本申請是申請日為2011年12月16日、名稱為“完井裝置”的發(fā)明專利申請no.201180060591.6的分案申請。
本發(fā)明涉及一種完井組件,所述完井組件用于穿過井口或封井器/防噴器而進給到地層中的井眼中,所述完井組件包括套管柱和鉆桿。另外,本發(fā)明涉及一種用于完成套管柱的完井方法。此外,本發(fā)明涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的完井組件的完井套件。
背景技術(shù):
諸如完井作業(yè)等操作是花費巨大的,因為存在材料成本、人力成本、安全需求和租賃鉆井平臺的租賃成本。鉆井平臺每天的租賃費用很高,過去已經(jīng)多次試圖開發(fā)一種改進的完井元件以使得完井作業(yè)更加容易、并因此更加快速地執(zhí)行。此外,已經(jīng)嘗試過改進完井設(shè)備、從而使得現(xiàn)存的完井元件執(zhí)行起來更加快速。
雖然存在一些已知的改進,但是還是不斷地將注意力集中到降低成本上,特別是減少需要租賃鉆井平臺的天數(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是全部地或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點和缺陷。更具體地,本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的、用于進給到井眼中的完井組件,其中該完井組件能比現(xiàn)有的完井裝置更快地完成完井作業(yè),同時也符合安全需求。
通過根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠完成從以下的說明中將變得顯而易見的上述目的、以及多個其他目的、優(yōu)點和特征,本發(fā)明涉及一種用于穿過或開始自井口或封井器而進給到地層中的井眼中的完井組件,所述完井組件包括:
-套管柱,該套管柱具有第一端,以及
-鉆桿,該鉆桿具有第一端和第二端且延伸通過井口或封井器,并且該鉆桿在第一端處與所述套管柱可松放地連接,由此在使所述套管柱進給到井眼中時保持所述套管柱,
其中,所述套管柱包括:
-多個管狀部段,其中至少兩個部段是環(huán)狀隔離部段,每個環(huán)狀隔離部段包括至少一個環(huán)狀隔離件,所述環(huán)狀隔離件設(shè)置成彼此之間存在預(yù)定間距,每個環(huán)狀隔離件包括包圍管狀部分的可膨脹套筒,所述可膨脹套筒與所述管狀部分連接,所述管狀部分形成所述套管柱的一部分、并且具有用于使加壓流體進入以膨脹所述套筒的開口,以及
-閉合的第二端,
其中,所述完井組件還包括與所述鉆桿的第二端流體連接的壓力產(chǎn)生裝置,所述壓力產(chǎn)生裝置在所述鉆桿內(nèi)和在所述套管柱內(nèi)產(chǎn)生流體壓力,該流體壓力顯著大于地層流體壓力,以用于膨脹所述至少兩個環(huán)狀隔離部段的可膨脹套筒。
通過在作業(yè)過程中能夠膨脹環(huán)狀隔離件和基本上同時地膨脹隔離件的可膨脹套筒,使得能夠比已知的完井組件更快地進行完井作業(yè)。因此能夠?qū)嘿F的鉆井平臺從完井作業(yè)現(xiàn)場拆除,并且可以用相對便宜的鉆井平臺來取代該鉆井平臺。通過減少需要昂貴的鉆井平臺的天數(shù),可以顯著地降低鉆井成本。鉆井平臺按天租賃,本發(fā)明將需要使用昂貴鉆井平臺的天數(shù)減少至少了至少10至15天。
在一個實施例中,用于穿過井口或封井器而進給到地層中的井眼中的所述完井組件可包括:
-套管柱,該套管柱具有第一端,以及
-送入工具,該送入工具延伸通過所述井口或封井器,且可松放地與所述套管柱的第一端連接,由此在使所述套管柱進給到井眼中時保持所述套管柱,
其中,所述套管柱包括:
-多個管狀部段,其中至少兩個部段是環(huán)狀隔離部段,每個環(huán)狀隔離部段包括至少一個環(huán)狀隔離件,所述環(huán)狀隔離件設(shè)置成彼此之間存在預(yù)定間距,每個環(huán)狀隔離件包括包圍管狀部分的可膨脹套筒,所述可膨脹套筒與所述管狀部分連接,所述管狀部分形成所述套管柱的一部分、并且具有用于使加壓流體進入以膨脹所述套筒的開口,以及
-閉合的第二端,
其中,所述完井組件還包括與所述送入工具流體連接的壓力產(chǎn)生裝置,所述壓力產(chǎn)生裝置在所述套管柱內(nèi)產(chǎn)生流體壓力,該流體壓力顯著大于地層流體壓力,以用于膨脹所述至少兩個環(huán)狀隔離部段的可膨脹套筒。
通過使用送入工具,套管可以是表層套管(surfacecasing),并且仍然可以基本上同時地實現(xiàn)隔離件的可膨脹套筒的膨脹,從而能夠比已知的完井組件更快地進行完井作業(yè)。
當從內(nèi)部對套管柱加壓時,基本上可以同時地膨脹可膨脹套筒。
此外,可以借助于送入工具使鉆桿與套管柱可松放地連接。
此外,鉆桿的總體外徑可小于套管柱的總體外徑。
在一個實施例中,其中一個管狀部段可以是具有管狀部分的流入控制部段。
此外,其中一個流入控制部段可以是具有流入控制閥的閥部段。
此外,流入控制部段可設(shè)置在環(huán)狀隔離部段之間。
此外,流入控制部段可包括破裂閥。
此外,流入控制部段可包括設(shè)置在管狀部分中的流入控制閥。
另外,可設(shè)置有在打開位置與閉合位置或阻塞位置之間滑動或轉(zhuǎn)動的套筒,其中,打開位置與破裂閥的破裂開口相對。
在另一實施例中,完井組件還可包括可與流入控制部段相對地在套管柱的軸向上滑動的套筒,以便當可膨脹套筒膨脹時用于密封流入控制部段。
此外,上述完井組件可包括可與流入控制部段相對地在套管柱的軸向上滑動或者在套管柱中轉(zhuǎn)動的套筒。
通過使滑動套筒能夠關(guān)閉流入控制部段、并且因此防止套管柱中的加壓流體經(jīng)由流入控制閥或開口流出,從而使得即使在套管柱包含位于流入控制部段中的流入控制閥或開口的情況下,也能夠在作業(yè)期間使可膨脹套筒膨脹。
此外,管狀部分可具有內(nèi)表面,套筒可具有面對管狀部分的內(nèi)表面的外表面,套筒包括設(shè)置在套筒的外表面中的凹槽中的密封元件。
此外,流入控制部段可具有帶有至少一個開口的流入部段,所述開口在軸向延伸方向上具有寬度wo,密封元件具有比所述開口的寬度wo大的寬度ws。
密封元件可以是o型環(huán)、v形密封件或類似的密封件。
此外,其中一個管狀部段可以是只包含管狀部分的部段。
其中一個管狀部段可包括用于將套管柱錨固到地層上的固定裝置。
所述固定裝置可包括管狀部分和固定單元,當通過來自于套管柱內(nèi)的流體壓力而被致動時,所述固定單元從管狀部分朝向地層突出。
所述固定裝置可包括管狀部分和固定單元,當通過來自于套管柱內(nèi)的電馬達、力發(fā)生裝置、操作工具或類似裝置而被致動時,所述固定單元從管狀部分朝向地層突出。
此外,所述固定裝置可以是包括固定元件的環(huán)狀隔離件,當通過來自于套管柱內(nèi)的流體壓力而被致動時,所述固定元件從可膨脹套筒朝向地層突出。
此外,環(huán)狀隔離件可包括設(shè)置在所述開口中的閥門,套管柱可包括用于封閉第二端的裝置。
另外,用于封閉第二端的裝置可以是掉落到套管柱的第二端中的座部中的球體。
本發(fā)明還涉及一種用于完成上述套管柱的完井方法,包括如下步驟:
-在鉆井平臺或鉆井船上將管狀部段安裝成套管柱的第一部分,
-朝向井眼降下所述套管柱的第一部分,
-將管狀部段安裝成套管柱的第二部分,
-將所述套管柱的第二部分與所述第一部分連接,
-隨著所述第一部分一起將所述套管柱的第二部分降下,
-將鉆桿連接到所述套管柱,并由此在將所述套管柱降到井眼中時保持所述套管柱,其中,所述套管柱包括至少兩個環(huán)狀隔離部段,
-將所述鉆桿降到井眼中,直到所述套管柱被設(shè)置在預(yù)定位置,
-對所述鉆桿和所述套管柱加壓,以及
-基本上同時地膨脹每個環(huán)狀隔離部段的環(huán)狀隔離件的可膨脹套筒。
所述完井方法還可包括將所述鉆桿卸下。
由此使得可以將昂貴的鉆井平臺從完井作業(yè)現(xiàn)場拆除,并且可以用相對便宜的鉆井平臺來取代該鉆井平臺。
另外,所述完井方法還可包括將生產(chǎn)套管降到井眼中的步驟。
另外,所述完井方法還可包括將生產(chǎn)套管緊固到套管柱的步驟。
可以通過使生產(chǎn)套管周圍的封隔器膨脹來實現(xiàn)生產(chǎn)套管的緊固。
此外,所述完井方法還可包括將流入控制部段連接到套管柱的步驟。
此外,所述完井方法還可包括將固定裝置連接到套管柱和在井眼中致動固定裝置的固定單元的步驟,其中,致動固定單元的步驟可以與膨脹可膨脹套筒的步驟基本上同時進行。
此外,所述完井方法還可包括打開破裂閥和借助于來自套管柱內(nèi)的加壓流體使地層破裂從而在地層中制造出裂縫的步驟。
此外,所述完井方法還可包括封閉破裂套筒的步驟。
另外,所述完井方法還可包括在軸向上滑動滑動套筒、由此致動流入控制部段的步驟。
上述完井方法還可包括生產(chǎn)碳氫化合物的步驟,所述碳氫化合物包含經(jīng)由閥部段或流入控制部段的流入閥而來自地層的流體。
此外,所述完井方法還可包括包含碳氫化合物的流體流動通過套管柱的步驟。
套管柱的組成部分可分別包括至少三個管狀部段。
此外,本發(fā)明還涉及一種用于制造上述完井組件的完井套件,包括集裝箱(container),所述集裝箱包括:
-多個環(huán)狀隔離部段形式的管狀部段,以及
-多個流入控制部段形式的管狀部段。
所述集裝箱可包括至少一個固定裝置。
此外,所述集裝箱可包括多個只包含管狀部分的管狀部段。
附圖說明
以下將參考示意附圖詳細說明本發(fā)明及其許多優(yōu)點,其中這些示意附圖僅僅是為了示出非限制性示例,其中:
圖1示出了在已經(jīng)完成鉆探井眼之后、當bop(封井器)被布置在正確位置上、且由多個管狀部段安裝套管柱的第一部分時的鉆井平臺,
圖2示出了在安裝套管柱的第二部分的同時、在將套管柱的第一部分降落到井眼中之前、設(shè)置在塔架中的該第一部分,
圖3示出了在安裝套管柱的第三部分的同時、所述套管柱的連接到第一部分的第二部分,
圖4示出了降落到井眼中的套管柱部分,
圖5示出了當環(huán)狀隔離件已經(jīng)膨脹、且?guī)r層錨固件已經(jīng)被致動時的套管柱,
圖6示出了井眼中的套管柱和鉆桿已經(jīng)斷開連接,
圖7示出了帶有套管柱和引導(dǎo)套管的完井,
圖8示出了水平完井,
圖9示出了完井組件的剖視圖,
圖10示出了流入控制部段的剖視圖,
圖11示出了位于其閉合位置上的滑動套筒,
圖12示出了固定裝置,
圖12a和12b示出了另一固定裝置,
圖13示出了完井套件,以及
圖13a和圖13b示出了流入控制部段120的兩個縱剖視圖。
所有的附圖都是高度示意的,并不一定按比例繪制,并且它們只示出了為了解釋本發(fā)明所必需的一部分,其他部分被省略了或僅僅給予暗示。
具體實施方式
圖1示出了在地層7中鉆出井眼6之后、且在插入了封井器(bop)51或井口51之后的鉆井平臺50。在此平臺上,三個管狀部段101已經(jīng)在第一吊架107中被裝配成一個套管部分。當三個管狀部段101已經(jīng)被安裝成套管柱104的第一部分時,第一吊架107將該第一部分移動到井架106中,同時如圖2所示在第二吊架108中將另外三個管狀部段101安裝成套管柱104的第二部分。
然后,第二吊架108將套管柱104的第二部分移動到井架106中,并且然后將套管柱104的第二部分與套管柱104的第一部分裝配在一起。在將第一部分與第二部分裝配在一起的同時,如圖3所示由三個管狀部段101安裝第三部分。重復(fù)此操作,直到套管柱104按計劃包含管狀部段101。
在圖4中,套管柱104安裝有其全部管狀部段101。該套管在其第一端105與鉆桿102的第一端103連接,其中鉆桿102保持套管柱,從而將套管柱104下沉到井109中,由此形成完井組件100。當完井組件100設(shè)置在井眼106中的預(yù)定位置中時,從鉆井平臺向鉆桿102加壓,從而將套管柱104固定在井眼6中。在另一實施例中,鉆井平臺可以是鉆井船。
套管柱104包括多個管狀部段101,至少兩個部段是環(huán)狀隔離部段110,每個環(huán)狀隔離部段包括至少一個環(huán)狀隔離件。這些環(huán)狀隔離件布置成彼此之間具有預(yù)定距離,并且每個環(huán)狀隔離件包括包圍管狀部分4的可膨脹套筒116,該管狀部分4形成套管柱104的一部分、且具有用于使加壓流體流入以膨脹所述套筒的開口118。套管柱104在其第二端111被封閉。為了對鉆桿102加壓,完井組件100包括壓力產(chǎn)生裝置119,所述壓力產(chǎn)生裝置119與鉆桿102的第二端112連接,且在鉆桿102內(nèi)和在套管柱104內(nèi)產(chǎn)生套管流體壓力。壓力產(chǎn)生裝置119因此設(shè)置在井口上方,優(yōu)選地設(shè)置在鉆井平臺上或鉆井船上。為了使環(huán)狀隔離件的可膨脹套筒116膨脹,鉆桿102中的套管流體壓力pc顯著大于地層流體壓力pf。由此在一次操作中并且基本上同時地使可膨脹套筒116膨脹??赏ㄟ^使一個球體下落到鉆桿102以下、從而使該球體落下且被固定到套管柱104的第二端111中的座部上,以此來封閉套管柱104的第二端111。
通過在作業(yè)過程中能夠使環(huán)狀隔離件膨脹和基本上同時地使隔離件的可膨脹套筒116膨脹,從而使得能夠比已知的完井組件更快地進行完井作業(yè)。因此使得能夠?qū)嘿F的鉆井平臺從完井作業(yè)現(xiàn)場拆除,并且可以用相對便宜的鉆井平臺來取代該鉆井平臺。通過減少需要昂貴的鉆井平臺的天數(shù),可以顯著地降低鉆井成本。鉆井平臺按天租賃,本發(fā)明將需要使用昂貴的鉆井平臺的天數(shù)減少了至少10至15天。
從圖5中可以看出,鉆桿的總體外徑比套管柱的總體外徑小,并且優(yōu)選地借助于送入工具53使鉆桿與套管柱可松放地連接。
完井組件100還包括具有固定裝置113的管狀部段101,該固定裝置113用于將套管柱104錨固到地層7。在圖5中,鉆桿102和套管柱104已經(jīng)被加壓,并且環(huán)狀隔離件和固定裝置113已經(jīng)發(fā)生膨脹。環(huán)狀隔離件的可膨脹套筒116發(fā)生膨脹直到其壓靠在井眼6的內(nèi)表面上,以便隔離生產(chǎn)區(qū)域。固定裝置113或巖層錨固件發(fā)生膨脹直到它們牢固地錨固到地層7,并且該膨脹過程與環(huán)狀隔離件套筒的膨脹是在相同的操作中并且是與套筒的膨脹基本上同時地發(fā)生的。固定裝置113包括管狀部分4和固定單元20,當通過來自于套管柱104中的流體壓力而被致動時,該固定單元20從管狀部分向地層7突出。巖層錨固件的作用是在軸向上固定套管柱104,從而在環(huán)狀隔離件膨脹期間和/或在生產(chǎn)碳氫化合物期間不會破壞環(huán)狀隔離件的隔離特性。
當環(huán)狀隔離件和巖層錨固件已經(jīng)膨脹時,鉆桿102與套管柱104斷開連接,并且如圖6所示將套管柱104留在井眼6中。在生產(chǎn)套管114和套管柱104之間設(shè)置封隔器115,從而如圖7所示形成第二隔離件。
在圖1-7中,完井組件100被描述成進給到豎直井中,在圖8中,完井組件100顯示為位于水平井中,其中在該水平井中,套管柱104包括多個環(huán)狀隔離部段110。接著借助于封隔器115或v形密封件使套管柱104與生產(chǎn)套管114連接。借助于鉆柱將套管柱104插入到井眼6中,并且當鉆桿102和套管柱104設(shè)置在預(yù)定位置時,借助于設(shè)置在鉆桿102的第二端112的壓力產(chǎn)生裝置119來對鉆桿102和套管柱104從內(nèi)部加壓。由此在一次操作中且基本上同時地使環(huán)狀隔離件膨脹。
完井組件100的其中一個管狀部段101可以是流入控制部段120或者閥部段120,其具有如圖8至11所示的閥門121。流入控制部段120具有管狀部分4,在該管狀部分4中設(shè)置有開口5,從而當生產(chǎn)碳氫化合物時,流體能夠經(jīng)由開口5而從地層7流入到套管柱104中。在對套管104從內(nèi)部加壓的同時,借助于滑動或轉(zhuǎn)動套筒26而將流入控制部段120的開口密封。管狀套筒26具有外表面8,并且可在軸向延伸方向28上滑動或者可沿內(nèi)表面3周向地轉(zhuǎn)動。在圖10和圖11中,套筒26被示出為處于其第二位置的滑動套筒,在該第二位置,流體被阻止流過所述開口。流入控制部段120設(shè)置在環(huán)狀隔離部段110之間,從而環(huán)狀隔離件隔離生產(chǎn)區(qū)域,而來自于地層7中的油能夠穿過流入控制部段120流入。在下文的說明中,為了簡化起見,套筒被描述為滑動套筒,但是滑動套筒能夠很容易地被轉(zhuǎn)動套筒取代。
通過使滑動套筒26能夠關(guān)閉閥部段或流入控制部段120、并因此防止套管柱104中的加壓流體經(jīng)由閥門或流入控制閥121或經(jīng)由開口流出,從而使得即使在套管柱104包含位于閥部段或流入控制部段120中的流入控制閥121或開口的情況下,也能夠在作業(yè)期間使可膨脹套筒116膨脹。
滑動套筒26還包括在外表面8處、在周向凹槽10中設(shè)置成與所述套筒連接的密封元件9。從圖11中可以看出,開口5在管狀部分4的軸向延伸方向28上具有寬度,且密封元件9具有比開口5的寬度更大的寬度。密封元件的寬度比開口的寬度更大,這使得當滑動套筒26經(jīng)過開口5時,密封元件9不會被卡住。
滑動套筒26具有內(nèi)表面和位于內(nèi)表面中的缺口,從而可通過延伸到所述缺口中的鍵槽工具(keytool)而使該套筒在凹部27中滑動,其中,該鍵槽工具可使該套筒受力沿著凹部27的內(nèi)表面軸向滑動。密封元件9可設(shè)置成彼此之間具有軸向距離,該軸向距離大于開口的寬度,從而密封件在第二位置上被設(shè)置在所述開口的相對側(cè)上,由此密封所述開口。密封元件是v形密封件。
滑動套筒26被示出為處于其閉合位置,在該閉合位置,流體被阻止從開口中的流入控制閥121流進到套管中,同時也防止套管中的流體經(jīng)由流入控制閥121而溢出?;瑒犹淄?6設(shè)置成與閥門相對,且可從打開位置滑動到閉合位置,從而套筒在套管壁的凹部27中前后滑動、并且形成壁厚的一部分。
當具有作為套管壁的一部分而與閥部段或開口相對的滑動套筒26時,在對套管4從內(nèi)部加壓時,可以關(guān)閉滑動套筒26,從而執(zhí)行需要高壓流體的操作——例如在膨脹環(huán)狀隔離件時。當結(jié)束需要高壓流體的操作時,可以打開滑動套筒26,并且來自于環(huán)狀空間中的流體可以經(jīng)由閥門流入到套管中。
如圖10所示,閥部段120包括設(shè)置在管狀部分4的開口5中的流入控制閥121。流入控制閥121可以是任意類型的限流裝置,諸如節(jié)流裝置、定流量閥、可調(diào)限流裝置、蒸汽閥或破裂閥。在圖10中,流入控制閥121是定流量閥,其具有朝向座部35作用的隔膜12a、12b和膜31,從而在滑動套筒26不阻止流動的情況下控制通過篩網(wǎng)29和出流到套管柱104中的流動。
一個滑動套筒可密封多個開口和/或流入控制裝置??赏瑫r沿著套管柱的周向和軸向來設(shè)置這些開口。
在圖9中,套管柱部分被示出為具有三個管狀部段101。閥部段或流入控制部段120也設(shè)置在兩個隔離部段之間,從而環(huán)狀隔離件隔離生產(chǎn)區(qū)域,并且井流體被允許經(jīng)過閥部段或流入控制部段120而進入到套管柱104中。閥部段或流入控制部段120具有破裂閥122,當從內(nèi)部向套管柱104加壓并且當加壓流體使地層7破裂時,通過滑動滑動套筒26來使該破裂閥122處于打開或阻塞位置。接著可以再關(guān)閉滑動套筒122,并且移動另一套筒26而打開流入控制閥121。
圖12示出了包括固定裝置113的管狀部段101,并且示出了處于致動位置的固定裝置113。固定裝置113包括具有中空內(nèi)部的管狀部分4。該管狀部分4在軸向上延伸,并且具有限定了固定裝置113的外周的外表面。固定裝置113還包括被致動的固定單元20,因此該固定單元20在徑向上相對于管狀部分4突出。當固定單元20突出時,固定裝置113能夠承載套管柱104的負荷。
固定單元20包括能夠相對于彼此移動的第一端和第二端。在固定裝置113致動期間,通過使第一端朝向相對于管狀部分4固定的第二端移動距離“d”而使固定單元20突出。
在圖12中,所示固定單元20包括包圍管狀部分4的開槽襯套126。開槽襯套126具有第一端和第二端。開槽襯套126包括多個狹槽25,這些狹槽形成連接第一端和第二端的構(gòu)件23??拷潭▎卧?0的第一端的突出部127具有中空內(nèi)部,固定單元20的端部延伸到該中空內(nèi)部中。開槽襯套126的第一端設(shè)置在突出部127內(nèi)且形成為活塞。第二端固定在由另一突出部127中的邊緣形成的凹部27中?;蛘?,第二端可以通過焊接或者本領(lǐng)域技術(shù)人員認為合適的其他方法固定到管狀部分4。用于設(shè)置固定單元20或開槽襯套126的第一端的突出部127的內(nèi)部構(gòu)成了位于管狀部分4的中空內(nèi)部與開槽襯套126的端部之間的流體通道。當通過對管狀部分4內(nèi)的流體加壓而致動固定裝置113時,流體被推擠通過該流體通道,由此在開槽襯套126的第一端的表面上施加力。該力被引導(dǎo)到構(gòu)件23中,由此使構(gòu)件突出并且使固定單元20進入設(shè)定位置。
在圖12a中示出了處于其致動位置的另一固定裝置113的剖視圖。在圖12a中,固定裝置113包括具有三個固定元件40的環(huán)狀隔離件3,當通過從套管柱內(nèi)進入開口118中的流體壓力而被致動時,這三個固定元件40從可膨脹套筒116朝向地層7突出。該可膨脹套筒在其端部借助于連接元件41固定到管狀部分4、117。從圖12b中可以看出,固定元件40進入地層7中,且以此方式在套管柱的軸向上固定套管柱。
在圖13a和13b中,多功能套筒形式的流入控制部段120被示出為具有兩個位于第一管狀部分4中的流入部分70、71。在兩個流入部分之間,轉(zhuǎn)動套筒形式的第二管狀部分78設(shè)置為控制來自于流入部分70和71的流體流入。流入控制部段120包括具有12個入口5的第一管狀部分4和具有12個第一軸向通道77的第一壁76,這些第一軸向通道77在第一壁76中從入口5開始延伸。軸向通道是指相對于流入控制部段120在軸向上延伸的通道。第二管狀部分78具有第一端79和第二端80以及具有12個出口81,在圖13a中只示出了其中6個出口。第二管狀部分78可在第一管狀部分4中轉(zhuǎn)動,且具有帶12個第二軸向通道80(只示出了2個)的第二壁82,這些第二軸向通道80在第二壁82中從第一端79延伸到出口81。因此,每個出口具有其各自的第二軸向通道。
第二管狀部分78可相對于第一管狀部分4至少在第一位置和第二位置之間轉(zhuǎn)動,其中在第一位置,第一通道77和第二通道彼此對齊、從而使得流體能夠經(jīng)由第二管狀部分78的第一端79從儲層流入到套管中,而在第二位置,第一通道77和第二通道彼此不對齊、從而防止流體流入到套管中。
流入控制部段120還包括設(shè)置在第一管狀部分4與第二管狀部分78的第一端79之間的第一封隔器14。封隔器14圍繞內(nèi)側(cè)周向凹部延伸。封隔器14的貫通的封隔器通道15的數(shù)量與第一軸向通道的數(shù)量相等,即,在此實施例中是12個,并且封隔器通道15與第一軸向通道77對齊。
封隔器14優(yōu)選由陶瓷制成,因此可以使封隔器14的接觸面光滑,這強化了封隔器14的密封性能,因為光滑的接觸面可以被更加緊密地壓靠到其相對面上,例如壓靠到第二管狀部分78的第一端79上。然而,在其他實施例中,封隔器可以由金屬、復(fù)合材料、聚合物等材料制成。彈性元件17設(shè)置在封隔器14和管狀部分4之間,從而將封隔器壓向第二管狀部分或轉(zhuǎn)動套筒78。封隔器通道15的定位方式與所述兩組入口相同。彈性元件17定位在第一管狀部分4的壁76和封隔器14之間。彈性元件17、封隔器14和第二管狀部分被布置在相同的內(nèi)側(cè)周向凹部13中。彈性元件17是波紋管形狀的,并且優(yōu)選由金屬制成。波紋管形狀的彈性元件17包括軸向凹槽,在該軸向凹槽中,流體流能夠迫使彈性元件17壓靠封隔器14,由此使流體流和壓力在封隔器14上施加軸向力,從而使封隔器被壓向第二管狀部分,這提供了強化的密封性能。
此外,第二管狀部分8包括至少一個可以從內(nèi)部接觸到的凹部18,該凹部18適于接納鍵槽工具(未示出),以用于使第二管狀部分8相對于第一管狀部分4轉(zhuǎn)動。
在圖13a和13b中,限流裝置19設(shè)置在入口5中,以用于限制或抑制流體流入到第一通道77中。限流裝置19可以是任意類型的適當?shù)拈y門,例如在右側(cè)的流入部分71處示出的定流量閥88。
此外,圍繞入口5設(shè)有篩網(wǎng)84,以便當流入組件不處于操作狀態(tài)時用于保護入口5及設(shè)置在入口中的限流裝置和閥門。
除了這些特征以外,流入控制部段還包括第三管狀部分,該第三管狀部分可在第一管狀部分4內(nèi)轉(zhuǎn)動。該可轉(zhuǎn)動的第三管狀部分38例如可以是破裂端口或者是轉(zhuǎn)動式的破裂套筒。
在示出的閥部段或流入控制部段120中,在第二管狀部分78的兩側(cè)上都設(shè)置有封隔器14和彈性元件17,在這種情況下,在第二管狀部分兩側(cè)上的軸向通道中流動的流體將會在第二管狀部分78的兩側(cè)上都施加軸向力,即,在彈性元件17上以及由此在封隔器14上施加軸向力。由此使得在第二管狀部分78的兩側(cè)上都提供強化的密封性能。即使當?shù)诙軤畈糠?8在其一端或兩端都處于閉合位置時(如圖13a和13b所示),經(jīng)由入口流進的流體仍然將會經(jīng)由彈性元件和封隔器向第二管狀部分78施加軸向力。因此,當設(shè)置在第二管狀部分78的每一端的軸向通道都不與第一管狀部分的軸向通道對齊時,至少在這些點上阻止了流體流進套管中。然而,由于在第二管狀部分兩端的流體仍然具有基本上與地層壓力相等的流動壓力,因此,該流體壓力將會在第二管狀部分的兩端處施加軸向力,并且因此將會迫使封隔器壓向第二管狀部分78的端部,由此使得流入控制部段具有圍繞第二管狀部分78的強化的密封——即使當流體流動已經(jīng)停止時也是如此。
一個或多個管狀部段101也可以是只包括管狀部分而不包括任何環(huán)狀隔離件、固定裝置或流入控制閥或開口的管狀部段。
環(huán)狀隔離件包括設(shè)置在管狀部分4的開口5中的閥門。
完井組件100可包括用于封閉套管柱104的第二端111的封閉裝置。該封閉裝置可以是掉落在套管柱104的第二端111中的座部中的球體。
如圖13所示,本發(fā)明還涉及用于完成上述完井組件100的套管柱104的完井套件200。該完井套件200包括集裝箱201,該集裝箱201包括多個環(huán)狀隔離部段110形式的管狀部段101、多個流入控制部段120形式的管狀部段101。此外,該集裝箱包括至少一個固定裝置113和多個只包含管狀部分4的管狀部段101。所有的管狀部段101都按照在將管狀部段101安裝成一個套管柱104時所需的順序被儲存在該集裝箱中。因此,該集裝箱201設(shè)置成包括用于制造要連接到鉆桿102上且被下沉到井眼6中的整個套管柱104所需的所有的管狀部段101。集裝箱201具有常規(guī)尺寸,且能夠借助于鉆井船而被運載到鉆井平臺上,從而鉆井平臺能夠直接被運輸?shù)酱M行完井作業(yè)的作業(yè)現(xiàn)場。因此節(jié)省了時間和金錢,因為鉆井平臺不需要被運輸?shù)礁劭谝员銓⒐軤畈慷?01裝載在船上?;蛘撸梢詫@井平臺直接運輸?shù)较乱粋€待鉆井的作業(yè)現(xiàn)場。
該套件的管狀部段被設(shè)計成在長度上符合標準集裝箱,并且符合鉆井平臺上的標準安裝裝置,從而可以通過任何適當?shù)?、用于運輸集裝箱的裝置來運輸管狀部段,從而這些管狀部段能夠在鉆井平臺上或鉆井船上在傳統(tǒng)的安裝設(shè)備中被裝配成一個套管柱。
套管壓力是指,當借助于壓力產(chǎn)生裝置119對套管柱104加壓時,存在于套管中的流體壓力。地層流體壓力是指,在井眼6中、在套管柱周圍的環(huán)狀空間中、位于套管柱104外側(cè)的地層7中所存在的流體壓力。
流體或井流體指的是可存在于油井或氣井井眼中的任意類型的流體,諸如天然氣、油、油基泥漿、原油、水等。氣體指的是在油井、完井或裸井中存在的任意類型的氣體成分;油指的是任意類型的油成分,諸如原油、含油流體等。因此,氣體、油和水流體分別都可包含除了氣體、油和/或水之外的其他元素或物質(zhì)。
套管指的是用在井眼中的、與油或天然氣生產(chǎn)有關(guān)的任意類型的管道、管段、管狀元件、襯套、管柱等。套管柱因此也指襯套柱。
在工具不能全部沉入套管中的情況下,可以用井下牽引機來將工具全部推入井中的正確位置。井下牽引機是能夠在井眼中推動或拉動工具的任意類型的驅(qū)動工具,例如well
雖然以上已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明,但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言,在不脫離由隨附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的情況下,明顯可以想到多種修改。