地層穿刺工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可下潛到井內(nèi)的套管中以液壓地穿刺地層并具有縱向工具軸線的地層穿刺工具，該地層穿刺工具包括：工具殼體；可在工具殼體內(nèi)滑動(dòng)的、以用于向噴嘴供給高壓流體的供給軟管，并且工具殼體具有開口，供給軟管和噴嘴穿過所述開口被引導(dǎo)以穿刺地層，其中該地層穿刺工具還包括布置在工具殼體中的泵，該泵與供給軟管流體連通，以提供用于穿刺地層的、從噴嘴流出的流體射流。此外，本發(fā)明涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的地層穿刺工具的井下系統(tǒng)和一種用于液壓地穿刺地層的方法。
【專利說明】地層穿刺工具【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可下潛到井內(nèi)的套管中以液壓地穿刺地層并具有縱向工具軸線的地層穿刺工具，該地層穿刺工具包括:工具殼體；可在工具殼體中滑動(dòng)的、用于向噴嘴供給高壓流體的供給軟管，并且工具殼體具有開口，供應(yīng)軟管和噴嘴穿過該開口被引導(dǎo)以穿刺地層。此外，本發(fā)明涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的地層穿刺工具的井下系統(tǒng)和一種用于液壓地穿刺地層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)使地層破裂以便提供對(duì)烴儲(chǔ)層的更好接近時(shí)，在從套管或從井內(nèi)的井眼垂直地或徑向地形成破裂的情況下能夠獲得對(duì)儲(chǔ)層的最大接觸。當(dāng)破裂時(shí)，始終存在如下風(fēng)險(xiǎn):由于地層在其最脆弱的部位開裂，所以破裂并不從套管徑向地形成。在一些類型的地層中，即使破裂流體或穿孔裝料被徑向地導(dǎo)入地層中，破裂也往往平行于套管或井眼形成。

【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)的以上劣勢(shì)和缺點(diǎn)。更具體地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)更受控的破裂過程的工具。
[0004]將從下文描述變得顯而易見的上述目的以及許多其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征由根據(jù)本發(fā)明的方案通過一種可下潛到井內(nèi)的套管中以液壓地穿刺地層并具有縱向工具軸線的地層穿刺工具來完成，所述地層穿刺工具包括:
[0005]-工具殼體，
[0006]-可在所述工具殼體中滑動(dòng)以向噴嘴供給高壓流體的供給軟管，和
[0007]-所述工具殼體具有開口，該開口用于提供所述供給軟管和所述噴嘴對(duì)套管中的開口的進(jìn)入，
[0008]其中，所述地層穿刺工具還包括泵，所述泵與所述供給軟管流體連通，以提供用于穿刺所述地層的、從所述噴嘴流出的流體射流。
[0009]在一個(gè)方面，所述井下穿刺工具的泵可布置在所述工具殼體中，所述泵與所述供給軟管流體連通，以提供用于穿刺所述地層的、從所述噴嘴流出的流體射流。
[0010]所述噴嘴可連接到所述軟管的一端以使得所述軟管在所述噴嘴中結(jié)束。
[0011]通過在工具中設(shè)置泵，來自井的流體可被用作用于穿刺地層的、經(jīng)所述噴嘴射出的加壓流體。因而，無需經(jīng)從表面延伸的長(zhǎng)管線供給所述加壓流體。這簡(jiǎn)化了所述工具，因?yàn)樗龉ぞ呖蓛H借助線纜下潛到井內(nèi)。并非所有鉆塔都配備有這種管線并且在這些情況下需要定購(gòu)特制船。由于線纜始終存在，因此總是可以通過線纜工具介入井，且因而線纜操作更快捷且更廉價(jià)。在工具中而不是在表面處設(shè)置泵使得可以借助線纜來介入。
[0012]在另一方面，所述地層穿刺工具可通過線纜或借助管件如盤管或鉆桿下潛到井內(nèi)套管中。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，可布置用于向所述供給軟管提供預(yù)定推力的保持單元，使得所述供給軟管和由此所述噴嘴在穿刺期間可被保持在預(yù)定位置。
[0014]因而，所述保持單元可以是力發(fā)生器，以防止所述軟管在噴射用于穿刺所述地層的流體時(shí)被向后迫壓。
[0015]在另一實(shí)施例中，所述預(yù)定推力可至少等于或大于所述噴嘴處的高壓流體的壓力。
[0016]此外，所述保持單元可包括環(huán)繞所述供給軟管的活塞。
[0017]所述活塞可以是環(huán)形活塞。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述活塞可以以可滑動(dòng)方式布置在所述工具中的活塞缸體中。
[0019]在另一實(shí)施例中，可設(shè)置環(huán)繞所述供給軟管的若干環(huán)形活塞。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的地層穿刺工具還可包括適合在所述套管的壁中提供孔的套管穿刺單元。
[0021]另外，所述活塞可布置在位于工具殼體中的活塞殼體中。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述套管穿刺單元可布置成與所述噴嘴連接或在所述噴嘴周圍。
[0023]在另一實(shí)施例中，所述噴嘴可具有提供筒形流體射流的環(huán)形開口(孔口)。
[0024]此外，所述套管穿刺單元可以是沖頭、鉆頭或穿孔槍的裝料(charge)。
[0025]所述噴嘴可具有與所述軟管連接的第一端，并且所述套管穿刺單元可以是設(shè)置在所述噴嘴的與所述第一端相對(duì)的第二端中的沖頭。
[0026]此外，所述工具殼體可包括用于將所述供給軟管從所述工具殼體中的開口引出的引導(dǎo)元件。
[0027]此外，所述工具殼體可包括用于弓I導(dǎo)所述供給軟管的引導(dǎo)管。
[0028]而且，所述工具軟管可在與所述泵流體連通的流體通道中滑動(dòng)。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，所述供給軟管可被鎧裝(armour )。
[0030]所述供給軟管的鎧裝可以是被穿入護(hù)套地(threading)布置在所述軟管的壁中。所述穿入護(hù)套/穿料可由金屬、復(fù)合材料、塑料或類似材料制成。
[0031]此外，所述供給軟管可包括諸如Teflon芯部的塑料芯部，或者可涂覆有Teflon或其它減摩材料。
[0032]此外，所述高壓流體可以是井流體。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，所述工具殼體可包括用于井流體的入口，所述入口與所述泵流體連通。
[0034]在所述工具殼體中設(shè)置泵入口可容許吸入所述工具周圍的井流體。
[0035]在另一實(shí)施例中，可布置與所述入口連接的過濾器或篩網(wǎng)，以在井流體進(jìn)入所述泵之前過濾所述井流體。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的地層穿刺工具還可包括用于至少使所述供給軟管沿所述縱向工具軸線和橫向于所述縱向工具軸線移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
[0037]所述移動(dòng)裝置可以是提供沿所述縱向工具軸線的沖擊的沖擊器。
[0038]在另一實(shí)施例中，所述移動(dòng)裝置可以是馬達(dá)，所述馬達(dá)使所述工具的第一部分相對(duì)于所述工具的第二部分旋轉(zhuǎn)或者使所述供給軟管沿所述縱向工具軸線相對(duì)于地層移動(dòng)。
[0039]此外，所述工具的第一部分和第二部分可借助軸連接。[0040]而且，所述工具可包括第一部分和第二部分，并且所述移動(dòng)裝置可使所述第一部分相對(duì)于所述第二部分移動(dòng)，以使所述供給軟管沿所述縱向工具軸線和橫向于所述縱向工具軸線移動(dòng)。
[0041]由此，可使所述工具的第一部分相對(duì)于所述工具的第二部分沿所述縱向工具軸線移動(dòng)，從而使所述供給軟管沿所述縱向工具軸線相對(duì)于地層移動(dòng)。所述工具的第一部分可包括供給軟管、保持單元和泵，并且所述工具的第二部分可包括錨定部分。
[0042]所述地層穿刺工具還可包括盒(cartridge)，所述盒包括待插入所述孔眼中的若干地聲測(cè)聽器。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的地層穿刺工具還可包括流體儲(chǔ)器。
[0044]而且，所述流體儲(chǔ)器可包含流體供給。
[0045]此外，所述流體可以是加壓流體、酸、堿或物質(zhì)的混合物。
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，可布置與所述流體儲(chǔ)器連接的流體控制裝置。由此，實(shí)現(xiàn)了可斷開或閉合與所述流體儲(chǔ)器的流體連通。
[0047]此外，所述工具可包括用于將所述穿刺單元壓靠在所述套管的壁上或?qū)⑺龉ぞ咤^定在所述套管的內(nèi)表面上的錨定部分。
[0048]在另一實(shí)施例中，所述泵可通過線纜/鋼絲或電池供電。
[0049]在又一實(shí)施例中，所述泵可以是離心泵、活塞泵或噴射泵。
[0050]而且，所述工具可包括壓力測(cè)量裝置。
[0051]另外，所述工具可包括電子部分。
[0052]此外，所述工具可包括用于驅(qū)動(dòng)所述泵的液壓馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)。
[0053]此外，所述工具可包括定位裝置，例如套管接箍定位器，其適合于在所述套管的軸向和/或徑向上將所述工具定位在所述套管中。
[0054]此外，所述地層穿刺工具可包括與所述泵流體連通的入口，從而使井流體能夠被用作高壓流體。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，來自流體儲(chǔ)器的附加的流體可經(jīng)由所述供給軟管布置在所述地層穿刺工具中，并且所述噴嘴可被導(dǎo)入被穿刺的地層中以對(duì)被穿刺的地層進(jìn)行后續(xù)處理。
[0056]在另一實(shí)施例中，所述后續(xù)處理可以是用于形成被穿刺的地層的更大表面積的酸處理。
[0057]在又一實(shí)施例中，所述后續(xù)處理可以是用于清潔被穿刺的地層的酶處理。
[0058]此外，所述井流體在進(jìn)入所述泵之前被過濾。
[0059]本發(fā)明還涉及一種井下系統(tǒng)，該井下系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的地層穿刺工具和驅(qū)動(dòng)單元，例如井下牽引器。
[0060]所述驅(qū)動(dòng)單元可以是能在井內(nèi)向前自行傳送和傳送所述地層穿刺單元的自推進(jìn)單元。
[0061]而且，所述驅(qū)動(dòng)單元可包括布置在輪臂上的輪，所述輪臂可從所述工具殼體突出，使得所述輪與所述井的內(nèi)表面接觸。
[0062]最后，本發(fā)明涉及一種用于液壓地穿刺地層的方法，所述方法包括以下步驟
[0063]-將地層穿刺工具下潛到套管中，
[0064]-借助套管穿刺單元在所述套管的壁中提供開口，[0065]-借助布置在所述地層穿刺工具中的泵經(jīng)由供給軟管向噴嘴供給高壓流體，
[0066]-將所述噴嘴定位成與所述套管中的所述開口相對(duì)，以及
[0067]-借助提供地層孔眼的、從所述噴嘴流出的流體射流穿刺地層。
[0068]上述方法還可包括以下步驟中的至少一個(gè):
[0069]-使所述工具周圍的井流體經(jīng)過所述工具殼體中的入口進(jìn)入，以及
[0070]-在將所述流體供給到所述供給軟管之前將所述流體加壓到高壓力。
[0071]此外，所述地層穿刺工具可以是經(jīng)由線纜下潛到井內(nèi)的線纜工具。
[0072]而且，所述高壓流體可以是井流體。
[0073]另外，根據(jù)本發(fā)明的方法可包括以下步驟中的至少一個(gè):
[0074]-借助酸執(zhí)行所述地層孔眼的后續(xù)處理，以形成所述地層孔眼的更大表面積，
[0075]-將包含酶的流體噴射到所述地層孔眼中，
[0076]-通過將高壓流體噴射到所述地層孔眼中來使地層破裂，或
[0077]-通過使與所述地層孔眼連接/相關(guān)的裝料爆炸來穿刺地層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0078]下文將參考所附示意圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明及其諸多優(yōu)點(diǎn)，附圖出于說明的目的而示出了一些非限制性的實(shí)施例，并且其中
[0079]圖1示出了位于套管中的地層穿刺工具，
[0080]圖2示出了地層穿刺工具的截面圖，
[0081]圖3示出了保持單元的一個(gè)實(shí)施例，
[0082]圖4A示出了地層穿刺工具的另一實(shí)施例的截面圖，
[0083]圖4B示出了地層穿刺工具的又一實(shí)施例的截面圖，
[0084]圖5示出了地層穿刺工具的又一實(shí)施例，
[0085]圖6示出了噴嘴的正視圖，
[0086]圖7示出了處于套管中的第一位置的另一地層穿刺工具，
[0087]圖8示出了處于第二位置的圖7的地層穿刺工具，
[0088]圖9示出了處于第三位置的圖7的地層穿刺工具，以及
[0089]圖10A-D示出了通過地層穿刺工具在地層中形成的不同孔眼的截面。
[0090]所有附圖均為高度示意性的且不一定按比例繪制，并且它們僅示出闡明本發(fā)明所需的那些部分，其它部分被省略或僅被提及。
【具體實(shí)施方式】
[0091]圖1示出了下潛到井3中的套管2中的地層穿刺工具I。為了穿刺地層，工具I具有工具殼體4，其中布置有適合在套管2的壁7中提供孔6的套管穿刺單元5。隨后，在可在工具殼體4內(nèi)滑動(dòng)的供給軟管8的一端中布置有噴嘴10。工具軟管8向噴嘴10供給作為射流經(jīng)孔6射出以穿刺地層的高壓流體9，由此從地層穿刺工具I基本上徑向地提供地層微孔眼。地層穿刺工具I包括與供給軟管8流體連通的泵12，該泵用于提供從噴嘴10流出的流體射流13，以穿刺地層而形成微孔眼或地層孔眼32。地層穿刺工具I可借助經(jīng)噴嘴10噴射的高壓流體穿刺套管2，且因此該工具可在不使用套管穿刺單元5的情況下工作。然而，以下說明包括使用套管穿刺單元5的功能。
[0092]當(dāng)使地層破裂以提供對(duì)烴儲(chǔ)層的更好接近時(shí)，存在破裂不是從套管2徑向地形成的風(fēng)險(xiǎn)。因而，通過借助地層穿刺工具I提供微孔眼，可由于使微孔眼充當(dāng)切口而更好地控制破裂過程?？山柚蛳卤盟偷教坠?中的高壓流體或通過穿孔槍來執(zhí)行破裂過程。此外，微孔眼可在執(zhí)行酸化處理之前使用。
[0093]工具殼體4具有用于提供供給軟管8和噴嘴10對(duì)套管2中的開口的進(jìn)入的開口
11。為了穿刺地層，工具軟管8經(jīng)開口 11被引出，并且流體9經(jīng)噴嘴10噴出。被噴射到地層中的高壓流體在泵12中加壓。泵12經(jīng)入口 21和布置在入口 21中的過濾器22泵入井流體并且經(jīng)噴嘴10將井流體經(jīng)由供給軟管8泵出。通過利用井流體來穿刺地層而形成微孔眼32，儲(chǔ)層不會(huì)被進(jìn)一步污染/損害。此外，噴射過程所需的動(dòng)力小于在泵布置在井的頂部并且流體經(jīng)鉆桿或盤管向下泵送到供給軟管8的情況下所需的動(dòng)力。泵12布置在工具中并由電動(dòng)馬達(dá)29驅(qū)動(dòng)，所述電動(dòng)馬達(dá)由線纜經(jīng)電子部分28供電。地層穿刺工具I因而是線纜工具。地層穿刺工具I僅經(jīng)這種例如具有另一種形式的能量供應(yīng)線路如光纖的線纜而不經(jīng)諸如盤管、鉆桿或類似管道的管件下潛到井或套管內(nèi)。
[0094]地層穿刺工具I包括錨定部分25以迫使套管穿刺單元5抵靠套管壁。所述工具可具有若干錨定部分25。
[0095]當(dāng)流體射流9撞擊地層時(shí)，地層破碎，但射流的力也將向后迫壓供給軟管。因此，該工具包括保持單元14,該保持單元保持供給軟管8和因而使噴嘴10接近地層。保持單元14向供給軟管提供預(yù)定推力，使得供給軟管和由此噴嘴在穿刺期間可被保持在預(yù)定位置，以便射流13不會(huì)在到達(dá)地層之前失去其噴射動(dòng)力。該預(yù)定推力基本上等于噴嘴處的高壓流體的壓力或最多比該壓力小5%。
[0096]如在圖2中可見的，保持單元14包括布置在供給軟管8周圍的活塞15，使得軟管在活塞的中心刺穿活塞，該活塞因而是環(huán)形活塞?；钊?5可滑動(dòng)地布置在工具殼體4中的活塞殼體16中，使得軟管可隨著地層孔眼形成而伸入地層孔眼中。來自泵12的加壓流體9被泵送到在圖2中的起到活塞殼體16作用的流體通道20中。流體作用在活塞上，從而隨著射流13形成地層孔眼而將軟管壓出到地層孔眼中。在圖2中，保持單元14是在活塞殼體16中滑動(dòng)的活塞。供給軟管8由引導(dǎo)管19和引導(dǎo)元件18在地層穿刺工具I中引導(dǎo)以便在不形成顯著摩擦的情況下滑動(dòng)。
[0097]在圖2中，套管穿刺裝置是布置在噴嘴10周圍的套管穿刺單元5，并且引導(dǎo)元件18是套管穿刺單元5的一部分。在此實(shí)施例中，噴嘴具有與供給軟管連接的第一端101和與套管穿刺單元連接的、與第一端相對(duì)的第二端102。在另一實(shí)施例中，套管穿刺單元5布置在地層穿刺工具I的第二部分中并在已形成開口時(shí)滑動(dòng)離開開口，使得噴嘴和供給軟管可進(jìn)入地層。
[0098]套管穿刺單元在圖2中為沖頭64，但也可以是如圖4A所示的形成工具的一部分的鉆頭或穿孔槍的裝料33。圖2所示的沖頭朝套管被向外迫壓以便刺穿套管壁，從而借助可滑動(dòng)地布置在工具殼體4中的空間43中的滑動(dòng)元件42在壁中形成孔6?；瑒?dòng)元件42包括傾斜表面44，并且當(dāng)借助通過虛線表示的流體通道45中的加壓流體迫使滑動(dòng)元件42離開泵12時(shí)，沖頭從工具殼體4中的開口被壓出并在套管壁中沖出孔。
[0099]在圖4A中，裝料33通過布置在活塞殼體中的接觸件34激活，并且當(dāng)活塞滑過該接觸件時(shí)，活塞的側(cè)面迫壓在該接觸件上且裝料通過接線35被引發(fā)，并且裝料爆炸，從而在套管壁中形成開口。
[0100]供給軟管8通過嵌在軟管的壁中的例如由金屬制成的穿入護(hù)套被鎧裝，使得軟管是自支承的且在彎曲時(shí)不會(huì)扭絞，并且保持單元可從一端或沿軟管施加壓力，以便在射流撞擊地層時(shí)在軟管的對(duì)抗來自地層的壓力的另一端中提供保持壓力。供給軟管還可包括塑料芯部，例如Teflon芯部,或被涂覆Teflon或其它減摩材料，以便供給加壓流體9而不損失太多壓力。
[0101]在圖3中，保持單元14包括彼此相距一定距離布置在供給軟管8周圍的第一活塞40和第二活塞41，從而在其間形成腔室37。第一活塞最接近噴嘴布置。保持單元14還包括與泵12流體連通的流體通道38或在第一活塞40上提供壓力的附加泵，從而朝地層向外迫壓軟管并因而保持噴嘴充分接近地層以便借助加壓流體射流9使地層破碎。第二活塞和上述活塞15可以是同一活塞。
[0102]如圖5所示，地層穿刺工具I可包括在泵未吸入井流體時(shí)容納流體9的流體儲(chǔ)器23，或者儲(chǔ)器23可容納附加的流體。該流體可以是任何類型的流體，例如水、酸、堿、物質(zhì)的混合物。來自流體儲(chǔ)器的附加的流體也可被導(dǎo)入被穿刺的地層中以對(duì)被穿刺的地層進(jìn)行后續(xù)處理，從而不再需要目的是為了利用微孔眼32使地層破裂的另外的過程/第二輪。
[0103]地層穿刺工具I還包括流體控制裝置24，該流體控制裝置布置成與流體儲(chǔ)器23連接，使得泵12與流體儲(chǔ)器之間的流體連通可斷開或閉合。通過設(shè)置流體控制裝置24，流體儲(chǔ)器中的附加的流體可與借助泵泵入的井流體混合，且因而流體控制裝置24可控制來自儲(chǔ)器的、與井流體混合的流體的量。
[0104]在圖6中，噴嘴具有提供筒形流體射流的環(huán)形孔口。這樣，流體在地層中心部周圍形成環(huán)形微孔眼，所述地層中心部可被隨工具帶上來以分析地層，使得可啟動(dòng)最佳破裂過程。
[0105]地層穿刺工具I由布置在工具內(nèi)部的線纜26或電池供電。當(dāng)?shù)貙哟┐坦ぞ逫包括電池時(shí)，線26可以是足夠牢固以在穿刺操作之后將工具從井內(nèi)拉出的任何線。
[0106]在圖5中，地層穿刺工具I包括用于測(cè)量經(jīng)供給軟管供給的流體9的壓力的壓力測(cè)量裝置27。地層穿刺工具I還包括定位裝置30，例如套管接箍定位器，其適合于使地層穿刺工具I在套管2的軸向和/或徑向上定位在套管中。此外，該位置用于在隨后的破裂過程中找到地層微孔眼。
[0107]所述泵可以是離心泵、活塞泵或噴射泵。
[0108]圖5示出了井下系統(tǒng)100。該井下系統(tǒng)包括地層穿刺工具I和驅(qū)動(dòng)單元31，例如井下牽引器。該驅(qū)動(dòng)單元主要用于在井的水平部分中向前驅(qū)動(dòng)和傳送地層穿刺工具I和其自身，但也可被用作錨定部分或定位裝置。該驅(qū)動(dòng)單元包括布置在輪臂61上的輪63，所述輪臂可從工具殼體突出以便使輪與井、套管或井眼的內(nèi)表面接觸。
[0109]在圖7中，地層穿刺工具I包括移動(dòng)裝置50，該移動(dòng)裝置使工具的第一部分51相對(duì)于工具的第二部分52移動(dòng)，以便使供給軟管8沿縱向工具軸線移動(dòng)或使供給軟管8沿橫向于縱向工具軸線的方向旋轉(zhuǎn)。所述第一部分和第二部分借助軸53連接。移動(dòng)裝置50可包括沖擊器，該沖擊器提供沿縱向工具軸線的沖擊，使得第一部分51移動(dòng)離開或靠近第二工具部分52。移動(dòng)裝置50還可包括馬達(dá)，該馬達(dá)用于使工具的第一部分相對(duì)于工具的第二部分旋轉(zhuǎn)，或用于使工具的第一部分沿縱向工具軸線相對(duì)于工具的第二部分移動(dòng)并由此使供給軟管8沿縱向工具軸線相對(duì)于地層移動(dòng)。該定向還可以借助回轉(zhuǎn)或相對(duì)支承測(cè)量執(zhí)行。
[0110]通過設(shè)置移動(dòng)裝置50，工具的第一部分51可相對(duì)于工具的第二部分52沿縱向工具軸線或橫向于工具軸線移動(dòng)，從而使供給軟管沿縱向工具軸線相對(duì)于地層或套管移動(dòng)或使供給軟管沿橫向于縱向工具軸線的方向旋轉(zhuǎn)。通過能使供給軟管8移動(dòng)，可使套管2中的孔6或由于高壓流體9噴射到地層中而產(chǎn)生的孔眼比僅通過一次性穿刺套管或地層的情況大。通過使經(jīng)供給軟管8噴出的流體9通過噴嘴10而一次性穿刺地層形成具有如圖1OA所示的截面的位于套管中的孔6或位于地層中的孔眼。當(dāng)借助移動(dòng)裝置50使供給軟管8移動(dòng)時(shí)，套管中的孔6或地層中的孔眼被擴(kuò)大而具有如圖10B-D所示的截面。
[0111]在如圖7所示的第一位置，地層穿刺工具I穿刺套管2或地層，從而形成橫向于工具軸線的孔或地層孔眼32。在圖8中，移動(dòng)裝置50已使工具的第一部分51移動(dòng)到第二位置，在該第二位置中，第一工具部分51進(jìn)一步移動(dòng)離開第二工具部分52。在該第二位置中，地層穿刺工具I在相對(duì)于第一孔或地層孔眼移位的位置穿刺套管2或地層，并因而擴(kuò)展孔或地層孔眼，從而使該孔或孔眼沿縱向工具軸線更大。在圖9中，示出了地層穿刺工具I處于其第三位置，在該第三位置中，移動(dòng)裝置50已使得與第一和第二位置相比第一部分更靠近第二部分移動(dòng)。在該第三位置中，從地層穿刺工具I噴射的流體9穿刺套管2或地層，從而更進(jìn)一步擴(kuò)展所述孔或孔眼并產(chǎn)生具有如圖10所示的截面的孔或孔眼。
[0112]在圖1OB中，供給軟管8已沿橫向于縱向工具軸線的方向旋轉(zhuǎn)，從而在橫向于縱向工具軸線的平面內(nèi)形成位于套管2中的縱向孔或位于地層中的縱向孔眼。在圖1OC中，工具軟管8已既旋轉(zhuǎn)又沿縱向工具軸線移動(dòng)。在圖1OD中，縱向孔眼沿縱向工具軸線延伸。
[0113]通過在地層中形成縱向微孔眼或孔，在孔眼或孔中將破裂流體噴射到地層中的后續(xù)的破裂過程可被定向在最佳方向上，從而將微井眼定向成使破裂的效力最大化。破裂往往自行定向在最大應(yīng)力方向上，并且通過將微孔眼定向在最大應(yīng)力方向上，大部分破裂能量將用于傳播該破裂。
[0114]地層穿刺工具I的第一部分51包括供給軟管8、保持單元14和泵12，并且工具I的第二部分52包括錨定部分25。移動(dòng)裝置50可被收納在第一工具部分51中并借助軸53附接在第二工具部分52上，或被收納在第二工具部分52中并與第一工具部分51連接。
[0115]在已在地層中形成微孔眼或孔眼時(shí)，工具可在該孔眼中插入地聲測(cè)聽器以便進(jìn)行例如地震測(cè)量。地層穿刺工具I可包括盒，該盒包括待插入孔眼中的若干地聲測(cè)聽器。這樣，地層穿刺工具I可用于升級(jí)或改進(jìn)井以使其具有地震系統(tǒng)，以便進(jìn)行地層中有無烴的測(cè)量。
[0116]流體或井流體是指井下油或氣井內(nèi)可能存在的任何種類的流體，諸如天然氣、油、油泥、原油、水等。氣體是指井、完井或裸眼中存在的任何種類的氣體成分，而油是指任何種類的油成分，諸如原油、含油流體等。因此，氣體、油和水這些流體都可以分別包括不同于氣體、油和/或水的其它元素或物質(zhì)。
[0117]套管是指關(guān)于油或天然氣生產(chǎn)的在井下使用的任何種類的管、管道、管件、襯套、管柱等。
[0118]盡管上文已結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見的是，在不脫離如通過以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的前提下，可以設(shè)想若干改型。
【權(quán)利要求】
1.一種地層穿刺工具(1)，其能夠下潛到井(3)內(nèi)的套管(2)中以液壓地穿刺地層并具有縱向工具軸線，所述地層穿刺工具包括:-工具殼體(4)，-供給軟管(8)，其能夠在所述工具殼體中滑動(dòng)，以用于向噴嘴(10)供給高壓流體(9)，并且-所述工具殼體具有開口(11)，所述供給軟管和所述噴嘴穿過所述開口被引導(dǎo)以穿刺地層，其中，所述地層穿刺工具還包括布置在所述工具殼體中的泵(12)，所述泵與所述供給軟管流體連通，以提供用于穿刺所述地層的、從所述噴嘴流出的流體射流(13 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地層穿刺工具，其中，布置有用于向所述供給軟管提供預(yù)定推力的保持單元(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地層穿刺工具，其中，所述保持單元包括環(huán)繞所述供給軟管的活塞(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地層穿刺工具，其中，所述活塞以可滑動(dòng)方式布置在所述工具中的活塞缸體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的地層穿刺工具，其中，設(shè)置有環(huán)繞所述工具軟管的若干環(huán)形活塞。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求 中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具，還包括適合在所述套管的壁(7)中提供孔(6)的套管穿刺單元(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地層穿刺工具，其中，所述套管穿刺單元布置成與所述噴嘴連接或布置在所述噴嘴周圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的地層穿刺工具，其中，所述套管穿刺單元為沖頭、鉆頭或穿孔槍的裝料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地層穿刺工具，其中，所述噴嘴具有與所述軟管連接的第一端(101)，所述套管穿刺單元是設(shè)置在所述噴嘴的與所述第一端相對(duì)的第二端(102)中的沖頭。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具，其中，所述供給軟管在與所述泵流體連通的流體通道(20)中滑動(dòng)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具，其中，所述供給軟管被鎧裝。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具，其中，所述高壓流體為井流體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具，其中，所述工具殼體包括用于所述井流體的入口( 21 )，所述入口與所述泵流體連通。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具，還包括用于至少使所述供給軟管沿所述縱向工具軸線和橫向于所述縱向工具軸線移動(dòng)的移動(dòng)裝置(50)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具，其中，布置有與流體儲(chǔ)器連接的流體控制裝置(24)。
16.一種井下系統(tǒng)，該井下系統(tǒng)包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的地層穿刺工具和驅(qū)動(dòng)單元(31)，例如井下牽引器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的井下系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元是能在井內(nèi)向前自行傳送并傳送所述地層穿刺工具的自推進(jìn)單元。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的井下系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元包括布置在輪臂(61)上的輪(60)，所述輪臂能夠從所述工具殼體突出以使所述輪與井的內(nèi)表面接觸。
19.一種用于液壓地穿刺地層的方法，包括以下步驟:-將地層穿刺工具下潛到套管中，-借助套管穿刺單元在所述套管的壁中提供開口，-借助布置在所述地層穿刺工具中的泵經(jīng)由供給軟管向噴嘴供給高壓流體，-將所述噴嘴定位成與所述套管中的開口相對(duì)，和-借助提供地層孔眼的、從所述噴嘴流出的流體射流穿刺地層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟中的至少一個(gè):-使所述工具周圍的井流體經(jīng)過所述工具殼體中的入口進(jìn)入，和-在將所述流體供給到所述供給軟管之前將所述流體加壓到高壓力。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中，所述地層穿刺工具是經(jīng)由線纜下潛到井內(nèi)的線纜工具。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述高壓流體為井流體。
23.根據(jù)權(quán)利要求19`-22中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟中的至少一個(gè):-借助酸執(zhí)行所述地層孔眼的后續(xù)處理，以形成所述地層孔眼的更大表面積，-將包含酶的流體噴射到所述地層孔眼中，-通過將高壓流體噴射到所述地層孔眼中來使所述地層破裂，或-通過使與所述地層孔眼連接的裝料爆炸來穿刺所述地層。
【文檔編號(hào)】E21B43/26GK103562494SQ201280026674
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月31日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克, L·曼格爾 申請(qǐng)人:韋爾泰克有限公司