井下套筒系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種井下工具，包括管形件，該管形件包括端口。第一球機(jī)構(gòu)包括第一梭形部，該第一梭形部可在管形件內(nèi)從覆蓋端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至暴露端口的第二位置。第一球座可與第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)；第二球機(jī)構(gòu)包括第二梭形部，該第二梭形部可在管形件內(nèi)從暴露端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至覆蓋端口的第二位置。第二球座可與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)，其中，第一球座的開(kāi)口小于第二球座的開(kāi)口。還包括打開(kāi)和關(guān)閉井下管形件中的端口的方法以及使用具有多個(gè)井下工具的套筒系統(tǒng)而以并不連續(xù)的順序來(lái)完成井下操作的方法。
【專利說(shuō)明】井下套筒系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/545605的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/545605的申請(qǐng)日為2012年7月10日，該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合到本申請(qǐng)中，作為參考。

【背景技術(shù)】
[0003]在鉆井和完井行業(yè)中，通常形成井孔，用于生產(chǎn)或注射流體。井孔用于天然資源的探測(cè)或抽取，例如烴、油、天然氣、水和可選地用于C02封存。為了提高生產(chǎn)和增加從地下井孔中抽取的速率，井孔的地層壁使用增壓泥漿、包含壓裂流體的支撐劑或其它處理流體來(lái)壓裂。一旦停止注射壓裂流體，在地層壁中的壓裂就通過(guò)顆粒來(lái)保持打開(kāi)。
[0004]普通的壓裂系統(tǒng)使得增壓壓裂流體通過(guò)管形鉆桿柱，該管形鉆桿柱穿過(guò)井孔(該井孔橫過(guò)要壓裂的區(qū)域)向井下延伸。鉆桿柱可以包括閥，該閥打開(kāi)以便允許壓裂流體朝向目標(biāo)區(qū)域引導(dǎo)。為了從地面遠(yuǎn)程打開(kāi)閥，球落入鉆桿柱內(nèi)，并處于球座上，該球座與特殊閥相連，以便阻止流體流過(guò)鉆桿柱，因此在球的靠近井上處形成壓力，該壓力向井下壓迫套筒，從而在鉆桿柱的壁中打開(kāi)一個(gè)端口。當(dāng)涉及多個(gè)區(qū)域時(shí)，多個(gè)球座有不同尺寸，且井中最下方的座最小，井中最上方的座最大，從而增加直徑的球連續(xù)落入鉆桿柱內(nèi)，以便從井下端至井上端順序打開(kāi)閥。因此，通過(guò)開(kāi)始于將井中最下方的區(qū)域壓裂和朝著井中最上方的區(qū)域向上工作，井孔的多個(gè)區(qū)域以“從底部向上”的方法來(lái)壓裂。
[0005]盡管普通的壓裂工作以從底部向上的方法來(lái)順序完成，但是也提出了可選的階段處理，其中，在趾部(toe)激發(fā)第一間隔，在較靠近踵部(heel)激發(fā)第二間隔，第三間隔在第一和第二間隔之間壓裂。這樣的處理表示為在第三間隔的過(guò)程中利用在巖石中的變化應(yīng)力，以便連接前兩個(gè)間隔的應(yīng)力釋放壓裂部。不過(guò)，完成這樣的處理只能通過(guò)從地面的干預(yù)(需要復(fù)雜的操縱)或者智能井系統(tǒng)(“IWS”)技術(shù)。
[0006]本領(lǐng)域能夠接受可選的裝置和方法，用于交替進(jìn)行一系列的壓裂工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]井下工具包括:管形件，該管形件包括端口 ；第一球機(jī)構(gòu)，該第一球機(jī)構(gòu)包括--第一梭形部，該第一梭形部可在管形件內(nèi)從覆蓋端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至暴露端口的第二位置；以及第一球座，該第一球座可與第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)；以及第二球機(jī)構(gòu)，該第二球機(jī)構(gòu)包括:第二梭形部，該第二梭形部可在管形件內(nèi)從暴露端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至覆蓋端口的第二位置；以及第二球座，該第二球座可與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)，其中，第一球座的開(kāi)口小于第二球座的開(kāi)口。
[0008]一種套筒系統(tǒng)，可用于以并不連續(xù)的順序暴露和覆蓋端口，套筒系統(tǒng)包括多個(gè)井下工具，至少一個(gè)井下工具包括:管形件，該管形件包括端口 ；第一球機(jī)構(gòu)，該第一球機(jī)構(gòu)包括:第一梭形部，該第一梭形部可在管形件內(nèi)從覆蓋端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至暴露端口的第二位置；以及第一球座，該第一球座可與第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)；以及第二球機(jī)構(gòu)，該第二球機(jī)構(gòu)包括:第二梭形部，該第二梭形部可在管形件內(nèi)從暴露端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至覆蓋端口的第二位置；以及第二球座，該第二球座可與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)，其中，第一球座的開(kāi)口小于第二球座的開(kāi)口。
[0009]一種打開(kāi)和關(guān)閉井下管形件中的端口的方法，該方法包括:通過(guò)第一球座來(lái)停止第一球，該第一球座可與覆蓋端口的第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)；使得管形件增壓，以便使得第一梭形部運(yùn)動(dòng)和暴露端口 ；通過(guò)第二球座來(lái)停止第二球，該第二球座在井內(nèi)在第一球座的靠近井上處，該第二球座可與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)；以及增壓管形件，以便使得第二梭形部運(yùn)動(dòng)和關(guān)閉端口。
[0010]一種使用具有多個(gè)井下工具的套筒系統(tǒng)而以并不連續(xù)的順序來(lái)完成井下操作的方法，該方法包括:使得第一球沿套筒系統(tǒng)向下落入第一井下工具的第一球座中；打開(kāi)在第一井下工具中的第一端口 ；使得第二球沿套筒系統(tǒng)向下落入第二井下工具的第一球座中；使用第二井下工具來(lái)打開(kāi)在第一端口的井上的第二端口 ；使得第三球沿套筒系統(tǒng)向下落入第二井下工具的第二球座中并關(guān)閉第二端口 ；從第二井下工具的第一球座釋放第二球，且從第二井下工具釋放第三球，該第二球處于第三井下工具的第一球座上；以及使用第三井下工具來(lái)打開(kāi)在井內(nèi)在第二端口的靠近井下處和在第一端口的靠近井上處的第三端□。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面的說(shuō)明決不認(rèn)為以任何方式限制。參考附圖，相同元件有類似標(biāo)號(hào):
[0012]圖1表示了包括井下工具的示例實(shí)施例的井下套筒和端口工具的一部分的剖視圖；
[0013]圖2-10表示了圖1的井下工具的示例實(shí)施例的一部分在示例驅(qū)動(dòng)順序中的剖視圖；以及
[0014]圖11表示了圖1的套筒系統(tǒng)的示例實(shí)施例在井孔中的側(cè)視圖，該套筒系統(tǒng)有多個(gè)井下工具，表示了示例的壓裂階段順序。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參考附圖示例和非限定地詳細(xì)介紹本發(fā)明的裝置和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。
[0016]圖1-10中表示了能夠通過(guò)多個(gè)階段來(lái)完成壓裂或酸工作的套筒系統(tǒng)10的示例實(shí)施例，這些階段并不相對(duì)于它們?cè)诰?2中的位置而按順序。對(duì)于“并不按順序”，應(yīng)當(dāng)理解為這里所述的套筒系統(tǒng)10能夠使用一系列井下工具14來(lái)以一定順序完成壓裂或酸工作，該順序例如但不局限于:第一操作“I”最接近沿井下方向8的趾部，第二操作“2”處于第一操作“I”在井中的靠近井上處，第三操作“3”在第一和第二操作之間的位置處完成，以此類推，其中，操作“6”是在該特殊序列中完成的、在井中最上方的操作，如后面參考圖11所述。盡管套筒系統(tǒng)10適于允許以并不按順序的階段來(lái)進(jìn)行壓裂或酸工作，但是這里所述的套筒系統(tǒng)10也可用于允許以其它順序工作，包括普通順序，其中，操作順序是以“從底部向上”的方法來(lái)完成，也可用于與壓裂或酸工作不同的工作。
[0017]參考圖1，圖中表示了井下工具14或套筒(例如壓裂工具)的示例實(shí)施例的一部分的半剖圖。工具14包括管形件16，該管形件16有中心線CL，該管形件16布置在井孔12中。管形件16包括有端口的套筒閥18,該套筒閥18安裝在管形件16上或形成該管形件16的一部分。在套筒閥18內(nèi)，徑向凹入部分20具有在第一端24(例如井上端)處的突出部22和在第二端28 (例如井下端)處的止動(dòng)器26。還在第二端28處在止動(dòng)器26的徑向內(nèi)側(cè)，偏移臺(tái)階30朝著徑向凹入部分20的第一端24縱向凸出。套筒閥18還包括端口 32，該端口 32是側(cè)向孔，它提供了在管形件16的內(nèi)部34和井孔12的環(huán)狀部36 (該環(huán)狀部36在管形件16和井孔12的地層壁38之間)之間的進(jìn)口。盡管只表示了一個(gè)端口 32，但是應(yīng)當(dāng)知道，環(huán)繞套筒閥18的周邊可以提供多個(gè)徑向間隔開(kāi)的端口 32。
[0018]第一球機(jī)構(gòu)40 (例如打開(kāi)球機(jī)構(gòu))和第二球機(jī)構(gòu)42 (例如關(guān)閉球機(jī)構(gòu))定位在套筒閥18的徑向內(nèi)部。第一球機(jī)構(gòu)40包括第一梭形部44，也可選擇稱為第一梭形部套筒，例如打開(kāi)梭形部，第二球機(jī)構(gòu)42包括第二梭形部46或第二梭形部套筒，例如關(guān)閉梭形部。第一和第二梭形部44、46在套筒閥18的徑向凹入部分20內(nèi)處于堆疊的縱向位置。也就是，即使當(dāng)?shù)谝缓?或第二梭形部44、46的縱向位置變化時(shí)，第一梭形部44也定位成比第二梭形部46更靠近徑向凹入部分20的第二端28。在插入狀態(tài)中，如圖1中所示，第一梭形部44通過(guò)釋放部件48 (例如剪切螺釘)而與套筒閥18連接，且處于使得第一梭形部44覆蓋端口 32的位置中，第二梭形部46通過(guò)釋放部件50(例如剪切螺釘)而與套筒閥18連接，且處于使得第二梭形部46的第一端52鄰近徑向凹入部分20的第一端24以及使得第二梭形部46的第二端54鄰近第一梭形部44的第一端56的位置中。第一梭形部44的第二端58面對(duì)徑向凹入部分20的第二端28 (但與其間隔開(kāi))。密封件60(例如O形環(huán)密封件)置于第一、第二梭形部44、46和套筒閥18之間。第一和第二梭形部44、46可以包括在它的外表面64、66上的徑向凹入部分62，以便在其中接收密封件60。第一和第二梭形部44、46的內(nèi)表面68、70包括一個(gè)或多個(gè)接合空隙72，目的將在后面介紹。接合凸起74處于各接合空隙72附近，從而接合空隙72和凸起74交替地布置。在圖1所示的插入(run-1n)位置中，防止通過(guò)端口 32而在環(huán)狀部36和管形件16的內(nèi)部部分34之間進(jìn)入，這是因?yàn)榈谝凰笮尾?4定位成覆蓋端口 32。
[0019]第一球機(jī)構(gòu)40還包括從第一梭形部44伸出的第一球座76，例如打開(kāi)球座。第一球座76包括截頭圓錐形形狀，用于在其中接收球(當(dāng)球的直徑大于在第一球座76中的開(kāi)口 78的直徑時(shí))，或者用于使球通過(guò)(當(dāng)球的直徑小于在第一球座76中的開(kāi)口 78時(shí))。密封件80 (例如O形環(huán)密封件)可定位在第一球座76和第一梭形部44之間。第一球座76由第一球座支承件82來(lái)支承，其中，第一球座支承件82沿井下方向比第一球座76更遠(yuǎn)地延伸。第一球座支承件82通過(guò)釋放部件84(例如剪切螺釘)而固定在第一梭形部44上。第一球座支承件82包括在它的內(nèi)表面88上的一個(gè)或多個(gè)接合空隙86。接合凸起90以交替方式處于各接合空隙86附近。在插入位置中，第一球座支承件82的接合凸起90與第一梭形部44的接合凸起74相抵接。
[0020]類似的，第二球機(jī)構(gòu)42還包括從第二梭形部46伸出的第二球座92，例如關(guān)閉球座。第二球座92包括截頭圓錐形形狀，用于在其中接收球(當(dāng)球的直徑大于在第二球座92中的開(kāi)口 94的直徑時(shí))，或者用于使球通過(guò)(當(dāng)球的直徑小于在第二球座92中的開(kāi)口 94時(shí))。密封件96 (例如O形環(huán)密封件)可定位在第二球座92和第二梭形部46之間。第二球座92由第二球座支承件98來(lái)支承，其中，第二球座支承件98沿井下方向比第二球座92更遠(yuǎn)地延伸。第二球座支承件98通過(guò)釋放部件100(例如剪切螺釘)而固定在第二梭形部46上。第二球座支承件98包括在它的內(nèi)表面104上的一個(gè)或多個(gè)接合空隙102。接合凸起106以交替方式處于各接合空隙102附近。在插入位置中，第二球座支承件98的接合凸起106與第二梭形部46的接合凸起74相抵接。
[0021]在所實(shí)施例中，第二球座92定位成比第一球座76在井中靠近井上，且第一球座76比第二球座92更靠近徑向內(nèi)部延伸。也就是，第一球座76具有比第二球座92的開(kāi)口94小的開(kāi)口 78。
[0022]圖2-10表示了實(shí)施圖1中所示的工具14的示例方法的驅(qū)動(dòng)順序。如圖2中所示，第一球108 (球A)沿井下方向8穿過(guò)有端口的套筒閥18和管形件16，以便在井中更靠近井下處驅(qū)動(dòng)工具(未示出)。為了使得第一球108通過(guò)第二球座92和再通過(guò)第一球座76，第一球108的直徑小于第二和第一球座92、76的開(kāi)口 94、78的尺寸，以便不會(huì)捕獲于其中。
[0023]然后，如圖3中所示，第二球220 (球B)進(jìn)入有端口的套筒閥18中。第二球110的直徑大于第一球108的直徑、小于第二球座92的開(kāi)口 94以及大于第一球座76的開(kāi)口 78。由于第二球110的直徑小于第二球座92的開(kāi)口 94，因此第二球110通過(guò)第二球座92和第二球座支承件98，如圖3中所示。由于第二球110的直徑大于第一球座76的開(kāi)口 78，因此第二球110處于第一球座76上,如圖4中所不。
[0024]下面參考圖5，在第二球110處于第一球座76上之后，壓力供給至在井中在第二球110的靠近井上的管形件16內(nèi)。因此壓力施加給第二球110，該第二球110再將壓力施加給第一球座76、第一球座支承件82和第一梭形部44 (該第一梭形部44通過(guò)釋放部件84而與第一球座支承件82連接)。在壓力沿第一方向(例如井下方向8)施加給第一梭形部44的情況下，該第一梭形部44將通過(guò)釋放部件48的釋放或剪切而剪切或以其它方式從套筒閥18上釋放。一旦第一梭形部44與套筒閥18分離，在第二球110上的壓力將沿井下方向8推動(dòng)第一球座76、第一球座支承件82和連接的第一梭形部44，直到第一球座支承件82與偏移臺(tái)階30相抵。第一梭形部44沿井下方向8的運(yùn)動(dòng)打開(kāi)了在套筒閥18中的端口 32，因此第一球機(jī)構(gòu)40是打開(kāi)球機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗軌虼蜷_(kāi)該端口 32。這時(shí)，第二球110能夠打開(kāi)端口 32，壓裂工作、泥漿、酸化工作等可以通過(guò)端口 32來(lái)泵送，盡管也可以通過(guò)該端口 32來(lái)完成可選的井下處理過(guò)程。
[0025]下面參考圖6，在隨后的時(shí)間(例如在通過(guò)32完成工作后)，第三球112 (球C)落入管形件16中。該第三球112具有比第一球108和第二球110大的直徑。第三球112也有比第二球座92的開(kāi)口 94大的直徑。當(dāng)?shù)谌?12到達(dá)第二球座92時(shí)，它處于第二球座上，如圖6中所示。壓力供給至在井中在第三球112的靠近井上的管形件16內(nèi)。因此壓力施加給第三球112，該第三球112再將壓力施加給第二球座92、第二球座支承件98和第二梭形部46 (該第二梭形部46通過(guò)釋放部件100而與第二球座支承件98連接)。在壓力沿方向8施加給第二梭形部46的情況下，該第二梭形部46將通過(guò)釋放部件50的剪切或釋放而剪切或以其它方式從套筒閥18上釋放。
[0026]如圖7中所示，一旦第二梭形部46與套筒閥18分離，在第三球112上的持續(xù)壓力將沿方向8推動(dòng)第二球座92、第二球座支承件98和第二梭形部46，以使得第二梭形部46覆蓋和關(guān)閉端口 32。因此，第二球機(jī)構(gòu)42是關(guān)閉球機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗軌蜿P(guān)閉端口 32。第二梭形部46沿方向8運(yùn)動(dòng)，直到第二梭形部46 (例如第二梭形部46的第二端54)與第一梭形部44(例如第一梭形部44的第一端56)相抵接。
[0027]參考圖8，施加給第三球112的壓力通過(guò)第二球座92、第二球座支承件98、釋放部件100、第二梭形部46、第一梭形部44、釋放部件84和第一球座支承件82而將力傳遞給偏移臺(tái)階30。當(dāng)?shù)谝凰笮尾?4沿方向8朝著止動(dòng)器26推動(dòng)時(shí)，將第一球座支承件82固定在第一梭形部44上的釋放部件84將被剪切或以其它方式釋放，但是第一球座支承件82通過(guò)偏移臺(tái)階30而防止沿方向8運(yùn)動(dòng)。
[0028]圖9表示了第一梭形部44，其相對(duì)于第一球座76和第一球座支承件82軸向平移，從而使得第一球座支承件82能夠徑向向外收縮至第一梭形部44的接合空隙72內(nèi)。為了沿方向8軸向平移，第一梭形部44朝著在套筒閥18的徑向凹入部分20的第二端28處的止動(dòng)器26運(yùn)動(dòng)。也就是，在第二梭形部44相對(duì)于第一球座支承件82軸向平移之前,第一梭形部44的接合凸起74與第一球座支承件82的接合凸起90對(duì)齊，第一梭形部44的接合空隙72與第一球座支承件82的接合空隙86對(duì)齊，如圖1中所示。在第一梭形部44軸向平移之后，如圖9中所示，第一球座支承件82的接合凸起90嚙合、嵌套或以其它方式收縮至第一梭形部44的接合空隙72內(nèi)，且第一梭形部44的接合凸起74嵌套至第一球座支承件82的接合空隙86內(nèi)。第一球座支承件82可以分段，從而它的分段能夠使得內(nèi)徑變化。應(yīng)當(dāng)知道，第一球座支承件82的段在圖1中比在圖9中更加聚攏在一起。在第一球座支承件82徑向向外膨脹至第一梭形部44內(nèi)之后，在井中在第二球110靠近井上處的壓力(前面在圖8中表示)也迫使第一球座76徑向向外變形，從而使得第二球110運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)第一球座76和沿方向8沿管形件16進(jìn)一步向下運(yùn)動(dòng)。
[0029]如圖10中所示，在第三球112上的附加壓力將使得釋放部件100剪切或以其它方式釋放，從而使得第二球座支承件98 (該第二球座支承件98也可以包括分段)徑向向外收壓縮至第二梭形部46的接合空隙72內(nèi)。也就是，在第三球112上附加壓力之前，第二梭形部46的接合凸起74與第二球座支承件98的接合凸起106對(duì)齊，第二梭形部46的接合空隙72與第二球座支承件98的接合空隙102對(duì)齊(如圖1中所示)。在附加壓力施加于第三球112上和釋放部件100斷裂之后，第二球座支承件98的接合凸起106嚙合、嵌套或以其它方式收縮至第二梭形部46的接合空隙72內(nèi)，且第二梭形部46的接合凸起74嵌套或以其它方式裝配至第二球座支承件98的接合空隙102內(nèi)。然后，在井中在第三球112靠近井上處的壓力迫使第二球座92徑向向外變形，從而使得第三球112經(jīng)過(guò)第二球座92和沿方向8沿管形件16向下軸向運(yùn)動(dòng)。在示例實(shí)施例中，第一、第二和第三球108、110和112可以由在預(yù)定時(shí)間后溶解或分解的材料來(lái)制造，這樣它們不需要沿方向9往回流。
[0030]本發(fā)明提供了用于實(shí)現(xiàn)改變壓裂工作或其它激發(fā)工作順序的方法的裝置。在一個(gè)示例實(shí)施例中，這里所述的裝置可以通過(guò)行業(yè)上接受的普通單球偏移套筒而沿井孔向上順序交替。圖11表示了在井孔12內(nèi)的套筒系統(tǒng)10，該井孔12從井上位置116(例如地面)延伸至井下位置118。井孔12可以是水平井孔，如圖所示，且套筒系統(tǒng)10包括在套筒系統(tǒng)10的彎曲部處的踵部部分120和在套筒系統(tǒng)10的井中最下端的趾部部分122。填塞器和/或錨固件114隔離在端口 32周圍的環(huán)狀部36的部分。套筒系統(tǒng)10還可以包括任意數(shù)目的管形件，以便完成鉆桿柱。操作的示例順序表示于井孔12中，其中“Frac I”表示最接近趾部部分122的端口 32首先使用球A來(lái)打開(kāi)。Frac “2”表示在井中比趾部部分122更靠近井上的端口 32緊接著使用球B來(lái)打開(kāi)，以便操作圖1中所示的工具14，且在完成Frac “2”之后，端口隨后使用球C來(lái)關(guān)閉。Frac “ 3 ”表示使用球B (該球B從Frac “ 2 ”位置釋放)來(lái)第三次打開(kāi)在用于Frac “I”和Frac “2”的位置之間的端口 32。隨后，F(xiàn)rac “4”表示從Frac “2”位置更靠近井上的端口 32緊接著使用球D來(lái)打開(kāi)，且在完成Frac “4”之后使用球E來(lái)隨后關(guān)閉。Frac “5”表示使用球D(該球D從Frac “4”位置釋放)來(lái)打開(kāi)在用于Frac “4”和Frac “2”的位置之間的端口 32。然后，F(xiàn)rac “6”表示從Frac “4”位置更靠近井上的端口 32使用球F來(lái)打開(kāi)，且使用球G來(lái)隨后關(guān)閉。Frac “7”表示使用球F (該球F從Frac “6”位置釋放)來(lái)打開(kāi)在用于Frac “6IPFrac “4”的位置之間的端口 32。盡管表示了 7個(gè)壓裂位置，但是可以使用套筒系統(tǒng)10來(lái)處理任意數(shù)目的壓裂位置，這可以包括在交替位置中的任意數(shù)目的井下工具14和普通的球偏移套筒。因此提供了一種以交替的壓裂操作順序來(lái)使用具有一系列井下工具14的套筒系統(tǒng)10的方法，使用球和套筒，而不是干預(yù)或IWS技術(shù)。在圖11所示的示例實(shí)施例中，用于階段1、3、5和7的套筒是標(biāo)準(zhǔn)套筒，而井下工具14用于階段2、4和6。
[0031]這里所述的示例套筒系統(tǒng)10能夠通過(guò)“球和套筒”的多階段激發(fā)系統(tǒng)來(lái)激發(fā)儲(chǔ)層，該多階段激發(fā)系統(tǒng)具有相對(duì)于它們?cè)诰?2中的位置并不按順序的階段。這里所述的示例實(shí)施例能夠從使用傳統(tǒng)“從底部向上”方法的普通壓裂工作(從井下位置(例如趾部)至井中更靠井上的位置(例如踵部)順序地進(jìn)行)變化成交替階段處理(其中，第一間隔在趾部附近激發(fā)，第二間隔較靠近踵部來(lái)激發(fā)，且第三間隔在第一和第二間隔之間壓裂。這樣的順序變化將在儲(chǔ)層的壓力激發(fā)過(guò)程中改變地層的增壓特性。
[0032]盡管已經(jīng)參考示例實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，對(duì)于本發(fā)明的元素可以做出多種改變和替換成等效件，而并不脫離本發(fā)明的范圍。此外，可以對(duì)本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行多種改進(jìn)以適應(yīng)具體的情況或材料，而不脫離本發(fā)明的基本范圍。因此，本發(fā)明不局限于作為考慮用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的公開(kāi)的具體的實(shí)施例，而且本發(fā)明將包括落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。此外，在附圖和說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，而且，盡管可能已經(jīng)使用了特定的術(shù)語(yǔ)，但除非另有說(shuō)明，這些術(shù)語(yǔ)僅用于表示概括性的和描述性的意義，而并不進(jìn)行限制，因此本發(fā)明的范圍并不局限于此。此外，第一、第二等術(shù)語(yǔ)的使用并不表示任何順序或重要性的差別，而是用于將一個(gè)元件和另一個(gè)元件區(qū)別開(kāi)。此外，“一”、“一個(gè)”等術(shù)語(yǔ)的使用并不表示對(duì)數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個(gè)涉及的物品。
【權(quán)利要求】
1.一種井下工具，包括: 管形件，所述管形件包括端口 ； 第一球機(jī)構(gòu)，所述第一球機(jī)構(gòu)包括:第一梭形部，所述第一梭形部能在管形件內(nèi)從覆蓋端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至暴露端口的第二位置；以及第一球座，所述第一球座能與第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)；以及 第二球機(jī)構(gòu)，所述第二球機(jī)構(gòu)包括:第二梭形部，所述第二梭形部能在管形件內(nèi)從暴露端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至覆蓋端口的第二位置；以及第二球座，所述第二球座能與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)，其中，第一球座的開(kāi)口小于第二球座的開(kāi)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中:第一梭形部與第二梭形部縱向分離，第一梭形部定位成比第二梭形部在井中更靠近井下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中:第一球機(jī)構(gòu)和第二球機(jī)構(gòu)在它們的第一位置中通過(guò)釋放部件而固定在管形件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，還包括:第一球座支承件，所述第一球座支承件支承第一球座，并在第一狀態(tài)中與第一梭形部可釋放地連接，所述第一球座支承件能在與第一梭形部分離后在第二狀態(tài)中徑向向外運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下工具，其中:第一梭形部包括交替的接合空隙和凸起，第一球座支承件包括交替的接合空隙和凸起，當(dāng)?shù)谝磺蜃С屑c第一梭形部分離以及第一梭形部相對(duì)于第一球座支承件在管形件內(nèi)移動(dòng)時(shí)，所述第一球座支承件的接合空隙和凸起與第一梭形部的接合空隙和凸起嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下工具，還包括:第二球座支承件，所述第二球座支承件支承第二球座，并在第一狀態(tài)中與第二梭形部可釋放地連接，所述第二球座支承件能在與第二梭形部分離后在第二狀態(tài)中徑向向外運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下工具，其中:第一球座具有在第一球座支承件的第一狀態(tài)中的第一開(kāi)口以及在第一球座支承件的第二狀態(tài)中的第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口大于第一開(kāi)口。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下工具，其中:管形件包括偏移臺(tái)階，第一球座支承件能在與偏移臺(tái)階相抵接后從第一狀態(tài)運(yùn)動(dòng)至第二狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井下工具，其中:第二梭形部與第一梭形部相抵接，以便使得第一梭形部相對(duì)于第一球座支承件軸向運(yùn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中:管形件包括內(nèi)部徑向凹入部分，第一梭形部和第二梭形部在它們的第一位置中可釋放地連接于所述徑向凹入部分內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中:第二梭形部能軸向運(yùn)動(dòng)成與第一梭形部相抵接，以便使得第一梭形部軸向運(yùn)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中:在第一球座中接收球后，在管形件內(nèi)的管形件壓力使得第一梭形部軸向運(yùn)動(dòng)至第二位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，還包括:分段的第一球座支承件和第二球座支承件，所述第一球座支承件和第二球座支承件分別支承第一球座和第二球座。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井下工具，其中:第一球座支承件和第二球座支承件分別與第一梭形部和第二梭形部可釋放地連接。
15.一種套筒系統(tǒng)，能用于以并不連續(xù)的順序暴露和覆蓋端口，套筒系統(tǒng)包括多個(gè)井下工具，至少一個(gè)所述井下工具包括: 管形件，所述管形件包括端口 ； 第一球機(jī)構(gòu)，所述第一球機(jī)構(gòu)包括:第一梭形部，所述第一梭形部能在管形件內(nèi)從覆蓋端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至暴露端口的第二位置；以及第一球座，所述第一球座能與第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)；以及 第二球機(jī)構(gòu)，所述第二球機(jī)構(gòu)包括:第二梭形部，所述第二梭形部能在管形件內(nèi)從暴露端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至覆蓋端口的第二位置；以及第二球座，所述第二球座能與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)，其中，第一球座的開(kāi)口小于第二球座的開(kāi)口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的套筒系統(tǒng)，其中:所述多個(gè)井下工具包括以井下至井上的方式連續(xù)布置在套筒系統(tǒng)中的第一井下工具、第二井下工具和第三井下工具，在第二井下工具中的端口通過(guò)在覆蓋第三井下工具中的端口之后使得在第二井下工具中的第一梭形部運(yùn)動(dòng)而暴露。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的套筒系統(tǒng)，其中:各第一球機(jī)構(gòu)和第二球機(jī)構(gòu)還包括分段的球座支承件。
18.一種打開(kāi)和關(guān)閉井下管形件中的端口的方法，所述方法包括: 通過(guò)第一球座來(lái)停止第一球，所述第一球座能與覆蓋端口的第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)； 使得管形件增壓，以便使得第一梭形部運(yùn)動(dòng)和暴露端口 ； 通過(guò)第二球座來(lái)停止第二球，所述第二球座在井內(nèi)位于第一球座的靠近井上處，所述第二球座能與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)；以及 增壓管形件，以便使得第二梭形部運(yùn)動(dòng)和關(guān)閉端口。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括:使得第一梭形部與第二梭形部相抵接，以便使得第一梭形部相對(duì)于第一球座支承件移動(dòng)； 使第一球座支承件徑向向外收縮至第一梭形部?jī)?nèi)； 沿管形件向下釋放第一球； 增壓管形件，以便使得第二球座支承件徑向向外收縮至第二梭形部?jī)?nèi)；以及 沿管形件向下釋放第二球。
20.一種使用具有多個(gè)井下工具的套筒系統(tǒng)而以并不連續(xù)的順序來(lái)完成井下操作的方法，所述方法包括: 使得第一球沿套筒系統(tǒng)向下落入第一井下工具的第一球座中； 打開(kāi)在第一井下工具中的第一端口； 使得第二球沿套筒系統(tǒng)向下落入第二井下工具的第一球座中； 使用第二井下工具來(lái)打開(kāi)在井內(nèi)位于第一端口的靠近井上處的第二端口； 使得第三球沿套筒系統(tǒng)向下落入第二井下工具的第二球座中并關(guān)閉第二端口； 從第二井下工具的第一球座釋放第二球，從第二井下工具釋放第三球，所述第二球處于第三井下工具的第一球座上；以及 使用第三井下工具來(lái)打開(kāi)在井內(nèi)位于第二端口的靠近井下處和在第一端口的靠近井上處的第三端口。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中:所述第一井下工具、第二井下工具和第三井下工具中的至少一個(gè)包括:第一梭形部，所述第一梭形部能在管形件內(nèi)從覆蓋管形件中的端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至暴露所述端口的第二位置；第一球座，所述第一球座能與第一梭形部一起運(yùn)動(dòng)；第二梭形部，所述第二梭形部能在管形件內(nèi)從暴露端口的第一位置軸向運(yùn)動(dòng)至覆蓋端口的第二位置；以及第二球座，所述第二球座能與第二梭形部一起運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】E21B34/12GK104428488SQ201380036653
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月10日
【發(fā)明者】J·G·金 申請(qǐng)人:貝克休斯公司