專利名稱：壓力抑制裝置和其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用盤管水力壓裂或刺激地下巖層以便改進(jìn)油和氣的生產(chǎn)，且更明確地 說，涉及壓力抑制裝置。
背景技術(shù)：
水力壓裂或刺激地下巖層來增加油和氣的生產(chǎn)已成為石油工業(yè)中的常規(guī)操作。在水 力壓裂中，將壓裂流體以足以克服過重應(yīng)力且使巖層開始破裂的壓力和流速通過井筒注 射到巖層中。壓裂流體可以是基于水的液體、基于油的液體、例如(但并不限于)二氧 化碳的液化氣體、例如(但并不限于)氮?dú)獾母稍餁怏w，或液化氣體和干燥氣體的組合， 或者這些或其它流體中的任一者的某一組合。最常見的是將支撐劑引入壓裂流體中，所 述支撐劑的作用是防止所產(chǎn)生的裂縫在壓力釋放時(shí)閉合回到原樣。將支撐劑懸浮在壓裂 流體中且將其傳送到裂縫中。使用中的支撐劑包含20到40網(wǎng)目尺寸的沙、陶瓷和其它 材料，所述材料在裂縫內(nèi)提供高滲透性通道以允許油或氣以較大的流從巖層流到井筒。
刺激技術(shù)可包含引入酸以溶解巖層或鉆并污染物，或引入溶劑流體以移除石蠟或蠟 狀物的累積，或其它此類技術(shù)。
可通過使用這些技術(shù)來顯著地提高石油或天然氣的生產(chǎn)。
使用盤管的水力壓裂是常見操作。其通常使用包含相對(duì)組的一個(gè)或一個(gè)以上壓力抑 制裝置(例如壓裂杯(fracture cap)或封隔器杯(packer cap))的井底鉆具組合件，所 述壓力抑制裝置固定到通常壁厚比盤管串厚的一段管道上。兩組相對(duì)壓裂杯之間的距離 確定將要通過將杯固定到井底鉆具組合件而壓裂的巖層間隔的長(zhǎng)度。在此類型的操作 中，普遍的是將要壓裂的間隔的長(zhǎng)度受到壓裂杯之間的距離限制，而壓裂杯之間的距離 本身可受到潤(rùn)滑器長(zhǎng)度和/或起重機(jī)高度限制。
在典型操作中，需要使井維持在原狀狀態(tài)，這意味著當(dāng)進(jìn)行操作時(shí)使井流動(dòng)但并不 用水或較重的液體破壞井。在此類原狀井操作的狀況下，盤管被視為具有優(yōu)于接合的管 道操作的顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楫?dāng)將盤管移動(dòng)進(jìn)入和移動(dòng)離開井時(shí)持續(xù)地控制表面壓力且在工 具處于井筒中之后串上沒有形成接合處。
為了實(shí)現(xiàn)原狀井操作，用于壓裂的工具潤(rùn)滑地進(jìn)入和離開井筒，在所述過程中將工 具附接到盤管上且裝納在一段壓力一體式管道(已知為潤(rùn)滑器)中且附接到盤管防噴器 (BOP)上方的井筒，所述盤管防噴器本身附接到通常稱作為主閥的壓力控制閥。在將 裝納盤管壓裂工具和盤管的潤(rùn)滑器連接到主閥之后，對(duì)潤(rùn)滑器系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試以確保其固 持井筒壓力而不泄漏。接著由處于潤(rùn)滑器和注射器之間的盤管拆卸器或填塞箱抑制井 壓。在已通過測(cè)試建立系統(tǒng)的壓力完整性后，可打開主閥且將壓裂工具和盤管運(yùn)送到井 筒中達(dá)到所要深度以供壓裂操作，且在原狀狀態(tài)下進(jìn)行整個(gè)操作。
在進(jìn)行這些操作時(shí)，常見的是在一個(gè)或多個(gè)區(qū)中起始的壓裂通過套筒中的開口穿孔 在套筒后方貫穿到一個(gè)或多個(gè)上部區(qū)，借此降低了當(dāng)前裂縫處理的效率且還潛在地削弱 了一個(gè)或多個(gè)上部區(qū)上的未來裂縫處理。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟 提供盤管；在管上提供可移動(dòng)的壓力抑制裝置；將管插入井筒中到達(dá)第一深度同時(shí)將可 移動(dòng)壓力抑制裝置維持在表面處且使管通過可移動(dòng)壓力抑制裝置；將可移動(dòng)壓力抑制裝 置固定在管上的位置中；以及將管插入井筒中到達(dá)第二深度。所述方法可進(jìn)一步包含井 底鉆具組合件，且其中用固定在井底鉆具組合件上的至少一個(gè)非可移動(dòng)壓力抑制裝置將 第一壓力抑制裝置固定在井底鉆具組合件上。井底鉆具組合件可以是壓裂工具?？梢苿?dòng) 壓力抑制裝置可包含用于將可移動(dòng)壓力抑制裝置固定在管上以使得當(dāng)將管插入井筒中 到達(dá)第二深度時(shí)不準(zhǔn)許管通過壓力抑制裝置的鎖定件。所述方法可用于一級(jí)、二級(jí)和三 級(jí)壓力抑制。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟提供盤 管；將盤管運(yùn)送到井筒中到達(dá)第一深度；將壓力抑制裝置附接到地面上的管上；以及將 盤管運(yùn)送到井筒中到達(dá)第二深度，且所述方法可包含連接到管的井底鉆具組合件。井底 鉆具組合件可包含至少一個(gè)非可移動(dòng)壓力抑制裝置。裝置可以是分離杯。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟提供盤
管且管上具有第一固定壓力抑制杯；在管上提供可移動(dòng)壓力抑制杯；將管運(yùn)送到井筒中
到達(dá)第一深度同時(shí)將可移動(dòng)壓力抑制杯維持在地面處且使管通過可移動(dòng)壓力杯；將可移 動(dòng)杯固定在管上的位置中；以及將管運(yùn)送到井筒中到達(dá)第二深度。
在又一方面，本發(fā)明涉及一種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟提供盤 管且管上具有第一固定壓力抑制杯；將管運(yùn)送到井筒中到達(dá)第一深度；提供壓力抑制構(gòu) 件且將其固定在管上的非管末端的位置中；以及將管運(yùn)送到井筒中到達(dá)第二深度。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于在井筒內(nèi)密封流體的流體抑制裝置，其包括套 管，其用于放在盤管上；以及可釋放的鎖定構(gòu)件，其用于將裝置鎖定在盤管上，借此當(dāng) 鎖定構(gòu)件處于非鎖定位置時(shí)，可使盤管通過裝置。裝置可以是封隔器杯或壓裂杯。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種盤管組合件，其包括盤管和在盤管上的可移動(dòng)壓力抑 制構(gòu)件。組合件可包含沿著可移動(dòng)抑制構(gòu)件的下向孔眼在管上的第一固定壓力抑制杯。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于在井筒內(nèi)抑制流體的流體抑制杯，其包括兩個(gè)套 管半部。


現(xiàn)將參看附圖在下文更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中說明本發(fā)明的實(shí)施例且其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)(常規(guī))盤管壓裂工具的側(cè)視圖
圖2是用于常規(guī)盤管壓裂操作中的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的側(cè)視圖3A是在使用現(xiàn)有技術(shù)方法的壓裂或刺激流體在相鄰組穿孔之間的貫穿的示意
圖3B是根據(jù)本發(fā)明的可移動(dòng)或分離杯布置的示意圖3C是用于二級(jí)抑制的可移動(dòng)或分離杯的布置的說明的側(cè)視圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于延長(zhǎng)間隔的壓裂或刺激的分離或可移動(dòng)杯的使用的示意
圖5A是根據(jù)本發(fā)明的用于附接到一串盤管的可移動(dòng)杯組合件的實(shí)施例的部分截
面；
圖5B是圖5A的可移動(dòng)杯的側(cè)視圖6A是根據(jù)本發(fā)明的可移動(dòng)杯組合件的部分截面；
圖6B是圖6A的可移動(dòng)杯組合件的分解圖7是用于安裝根據(jù)本發(fā)明的可移動(dòng)杯組合件的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖8A是根據(jù)本發(fā)明的分離杯設(shè)計(jì)的透視圖8B是圖8A的分離杯的接合表面的截面的放大圖9A是根據(jù)本發(fā)明的分離杯組合件的透視圖； 圖9B是圖9A的組合件的橫截面；以及
圖IO是用于安裝根據(jù)本發(fā)明的分離杯組合件的設(shè)備的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
一個(gè)實(shí)施例中的本發(fā)明是使用具有一組相對(duì)的壓力抑制裝置的盤管來壓裂或刺激 地下巖層的方法。這些裝置可以是壓裂杯或封隔器杯、可膨脹封隔器元件，或?qū)⒁种圃?壓力抑制裝置之間的引入壓力的其它此類裝置。盤管壓裂的現(xiàn)有技術(shù)利用固定到井底鉆 具組合件的一組相對(duì)的壓裂杯或封隔器杯，所述井底鉆具組合件附接到一串盤管。然而， 在本發(fā)明中， 一個(gè)或多個(gè)上部壓力抑制裝置經(jīng)設(shè)計(jì)以使得其可戰(zhàn)略性地放置在盤管上的 位置處以允許壓裂顯著較大間隔的同時(shí)仍維持原狀井操作。
另一實(shí)施例中的本發(fā)明是在使用盤管來壓裂地下巖層時(shí)使用的一組相對(duì)的壓裂杯。 包含額外的上部杯或額外組的上部杯，其可戰(zhàn)略性地放置在盤管上的位置處以允許在套 筒內(nèi)部具有壓力勢(shì)壘，以防止與來自套筒內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)上向孔眼區(qū)的壓力連通。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的分離杯設(shè)計(jì)可用于壓裂或刺激過程中以用于延長(zhǎng)的 壓裂或刺激間隔或用作在套筒后方發(fā)生貫穿的情況下的二級(jí)壓力抑制。
如傳統(tǒng)方法，將盤管壓裂工具連接到盤管且潤(rùn)滑進(jìn)入井筒中。如果操作的目的是延 長(zhǎng)的壓裂或剌激間隔，那么盤管壓裂工具將類似于常規(guī)的盤管壓裂工具而不具有處于允 許注射流體與盤管壓裂工具頂部上方的井筒連通的位置中的一個(gè)或多個(gè)上部杯。如果操 作的目的是二級(jí)壓力抑制，那么如傳統(tǒng)方法，常規(guī)盤管壓裂工具將保留上部杯。
在盤管BOP與潤(rùn)滑器之間將盤管工作窗口添加到井口組合件。工作窗口是壓力一 體式裝置，其可在主閥打開且盤管在井筒中時(shí)打開且關(guān)閉以允許接近盤管。依據(jù)所需要 的BOP配置，通過關(guān)閉盤管BOP的環(huán)形袋和/或管道閘板來在窗口打開時(shí)避免經(jīng)受井壓。
在原狀狀態(tài)下將常規(guī)盤管壓裂工具的所要配置(具有或不具有一個(gè)或多個(gè)上部杯) 運(yùn)送到井筒中到達(dá)由壓裂的所要的間隔長(zhǎng)度確定或如由下一組相鄰穿孔確定的深度。在 到達(dá)此深度后，啟動(dòng)盤管BOP (環(huán)形袋和/或管道閘板)以抑制井筒壓力，使?jié)櫥飨?統(tǒng)減壓，且打開工作窗口以接近盤管。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)盤管暴露于大氣時(shí)，將一組或一組以上分離杯附接到 盤管，且由一組或一組以上保持或接合構(gòu)件將所述分離杯固持在適當(dāng)位置中。在將分離 杯組合件(其包含杯和保持構(gòu)件)固定到盤管后，關(guān)閉工作窗口，測(cè)試系統(tǒng)壓力，且打 開BOP以允許將盤管運(yùn)送到所要深度以供壓裂操作。
在完成壓裂操作之后，將盤管從井筒中拉出，將一個(gè)或多個(gè)上部杯運(yùn)送到工作窗口 中且依照將所述杯安裝在盤管上所用的程序的相反程序?qū)⑵湟瞥?br> 在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，通過處于BOP堆疊上的定位構(gòu)件，將例如壓裂杯 或封隔器杯的固體單件式上部壓力抑制裝置放置在盤管串上的所要位置中。所述定位構(gòu) 件可以是處于窗口中的一組定位器閘板或C形板或其它類似構(gòu)件，以當(dāng)盤管移動(dòng)到井筒 中時(shí)將一個(gè)或多個(gè)上部杯維持為靜止。所述程序還將需要工作窗口以允許將一個(gè)或多個(gè) 上部杯固定到盤管串，以使得表面設(shè)備將與上文針對(duì)分離杯實(shí)施例所描述的相同。
在將盤管附接到承載有底部杯組或底部杯的壓裂工具之前，將具有相關(guān)聯(lián)的保持構(gòu) 件的上部杯或上部杯組放置在盤管串上方。在將頂部杯放到盤管上之后，連接壓裂工具。 將頂部杯手動(dòng)地放在一組定位閘板上方的盤管上，所述定位閘板恰處于工作窗口的下方 或由板定位在工作窗口中，且經(jīng)設(shè)計(jì)以當(dāng)將盤管運(yùn)送到井中時(shí)將一個(gè)或多個(gè)頂部杯固持 為靜止。
在原狀狀態(tài)下將底部杯或底部杯組運(yùn)送到井筒中到達(dá)由壓裂的所要的間隔長(zhǎng)度或 由目標(biāo)穿孔與下一相鄰穿孔之間的間隔確定的深度。在到達(dá)此深度后，啟動(dòng)盤管BOP (環(huán)形袋和/或管道閘板)以抑制井筒壓力，使?jié)櫥飨到y(tǒng)減壓，且打開工作窗口以接近 盤管和已由定位閘板或定位板固持在表面處的一個(gè)或多個(gè)頂部杯。
通過將盤管暴露于大氣，將一組或一組以上保持裝置固定到盤管上，以使得將一個(gè) 或多個(gè)杯穩(wěn)固地固持在盤管上的適當(dāng)位置中。此保持構(gòu)件可以是定位在具有可移動(dòng)杯的 盤管上的固體心軸裝置、接合在窗口中的分離夾具、可盤繞到盤管上的螺旋固持裝置， 或?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)杯固持在適當(dāng)位置中的另一此類裝置。
在將上部杯組合件(其包含杯和保持構(gòu)件)固定到盤管上后，關(guān)閉工作窗口，測(cè)試 系統(tǒng)壓力，打開BOP，且打開定位鬧板以允許將盤管和上部杯組合件運(yùn)送到所要深度以 供壓裂操作。
在完成壓裂或刺激操作之后，將盤管從井筒中拉出，關(guān)閉定位閘板以使得將一個(gè)或 多個(gè)上部杯運(yùn)送到工作窗口中且依照將所述杯安裝在盤管上所用的程序的相反程序?qū)?其移除。
應(yīng)了解，在特定實(shí)施例中，本發(fā)明的基礎(chǔ)是使用可調(diào)整深度或可移動(dòng)的壓力抑制裝 置的過程，所述壓力抑制裝置可以是盤管上的用來適應(yīng)變化和延長(zhǎng)長(zhǎng)度的壓裂或刺激間 隔的壓裂杯或其它類似裝置。存在將盤管上的可移動(dòng)或可調(diào)整深度的杯引入到井筒中的 若干方式。上文描述了若干方法和裝置，但不期望本發(fā)明限于這些方法和裝置，且涵蓋 程序和裝置兩者的變化形式。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種包括以高速和高壓注射加壓氣體、液體、固體支 撐劑材料、酸或溶劑或者這些材料的組合以在巖層內(nèi)產(chǎn)生、打開和傳播裂縫或溶解巖層 內(nèi)的材料的方法和系統(tǒng)。使用盤管壓裂工具或類似裝置來抑制既定巖層上的注射壓力和 材料。本發(fā)明提供將上部杯或杯組戰(zhàn)略性地定位在盤管上以使得能夠執(zhí)行延長(zhǎng)長(zhǎng)度的壓 裂操作或在二級(jí)壓力抑制的狀況下將第二上部杯或杯組戰(zhàn)略性地定位在盤管上的方式。 不希望本發(fā)明限于本文中所揭示的實(shí)施例。明確地說，可對(duì)過程和裝置作出修改，其可 包含在底部壓裂杯與上部壓裂杯之間使用經(jīng)特殊涂覆或處理的盤管以保護(hù)盤管免受磨 損，且包含將一個(gè)或多個(gè)頂部杯引入到盤管的替代方法。
參看圖1，常規(guī)的盤管壓裂工具主要由底部杯或杯組104、注射口 102、上部杯或杯 組103和將前述組合件連接到盤管105的盤管連接器104組成。
參看圖2，通過將常規(guī)盤管壓裂工具201裝納在潤(rùn)滑器203中來使壓裂工具201潤(rùn) 滑地進(jìn)入井筒202中，所述潤(rùn)滑器203連接到防噴堆疊204。應(yīng)清楚，壓裂或刺激的間 隔長(zhǎng)度受到用于將盤管注射器206懸置在井筒202上方的起重機(jī)205的可用高度限制。
圖3A展示壓裂或其它剌激導(dǎo)致相鄰組穿孔之間的貫穿的可能性。在井筒301中展 示常規(guī)盤管壓裂工具，其具有底部杯或杯組302和上部杯或杯組303。將可包含(但不 限于)載滿支撐劑的壓裂流體、酸或氮?dú)獾淖⑸淞黧w304引入到如由305大體指示的區(qū) 域中所展示的目標(biāo)穿孔。在一些狀況下，允許注射流體304在井筒301后方向上遷移到 如由306大體指示的區(qū)域中所展示的一組上部穿孔，且穿過306處的所述穿孔重新引入 到井筒301。這可歸因于井筒與巖層之間的不良水泥膠結(jié)，或歸因于井筒301外部的裂 縫的垂直延伸。在例如這種狀況下，注射流體304可接著與由307大體指示的區(qū)域中的 另一組上部穿孔連通，從而導(dǎo)致370處的那些上部穿孔的非所要的壓裂或刺激。
圖3B展示盤管309上的可移動(dòng)或分離杯308的布置，所述杯308抑制注射流體304 且防止其與307處的上部穿孔組的連通。在本專利申請(qǐng)案內(nèi)，將可移動(dòng)或分離杯系統(tǒng)的 此使用稱作為"二級(jí)抑制"。
圖3C放大二級(jí)抑制的可移動(dòng)或分離杯的布置的描述，其說明具有底部杯302、上 部杯303和第二上部杯308的常規(guī)壓裂工具，所述第二上部杯308是固定到盤管309的 可移動(dòng)或分離杯。
參看圖4，先前已展示了常規(guī)盤管壓裂工具可包含一組或一組以上相對(duì)杯以抑制注 射壓力，且還己描述了由于起重機(jī)或潤(rùn)滑器的限制，當(dāng)上部杯與附接到盤管的盤管工具 成一體時(shí)這些杯或杯組之間的間隔可受到限制。圖4描述分離或可移動(dòng)杯的應(yīng)用，其中 盤管壓裂工具經(jīng)修改以使得其包含底部杯401但不具有與工具本身成一體的上部杯。由
盤管連接器402將壓裂工具連接到盤管408，但上部杯是戰(zhàn)略性地定位在盤管連接器402 上方的盤管408上方以便為壓裂或刺激提供延長(zhǎng)間隔的分離或可移動(dòng)杯403，所述延長(zhǎng) 間隔超出在上部杯與盤管壓裂工具成一體且在盤管連接器402下方的情況下的可能間 隔。在此應(yīng)用中，允許注射流體404通過由405大體描述的區(qū)域中的鄰近于工具的穿孔 以及由406和407大體描述的區(qū)域中的垂直地從工具本身移除的穿孔來連通且刺激或壓 裂巖層。此應(yīng)用被稱為"延長(zhǎng)長(zhǎng)度"的壓裂或刺激。
圖5A和5B描述可移動(dòng)杯的一個(gè)實(shí)施例?？梢苿?dòng)杯具有擴(kuò)大的內(nèi)徑以使得在將杯附 接到盤管之前在井中運(yùn)送盤管時(shí)盤管可自由地通過杯。用于4.5英寸套筒中的壓裂操作 的典型封隔器杯具有小于2.625英寸的內(nèi)徑，而這些可杯具有3.000英寸的ID (內(nèi)徑)。 另外，通過螺紋將杯附接到其安裝心軸上，所述螺紋經(jīng)加工到外套環(huán)4的上部部分的內(nèi) 徑中且經(jīng)旋擰到滑動(dòng)件保持器上。現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)封隔器杯附接到具有錐形支撐軸環(huán)的 心軸，所述軸環(huán)抵住心軸而夾住杯的后部。
由o形環(huán)或替代密封技術(shù)將杯密封到盤管上。通過常規(guī)封隔器杯的支撐環(huán)抵住杯的 后端擰緊時(shí)所產(chǎn)生的靜配合將常規(guī)封隔器杯密封到其各自安裝心軸。
杯還具有內(nèi)置斷裂特征。如果杯變成陷在井中，那么有可能將杯拉裂。杯的螺紋部 分上的凹口段已經(jīng)工程設(shè)計(jì)成對(duì)盤管施加預(yù)定拉力就可斷裂。
在圖5A中，展示經(jīng)裝配的可移動(dòng)杯501?？梢苿?dòng)杯501包含外套環(huán)504、內(nèi)套環(huán) 505和彈性封隔器元件506。彈性元件通常是氫飽和丁腈橡膠(HSN)或聚氨酯，但可 以是被認(rèn)為適用于預(yù)期此工具將遭遇的井下條件的任何聚合物。
依據(jù)將要使用的彈性體，可通過若干方法來進(jìn)行杯的構(gòu)造。在一個(gè)實(shí)施例中，將內(nèi) 套環(huán)505放置在外套環(huán)504的內(nèi)部以使得內(nèi)套環(huán)505的底部或肩部向外抵靠外套環(huán)504 的內(nèi)徑。接著將內(nèi)套環(huán)505和外套環(huán)504放置在經(jīng)預(yù)成型以提供杯506的所要形狀的模 具或鑄件中。接著將彈性材料澆入或壓入模具中并使其硬化或固化，且在內(nèi)套環(huán)和外套 環(huán)以及彈性材料之間提供粘附。
圖5B是圖5A的組件的分解圖以展示額外細(xì)節(jié)。內(nèi)套環(huán)505的表面經(jīng)肋化(rib) 以增加在彈性體與內(nèi)套環(huán)505之間的粘附，且再次出于增加彈性體材料與套環(huán)之間的粘 附的目的，洞507可或可不定位在外套環(huán)504中。凹口段503經(jīng)加工到外套環(huán)504中以 允許在組合件陷在井筒中的情況下將在預(yù)定軸向力下分開的斷裂點(diǎn)或弱點(diǎn)。在由502大 體描述的區(qū)域中在外套環(huán)504的內(nèi)表面上加上螺紋，以使得其可旋擰到組合件的剩余部 分上，如稍后在圖6A中所描述。
替代實(shí)施例將對(duì)內(nèi)套環(huán)505和外套環(huán)504的表面進(jìn)行噴砂，以便提供將再次改進(jìn)套
環(huán)材料與彈性體材料之間的粘附的粗糙表面。
注射或壓縮模制的過程是不需要對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員作進(jìn)一步解釋的常見操作。
可用額外的彈簧鋼支撐件(未圖示)來構(gòu)造此杯的第二實(shí)施例以便改進(jìn)嚴(yán)格應(yīng)用中 的性能和結(jié)構(gòu)支撐。這些彈簧鋼支撐件可由金屬片的同心殼或由彎曲成U狀的金屬絲制 成的指狀件組成。將這些彈簧鋼支撐件環(huán)氧化(epoxied)或焊接或以其它方式固定在外 套環(huán)504與內(nèi)套環(huán)505之間的腔中。已涵蓋額外支撐件的其它配置，且封隔杯構(gòu)造領(lǐng)域 的任何技術(shù)人員將明白所述配置。
圖6A描述可移動(dòng)杯系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，其用于與如先前關(guān)于可移動(dòng)杯系統(tǒng)所描述 的盤管一起選擇性地壓裂或刺激延長(zhǎng)間隔。
將可移動(dòng)壓裂杯501旋擰到滑動(dòng)件保持器裝置605上且安裝到盤管610上?？梢苿?dòng) 壓裂杯501的外徑和硬度使得當(dāng)運(yùn)送到套筒中且經(jīng)受來自杯下方的壓力時(shí)，杯膨脹以抵 靠套筒內(nèi)徑而形成密封。兩個(gè)o形環(huán)裝置602處于可移動(dòng)杯501的頂部的內(nèi)部以在可移 動(dòng)杯501的內(nèi)表面與盤管610之間形成密封。o形環(huán)隔片603定位在兩個(gè)o形環(huán)602之 間，以在o形環(huán)602與ID減小的套管604之間提供間距和完整性，且所述ID減小的套 管604用來消除在盤管610與滑動(dòng)件保持器605之間的任何空隙空間。o形環(huán)隔片603 和ID減小的套管604必須支撐o形環(huán)以防止其被擠壓到滑動(dòng)件保持器605上。雖然圖 中未明確展示，但o形環(huán)隔片603和ID減小的套管604被各自制造成兩個(gè)半部以允許 安裝到管道上。
滑動(dòng)件保持器605提供將若干滑動(dòng)件606定位在滑動(dòng)件保持器605與盤管610之間 的構(gòu)件。所述滑動(dòng)件處于滑動(dòng)件保持器605內(nèi)的兩個(gè)層中且本質(zhì)上相互作用以防止沿盤 管601的任一方向上的移動(dòng)。在圖6A的實(shí)施例中，由中間滑動(dòng)件支撐環(huán)607分開和隔 開外部抓鉤606的兩個(gè)層。由滑動(dòng)件支撐環(huán)608將滑動(dòng)件606的上層固持在滑動(dòng)件保持 器605中。支撐螺母609用來將抓鉤606固持在適當(dāng)位置中，且將支撐螺母609旋擰到 滑動(dòng)件保持器605中將軸向力傳輸?shù)交瑒?dòng)件支撐環(huán)608和中間滑動(dòng)件支撐環(huán)607以啟動(dòng) 滑動(dòng)件606。
圖6B是圖6A的組件的分解圖(不具有盤管610)以提供個(gè)別組件的額外細(xì)節(jié)。 圖7展示用于可移動(dòng)杯組合件的安裝的設(shè)備的裝配。工作窗口 701用來允許在已將 盤管610運(yùn)送到井中之后接近盤管610。對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，工作窗口是常 見的盤管操作裝置且不需要具體描述。工作窗口 701用來允許將可移動(dòng)杯組合件702安 裝在井底鉆具組合件704上方的盤管610上。在工作窗口 701中使用杯保持裝置703以 便在井中運(yùn)送盤管610時(shí)在工作窗口 701中將可移動(dòng)杯組合件702固持為靜止。此杯保
持裝置703可如C形板那樣簡(jiǎn)單，所述C形板對(duì)于盤管操作領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所 周知的，且此處不進(jìn)一步描述。
將工作窗口 701附接到由705描述的區(qū)域所大體指示的防噴器，其裝納有一個(gè)或一 個(gè)以上閘板型防噴裝置，所述裝置中的一者可以是管道閘板組合件706。管道閘板組合 件也是盤管操作領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的常見裝置，且因此不更詳細(xì)地描述。
對(duì)于可移動(dòng)杯組合件的安裝來說，將凹座連接器(未圖示)附接到盤管610的末端 以允許未來安裝井底鉆具組合件704。對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凹座連接器也是 常見裝置，因此不進(jìn)一步展示或描述。
參看圖6A或6B,為了準(zhǔn)備如圖7中的702所描述的可移動(dòng)杯組合件，將支撐螺母 609旋擰到盤管610上，且接著在滑動(dòng)件支撐環(huán)608上滑動(dòng)。接著也將中間滑動(dòng)件支撐 環(huán)607滑動(dòng)到盤管610上。
將兩個(gè)o形環(huán)602壓到滑動(dòng)件保持器605的螺紋上。將可移動(dòng)杯501旋擰到滑動(dòng)件 保持器605上以將o形環(huán)602固持在適當(dāng)位置中。接著將具有o形環(huán)602的滑動(dòng)件保持 器605和可移動(dòng)杯501滑動(dòng)到盤管610上。使滑動(dòng)件支撐環(huán)608落入滑動(dòng)件保持器605 中，且將支撐螺母609松弛地旋擰到滑動(dòng)件保持器605上以便將組合件固持在一起。
如果將要安裝額外的可移動(dòng)杯，那么針對(duì)每一額外杯組合件重復(fù)此過程。
返回參看圖7，使用標(biāo)準(zhǔn)的盤管操作程序?qū)⒕足@具組合件704連接到盤管。
接著將井底鉆具組合件704和一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)杯702戳入工作窗口 701中。將杯 保持構(gòu)件703放置在底部可移動(dòng)杯組合件702與井底鉆具組合件704之間的工作窗口701 中。關(guān)閉工作窗口701，且將盤管610運(yùn)送到井中到達(dá)所要深度同時(shí)杯保持構(gòu)件703在 工作窗口 701中將可移動(dòng)杯組合件702固持為靜止。
在達(dá)到可移動(dòng)杯組合件702與井底鉆具組合件704之間的所要間距后，停止盤管 610,且關(guān)閉管道閘板706以使工作窗口 701與井筒隔離。打開工作窗口 701以暴露盤 管610和可移動(dòng)杯組合件702。
再次參看圖6A,從滑動(dòng)件保持器605旋擰下可移動(dòng)杯501，且從滑動(dòng)件保持器605 移除o形環(huán)602，且允許盤管610周圍無約束。將第一o形環(huán)602滑動(dòng)到滑動(dòng)件保持器 605的封隔壓蓋的底部中且將其推到壓蓋的底部。將o形環(huán)隔片半部603插入滑動(dòng)件保 持器605中，且將上部o形環(huán)602向下滑動(dòng)到o形環(huán)隔片603上方。
從滑動(dòng)件保持器605移除支撐螺母609和滑動(dòng)件支撐環(huán)608。將ID減小的套管半部 604放置在滑動(dòng)件保持器605的底部，且將可移動(dòng)杯501旋擰到滑動(dòng)件保持器605上， 其將o形環(huán)602和o形環(huán)隔片603以及ID減小的套管604鎖定在適當(dāng)位置中。
將滑動(dòng)件606的第一層安裝在滑動(dòng)件保持器605的頂部，且將滑動(dòng)件支撐環(huán)607放 置在滑動(dòng)件606的第一層頂部的滑動(dòng)件保持器605中。滑動(dòng)件的每一層通常可由三個(gè)滑 動(dòng)件組成，但其可具有更多滑動(dòng)件或可具有更少滑動(dòng)件。接著將滑動(dòng)件606的第二層插 入中間滑動(dòng)件支撐環(huán)607頂部的滑動(dòng)件保持器605中，且將滑動(dòng)件支撐環(huán)608向下降到 滑動(dòng)件606的上層頂部的滑動(dòng)件保持器中。接著將支撐螺母609旋擰到滑動(dòng)件保持器605 中且將其擰緊以使滑動(dòng)件606抵住盤管610。
再次參看圖7，接著從工作窗口 701移除杯保持構(gòu)件703且關(guān)閉工作窗口 701,打 開管道閘板組合件706，且在井中運(yùn)送盤管610到達(dá)所要深度以供刺激操作。
在完成刺激操作后，將盤管610從井中拉出到安裝杯的深度。將可移動(dòng)杯組合件702 拉到工作窗口701中，關(guān)閉管道閘板706,打開工作窗口701,且將杯保持構(gòu)件703定 位在工作窗口 701中。從滑動(dòng)件保持器605旋擰下可移動(dòng)杯501且移除o形環(huán)隔片603, 且從盤管610去掉o形環(huán)602。旋擰下支撐螺母609且移除滑動(dòng)件606。接著將剩余組 件松弛地旋擰回一起且允許其落在防噴器705內(nèi)部的管道閘板706上。
關(guān)閉工作窗口701、打開管道閘板706，且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的盤管操作程序?qū)⒈P管610從 井中拉出。
現(xiàn)在描述用于實(shí)現(xiàn)二級(jí)壓力抑制和延長(zhǎng)壓裂或刺激長(zhǎng)度兩個(gè)應(yīng)用的第二種方法。此 實(shí)施例使用分離杯設(shè)計(jì)，所述分離杯設(shè)計(jì)允許壓力抑制裝置或壓裂杯和保持構(gòu)件直接安 裝到盤管而不需要在盤管在表面處時(shí)將裝置放置在盤管上。
參看圖8A，展示壓裂杯設(shè)計(jì)，其分成兩半以允許在盤管已到達(dá)井筒中一定深度之 后將杯放置在盤管上。杯與圖5B中所展示的杯506具有相同的形狀和尺寸，除了所述 杯經(jīng)加工或模制成兩個(gè)個(gè)別半部803和804以外。將每一半部展示為具有陽連接端801 和陰連接端802,以使得當(dāng)兩個(gè)半部803和804通過壓縮力連接在一起時(shí)兩個(gè)端801和 802配合在一起以形成壓力一體式密封。圖8B展示配合表面的設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例，然 而，可使用許多不同設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)與由801和802所展示的功能相同的功能。
參看圖9A，展示兩個(gè)杯半部803和804在盤管901上接合，且展示配合表面801 和802在盤管901上閉合。兩個(gè)杯半部803和804固定在盤管901上的適當(dāng)位置中且由 鎖定螺栓904將兩個(gè)封隔器杯心軸半部902和903鎖定在適當(dāng)位置中。
圖9B是圖9A中所展示的分離杯組合件如由截面線A-A'所描述的橫截面。展示由 一系列滑動(dòng)件905將封隔器杯心軸半部902和903固定到盤管901，所述滑動(dòng)件905被 約束在兩個(gè)杯心軸半部902和903下方的適當(dāng)位置中。由一系列互鎖凹槽906額外地約 束杯，所述凹槽906將封隔器杯803和804的外部與杯心軸半部902和903配合。將封隔腔907加工到封隔器杯的頂部和封隔器杯心軸半部902和903兩者中以允許插入封隔 物，以在盤管卯l與封隔器杯半部803和804之間提供壓力隔離。由一個(gè)或一個(gè)以上螺 栓904將封隔器杯心軸半部902和903鎖定在盤管901上的位置中。為了提供額外的壓 力支撐，杯半部801和802的配合表面與杯心軸半部卯2和903的配合表面偏移90度。
現(xiàn)參看圖10，根據(jù)常規(guī)的盤管方法，將盤管壓裂或刺激工具1001連接到盤管901 且潤(rùn)滑地進(jìn)入井筒中。盤管壓裂或刺激工具配置有底部杯，且依據(jù)操作的目的，盤管壓 裂或刺激工具可或可不配置有頂部杯。當(dāng)希望分離杯用于二級(jí)壓力抑制時(shí)使用頂部杯， 且如果希望分離杯用于延長(zhǎng)長(zhǎng)度的壓裂或刺激，那么不使用頂部杯。將工作窗口 1003 連接到防噴堆疊1004的頂部，且將盤管壓裂工具1001運(yùn)送到井筒中到達(dá)由分離杯的所 要位置確定的深度。在到達(dá)所要深度后，停止盤管901，且啟動(dòng)管道閘板1005以使工作 窗口 1003與井筒壓力隔離。拉下且打開工作窗口 1003以便允許接近盤管901。將分離 杯半部803和804附接到盤管901，將封隔元件(未圖示)放置在封隔腔(圖9B中所 展示的907)中且將滑動(dòng)件(圖9B中所展示的905)放置在盤管901上。通過鎖定螺栓 (如圖9A和9B中所展示的904)由封隔器杯心軸半部902和903將杯半部803和804 和滑動(dòng)件905以及封隔元件鎖定在盤管901上的適當(dāng)位置中。接著關(guān)閉工作窗口 1003、 打開管道閘板1005且將盤管901運(yùn)送到井中到達(dá)所要深度以供壓裂或刺激操作。
通過在拉出井時(shí)在窗口或盤管注射器處標(biāo)記分離杯組合件、關(guān)閉管道閘板1005、拉 下工作窗口 1003、打開工作窗口 1003且通過移除螺栓904和分離杯組合件的剩余部分 來移除分離杯組合件而完成分離杯的移除。接著再次關(guān)閉工作窗口 1003、打開管道閘板 1005且根據(jù)常見的盤管操作將盤管壓裂或刺激工具1001拉到表面。
應(yīng)了解，依據(jù)壓力抑制所需要的程度，分離或可移動(dòng)杯的安裝和裝配的描述可包含 一組或一組以上分離或可移動(dòng)杯?？珊w對(duì)裝配和安裝程序的許多修改。
權(quán)利要求
1. 一種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟提供盤管；在所述管上提供可移動(dòng)壓力抑制裝置；將所述管插入所述井筒中到達(dá)第一深度，同時(shí)將所述可移動(dòng)壓力抑制裝置維持在表面處且將管穿過所述可移動(dòng)壓力抑制裝置；將所述可移動(dòng)壓力抑制裝置固定在所述管上的位置中；以及將所述管插入所述井筒中到達(dá)第二深度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步提供井底鉆具組合件，且其中所述 第一壓力抑制裝置固定到所述井底鉆具組合件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力抑制方法，其中所述井底鉆具組合件包含固定在所述井 底鉆具組合件上的至少一個(gè)非可移動(dòng)壓力抑制裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的壓力抑制方法，其中所述井底鉆具組合件是壓裂工具。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述可移動(dòng)壓力抑 制裝置包含鎖定構(gòu)件，所述鎖定構(gòu)件用于將所述可移動(dòng)壓力抑制裝置固定在所述管 上以使得當(dāng)將所述管插入所述井筒中到達(dá)所述第二深度時(shí)不準(zhǔn)許所述管穿過所述 壓力抑制裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步包含沿著所述 可移動(dòng)壓力抑制裝置的下向孔眼將流體引入到所述井筒中的步驟，且借此所述壓力 抑制裝置限制所述流體沿著所述可移動(dòng)壓力抑制裝置的上向孔眼的流通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述非可移動(dòng)壓力抑制裝置 是封隔器杯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述壓力抑制是一 級(jí)壓力抑制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述壓力抑制是二 級(jí)壓力抑制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述壓力抑制是三 級(jí)壓力抑制。
11. 一種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟提供盤管；將所述盤管運(yùn)送到井筒中到達(dá)第一深度； 將壓力抑制裝置在表面處附接在所述管上；以及 將所述盤管運(yùn)送到所述井筒中到達(dá)第二深度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步提供連接到所述管的井底鉆具組 合件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓力抑制方法，其中所述井底鉆具組合件包含至少一個(gè)非 可移動(dòng)壓力抑制裝置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11到13中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述壓力抑制裝 置是分離杯。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述井底鉆具組 合件是壓裂工具。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11到15中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述壓力抑制裝 置進(jìn)一步包含用于將所述壓力抑制裝置固定在所述管上的鎖定構(gòu)件。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11到16中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步包含沿著所 述壓力抑制裝置的下向孔眼將流體引入到所述井筒中的步驟，且借此所述壓力抑制 裝置限制所述流體沿著所述壓力抑制裝置杯的上向孔眼的流通。
18. —種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟 提供盤管，所述管上具有第一固定壓力抑制杯； 在所述管上提供可移動(dòng)壓力抑制杯；將所述管運(yùn)送到所述井筒中到達(dá)第一深度，同時(shí)將所述可移動(dòng)壓力抑制杯維持在 表面處且將管穿過所述可移動(dòng)壓力杯；將所述可移動(dòng)杯固定在所述管上的位置中；以及 將所述管運(yùn)送到所述井筒中到達(dá)第二深度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步提供井底鉆具組合件，且其中所 述第一壓力抑制杯固定到所述井底鉆具組合件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的壓力抑制方法，其中所述井底鉆具組合件是壓裂工具。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其中所述可移動(dòng)杯進(jìn) 一步包含鎖定構(gòu)件，所述鎖定構(gòu)件用于將所述可移動(dòng)杯固定在所述管上以使得當(dāng)將 所述管運(yùn)送到所述井筒中到達(dá)所述第二深度時(shí)不準(zhǔn)許管穿過所述可移動(dòng)杯。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18到21中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步包含沿著所 述可移動(dòng)杯的下向孔眼將流體引入到所述井筒中的步驟，且借此所述可移動(dòng)杯限制 所述流體沿著所述可移動(dòng)杯的上向孔眼的流通。
23. —種井筒中的壓力抑制的方法，其包括以下步驟提供盤管，所述管上具有第一固定壓力抑制杯； 將所述管運(yùn)送到所述井筒中到達(dá)第一深度；提供壓力抑制構(gòu)件且將其固定在所述管上的非所述管的末端的位置中；以及 將所述管運(yùn)送到所述井筒中到達(dá)第二深度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步提供井底鉆具組合件，且其中所 述第一壓力抑制杯固定到所述井底鉆具組合件。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的壓力抑制方法，其中所述井底鉆具組合件是壓裂工具。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23到25中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步包含沿著所 述壓力抑制構(gòu)件的下向孔眼將流體引入到所述井筒中的步驟，且借此所述壓力抑制 構(gòu)件限制所述流體沿著所述壓力抑制構(gòu)件的上向孔眼的流通。
27. 根據(jù)權(quán)利要求18到26中任一權(quán)利要求所述的壓力抑制方法，其進(jìn)一步包含沿著所 述壓力抑制構(gòu)件的下向孔眼在所述管上的第二固定壓力抑制杯。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的壓力抑制方法，其中所述第二固定壓力抑制杯沿著所述壓 力抑制構(gòu)件的下向孔眼固定到所述井底鉆具組合件。
29. —種用于在井筒內(nèi)密封流體的流體抑制裝置，其包括套管，其用于放置在盤管上； 以及可釋放的鎖定構(gòu)件，其用于將所述裝置鎖定在所述盤管上，借此當(dāng)所述鎖定構(gòu) 件處于非鎖定位置時(shí)，可使盤管穿過所述裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的壓力抑制裝置，其中所述裝置是封隔器杯。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的壓力抑制裝置，其中所述裝置是壓裂杯。
32. —種盤管組合件，其包括盤管和在所述盤管上的可移動(dòng)壓力抑制構(gòu)件。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的盤管組合件，其包含沿著所述可移動(dòng)抑制構(gòu)件的下向孔眼 在所述管上的第一固定壓力抑制杯。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的盤管組合件，其進(jìn)一步包含井底鉆具組合件，且其中所述 第一固定壓力抑制杯固定到所述井底鉆具組合件。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的盤管組合件，其中所述井底鉆具組合件是壓裂工具。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33到35中任一權(quán)利要求所述的盤管組合件，其中所述可移動(dòng)抑制構(gòu) 件進(jìn)一步包含鎖定構(gòu)件，所述鎖定構(gòu)件用于將所述可移動(dòng)抑制構(gòu)件固定在所述管上 以使得可使管穿過所述可移動(dòng)杯。
37. 根據(jù)權(quán)利要求33到36中任一權(quán)利要求所述的盤管組合件，其進(jìn)一步包含沿著所述 可移動(dòng)抑制構(gòu)件的下向孔眼在所述管上的第二固定壓力抑制杯。
38. —種用于在井筒內(nèi)抑制流體的流體抑制杯，其包括兩個(gè)套管半部。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的流體抑制杯，其包含用于將所述半部可釋放地鎖定在一起 以形成套管的鎖定構(gòu)件。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的流體抑制杯，其中所述鎖定構(gòu)件包括陽連接構(gòu)件和陰連接 構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明描述用于在常規(guī)盤管壓裂或刺激工具上方使用的可移動(dòng)和分離封隔器杯，以及用于將這些工具運(yùn)送到井筒中的方法。這些裝置可與盤管一起用于延長(zhǎng)的刺激間隔，以及用于二級(jí)壓力抑制以避免與上向孔眼巖層或穿孔的壓力連通。
文檔編號(hào)E21B33/12GK101365863SQ200780001974
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者斯科特·舍曼, 湯姆·布羅克班克, 達(dá)里爾·穆爾 申請(qǐng)人:川漢油田服務(wù)有限公司