨脹該第三環(huán)狀屏障的所述可膨脹套筒。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，還包括第二流動(dòng)管線，該第二流動(dòng)管線用于使流體進(jìn)入介于處于膨脹狀態(tài)下的所述第一和第二環(huán)狀屏障之間的環(huán)狀空間從而對(duì)該環(huán)狀空間加壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，還包括當(dāng)流體達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)將該第一流動(dòng)管線與該第二流動(dòng)管線流體連接的開關(guān)閥。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述第二流動(dòng)管線與所述第一環(huán)狀屏障中的流體通道相連接，并且該通道延伸穿過該第一環(huán)狀屏障，以便讓流體進(jìn)入所述環(huán)狀空間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)閥可以是流體靜壓開關(guān)。
16.一種完井系統(tǒng)，包括井管結(jié)構(gòu)、井口和根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的完井系統(tǒng)，其中，所述井口包括井口閥(53)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的完井系統(tǒng)，其中，所述井口閥連接至泵單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18所述的完井系統(tǒng)，其中，切割裝置(54)布置成與所述井口連接用于在所述套筒膨脹之后切 割所述流動(dòng)管線。
20.一種用于在井管結(jié)構(gòu)(3)和套管(20)或井下井眼(5)的內(nèi)壁(4)之間的環(huán)空(2)中膨脹根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障的方法，所述方法包括以下步驟: -對(duì)流體加壓，和 -將所述流體經(jīng)由所述流動(dòng)管線引入所述環(huán)狀屏障的空間內(nèi)，使得所述可膨脹套筒膨脹。
21.一種用于將根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障系統(tǒng)布置在完井系統(tǒng)中的方法，包括以下步驟: -將環(huán)狀屏障作為井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝， -將流動(dòng)管線連接到該環(huán)狀屏障的開口，并 -在給所述流動(dòng)管線供料的同時(shí)，將具有已安裝的環(huán)狀屏障的井管結(jié)構(gòu)下降入套管和/或井眼內(nèi)。
【文檔編號(hào)】E21B33/127GK103930646SQ201280055890
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克, P·黑澤爾 申請(qǐng)人:韋爾泰克有限公司