專利名稱：用于井下封隔的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及井眼或鉆眼的操作，更具體地，涉及一種用于利用 發(fā)射密封材料以在油管和井眼之間形成密封的工具元件在井眼中產(chǎn)生密 封的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著更多的油田變得成熟，增加了對(duì)側(cè)鉆現(xiàn)有井以及過(guò)油管完井以改 進(jìn)由這些老化井進(jìn)行生產(chǎn)的需求?？蓴U(kuò)張的過(guò)油管和割縫襯管可以用于側(cè) 鉆以及過(guò)油管完井。典型地，在井壽命中的一些點(diǎn)時(shí)需要分割或劃分井， 用于選擇區(qū)域的處理或防止不希望有的流體的侵蝕。不幸的是可擴(kuò)張的過(guò) 油管和割縫襯管使得很難分割或劃分井。傳統(tǒng)的封隔器在沒(méi)有相當(dāng)大的花 費(fèi)的情況下不允許分割或劃分這些井眼。
因此，理想地，提供一種用于在井眼襯管后面提供密封的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于在井眼襯管后面對(duì)液體流形成隔層(barrier)的設(shè)備和 方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中，方法包括步驟將工具運(yùn)輸?shù)骄哂幸r管的井 眼內(nèi)的一定位置處，工具承載密封材料；以及穿過(guò)襯管從工具噴射密封材 料，以在襯管后面對(duì)液體流形成隔層。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，設(shè)備包括具有承載密封材料的腔室的殼體、以 及用于穿過(guò)井眼襯管噴射密封材料的裝置。密封材料可以與存在于井眼中 的烴發(fā)生反應(yīng)以形成隔層。密封材料可以實(shí)質(zhì)上為觸變性和/或?yàn)榭扇苊?材料，以便在需要的位置處形成適當(dāng)?shù)拿芊舛氯锏耐瑫r(shí)幫助穿過(guò)襯管放 置。
前述已經(jīng)概括了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便在以下可以更好地理 解本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中進(jìn)行說(shuō)明，從而形成本發(fā)明的權(quán)利要求書的主題。


參照結(jié)合附圖時(shí)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行的以下詳細(xì)說(shuō)明最佳地 理解本發(fā)明的前述和其它特征和方面，其中
圖l是本發(fā)明的密封方法的實(shí)施例的示意側(cè)視圖；以及 圖2是圖1所示的密封方法的進(jìn)一步視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖，其中顯示的元件不必要按比例顯示且其中在幾個(gè)視 圖中相同或相似的元件用相同的參考符號(hào)表示。
在此使用的術(shù)語(yǔ)"向上"和"向下"；"上部，，和"下部"；以及表示對(duì)于給
定點(diǎn)或元件的相對(duì)位置的其它類似術(shù)語(yǔ)，用于更清晰地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例
的一些元件。通常，這些術(shù)語(yǔ)涉及作為開始鉆井操作的表面的參考點(diǎn)，此
時(shí)該參考點(diǎn)作為頂點(diǎn)而井的總深度為最低點(diǎn)。
圖1是總體地用標(biāo)號(hào)IO表示的本發(fā)明的密封方法的實(shí)施例的示意側(cè)
視圖。井眼12的一部分完成而具有襯管14。襯管14沿其長(zhǎng)度可以包括
一個(gè)或多個(gè)開口或射孔(perforation) 16。為了清晰起見(jiàn)，在圖1和圖2
中，襯管14表示為具有多個(gè)開口 16。在此使用的襯管14包括具有開口
16的任何油管、襯管或篩管(screen)。開口 16可以在于井眼12中或在
具有沖孔、炸藥、磨孔、鉆孔等的井眼中懸掛管件之前穿過(guò)所述襯管形成。
可以膠結(jié)或不膠結(jié)襯管14。襯管14的實(shí)例包括割縫襯管、帶眼襯管、或
預(yù)鉆襯管，或者為篩管或預(yù)制濾砂管(pre-packed screen)。環(huán)形空間
(annulus) 18形成于襯管14和井眼12的壁20之間。
在區(qū)域22中需要密封環(huán)形空間18。在密封方法10的第一步驟中，工
具24通過(guò)運(yùn)輸工具42定位在襯管14內(nèi)接近區(qū)域22的位置處。工具22
包括但不局限于具有攜帶密封材料30的腔室28的殼體26、噴射機(jī)構(gòu)32
以及一個(gè)或多個(gè)連接到腔室28的端口 34。工具24還可以包括定位接頭
38和密封件40。工具24還可以包括適用于產(chǎn)生開口 16的射孔槍、鉆孔
機(jī)構(gòu)或切削機(jī)構(gòu)。運(yùn)輸工具42可以為電線、撓性管(CT)、連接管、鋼絲或細(xì)鋼絲繩。噴射機(jī)構(gòu)32包括與腔室28連通的活塞44。噴射機(jī)構(gòu)32 包括加壓流體46，所述加壓流體用于相對(duì)于腔室28液壓致動(dòng)或推動(dòng)活塞 44以從腔室28排出密封材料30。密封件40定位在端口34的周圍，并且 可致動(dòng)或可液壓膨脹到接合襯管14的位置。
工具24可以構(gòu)造用于多個(gè)油管尺寸。在工具24緊靠區(qū)域22定位之 前，工具24可能需要穿過(guò)具有孔56的油管50，直到所述工具到達(dá)具有 大于孔56的孔58且配置襯管14的區(qū)域52為止。當(dāng)工具24通過(guò)油管50 時(shí)，密封件40可以致動(dòng)或液壓膨脹以接合襯管14，以幫助將工具24定 位到該較大孔的區(qū)域52中。
在方法10的第二步驟中，工具24緊靠開口 16定位，或者如果需要， 利用傳統(tǒng)的裝置在襯管14中形成開口 16。在方法10的第三步驟中，密 封件40可以致動(dòng)到接合襯管14的位置，以在殼體26和襯管14之間形成 用于將密封材料30噴射到襯管14后面的通道54。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，在方法10的第四步驟中，將信號(hào)發(fā)送到噴射機(jī)構(gòu)32 以致動(dòng)噴射機(jī)構(gòu)。信號(hào)可以為工具24內(nèi)的內(nèi)部信號(hào)、泥漿脈沖、無(wú)線或 有線傳輸或類似信號(hào)。在方法10的第五步驟中，致動(dòng)噴射機(jī)構(gòu)32，以及 加壓流體46移動(dòng)活塞44通過(guò)腔室28以從腔室28噴射密封材料30。然 后，如箭頭所示，工具24通過(guò)通道54由端口 34排出密封材料30，以穿 過(guò)襯管14噴射密封材料30。在方法10的第六步驟中，密封材料30與烴 在環(huán)形空間18中發(fā)生反應(yīng)，并在區(qū)域22內(nèi)在襯管14后面形成密封堵塞 物48。密封堵塞物48可以關(guān)于襯管沿圓周形成。
為了形成密封堵塞物48，密封材料30必須適于穿過(guò)射孔16噴射，并 且設(shè)定成通過(guò)與烴接觸進(jìn)行反應(yīng)變成密封堵塞物48。因此，需要密封材料 30實(shí)質(zhì)上具有觸變性，使得該材料相當(dāng)快地設(shè)定并變?yōu)橥耆?自支撐"。 密封材料30可能還需要為可溶脹材料，以便在區(qū)域22中密封開口 16。 可溶脹特性進(jìn)一步有助于井眼12和襯管14之間的密封。密封材料30可 能進(jìn)一步需要具有足夠高的膠凝強(qiáng)度以保持放置的位置，而仍然允許重力 引起的流到區(qū)域22的下部(例如，在水平井眼中)的程度。應(yīng)該注意， 密封材料30可以包括一種或多種所需的特性。進(jìn)一步應(yīng)該注意并將會(huì)認(rèn) 識(shí)到上述方法使得密封堵塞物48可以以階段形成或由一種或多種密封材料30形成。例如，實(shí)質(zhì)上主要為觸變性的第一密封材料30可以通過(guò)開口
16噴射到區(qū)域22中，然后緊接著的是第二可溶脹密封材料30。當(dāng)噴射一 種或多種密封材料后，還可能需要噴射間隔流體，例如，水或鉆井液。
適合的密封材料30的實(shí)例包括但不局限于泡沫水泥；含有諸如膨 潤(rùn)土和硅鎂土的蒙脫土 (smectite clay)的不發(fā)泡水泥(unfoamed cement); 含有文萊膠(welan gum)、硫酸鋁和/或硫酸鐵和/或硫酸f5作為觸變劑的 不發(fā)泡水泥；熱固性聚合物，例如，環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂 和聚酯樹脂；以及交聯(lián)聚合物凝膠(可能具有添加的觸變膠)。
當(dāng)可溶脹密封材料30與烴接觸或吸收烴時(shí)，可溶脹密封材料30從未 膨脹狀態(tài)溶脹到膨脹狀態(tài)。烴可以自然地存在于井眼12中，或存在于井 眼12周圍的地層中并產(chǎn)生到井眼中。
適合的可溶脹密封材料30以及其對(duì)應(yīng)的觸發(fā)流體(括號(hào)中列出)的 實(shí)例包括但不局限于液體水凝膠(烴)；Bacel⑧硬泡沫(烴)；乙烯-丙 烯-共聚物橡膠(烴油)；乙烯-丙烯一二烯烴三元共聚物橡膠(烴油)；丁 基橡膠(烴油)；鹵化丁基橡膠(烴油)；溴化丁基橡膠(烴油)；氯化丁 基橡膠(烴油)；氯化聚乙烯(烴油)；苯乙烯丁二烯(烴)；乙烯丙烯單 體橡膠(烴)；天然橡膠(烴)；乙烯丙烯二烯烴單體橡膠(烴)；乙烯醋 酸乙烯橡膠(烴)；氫化丙烯腈丁二烯橡膠(烴)；丙烯腈丁二烯橡膠(烴)； 異戊二烯橡膠(烴)；氯丁二烯橡膠(烴)；以及聚冰片烯(烴)。
在圖1和圖2說(shuō)明的實(shí)施例中，工具24承載密封材料30和噴射機(jī)構(gòu) 32以幫助單次行程進(jìn)入到井中，以在襯管14后面產(chǎn)生密封堵塞物48。通 過(guò)在工具24內(nèi)設(shè)置密封材料30和噴射機(jī)構(gòu)32，方法10允許用于產(chǎn)生密 封堵塞物48，而不需要單獨(dú)的表面裝置將密封材料30泵送到或輸送到井 下的區(qū)域22。工具24可以進(jìn)一步包括輔助設(shè)備，例如，熱源或輻射源， 以促進(jìn)或有助于密封堵塞物48的設(shè)定。密封材料30的粘度可以根據(jù)需要 的隔離長(zhǎng)度改變。
從本發(fā)明的具體實(shí)施例的上述詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)該清楚，已經(jīng)公開了新型的 用于井下封隔的系統(tǒng)和方法。雖然本發(fā)明的具體實(shí)施例在此已經(jīng)公開了一 些細(xì)節(jié)，但己經(jīng)說(shuō)明的內(nèi)容完全是為了說(shuō)明本發(fā)明的各種特征和方面，而 不是限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)該理解，在不脫離由以下權(quán)利要求所限定的本
7發(fā)明的本質(zhì)和范圍的前提下，可以對(duì)所公開的實(shí)施例做出包括但不限于在 此可能已經(jīng)提出的實(shí)施變化的各種替換、變更和/或修改。
權(quán)利要求
1. 一種用于在井眼襯管后面對(duì)液體流產(chǎn)生隔層的工具，所述工具包括殼體，所述殼體具有承載密封材料的腔室；以及用于穿過(guò)井眼襯管噴射所述密封材料的裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工具，其中所述噴射裝置包括與所述腔室連 通的推動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工具，其中所述推動(dòng)機(jī)構(gòu)包括加壓流體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工具，其中所述噴射裝置包括間隔開的密封 件，相對(duì)的所述密封件可致動(dòng)到接合井眼襯管的位置，以在所述殼體和井 眼襯管之間形成用于將所述密封材料噴射到井眼襯管后面的通道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工具，其中所述密封材料在設(shè)置在所述殼體 中時(shí)為液體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工具，其中所述密封材料在設(shè)置在所述殼體 中時(shí)為泡沫。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工具，其中所述密封材料通過(guò)與烴接觸發(fā)生 反應(yīng)對(duì)液體流形成隔層。
8. —種用于在井眼襯管后面對(duì)液體流產(chǎn)生隔層的方法，所述方法包括 步驟將工具運(yùn)輸?shù)骄哂幸r管的井眼內(nèi)的位置，所述工具承載密封材料；以及穿過(guò)襯管從所述工具噴射所述密封材料，以在襯管后面對(duì)液體流形成 隔層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述密封材料在設(shè)置在殼體中時(shí) 為液體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述密封材料在設(shè)置在殼體中 時(shí)為泡沫。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在殼體和襯管的內(nèi)表面之間形成用于將所述密封材料噴射到襯管后面的通道。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述形成通道的步驟包括使密 封機(jī)構(gòu)從所述工具伸展成與襯管相接合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在襯管中形成開口。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述穿過(guò)襯管噴射所述密封材料的步驟包括步驟通過(guò)所述開口噴射所述密封材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括步驟將工具從具有第一孔的井眼的第一區(qū)域運(yùn)輸?shù)骄哂械诙椎木鄣?第二區(qū)域，其中所述第二孔大于所述第一孔，且襯管被定位在所述第二區(qū)域內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括步驟使所述密封機(jī)構(gòu)從所述工具伸展以將所述工具定位在所述第二區(qū)域內(nèi)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述密封材料可溶脹。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中當(dāng)所述密封材料接觸烴時(shí)，所 述密封材料從未膨脹狀態(tài)溶脹到膨脹狀態(tài)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述密封材料為觸變性的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括步驟 根據(jù)所述隔層的所需長(zhǎng)度來(lái)選擇所述密封材料的粘度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在襯管后面對(duì)液體流形成隔層的設(shè)備和方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，方法包括步驟將工具運(yùn)輸?shù)骄哂幸r管的井眼內(nèi)的一定位置處，工具承載密封材料；以及穿過(guò)襯管從工具噴射密封材料，以在襯管后面對(duì)液體流形成隔層。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備包括具有承載密封材料的腔室的殼體、以及用于穿過(guò)井眼襯管噴射密封材料的裝置。
文檔編號(hào)E21B33/12GK101498203SQ20081008587
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者亞西爾·馬哈茂德·埃爾-哈津達(dá)爾, 唐納德·W·羅斯, 穆罕默德·沙菲克, 穆罕默德·阿塔爾·阿里, 納沙特·努斯特塔法·雅米爾·哈桑, 阿努阿爾·艾哈邁德·馬埃爾·阿薩勒 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司