專利名稱：可膨脹襯管牽拉連接的制作方法
可膨脹襯管牽拉連接本發(fā)明涉及在井眼中連接管狀部件的裝置和方法。石油和天然氣井通過在地下形成鉆孔并且然后使鉆孔襯有鋼套管以形成井眼來完成。典型地，使用套管的多個節(jié)段。套管的第一節(jié)段被降低到井眼中并在井被鉆到第一指定深度之后從表面懸掛。然后，使水泥在套管的外壁和鉆孔之間的環(huán)形區(qū)域中流通。井然后被鉆到第二指定深度且具有較小直徑的套管的第二節(jié)段被運行到井中。第二節(jié)段可以在表面位置處在井口中“放開”或者設定在一定深度使得第二節(jié)段的上部部分重疊套管的第一節(jié)段的下部部分。在此第二示例中，如果套管不延伸到表面，則套管指的就是襯管。襯管節(jié)段然后例如通過使用襯管懸掛器而固定到第一節(jié)段。第二套管節(jié)段或襯管然后被灌注水泥。對減小直徑的額外套管節(jié)段典型地重復此過程，直到井已經(jīng)被鉆到全部需要的深度。井的生產(chǎn)區(qū)段上方的區(qū)域典型地利用在套管或襯管內(nèi)部的封隔器(packer)密封，并借助于較小直徑的管道連接到表面。這提供了備用的泄漏屏障并允許損傷的節(jié)段被取代。另外，較小直徑的管道增加了石油和天然氣的速度。地下儲層的自然壓力對于使石油或天然氣流到表面來說可能是足夠高的。當這不足夠時，例如對于較老的井來說，安裝較小直徑的管道可有助于生產(chǎn)，但是例如氣升的人工提升方法也可能是需要的。井需要被構(gòu)造以接納人工提升裝置。在另一完井方案中，將襯管柱連接回表面(或井中較高的點)可能是必要的。一排管道然后連接到襯管節(jié)段的頂部。以此方式，套管節(jié)段被密封地“牽拉”到表面(或井中較高的點)。用于將一排管道連接到井下襯管節(jié)段中的已知方法典型地包括稱為拋光孔座 (polished bore receptacle) (PBR)的工具的使用。PBR是螺接到襯管節(jié)段頂部的單獨工具。PBR具有被構(gòu)造以接納牽拉管道的下端的光滑圓柱內(nèi)孔。管道位于PBR中以在管道和襯管之間形成密封連接。管道的下部部分在其外徑上構(gòu)造有密封件，且這些密封件在PBR 內(nèi)密封。然而，PBR的大部分長度是暴露的，并且隨著其他井下工具在井眼中運行，其易于被損傷。運行經(jīng)過PBR的井下工具可能在其向井下的路徑上碰撞PBR的拋光表面。這將導致減小PBR密封性能的損傷。另外，鉆進碎片能夠降低PBR密封表面的等級。另外，特別是在苛刻環(huán)境中，相關的構(gòu)件，例如牽拉托架(tie back stinger)和封隔器可能泄漏是已知的。PBR允許牽拉襯管的熱膨脹和熱收縮，在此期間，襯管密封件能夠在PBR中上下移動。久而久之，此移動可能引起密封件磨損并最終失效。這被認為是常規(guī)PBR的一個主要局限?？深A期提供連接到襯管下部節(jié)段的替代方法，其消除對PBR的需要或者減小對 PBR造成損傷的可能性?？深A期提供連接到襯管下部節(jié)段的替代方法，其能夠消除對一個或多個相關構(gòu)件，例如錨固件、牽拉托架和封隔器的需要。可預期提供用于在兩個管狀節(jié)段之間提供金屬到金屬的密封的替代方法。提供在原地引起管狀節(jié)段膨脹以連接節(jié)段并提供密封件的工具是已知的。這些工具可包括徑向可膨脹構(gòu)件，其使用流體壓力被徑向向外推動而與管狀節(jié)段接觸。當產(chǎn)生足夠的壓力時，管狀節(jié)段被膨脹，因為其彈性且然后塑性地變形。 這存在優(yōu)于常規(guī)的PBR的一些優(yōu)點。管道被錨固，具有抵抗熱生成的軸向負載的足夠阻力。因而很少或者沒有移動且因而沒有磨損。另外，該設備具有金屬到金屬的密封且因而沒有彈性體磨損。另外，設備的內(nèi)徑不是拋光的密封表面，且因而其性能受到損傷的影響非常小。另外，可能實現(xiàn)較高的爆破和坍塌負載。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供將第一管狀部件連接到位于井眼中的第二管狀部件的方法，第二管狀部件包括上端部分，上端部分具有比第一管狀部件的直徑大的直徑，該方法包括將第一管狀部件降低到井眼中直到第一管狀部件至少位于第二管狀部件的上端部分的孔內(nèi)；以及膨脹第一管狀部件直到第一管狀部件密封地連接到第二管狀部件。該方法還可包括將第一管狀部件從表面運行到第二管狀部件。該方法還可包括使第二管狀部件的上端部分適合于接收第一管狀部件。該方法可包括在第二管狀部件的上端處提供接收部件，該接收部件具有比第一管狀部件的直徑大的直徑。接收部件可包括牽拉輪廓設備(tiekick profile device)。牽拉輪廓設備可包括設置在設備的內(nèi)孔處的至少一個凹部。該方法可包括使用固定部件將第二管狀部件的上端固定在井眼內(nèi)。固定部件可包括襯管懸掛器。固定部件可設置在接收部件處。該方法可包括使用可膨脹工具來膨脹第一管狀部件。該方法可包括使可膨脹工具在鉆柱上運行經(jīng)過第一管狀部件的孔。該方法可包括將可膨脹工具與所述牽拉輪廓設備的凹部或每個凹部對齊。該方法可包括使用深度閂鎖布置來將可膨脹工具定位在恰當?shù)呢Q直深度處?？膳蛎浌ぞ呖砂ㄘQ直間隔開的一對密封件。密封件可以是可驅(qū)動的以在工具的外表面和第一管狀部件的內(nèi)表面之間形成密封，以在密封件之間限定腔?？膳蛎浌ぞ呖杀粯?gòu)造以向腔提供流體，用于在第一管狀部件的內(nèi)表面上施加壓力，使得第一管狀部件膨脹到所述凹部中或每個凹部中，以在第二管狀部件和第一管狀部件之間形成密封。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的裝置。本發(fā)明的實施方式現(xiàn)將只通過示例的方式參照附圖來描述，在附圖中

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的連接兩個管的方法的橫截面?zhèn)纫晥D；圖2是根據(jù)本發(fā)明的連接兩個管的方法的橫截面?zhèn)纫晥D；圖3到5是圖2方法的步驟的橫截面?zhèn)纫晥D。圖1顯示在井眼100中連接兩個管狀部件的已知方法，其中第二管10使用第一管 12牽拉到表面。井眼100襯有套管102，套管102的直徑隨著深度的增加而遞增地減小。具有內(nèi)部氣舉閥106的用于氣升的管道104設置在套管102內(nèi)。第二管10具有9 5/8英寸Q44mm)的直徑并向上延伸到具有13 3/8英寸(340mm) 直徑的上部鄰接套管中。PBR 14連接到第二管10的上端。上部部分中的襯管懸掛器16以及下部部分中的水泥108將第二管10固定在井眼100內(nèi)。
第一管12被降低且第一管12的下端裝配在PBR 14的拋光孔內(nèi)。通過其自身，特別是在苛刻環(huán)境中，PBR 14不能夠提供足夠的密封且因此能夠在第一管和第二管的接點上方設置牽拉封隔器18。由PBR 14提供的可滑動密封無助于將第一管12支撐在井眼100內(nèi)，并且因此還可提供錨固件20。圖2到5顯示根據(jù)本發(fā)明的在井眼100中連接兩個管狀部件的替代方法。相同的特征以相同的參照數(shù)字給出。牽拉輪廓設備30設置在第二管10的上端，使得其具有比第二管10的直徑大的直徑。設備30在其內(nèi)孔中包括一些內(nèi)部凹部32。13 3/8英寸(340mm)乘以11 3/4英寸 (298mm)的襯管懸掛器34連接到設備30的頂部，且其附接到井眼100的內(nèi)表面處的套管。 襯管懸掛器擬、設備30和第二管10的上部部分全部被構(gòu)造為從13 3/8英寸(340mm)跨越到9 5/8英寸044mm)的外徑。圖3到5顯示本發(fā)明具體的細節(jié)以闡示用于安裝第一管12的順序。第一管12被降低，使得其下端在設備30內(nèi)且低于設備30的內(nèi)部凹部32(圖4)。然后，可膨脹工具40在鉆桿的柱的下端上運行，向下經(jīng)過第一管12的孔直到工具40與設備30的凹部32對齊。工具40包括用于定位在恰當豎直深度處的深度閂鎖布置 42。工具40包括一對密封件，其通過大于上部凹部和下部凹部之間豎直距離的距離而被豎直地間隔開。密封件被驅(qū)動以在工具40的外表面和第一管12的內(nèi)表面之間形成密封，以在密封件之間限定腔。水被泵送經(jīng)過鉆柱，進入工具40的孔中并經(jīng)過工具40的孔口且進入腔中。當水壓充分時，第一管12被彈性膨脹，然后塑性變形到凹部32中。這借助于設備30 產(chǎn)生了第二管10與第一管12之間的機械固定和金屬到金屬的密封。第一管12現(xiàn)在被牽拉到表面。密封件然后可以被解除，且鉆桿柱和工具40被從井眼100中去除。本發(fā)明提供符合修訂后IS013679技術標準的金屬到金屬的密封。該方法允許省略常規(guī)方法中需要的一些相關構(gòu)件。在密封布置中不存在移動的部件。該連接在張拉和壓縮兩者上能夠抵抗高的爆破和坍塌壓力以及高負載的能力。雖然以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但將清楚來自所述實施方式的變更仍然可能落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種連接方法，用于將第一管狀部件連接到位于井眼中的第二管狀部件，所述第二管狀部件包括上端部分，所述上端部分具有比所述第一管狀部件的直徑大的直徑，所述方法包括將所述第一管狀部件降低到所述井眼中直到所述第一管狀部件至少位于所述第二管狀部件的所述上端部分的孔內(nèi)；以及膨脹所述第一管狀部件直到所述第一管狀部件密封地連接到所述第二管狀部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述第一管狀部件從表面運行到所述第二管狀部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，包括使所述第二管狀部件的所述上端部分適合于接收所述第一管狀部件。
4.根據(jù)任一之前權(quán)利要求所述的方法，包括在所述第二管狀部件的所述上端處提供接收部件，所述接收部件具有比所述第一管狀部件的直徑大的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述接收部件包括牽拉輪廓設備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述牽拉輪廓設備能夠包括設置在所述設備的內(nèi)孔處的至少一個凹部。
7.根據(jù)任一之前權(quán)利要求所述的方法，包括使用固定部件將所述第二管狀部件的所述上端固定在所述井眼內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述固定部件包括襯管懸掛器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中所述固定部件設置在所述接收部件處。
10.根據(jù)任一之前權(quán)利要求所述的方法，包括使用可膨脹工具來膨脹所述第一管狀部件。
11.根據(jù)任一之前權(quán)利要求所述的方法，包括使所述可膨脹工具在鉆柱上運行經(jīng)過所述第一管狀部件的孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括將所述可膨脹工具與所述牽拉輪廓設備的所述凹部或每個凹部對齊。
13.根據(jù)任一之前權(quán)利要求所述的方法，包括使用深度閂鎖布置來將所述可膨脹工具定位在恰當?shù)呢Q直深度處。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述可膨脹工具包括豎直間隔開的一對密封件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述密封件是可驅(qū)動的以在所述工具的外表面和所述第一管狀部件的內(nèi)表面之間形成密封，以在所述密封件之間限定腔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述可膨脹工具被構(gòu)造以向所述腔提供流體， 用于在所述第一管狀部件的所述內(nèi)表面上施加壓力，使得所述第一管狀部件膨脹到所述凹部中或每個凹部中，以在所述第二管狀部件和所述第一管狀部件之間形成密封。
17.一種用于執(zhí)行根據(jù)任一之前權(quán)利要求所述方法的裝置。
全文摘要
一種將第一管狀部件連接到位于井眼中的第二管狀部件的方法，第二管狀部件包括上端部分，上端部分具有比第一管狀部件的直徑大的直徑，該方法包括將第一管狀部件降低到井眼中直到第一管狀部件至少位于第二管狀部件的上端部分的孔內(nèi)；以及膨脹第一管狀部件直到第一管狀部件密封地連接到第二管狀部件。
文檔編號E21B43/10GK102575512SQ201080047147
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者安德魯·高萊拉, 尼爾·湯姆森, 彼得·伍德 申請人:里德威爾服務有限公司