專利名稱：用于替代路徑砂礫充填的裸眼封隔器以及完成裸眼井筒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及鉆井完成/完井領(lǐng)域。特別是，本發(fā)明涉及與利用砂礫充填已完成的井筒相結(jié)合的地層隔離。
背景技術(shù)：
本節(jié)是為了引入與本公開的示范性實(shí)施例有關(guān)的本領(lǐng)域技術(shù)的各種方面。相信這種討論有助于提供框架以便于更好地理解本公開的具體方面。因此，應(yīng)當(dāng)理解這部分應(yīng)當(dāng)以這樣的角度閱讀，而不是必然地認(rèn)為對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。在油井和氣井的鉆探中，利用鉆頭在鉆具下端處向下推進(jìn)形成井筒。在鉆到預(yù)定深度后，鉆具和鉆頭被移走，并且井筒內(nèi)襯有套管柱。因此環(huán)形區(qū)域在套管柱和地層之間形成。通常進(jìn)行水泥(cement)灌漿操作以便以水泥來填充或“塞擠”環(huán)形區(qū)域。水泥和套管的組合強(qiáng)化了井筒并方便套管后面地層特定區(qū)域的隔離。通常將幾個(gè)外徑逐漸減小的套管放入井筒內(nèi)。因此，多次重復(fù)鉆井及之后水泥灌漿逐漸減小的套管柱的過程直到達(dá)到總的井深度。最終的套管柱，也被稱為生產(chǎn)套管，被凝固就位。在某些情況下，最終套管柱是襯管，也就是說，套管柱沒有拉柱到地面。作為完井過程的一部分，井口被安裝在地面。也提供流體收集和處理器械，例如管、閥門和分選機(jī)。接著可著手生產(chǎn)操作。關(guān)于非冷凝碳?xì)浠衔锏纳a(chǎn)，水有時(shí)候會(huì)入侵地層。這可能是由于本地水域的存在、錐進(jìn)(近井碳?xì)浠衔?水界面的上升)、高滲透性礦脈、天然裂縫以及從注水井的舌進(jìn)(fingering)。根據(jù)水產(chǎn)生的機(jī)制或原因，在井的使用壽命期間不同位置和不同時(shí)間都可能產(chǎn)生水。另外，不良可冷凝流體例如硫化氫氣體或酸性氣體會(huì)入侵地層。許多完井包括具有延伸長度的更多個(gè)井段內(nèi)的多個(gè)區(qū)域。在具有多個(gè)區(qū)域的井的操作期間，需要控制和管理從不同區(qū)域生成的流體。例如，在生產(chǎn)操作時(shí)，適當(dāng)控制各區(qū)域中的流體生產(chǎn)率能夠延遲水或氣體錐進(jìn)，從而有助于最大化油藏采收。熟知的各種技術(shù)確定區(qū)域隔離是否是有效的或有利于預(yù)防水或不需要的氣體的生成，以及在井中什么位置放置區(qū)域隔離。被安裝在井中的區(qū)域隔離和流入控制裝置的示范性實(shí)施方式已經(jīng)在各種出版物中記載，包括M. W. Helmy等人的“Application of NewTechnology in the Completion of ERD Wells, Sakhalin-1 Development，，，SPE PaperNo. 103587(2006 年 10 月)；以及 David C. Haeberle 等人的“Application of Flow-ControlDevices for Water Injection in the Erha Field”，SPE Paper No. 112726 (2008 年 3月)。初始完成時(shí)認(rèn)真安裝區(qū)域隔離可以允許操作者在井的使用壽命期間從一個(gè)或更多區(qū)域關(guān)閉生產(chǎn)以限制水生產(chǎn)或在某些情況下限制不良可冷凝流體例如硫化氫的生產(chǎn)。
當(dāng)多個(gè)區(qū)域試圖要生產(chǎn)時(shí)常常利用裸眼(open hole)完井。在裸眼完井時(shí)，生產(chǎn)套管不是延伸穿過生產(chǎn)區(qū)延長并被射孔；而是，生產(chǎn)區(qū)是無套管的，或“裸露的”。接著生產(chǎn)柱或“管道”被定位在井筒內(nèi)在最后套管柱下方向下延伸并穿過感興趣的地層。與套管完井相比，裸眼完成具有某些優(yōu)勢。首先，因?yàn)槁阊弁昃疀]有射孔隧道，所以地層流體能夠徑向360度匯聚在井筒上。這有利于消除與匯聚徑向流動(dòng)且之后的線性流動(dòng)來穿過顆粒填充的射孔隧道有關(guān)的額外壓降。與裸眼砂礫控制完井有關(guān)的壓降減小實(shí)際上保證了在相同地層內(nèi)比無促進(jìn)的套管井孔更加多產(chǎn)。第二，裸眼礫石充填技術(shù)常常比套管完井更便宜。例如，使用礫石充填省去了對于水泥灌漿、射孔以及射孔后清理操作的需要。在某些情況下，使 用延長的礫石充填避免了對于額外套管柱或襯管的需要。裸眼完井中一個(gè)常見問題是井筒對周圍地層的直接暴露。若地層是松散的或重沙化的，則生產(chǎn)流體流入井筒會(huì)隨其攜帶有地層顆粒，例如，砂礫和微粒。這樣的顆粒會(huì)侵蝕井下的生產(chǎn)器械以及地面的管道、閥門以及分選器械。為了控制砂礫和其他顆粒的侵蝕，會(huì)用到砂礫控制裝置。砂礫控制裝置通常安裝在井下穿過地層以便在允許流體生產(chǎn)的同時(shí)保留住大于一定直徑的固體材料。砂礫控制裝置通常是具有眾多有槽開口的細(xì)長管狀體，被稱為基管?；芡ǔＪ且赃^濾介質(zhì)例如篩或網(wǎng)狀物包裹。為了加強(qiáng)砂礫控制裝置，尤其是在裸眼完井中，通常安裝礫石充填。在砂礫控制裝置懸掛或以其他方式安置在井筒中之后，礫石充填井包括將礫石或其他顆粒狀物質(zhì)放置在砂礫控制裝置周圍。礫石不僅有助于顆粒過濾，而且還保持地層的完整性。因此，在這樣的裸眼完井中，礫石被定位在井壁和環(huán)繞射孔基管的濾砂篩之間。地層流體從地下地層穿過石樂石、篩以及內(nèi)基管流入生產(chǎn)柱(production string)內(nèi)。關(guān)于碌石充填的安裝,通過載流(carrier fluid)向井下傳輸顆粒狀物質(zhì)。載流和礫石一起形成礫石漿料。礫石充填的一個(gè)歷史問題是，在傳輸過程中從漿料不慎損失載流會(huì)導(dǎo)致沿著裸眼井段在各個(gè)位置處形成砂礫橋或礫石橋。例如，在傾斜的生產(chǎn)井段或具有擴(kuò)大或不規(guī)則鉆孔的井段內(nèi)，由于載流早期從礫石漿料損失到地層中，會(huì)產(chǎn)生礫石的不充分分布。接著，流體損失會(huì)導(dǎo)致在礫石充填中形成孔隙。因此，無法實(shí)現(xiàn)從下到上的完全礫石充填。最近，已經(jīng)通過使用替代路徑技術(shù)來解決這個(gè)問題。替代路徑技術(shù)采用分流器以允許礫石漿料沿著井筒繞過選定區(qū)域。這樣的替代路徑技術(shù)至少描述于，在此作為參考文獻(xiàn)整體引述的PCT公開號W02008/060479以及M. D. Barry等人的“Open-hole GravelPacking with Zonal Isolation”，SPE Paper No. 110460 (2007 年 11 月)。在裸眼完井中的區(qū)域隔離對建立和保持注入和生產(chǎn)井的最佳長期性能是有利的。這理想地涉及在礫石充填開始前放置和設(shè)置封隔器。根據(jù)井的功能，封隔器允許操作者將井段密封隔離于生產(chǎn)或注入。不過，當(dāng)利用裸眼礫石充填時(shí)歷史上還沒有安裝過封隔器，這是因?yàn)樵诜飧羝魃戏交蛳路讲豢赡苄纬赏耆[石充填。PCT公開號WO 2007/092082和WO 2007/092083公開了在封隔器已經(jīng)設(shè)置在完井
井段處之后礫石充填裸眼井筒的設(shè)備和方法。這些應(yīng)用進(jìn)一步公開了如何通過利用傳統(tǒng)的封隔器元件和次級(或“替代”)流動(dòng)路徑來使得能夠進(jìn)行區(qū)域隔離和替代路徑礫石充填二者，從而實(shí)現(xiàn)在裸眼礫石充填的完井中的區(qū)域隔離。PCT公開號WO 2007/092082和WO2007/092083在此作為參考文獻(xiàn)整體引述。關(guān)于相關(guān)PCT出版物中所公開的方法，存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是關(guān)于封隔器方面。這些申請陳述了封隔器可以是液壓致動(dòng)的可膨脹元件。這樣的可膨脹元件可以是由彈性材料或熱塑性材料制作而成。不過，由這些材料設(shè)計(jì)封隔器元件要求封隔器元件滿足特別高的性能水平。在這方面，封隔器元件需要能夠在高壓和/或高溫和/或酸性流體的情況下多年維持區(qū)域隔離。作為替代，這些申請陳述了封隔器可以是在碳?xì)浠衔铩⑺蚱渌碳の镏袛U(kuò)張的濕脹性橡膠元件。不過公知的濕脹性彈性體通常需要大約30天或更長時(shí)間來完全地?cái)U(kuò)張成與周圍巖石地層流體密封地接合。因此，所需要的是不僅能提供在封隔器周圍放置礫石的替代流動(dòng)路徑技術(shù)而且還在裸眼完井中為區(qū)域隔離提供改進(jìn)的封隔器組件的一種改進(jìn)的砂礫控制系統(tǒng)。還需要在裸眼井筒中隔離地下地層的選定井段的改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
這里提供了用于井筒的礫石充填區(qū)域隔離設(shè)備。區(qū)域隔離設(shè)備具有與在井筒的裸眼部分內(nèi)放置礫石充填有關(guān)的功用。裸眼部分延伸穿過一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)地下井段。在一個(gè)實(shí)施例中，區(qū)域隔離設(shè)備包括細(xì)長基管?；芟薅ň哂猩隙撕拖露说墓軤顦?gòu)件。優(yōu)選地，區(qū)域隔離設(shè)備進(jìn)一步包括沿著基管的實(shí)質(zhì)部分環(huán)繞基管的過濾介質(zhì)?？傊?，基管和過濾介質(zhì)形成濾砂篩。區(qū)域隔離設(shè)備還包括至少一個(gè)且更優(yōu)選地至少兩個(gè)封隔器組件。每個(gè)封隔器組件包括至少兩個(gè)機(jī)械設(shè)置的封隔器元件。它們代表了上部封隔器和下部封隔器。上部和下部封隔器優(yōu)選地包括長度大約在6英寸到24英寸之間的機(jī)械設(shè)置的封隔器元件。在至少兩個(gè)機(jī)械設(shè)置的封隔器元件中間是至少一個(gè)可濕脹封隔器元件?？蓾衩浄飧羝髟L度優(yōu)選地約是3英尺到40英尺。一方面，可濕脹封隔器元件由彈性體材料制成。可濕脹封隔器元件在流體存在的情況下隨時(shí)間被致動(dòng)，該流體例如水、氣體、油或化學(xué)物質(zhì)。舉例來說，濕脹可發(fā)生在機(jī)械設(shè)置的封隔器元件中的一個(gè)失效時(shí)?？商娲兀S著環(huán)繞可濕脹封隔器元件的地層中的流體接觸該可濕脹封隔器元件，濕脹可隨時(shí)間推移而發(fā)生?？蓾衩浄飧羝髟?yōu)選地在水性流體存在的情況下發(fā)生。一方面，可濕脹封隔器元件可包括在碳?xì)浠衔镆后w或致動(dòng)化學(xué)物質(zhì)存在的情況下濕脹的彈性體材料。這可以代替或補(bǔ)充在水性流體存在情況下濕脹的彈性體材料。一方面，細(xì)長基管包括端對端連接管道的多個(gè)接頭。礫石充填區(qū)域隔離設(shè)備可以包括沿著管道接頭放置的上部封隔器組件和下部封隔器組件。上部封隔器組件和下部封隔器組件可沿著管道接頭分隔開，以便在井筒內(nèi)隔離出一個(gè)選定的地下井段。區(qū)域隔離設(shè)備還包括一個(gè)或更多個(gè)替代流動(dòng)通道。替代流動(dòng)通道被置于基管外面并沿著每個(gè)封隔器組件內(nèi)的各封隔器元件。替代流動(dòng)通道用于在礫石充填操作期間使礫石充填漿料從上部井段改道到一個(gè)或更多個(gè)下部井段。這里還提供了完成裸眼井筒的方法。一方面，該方法包括使得礫石充填區(qū)域隔離設(shè)備下到井筒內(nèi)。井筒包括作為裸眼完成的下部部分。區(qū)域隔離設(shè)備是根據(jù)上面描述的區(qū)、域隔尚設(shè)備。之后，區(qū)域隔離設(shè)備懸掛到井筒內(nèi)。該設(shè)備被定位成使得至少一個(gè)封隔器組件實(shí)質(zhì)上被定位在井筒的裸眼部分的生產(chǎn)井段之間。接著，設(shè)置至少一個(gè)封隔器組件中的每個(gè)組件中的機(jī)械設(shè)置的封隔器。該方法還包括將顆粒狀漿料注入到在濾砂篩和周圍的地下地層之間形成的環(huán)形區(qū)域。顆粒狀漿料由載流和砂礫(和/或其他)顆粒組成。區(qū)域隔離設(shè)備的一個(gè)或更多個(gè)替代流動(dòng)通道允許顆粒狀漿料穿過或圍繞所述機(jī)械設(shè)置的封隔器元件以及中間可濕脹封隔器元件。通過這種方式，井筒的裸眼部分在所述機(jī)械設(shè)置的封隔器元件上方和下方(但不是其之間)被礫石充填。該方法還包括沿著井筒的裸眼部分從一個(gè)或更多個(gè)生產(chǎn)井段產(chǎn)生生產(chǎn)液體，或者將注入流體注入到井筒的裸眼部分內(nèi)。生產(chǎn)或注入均持續(xù)一段時(shí)間。在該段時(shí)間期間，上部封隔器、下部封隔器或兩者可能失效，從而允許流體沿著可濕脹封隔器元件流入到封隔器的中間部分內(nèi)。可替代地，由于接觸地層流體或致動(dòng)化學(xué)物質(zhì)的原因，中間可濕脹封隔器會(huì)濕脹。接觸流體會(huì)導(dǎo)致可濕脹封隔器元件濕脹，從而提供了超越機(jī)械設(shè)置封隔器壽命的長期密封。


因此，更好地理解本發(fā)明的方式、適當(dāng)?shù)牟鍒D、圖表和/或流程圖被附加在此。不過應(yīng)注意的是，附圖僅僅說明本發(fā)明選擇的實(shí)施例，因此不應(yīng)視為對本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明同樣認(rèn)可其他等效的實(shí)施例和應(yīng)用。圖I示出說明性井筒的橫截面視圖。井筒已經(jīng)被鉆孔通過三個(gè)不同的地下井段，每個(gè)井段均處于地層壓力且包含流體。圖2示出圖I所示井筒的裸眼完井的放大橫截面視圖。更清晰地示出了在三個(gè)井段深度處的裸眼完井。圖3A-圖3D示出在本發(fā)明中可用到的在一個(gè)實(shí)施例中的說明性封隔器組件。該封隔器組件使用單獨(dú)的分流管來為顆粒狀漿料提供替代流路。圖4A-圖4D提供在可替換實(shí)施例中在區(qū)域隔離設(shè)備和本文所述的方法中會(huì)用到的說明性封隔器組件。圖5A-圖5N示出利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的封隔器組件中的一個(gè)并且利用通過封隔器組件的封隔器元件和通過砂礫控制裝置的可替代流路通道的礫石充填過程的階段。圖50示出在從圖5A到圖5N的礫石充填過程完成之后已經(jīng)被設(shè)置在井筒裸眼中的封隔器組件和礫石充填。圖6A示出如圖2所示裸眼完井的中間井段的橫截面視圖。這里，跨立式封隔器已 經(jīng)被設(shè)置在砂礫控制裝置內(nèi)橫跨中間井段以防止地層流體的流入。圖6B示出如圖2所示裸眼完井的中間井段和下部井段的橫截面視圖。這里，塞子已被放置在封隔器組件內(nèi)在中間井段和下部井段之間以防止地層流體從下部井段沿井筒向上流動(dòng)。圖7示出執(zhí)行與完成裸眼井筒的方法有關(guān)的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式定義
如這里所使用的，術(shù)語“碳?xì)浠衔铩敝傅氖遣慌潘刂饕ㄔ靥己蜌涞挠袡C(jī)化合物。碳?xì)浠衔锿ǔ７殖蓛纱箢愔净蛑辨溙細(xì)浠衔?，以及環(huán)狀或閉環(huán)碳?xì)浠衔?，包括環(huán)萜烯。含碳?xì)浠衔锏牟牧系睦影捎米魅剂匣虮簧壋扇剂系娜魏涡问降奶烊粴?、石油、煤炭以及浙青。正如這里所使用的，術(shù)語“碳?xì)浠衔锪黧w”指的是氣體或液體的碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)浠衔锘旌衔?。碳?xì)浠衔锪黧w可包括在地層條件下、在處理?xiàng)l件下或在環(huán)境條件(15° C和I個(gè)大氣壓)下是氣體或液體的碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)浠衔锘旌衔?。碳?xì)浠衔锪黧w可包括例如氣態(tài)或液態(tài)的石油、天然氣、煤層甲烷、頁巖油、熱解油、裂解氣、煤的裂解產(chǎn)物以及其他碳?xì)浠衔?。正如這里所使用的，術(shù)語“流體”指的是氣體、液體以及氣體和液體的組合，以及氣體和固體的組合，以及液體和固體的組合。正如這里所使用的，術(shù)語“可冷凝碳?xì)浠衔铩敝傅氖悄切┰诖蠹s15° C和一個(gè)絕對大氣壓力時(shí)冷凝的碳?xì)浠衔??？衫淠細(xì)浠衔锟砂ɡ缣荚訑?shù)大于4的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?。正如這里所使用的，術(shù)語“地下”指的是存在于地球表面以下的地質(zhì)層。術(shù)語“地下井段”指的是其中會(huì)駐留有地層流體的地層或一部分地層。該流體可以是例如碳?xì)浠衔镆后w、碳?xì)浠衔餁怏w、水性流體或其組合。正如這里所使用的，術(shù)語“井筒”指的是通過向地下鉆取或插入導(dǎo)管而在地下形成的孔。井筒可具有基本圓形橫截面或其他橫截面形狀。正如這里所使用的，術(shù)語“井”，當(dāng)指的是地層中的開口時(shí)，可與術(shù)語“井筒”互換使用。術(shù)語“管狀構(gòu)件”指的是任何管道，例如套管接頭、襯管部分或短鉆桿(pup joint)。術(shù)語“砂礫控制裝置”指的是在從周圍的地層中過濾出砂礫、微粒和粒狀顆粒的同時(shí)允許流體流入到內(nèi)孔或基管內(nèi)的任何細(xì)長管狀體。術(shù)語“可替代流路通道”指的是提供通過或圍繞封隔器的流體連通以允許礫石漿料繞過封隔器以便獲得砂礫控制裝置周圍的環(huán)形區(qū)域的完全礫石充填的任何歧管和/或跨接管(jumper tube)的集合。具體實(shí)施例的描述圖I是說明性井筒100的橫截面視圖。井筒100限定從地表101延伸到地球地下110中的孔105。井筒100被完成為在井筒100的下端具有裸眼部分120。井筒100已經(jīng)被形成以用于生產(chǎn)碳?xì)浠衔飦碛糜谏虡I(yè)銷售的目的。在孔105內(nèi)提供生產(chǎn)油管柱130以便從裸眼部分120向上運(yùn)輸生產(chǎn)流體到地表101。井筒100包括井樹(well tree),其被示意顯示為124。井樹124包括切斷閥門126。切斷閥門126控制生產(chǎn)流體從井筒100的流出。另外，提供了地下安全閥門132，以便在地下安全閥門132之上發(fā)生斷裂或破裂時(shí)阻止流體從生產(chǎn)油管130流出。井筒100可選地可以在裸眼部分120內(nèi)或在裸眼120稍上方具有泵(未顯示)以便人工地將生產(chǎn)流體從裸眼部分120提升到井樹124。已經(jīng)通過設(shè)置一系列管道到地下110中來完成井筒100。這些管道包括第一套管柱102，其有時(shí)候被稱為地表套管或?qū)Ч堋＿@些管道還包括至少一個(gè)第二套管柱104和第三套管柱106。這些套管104、106是提供對井筒100的壁的支撐的中間套管柱。中間套管柱104,106可以從地表懸掛或利用可擴(kuò)張襯管或襯管懸掛器從上一個(gè)較高套管柱懸掛。應(yīng)當(dāng)理解不向回延伸到地表的管道柱(例如套管柱106)通常被稱作“襯管”。在如圖I所示的說明性設(shè)置中，中間套管柱104從地表101懸掛，而套管柱106從套管柱104的下端104懸掛。可以采用附加的中間套管 柱(未顯示)。本發(fā)明不受限于所使用的套管設(shè)置的類型。每個(gè)套管柱102、104、106通過水泥108被設(shè)置就位。水泥108將地下110的各地層隔離于井筒100并且使這些地層相互隔離。水泥108從地表101延伸到套管柱106的下端處的深度“L”。在許多井筒中，被稱為生產(chǎn)套管的最終套管柱在地下生產(chǎn)井段貯藏的深度處被凝固就位。不過，說明性井筒100被完成為裸眼井筒。因此，井筒100不包括沿著裸眼部分120的最終套管柱。井筒100的裸眼部分顯示于括號120。在說明性井筒100中，裸眼部分120橫穿三個(gè)不同的地下井段。這些被示為上部井段112、中間井段114以及下部井段116。上部井段112和下部井段116可以包含例如試圖要被生產(chǎn)的有價(jià)值的石油礦床，而中間井段114可以在其孔隙容積內(nèi)主要包含水或其他水性流體?？商娲兀喜烤?12和中部井段114可以包含要被生產(chǎn)、加工和銷售的碳?xì)浠衔锪黧w，而下部井段116可以包含一些石油且伴隨不斷增加的水。仍然可替代地，上部井段112和下部井段116可以從砂礫或其他滲透性巖石基質(zhì)中生產(chǎn)碳?xì)浠衔锪黧w，而中間井段114可以代表非滲透性頁巖或者是其他地對流體基本不可滲透的。在這些情況中的任意情況下，需要操作者隔離選定井段。第一種情況，操作者要將中間井段114隔離于生產(chǎn)柱130以及隔離于上部井段112和下部井段116，以便主要地碳?xì)浠衔锪黧w可以通過井筒100被生產(chǎn)并到達(dá)地表101。第二種情況，操作者最終要將下部井段116隔離于生產(chǎn)柱130且隔離于上部井段112和中間井段114，以便主要地碳?xì)浠衔锪黧w可以通過井筒100被生產(chǎn)并到達(dá)地表101。第三種情況，操作者要將上部井段112隔離于下部井段116，但不需要隔離中間井段114。這里提供了裸眼完井背景下的這些需求的解決方案，而且其連同附圖將被更加充分地描述。這里注意的是關(guān)于從具有裸眼完井的井筒中生產(chǎn)碳?xì)浠衔锪黧w，需要限制砂礫顆粒和其他微粒的流入。為了防止操作期間地層顆粒遷移到生產(chǎn)柱130中，已在井筒100中放入了各種砂礫控制裝置200。將連同圖2和圖5A到圖5N在下面對此進(jìn)行更加全面的描述。在一個(gè)實(shí)施例中，砂礫控制裝置200包含被稱為基管205的細(xì)長管狀體?；?05通常由多個(gè)管道接頭組成?；?05 (或組成基管205的每個(gè)管道接頭)通常具有允許生產(chǎn)流體流入的小射孔或槽。砂礫控制裝置200通常還包括徑向圍繞基管205的過濾介質(zhì)207。過濾介質(zhì)207優(yōu)選地是裝配在基管205周圍的網(wǎng)狀篩或繞線篩(wire-wrapped screen)。用作過濾器207的網(wǎng)或篩防止砂礫或其他顆粒流入到生產(chǎn)管材130內(nèi)。砂礫控制裝置的其他實(shí)施例可用于這里描述的設(shè)備和方法。例如，砂礫控制裝置200可包括獨(dú)立篩(SAS)、預(yù)充填篩或隔膜篩。除了砂礫控制裝置200之外，井筒100還包括一個(gè)或更多個(gè)封隔器組件210。在圖I的說明性設(shè)置中，井筒100具有上部封隔器組件210’和下部封隔器組件210"，不過，可采用額外的封隔器組件210或可僅采用一個(gè)封隔器組件210。封隔器組件210’、210"被唯一地構(gòu)造成密封在各種砂礫控制裝置200和井筒100的裸眼部分120的環(huán)繞壁201之間的環(huán)形區(qū)域(見圖2的202)圖2是圖I的井筒100的裸眼部分120的放大橫截面圖。裸眼部分120或完井以及三個(gè)井段112、114、116更加清晰地可見。接近中間井段114的上部邊界和下部邊界，更加清晰地可見上部封隔器組件210’和下部封隔器組件210"。最后，顯示了在每個(gè)井段112、114、116中的砂礫控制裝置200。關(guān)于封隔器組件本身，每個(gè)封隔器組件210’、210"包括至少兩個(gè)封隔器元件。封隔器元件或封隔器優(yōu)選地被設(shè)置為液壓致動(dòng)或靜水力學(xué)地致動(dòng)，雖然可能需要一些機(jī)械操縱來致動(dòng)。封隔器組件表現(xiàn)為上部封隔器元件212和下部封隔器元件214。每個(gè)封隔器元件212、214均限定了一個(gè)可擴(kuò)張部分，該部分由能至少臨時(shí)性流體密封于周圍的井筒壁201的彈性體材料或熱塑性材料制成。上部封隔器元件212和下部封隔器元件214應(yīng)能承受與礫石充填過程有關(guān)的壓強(qiáng)和負(fù)載。通常地，這樣的壓強(qiáng)是從大約2000磅每平方英寸到3000磅每平方英寸。機(jī)械設(shè)置的封隔器212、212的密封表面僅需要大約是英寸量級的。一方面，上部機(jī)械設(shè)置的封隔器元件212和下部機(jī)械設(shè)置的封隔器元件214的長度均是大約2英寸到大約36英寸之間；更優(yōu)選地，元件212、214的長度是大約6英寸到24英寸之間。封隔器元件212、214優(yōu)選地是杯型元件。杯型元件不需要是液體密封的，也不需要是處理多個(gè)壓強(qiáng)和溫度循環(huán)的等級。杯型元件僅被設(shè)計(jì)成用于一次性使用，即在裸眼井筒完井的礫石充填過程期間的一次性使用。優(yōu)選地，封隔器元件212、214能夠擴(kuò)張成至少11英寸(大約28厘米)的外直徑表面，且具有不超過I. I的橢圓率。優(yōu)選地元件212、214應(yīng)該能夠應(yīng)對在8-1/2(即8又1/2)英寸(大約21. 6厘米)或9-7/8英寸(大約25. I厘米)的裸眼部分120內(nèi)的沖刷。在礫石充填操作期間當(dāng)壓力增加時(shí)，封隔器元件212、214的可擴(kuò)張部分的優(yōu)選杯型特性有助于維持密封于中間井段114 (或其他井段)的壁201。在礫石充填安裝過程期間，設(shè)置封隔器上部元件212和封隔器下部元件214。優(yōu)選地通過沿著支撐封隔器元件212、214的心軸215 (mandrel)移動(dòng)套筒(未顯示)來設(shè)置封隔器元件212、214。一方面，移動(dòng)套筒允許靜水壓力擴(kuò)大限定封隔器元件212、214的可擴(kuò)張部分以抵靠井筒壁201。上部封隔器元件212和下部封隔器元件214的可擴(kuò)張部分?jǐn)U大成接觸環(huán)繞壁201以便沿地下地層110中的選定井段跨立于環(huán)形區(qū)域202 (或環(huán))。在圖I的說明性設(shè)置中，選定井段是中間井段114。不過，應(yīng)當(dāng)理解封隔器組件210可被放置在裸眼完井120內(nèi)的任意點(diǎn)。杯型元件公知地被用于套管完井中。不過由于它們工程上不會(huì)擴(kuò)張成與裸眼直徑接合，所以公知地不用于裸眼完井。而且，這樣的可擴(kuò)張杯型元件不會(huì)保持在生產(chǎn)操作期間遇到的所需壓力差，從而導(dǎo)致功能減退。申請人熟悉供應(yīng)商能提供的各種杯型元件。不過，令人擔(dān)憂的是這樣的杯型封隔器元件在擴(kuò)張/膨脹期間會(huì)失效、不能被完全設(shè)置或在礫石充填操作期間部分失效。因此，作為“后備”，封隔器組件210’、210"還均包括中間封隔器元件216。中間封隔器元件216限定了由合成橡膠化合物制成的濕脹性彈性體材料。可濕脹材料的合適例子可在 Easy Well Solutions 的 CONSTRICTOR 或 SWELLPACKER 和 Swellfix的E-ZIP 中找到。可濕脹封隔器216可包括可濕脹聚合物或可濕脹聚合材料，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，并且其可以通過經(jīng)調(diào)鉆井流體、完井流體、生產(chǎn)流體、注入流體、刺激液之一或其組合來設(shè)置。可濕脹封隔器元件216優(yōu)選地粘接于心軸215的外表面。當(dāng)碳?xì)浠衔锪黧w、地層水或上面描述的可用作致動(dòng)流體的任何化學(xué)物質(zhì)接觸該可濕脹封隔器元件216時(shí)允許該可濕脹封隔器元件216隨時(shí)間推移而擴(kuò)張。隨著封隔器元件216擴(kuò)張，其和周圍區(qū)域(例如井段114)形成流體密封。一方面，可濕脹封隔器元件216的密封表面長度是大約5英尺到50英尺之間；且更優(yōu)選地，長度是大約3英尺到40英尺之間?？蓾衩浄飧羝髟?16的厚度和長度必須能夠擴(kuò)張到井筒壁201并在該擴(kuò)張率的情況下提供所需的壓力完整性。因?yàn)榭蓾衩浄飧羝魍ǔ１辉O(shè)置在不會(huì)產(chǎn)生碳?xì)浠衔锪黧w的頁巖區(qū)段內(nèi)，所以優(yōu)選的是具有的濕脹性彈性體或在地層水或水基流體存在的情況下能夠濕脹的其他材料。將在水基流體存在的情況下濕脹的材料例子是包括能吸收水的顆粒的膨潤土和腈基聚合物?？商娲?，可濕脹封隔器元件216可以由分別在水和石油存在的情況下濕脹的材料組合而成。換言之，可濕脹封隔器元件216可以包括兩種類型的濕脹性彈性體一種用于水且一種用于石油。在這種條件下，當(dāng)水可濕脹元件暴露于水基礫石充填流體或接觸地層水時(shí)會(huì)濕脹，并且當(dāng)基于石油的元件暴露于碳?xì)浠衔锂a(chǎn)物時(shí)會(huì)濕脹。在碳?xì)浠衔镆后w存在的情況下會(huì)濕脹的彈性體材料的例子是將碳?xì)浠衔镂盏狡浠|(zhì)內(nèi)的親油聚合物。由于吸收碳?xì)浠衔锒l(fā)生濕脹，且在其擴(kuò)張時(shí)還潤滑并減少了聚合物鏈的機(jī)械強(qiáng)度。三元乙丙(M級)橡膠或EPDM就是這種材料的一個(gè)例子。如果僅使用碳?xì)浠衔餄衩浶詮椥泽w，則元件的擴(kuò)張將不會(huì)發(fā)生，直到機(jī)械設(shè)置的封隔器元件212、214中的任一個(gè)失效后。在這方面，機(jī)械設(shè)置的封隔器元件212、214優(yōu)選地被設(shè)置在將圍繞可濕脹封隔器元件216被改道的水基礫石充填流體中。為了繞過在封隔器組件210周圍放置的礫石，提供了替代流路。圖3A到圖3D展示了可用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的說明性封隔器組件300。封隔器組件300采用獨(dú)立的分流管(參見在318處的虛線)為顆粒狀漿料提供替代流路。更具體地說，分流管318將攜帶有礫石的載流運(yùn)輸?shù)骄?00的裸眼部分120的不同井段112、114和116?，F(xiàn)在參考圖3A，圖3A是一個(gè)實(shí)施例中說明性封隔器組件300的側(cè)視圖。封隔器組件300包括用于沿著裸眼部分120隔離在地下地層內(nèi)的井段(例如井段114)的各種部件。封隔器組件300首先包括主體部段302。主體部段302優(yōu)選地由鋼材或合金鋼制成。主體部段302被配置為具有特定長度316，例如大約40英尺。主體部段302包括長度在大約10英尺和50英尺之間的單獨(dú)的管道接頭。根據(jù)長度316，管道接頭通常被螺紋地連接以形成主體部段302。封隔器組件300還包括彈性體的、機(jī)械設(shè)置的擴(kuò)張?jiān)?04。彈性體擴(kuò)張?jiān)?04對應(yīng)于圖2的機(jī)械設(shè)置的封隔器元件212和214。彈性體擴(kuò)張?jiān)?04優(yōu)選地是長度小于、一英尺的杯型元件。封隔器組件300還包括可濕脹封隔器元件308?？蓾衩浄飧羝髟?08對應(yīng)于圖2的可濕脹封隔器元件216。可濕脹封隔器元件308的長度優(yōu)選地是大約3英尺到40英尺。彈性體擴(kuò)張?jiān)?04和可濕脹封隔器元件308 —同環(huán)繞主體部段302。如前所述，封隔器組件300進(jìn)一步包括分流管318。分流管318也被稱為運(yùn)輸管或跨接管。分流管318是管道的空白部分，其具有沿著彈性體擴(kuò)張?jiān)?04的長度316和可濕脹封隔器元件308 —起延伸的長度。封隔器組件300上的分流管318被配置成聯(lián)接到砂礫控制裝置200上的分流管并與其形成密封。砂礫控制裝置200上的分流管如圖3B的208a和208b所示。通過這種方式，礫石漿料可在封隔器元件304、308周圍被運(yùn)輸。圖3B是圖3A的封隔器組件300的另一個(gè)側(cè)視圖。在此視圖中，封隔器組件300在相反端處連接砂礫控制裝置200a、200b。在封隔器組件300上的分流管318被示為連接到砂礫控制裝置200a、200b上的分流管208a、208b。分流管208a、208b優(yōu)選地包括閥門320來防止流體通過分流管200a、200b從被隔離井段流到另一個(gè)井段。 參見圖3A和圖3B，封隔器組件300還包括頸部部段306和凹口部段310。頸部部段306和凹口部段310可由鋼材或合金鋼制成，且每個(gè)部段被配置為具有特定長度314，例如4英寸到4英尺(或其他合適距離)。頸部部段306和凹口部段310具有特定內(nèi)徑和外徑。頸部部段306可以具有外螺紋308，并且凹口部段310可以具有內(nèi)螺紋312。這些螺紋308和312 (參見圖3A)可用于在封隔器組件300和相反砂礫控制裝置200a、200b或其他管段之間形成密封。封隔器組件300的構(gòu)造可以被修改成針對外部分流管或內(nèi)部分流管。在圖3A和圖3B，封隔器組件300被配置成具有外部分流管208a、208b。不過，提供的圖3C示出了封隔器組件300具有內(nèi)部分流管352。圖3C示出在相反端處連接砂礫控制裝置350a、350b的封隔器組件300的側(cè)視圖。砂礫控制裝置350a、350b類似于圖3B的砂礫控制裝置200a、200b。不過，在圖3B中，砂礫控制裝置350a、350b利用分別被置于基管354a和354b與過濾介質(zhì)或?yàn)V砂篩356a和356b之間的內(nèi)部分流管352。在圖3B和圖3C中的每附圖中，封隔器組件300的頸部部段306和凹口部段310均聯(lián)接到砂礫控制裝置200a、200b或350a、350b的相應(yīng)部段。這些部段可以通過使得螺紋308和312接合以形成螺紋連接而被聯(lián)接在一起。進(jìn)一步地，封隔器組件300的跨接管318可以被單獨(dú)地聯(lián)接到分流管208a、208b或352。因?yàn)榭缃庸?18被配置成穿過機(jī)械設(shè)置的擴(kuò)張?jiān)?04以及可濕脹擴(kuò)張?jiān)?08，所以分流管318為礫石漿料形成穿過封隔器組件300的連續(xù)流動(dòng)路徑。封隔器組件300的各部件的橫截面視圖如圖3D所示。圖3D是沿圖3B中的線3D-3D截取的視圖。在圖3D中，可見可濕脹封隔器元件308繞基管302周向布置。各分流管318繞基管302徑向且等距地放置。中心孔305被示為在基管302內(nèi)。中心孔305在生產(chǎn)操作期間接收生產(chǎn)流體并運(yùn)送它們到生成管材130。圖4A到圖4D展示了可用于本發(fā)明的可替代實(shí)施例中的說明性封隔器組件400。封隔器組件400采用單獨(dú)的分流管以便為顆粒漿料提供替代流路。在這種情況下，封隔器組件400利用歧管或開口 420。歧管420提供在砂礫控制裝置200中的多個(gè)分流管352之間的流體連通路徑。歧管420，也被稱為歧管區(qū)域或歧管連接，若不考慮在其他配置中可能存在的對齊，可以被用于聯(lián)接具有不同幾何形狀的外部或內(nèi)部分流管?，F(xiàn)參考圖4A，圖4A示出封隔器組件400的側(cè)剖視圖。封隔器組件400包括用于隔離裸眼部分120中的地下井段的各部件，該井段例如是井段114。封隔器組件400包括主體部段402。主體部段402是延伸了封隔器組件400的長度的細(xì)長管狀體。封隔器組件400還包括套筒部段418。套筒部段418是環(huán)繞主體部段402的第二管狀體。套筒部段418產(chǎn)生開口或歧管420，其基本是在主體部段402和環(huán)繞的套筒部段418之間的環(huán)形區(qū)域。
主體部段402和套筒部段418可以由鋼材或合金鋼制成。主體部段402和套筒部段418可以被配置成具有特定長度416，例如在6英寸至高到50英尺之間。優(yōu)選地，主體部段402和套筒部段418 —起的長度在大約20到30英尺之間。套筒部段418可以被配置成聯(lián)接到砂礫控制裝置200上的分流管并與其形成密封，該分流管例如是分流管208。在圖4A和圖4B的設(shè)置中，提供分流管352。封隔器組件400還包括彈性體的機(jī)械設(shè)置的擴(kuò)張?jiān)?04。具體地，提供上部機(jī)械設(shè)置元件和下部機(jī)械設(shè)置元件。彈性體擴(kuò)張?jiān)?04對應(yīng)于圖2的機(jī)械設(shè)置封隔器元件212和214。彈性體擴(kuò)張?jiān)?04優(yōu)選地是長度小于一英尺的杯型元件。封隔器組件400進(jìn)一步包括可濕脹封隔器元件408?？蓾衩浄飧羝髟?08對應(yīng)于圖2的可濕脹封隔器元件216?？蓾衩浄飧羝髟?08長度優(yōu)選地是大約3英尺到40英尺之間，不過可以采用其他的長度。彈性體擴(kuò)張?jiān)?04和可濕脹封隔器元件408 —同環(huán)繞主體部段302。封隔器組件400還包括支撐段422。支撐段422用于形成歧管420。支撐段422被放置在主體部段402和套筒部段418之間，就是說，在歧管420內(nèi)。支撐段422為彈性體擴(kuò)張?jiān)?04和可濕脹封隔器元件408以及套筒部段418提供支撐。另外，封隔器組件400包括頸部部段406和凹口部段410。頸部部段406和凹口部段410可以由鋼材或合金鋼制成，且每個(gè)部段被配置成具有特定長度414，其類似于上述長度314。頸部部段406和凹口部段410具有特定內(nèi)徑和外徑。頸部部段406可具有外螺紋408，而凹口部段410可以具有內(nèi)螺紋412。這些螺紋408和412可用于在封隔器組件400和砂礫控制裝置200或另一個(gè)管道段之間形成密封，其示于圖4B到圖4D。還應(yīng)當(dāng)注意的是封隔器組件300、400和砂礫控制裝置200的聯(lián)接機(jī)構(gòu)可包括密封機(jī)構(gòu)。密封機(jī)構(gòu)防止由分流管形成的替代流路內(nèi)的漿料泄漏。這樣的密封機(jī)構(gòu)的例子描述于美國專利號6464261、國際專利申請?zhí)朩02004/094769、國際專利申請?zhí)朩02005/031105、美國專利申請公開號2004/0140089、美國專利申請公開號2005/0028977、美國專利申請公開號2005/0061501以及美國專利申請公開號2005/0082060。與封隔器組件300 —樣，封隔器組件400可采用內(nèi)部分流管或外部分流管。具有內(nèi)部分流管352的封隔器組件400的構(gòu)造如圖4B所示，而具有外部分流管208a、208b的封隔器組件如圖4C所示。圖4B是圖4A的封隔器組件400的側(cè)視圖。在這個(gè)視圖中，封隔器組件400在相反端處連接砂礫控制裝置350a、350b。分流管352優(yōu)選地包括閥門358，以便防止流體從被隔離井段通過分流管352流到另一個(gè)井段。
圖4C是圖4A的封隔器組件400的另一個(gè)側(cè)視圖。在這個(gè)視圖中，封隔器組件400在相反端處連接到砂礫控制裝置200a、200b。在封隔器組件400上的分流管208a、208b被示為連接到在砂礫控制裝置200a、200b上的濾砂篩356a、356b。分流管208a、208b優(yōu)選地包括閥門320以便防止流體從被隔離井段通過分流管200a、200b流到另一個(gè)井段。分流管208a、208b在過濾介質(zhì)或?yàn)V砂篩356a、356b外部。
在圖4B和圖4C中，封隔器組件400的頸部部段406和凹口部段410聯(lián)接到砂礫控制裝置350a、350b或200a、200b的部段或接頭。單獨(dú)的接頭可通過使得螺紋408和螺紋412接合以形成螺紋連接而被聯(lián)接在一起。一旦連接，則當(dāng)砂礫控制裝置聯(lián)接到封隔器組件400時(shí)，歧管420提供在砂礫控制裝置內(nèi)的分流管208和352之間的不受限制的流體流動(dòng)路徑。歧管420被配置成穿過機(jī)械設(shè)置的封隔器元件404和可濕脹封隔器元件408，且歧管420是基本不受限制的空間。由于流體是混合的，所以不必要對齊成這種構(gòu)造，其可能包括各種形狀。砂礫控制裝置350a、350b或200a、200b通過歧管連接被連接到封隔器組件400。流動(dòng)從砂礫控制裝置350a、350b或200a、200b內(nèi)的分流管進(jìn)入在流動(dòng)改道到封隔器歧管420內(nèi)時(shí)所處的連接上方的密封區(qū)域。封隔器組件400的各部件的橫截面視圖如圖4D所示。圖4D是沿圖4B中的線4D-4D截取的示圖。圖5A到圖5N展示在一個(gè)實(shí)施例中的礫石充填過程的階段，其利用具有穿過封隔器組件的封隔器元件且穿過被連接的砂礫控制裝置的替代流路通道?？衫梅飧羝鹘M件300或封隔器組件400。圖5A到圖5N提供了根據(jù)本發(fā)明某些方面的封隔器組件、砂礫控制裝置以及礫石充填的安裝過程的說明性實(shí)施例。這些實(shí)施例包含在經(jīng)調(diào)鉆井泥漿中行進(jìn)砂礫控制裝置和封隔器組件300或400的安裝過程。經(jīng)調(diào)鉆井泥漿可是非水性流體(NAF)，例如載滿固體顆粒的基于石油的流體，且其伴隨著載滿固體顆粒的基于水的流體。這種兩種流體的工藝可以包括類似于在國際專利申請?zhí)朩O 2004/079145中討論的過程的技術(shù)，現(xiàn)將此并入本文作為參考。不過，應(yīng)當(dāng)注意的是這個(gè)例子僅簡單地用于說明目的，因?yàn)橐部梢岳闷渌线m的過程和器械。在圖5A中，砂礫控制裝置550a和550b以及封隔器組件134b行進(jìn)到井筒500中。砂礫控制裝置550a和550b由基管554a和554b以及濾砂篩556a和556b組成。砂礫控制裝置550a和550b還包括替代流動(dòng)路徑，例如圖3C的內(nèi)部分流管352。說明性分流管352優(yōu)選地被置于在552不出的環(huán)形區(qū)域中在基管554a、554b和濾砂篩556a、556b之間。在圖5A的設(shè)置中，封隔器134b安裝在生產(chǎn)井段108a和108b之間。封隔器134b可以對應(yīng)于圖2的封隔器210’。另外，帶有細(xì)長沖洗管503的轉(zhuǎn)向工具502在井筒500中鉆管506上被下降。沖洗管503是延伸到濾砂篩556a和556b內(nèi)的細(xì)長管狀構(gòu)件。沖洗管503幫助在礫石充填操作期間礫石漿料的循環(huán)，并且其隨后被移除。單獨(dú)的封隔器134a連接轉(zhuǎn)向工具502。轉(zhuǎn)向工具502和封隔器134a臨時(shí)定位于一段生產(chǎn)套管126內(nèi)。轉(zhuǎn)向工具502、封隔器134a以及細(xì)長沖洗管503 —同行進(jìn)到井筒500的底部。之后，封隔器134a被設(shè)置成如圖5B所不。返回圖5A，經(jīng)調(diào)NAF (或其他鉆井泥漿)504被置于井筒500中。優(yōu)選地，在鉆具506和隨附的濾砂篩550a、550b以及沖洗管503行進(jìn)到井筒500中之前，鉆井泥漿504被沉積到井筒500中并被傳輸?shù)铰阊鄄糠帧ｃ@井泥漿504可以在被放置在井筒500內(nèi)之前通過網(wǎng)狀搖床(未顯示)調(diào)制以減少砂礫控制裝置550a和550b的任何潛在的堵塞。在圖5B，封隔器134a被設(shè)置在生產(chǎn)套管段126中。這意味著封隔器134a被致動(dòng)成延伸彈性體元件以抵靠周圍的套管段126。封隔器134a被設(shè)置在將要被礫石充填的井段108a和108b之上。封隔器134a將井段108a和井段108b密封于在封隔器134a之上的井筒500部分。在封隔器134a被設(shè)置之后，如圖5C所示，轉(zhuǎn)向工具502被移動(dòng)到相反位置。載流512沿鉆管506向下泵送并被置于封隔器134a上方鉆管506和周圍生產(chǎn)套管126之間的環(huán)形內(nèi)。載流512取代了在封隔器134a之上的經(jīng)調(diào)鉆井流體504，其可以再次是油基流體，例如經(jīng)調(diào)NAF。載流512以箭頭514指示的方向替換鉆井流體504。下一個(gè)在圖轉(zhuǎn)向工具502移回到循環(huán)位置。這是用于循環(huán)礫石充填漿料的位置，并且有時(shí)候被稱為礫石充填位置。接著載流512被泵送到鉆管506和生產(chǎn)套管126之間的環(huán)形內(nèi)。這將推動(dòng)經(jīng)調(diào)NAF504穿過基管554a和554b離開濾砂篩556a和556b，掃過在濾砂篩556a和556b以及井筒500的裸眼部分的環(huán)繞壁510之間的裸眼環(huán)形，并且穿過轉(zhuǎn)向工具502并返回到鉆管506內(nèi)。載流512的流動(dòng)路徑由箭頭516指示。在圖5E到圖5G中，生產(chǎn)井段108a、108b準(zhǔn)備進(jìn)行礫石充填。在圖5E，一旦在濾砂篩556a、556b和環(huán)繞壁510之間的裸眼環(huán)形已被載流512掃過，則轉(zhuǎn)向工具502移回到相反位置。經(jīng)調(diào)鉆井流體504被泵送到鉆管506和生產(chǎn)套管126之間的環(huán)形以迫使載流512離開鉆管506，如箭頭518所示。這些流體可從鉆管506被移除。之后，封隔器134b被設(shè)置成如圖5F所示。例如可以是封隔器300或封隔器400中的一個(gè)的封隔器134b可以用于隔離在濾砂篩556a和556b以及井筒500的環(huán)繞壁510之間形成的環(huán)形。仍然處于相反位置，如圖5G所示，帶有礫石520的載流512可以被置于鉆管506內(nèi)并用于迫使鉆井流體504沿著在封隔器134a上方在鉆管506和生產(chǎn)套管126之間形成的環(huán)形向上，如箭頭522所示。在圖5H到圖5J中，轉(zhuǎn)向工具502可以移到循環(huán)位置以便礫石充填第一地下井段108a。在圖5H，帶有礫石520的載流512開始在濾砂篩556a和裸眼井筒500的壁510之間的環(huán)形內(nèi)在封隔器134b上方的生產(chǎn)井段108a內(nèi)產(chǎn)生礫石充填。流體在濾砂篩556a之外流動(dòng)并通過沖洗管503返回，如箭頭524指示。在圖51中，第一礫石充填140a開始在封隔器134b上方、圍繞濾砂篩556a并朝向封隔器134a形成。在圖8J中，礫石充填過程繼續(xù)從而朝向封隔器134a形成礫石充填140a，直到濾砂篩556a被礫石充填140a覆蓋。一旦礫石充填140a在第一井段108a內(nèi)形成并且在封隔器134b之上的濾砂篩被礫石覆蓋，則迫使帶有礫石520的載流512穿過分流管352和封隔器134b。在圖5K到圖5N中，帶有礫石520的載流512開始產(chǎn)生第二礫石充填140b。在圖5K中，帶有礫石520的載流512開始在濾砂篩556b和井筒500的壁510之間的環(huán)形內(nèi)、在封隔器134b下方的生 產(chǎn)井段108b內(nèi)產(chǎn)生第二礫石充填140b。流體通過分流管和封隔器134b、在濾砂篩556b之外流動(dòng)并返回通過沖洗管503，如箭頭526所指示。在圖5L中，第二礫石充填140b開始在封隔器134b下方且圍繞濾砂篩556b形成。在圖5M中，礫石充填繼續(xù)從而向上朝向封隔器134b增長礫石充填140b，直到濾砂篩556b被礫石充填140b覆蓋。在圖5N中，形成礫石充填140a和礫石充填140b，且表面處理壓力增加以指示出在濾砂篩556a和556b以及井筒的壁510之間的環(huán)形空間被礫石充填。
圖50示出從圖5A到圖5N的鉆具506和沖洗管503已經(jīng)從井筒500中被移除。套管126、基管554a和554b以及濾砂篩556a和556b沿著上部生產(chǎn)井段108a和下部生產(chǎn)井段108b被保留在井筒500中。封隔器134b和礫石充填140a、140b在從圖5A到圖5N的礫石充填過程完成之后保持被設(shè)置在裸眼井筒500中。井筒500現(xiàn)在準(zhǔn)備好進(jìn)行生產(chǎn)操作。圖6A是井筒100的剖視圖。井筒100試圖是和圖2所示井筒100—樣的井筒。在圖6A中，示出的井筒100橫穿地下井段114。井段114代表中間井段。這意味著還有上部井段112和下部井段116 (未顯示在圖6A中)。
地下井段114可以是井下地層中曾經(jīng)生產(chǎn)商業(yè)可行質(zhì)量的碳?xì)浠衔锏乾F(xiàn)在已經(jīng)遭受嚴(yán)重的水或碳?xì)浠衔餁怏w侵入的部分?？商娲兀叵戮?14可以是原本是水區(qū)或半透水層或其他方式基本飽和有水性流體的地層。在任一情況下，操作者已決定密封禁止地層流體從井段114流入到井筒100內(nèi)。在井筒100中，可見基管205延伸穿過中間井段114?；?05是砂礫控制裝置200的一部分。砂礫控制裝置200還包括網(wǎng)狀物、金屬篩或其他徑向過濾介質(zhì)207?；?05和環(huán)繞過濾介質(zhì)207優(yōu)選地是理想長度大約在5英尺到35英尺之間的一系列接頭。井筒100具有上部封隔器組件210’和下部封隔器組件210"。上部封隔器組件210’被置于靠近上部井段112和中間井段114的分界，而下部封隔器組件210"被置于靠近中間井段114和下部井段116的分界。井筒200被完成為裸眼完井。礫石充填已經(jīng)被放置在井筒200中以幫助防止粒狀顆粒流入井筒200中。礫石充填被表示為在濾砂篩207和井筒200的環(huán)繞壁201之間的環(huán)形202內(nèi)的填泥料。需要注意的是，操作者需要在封鎖中間井段114的同時(shí)繼續(xù)從上部井段112和下部井段116生產(chǎn)地層流體。上部井段112和下部井段116可以由能滲透流體流動(dòng)的砂礫或其他巖石基質(zhì)形成。為此，跨立式封隔器600被放置在砂礫控制裝置200內(nèi)。跨立式封隔器600基本橫過(across)中間井段114以預(yù)防地層流體從中間井段114的流入?？缌⑹椒飧羝?00包括心軸610。心軸610是細(xì)長管狀體，其具有毗鄰上部封隔器組件210’的上端以及毗鄰下部封隔器組件210"的下端?？缌⑹椒飧羝?00還包括一對環(huán)形封隔器。這些被表示成毗鄰上部封隔器組件210’的上部封隔器612以及毗鄰下部封隔器組件210"的下部封隔器614。帶有上部封隔器612的上部封隔器組件210’以及帶有下部封隔器614的下部封隔器組件210"的這種新穎組合允許操作者成功地隔離在裸眼完井中的地下井段，例如中間井段114。沿著裸眼地層隔離一個(gè)井段的另一個(gè)技術(shù)如圖6B所示。圖6B是圖2的井筒100的側(cè)視圖。其示出裸眼完井的中間井段114的底部部分。另外，示出裸眼完井的下部井段116。下部井段116實(shí)質(zhì)上延伸到井筒100的底部并且是感興趣的最低區(qū)域。在這種情況下，地下井段116可以是井下地層中曾經(jīng)生產(chǎn)商業(yè)可行量的碳?xì)浠衔锏乾F(xiàn)在已經(jīng)遭受嚴(yán)重的水或碳?xì)浠衔餁怏w侵入的部分。可替代地，地下井段116可以是原本是水區(qū)域或半透水層或其他方式基本飽和有水性流體的地層。在任一情況下，操作者已決定密封禁止地層流體從井段116流入到井筒100內(nèi)。為此，已經(jīng)在井筒100內(nèi)放置塞子620。具體地，塞子620已經(jīng)被設(shè)置在支撐下部封隔器組件210"的心軸215內(nèi)。在兩個(gè)封隔器組件210’、210"中，僅看到下部封隔器組件210"。通過在下部封隔器組件210"內(nèi)放置塞子620，塞子620能夠防止地層流體從下部井段116流入井筒200。注意結(jié)合圖6B的設(shè)置，中間井段114可以包括頁巖或基本不可滲透流體流動(dòng)的其他巖石基質(zhì)。在這種情況下，塞子620不需要毗鄰下部封隔器組件210’放置；而是，塞子620可以被放置在下部井段116之上且沿著中間井段114的任何位置。進(jìn)一步地，下部封隔器組件210"自身不需要被定位在下部井段116的頂部；而是，下部封隔器組件210"還可以被置于沿著中間井段114的任何位置。根據(jù)地層和井筒的屬性和構(gòu)造，這里描述的封隔器組件210的功能允許它們以各種方式被使用。將下部封隔器組件210"沿著中間井段114移到任何位置是一個(gè)例子。在其他實(shí)施方式中，根據(jù)井操作的方式以及地層所存在的環(huán)境，上部封隔器組件210’可以被移動(dòng)離開井段接口以便被置于地層中間。這里還提供了完成裸眼井筒的方法700。該方法700在圖7示出。圖7提供了在不同實(shí)施例中完成裸眼井筒的方法700的步驟的流程圖。方法700包括提供了區(qū)域隔離設(shè)備。這在圖7的框710示出。區(qū)域隔離設(shè)備優(yōu)選地對應(yīng)于關(guān)于圖2在上文所述的部件。在這方面，區(qū)域隔離設(shè)備可包括基管、篩(或其他過濾介質(zhì))、至少一個(gè)具有至少兩個(gè)機(jī)械設(shè)置的封隔器元件和一個(gè)中間細(xì)長可濕脹封隔器元件的封隔器組件以及替代流動(dòng)通道。砂礫控制裝置可被稱為濾砂篩。方法700還包括行進(jìn)區(qū)域隔離設(shè)備到井筒內(nèi)。行進(jìn)區(qū)域隔離設(shè)備到井筒內(nèi)的步驟示于框720。區(qū)域隔離設(shè)備行進(jìn)到井筒的下部部分中，這優(yōu)選地被完成作為裸眼。方法700還包括將區(qū)域隔離設(shè)備定位在井筒中。這示出在圖7的框730。優(yōu)選地通過從一段生產(chǎn)套管的下部部分懸掛區(qū)域隔離設(shè)備來完成定位區(qū)域隔離設(shè)備的步驟。該設(shè)備被定位成使得基管和濾砂篩沿著井筒的裸眼部分毗鄰一個(gè)或更多個(gè)選定井段。進(jìn)一步地，所述至少一個(gè)隔器組件中的第一個(gè)被定位在選定地下井段的頂部之上或接近該選定地下井段的頂部。在一個(gè)實(shí)施例中，裸眼井筒橫穿三個(gè)獨(dú)立的井段。包括從其生產(chǎn)出碳?xì)浠衔锏纳喜烤我约安辉購钠渖a(chǎn)出商業(yè)可行量的碳?xì)浠衔锏南虏烤?。這樣的井段可由砂礫或其他可滲透巖石基質(zhì)形成。這些井段還包括不能從其生產(chǎn)出碳?xì)浠衔锏闹虚g井段。中間井段的地層可以由頁巖或其他基本不可滲透的材料形成。操作者可以選擇將所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)定位在靠近下部井段的頂部或沿著不可滲透中間井段的任何位置。之后，方法700包括設(shè)置所述至少一個(gè)封隔器組件中的每個(gè)組件中的機(jī)械設(shè)置的封隔器元件。這被提供在框740中。機(jī)械設(shè)置上部和下部封隔器元件意味著彈性體(或其他)密封構(gòu)件接合環(huán)繞的井筒壁。封隔器元件隔離在封隔器組件上方和下方在濾砂篩和環(huán)繞的井下地層之間形成的環(huán)形區(qū)域。方法700還包括注入顆粒狀漿料到環(huán)形區(qū)域中。這被示范在框750。顆粒狀漿料由載流和砂礫(和/或其他)顆粒組成。一個(gè)或更多個(gè)替代流動(dòng)通道允許顆粒狀漿料繞過機(jī)械設(shè)置的封隔器元件和中間可濕脹封隔器元件。通過這種方式，井筒的裸眼部分在機(jī)械設(shè)置的封隔器元件上方和下方(但不是之間)被礫石充填。方法700進(jìn)一步地包括沿著井筒的裸眼部分從井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。這被提供在框760。生產(chǎn)持續(xù)一段時(shí)間。在這段時(shí)間期間，上部封隔器元件、下部封隔器元件或兩者可能失效。這允許流體沿著可濕脹封隔器元件流入到封隔器的中間部分內(nèi)。這會(huì)導(dǎo)致可濕脹封、隔器元件濕脹，因此再一次密封選定井段。這示出在圖7的框770。應(yīng)該意識到，可濕脹封隔器元件在礫石充填之前被暴露于流體是優(yōu)選的。通過這種方式，在封隔器元件失效之前，可濕脹封隔器元件能夠濕脹并和井筒裸眼部分的環(huán)繞壁建立很好的環(huán)形密封。不過，這樣的技術(shù)存在兩個(gè)問題(1)需要穿過封隔器組件來充填下部井段的替代流路，該組件例如組件210’和210"，以及(2)鉆機(jī)的時(shí)間價(jià)值阻止其等待數(shù)天或數(shù)周來使得可濕脹元件有效密封。因此，這樣的過程不是優(yōu)選的。在許多情況下，Btt鄰可濕脹元件的地下井段已存在本地流體。這些流體會(huì)導(dǎo)致可濕脹封隔器元件在任何一個(gè)機(jī)械設(shè)置的封隔器元件均沒有失效的情況下濕脹并接合環(huán)繞的井筒壁。因此，允許可濕脹封隔器元件濕脹的步驟770會(huì)自然地發(fā)生。這個(gè)步驟770還可以通過操作者肯定地注入致動(dòng)化學(xué)物質(zhì)到基管內(nèi)而發(fā)生。 在方法700的一個(gè)實(shí)施例中，來自選定井段的流動(dòng)可以被密封以防止其流入井筒內(nèi)。例如，塞子可以被安裝在選定地下井段的頂部上方或附近的濾砂篩的基管內(nèi)。這示于框780。這樣的塞子可以用在最下部的封隔器組件的下方，例如步驟735的第二封隔器組件 下方。在另一個(gè)例子中，跨立式封隔器沿著將要密封的選定地下井段沿著基管被放置。這示于框785。這樣的跨越會(huì)涉及沿著心軸毗鄰上部和下部封隔器組件(例如圖2或圖6A的封隔器組件210’、210")放置密封元件。雖然將顯而易見到上述發(fā)明被良好地計(jì)劃以便實(shí)現(xiàn)所列出的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可容許在不偏離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)對其修改、變化和改變。提供了完成裸眼井筒的改善方法以便封鎖一個(gè)或更多個(gè)選定地下井段。還提供了改善的區(qū)域隔離設(shè)備。本發(fā)明允許操作者從選定地下井段生產(chǎn)流體或注入流體到選定地下井段。
權(quán)利要求
1.一種礫石充填區(qū)域隔離設(shè)備，其包括 砂礫控制裝置，其具有從上端延伸到下端的細(xì)長基管；以及 至少ー個(gè)封隔器組件，所述至少一個(gè)封隔器組件中的每ー個(gè)均包括 具有密封元件的上部機(jī)械設(shè)置封隔器， 具有密封元件的下部機(jī)械設(shè)置封隔器， 在流體存在情況下隨著時(shí)間推移而濕脹的、在所述上部機(jī)械設(shè)置封隔器和所述下部機(jī)械設(shè)置封隔器之間的可濕脹封隔器元件，以及 沿著所述基管的替代流動(dòng)通道，其使得礫石充填漿料在所述上部機(jī)械設(shè)置封隔器、所述可濕脹封隔器元件以及所述下部機(jī)械設(shè)置封隔器周圍改道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中 所述砂礫控制裝置進(jìn)ー步包括沿著所述基管的大部分徑向環(huán)繞所述基管以便形成濾砂篩的過濾介質(zhì)；以及 所述可濕脹封隔器元件至少部分地由弾性體材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述濾砂篩的所述過濾介質(zhì)是網(wǎng)狀物或金屬線篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述可濕脹弾性體封隔器元件包括(i)在水性流體存在的情況下、(ii )在碳?xì)浠衔镆后w存在的情況下或(iii )其組合情況下濕脹的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述可濕脹弾性體封隔器元件包括在致動(dòng)化學(xué)物質(zhì)存在的情況下濕脹的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中 所述細(xì)長基管包括端對端連接的多個(gè)管道接頭；以及 所述至少一個(gè)封隔器組件中的至少ー個(gè)沿著所述管道接頭被放置在接近所述砂礫控制裝置的所述上端。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中 所述細(xì)長基管包括端對端連接的多個(gè)管道接頭；以及 所述礫石充填區(qū)域隔離設(shè)備包括沿著所述管道接頭放置的上部封隔器組件和下部封隔器組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述上部封隔器組件和所述下部封隔器組件沿著所述管道接頭分隔開以便跨越井筒內(nèi)的選定地下井段。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中用于所述第一機(jī)械設(shè)置封隔器的元件和用于所述第二機(jī)械設(shè)置封隔器的元件中的每個(gè)元件的長度是大約6英寸到24英寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中用于所述第一和第二機(jī)械設(shè)置封隔器元件的元件是弾性體杯型元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述可濕脹弾性體封隔器元件的長度是大約3英尺到大約40英尺。
12.ー種完成井筒的方法，該井筒具有限定裸眼部分的下端，該方法包括 行進(jìn)礫石充填區(qū)域隔離設(shè)備到該井筒內(nèi)，該區(qū)域隔離設(shè)備包括 具有細(xì)長基管的砂礫控制裝置；以及 至少ー個(gè)封隔器組件，所述至少一個(gè)封隔器組件中的每ー個(gè)均包括具有上部密封元件的第一機(jī)械設(shè)置封隔器， 具有下部密封元件的第二機(jī)械設(shè)置封隔器， 在流體存在的情況下隨時(shí)間推移而濕脹的、在所述上部密封元件和所述下部密封元件之間的可濕脹封隔器元件，以及 在所述基管和所述密封元件之間的ー個(gè)或更多個(gè)替代流動(dòng)通道，其用于使得礫石充填漿料在所述第一機(jī)械設(shè)置封隔器元件、所述可濕脹封隔器元件以及所述第二機(jī)械設(shè)置封隔器元件周圍改道； 將所述區(qū)域隔離設(shè)備定位在所述井筒的所述裸眼部分內(nèi)，以使得所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)在選定地下井段的頂部之上或接近該選定地下井段的頂部； 設(shè)置所述至少一個(gè)封隔器組件中的每個(gè)內(nèi)的所述上部密封元件和所述下部密封元件； 以及 將礫石漿料注入到在所述砂礫控制裝置和所述井筒的環(huán)繞裸眼部分之間形成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，使得所述礫石漿料流過所述一個(gè)或更多個(gè)替代流動(dòng)通道以允許所述礫石漿料繞過所述至少一個(gè)封隔器組件中的每個(gè)內(nèi)的所述第一和第二機(jī)械設(shè)置封隔器和所述中間可濕脹封隔器元件，以致所述井筒的所述裸眼部分在相應(yīng)第一和第二機(jī)械設(shè)置封隔器上方和下方而不是在其之間被礫石充填。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中 所述砂礫控制裝置進(jìn)ー步包括沿著所述基管的大部分徑向地環(huán)繞所述基管以便形成濾砂篩的過濾介質(zhì)；以及 所述可濕脹封隔器元件至少部分地由弾性體材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述濾砂篩的過濾介質(zhì)是網(wǎng)狀物或金屬絲篩。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)ー步包括 允許流體接觸所述至少一個(gè)封隔器組件中的至少ー個(gè)中的可濕脹封隔器元件；以及其中所述可濕脹封隔器元件包括(i)在水性液體存在的情況下、(ii)在碳?xì)浠衔镆后w存在的情況下或(iii)其組合的情況下濕脹的材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中 針對流體生產(chǎn)完成所述井筒； 所述井筒的所述裸眼部分穿過所述選定地下井段和至少另ー個(gè)地下井段；以及所述方法進(jìn)ー步包括沿著所述井筒的所述裸眼部分從所述地下井段中的至少ー個(gè)生產(chǎn)生產(chǎn)流體一段時(shí)間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中 所述選定地下井段基本飽和有水性或氣態(tài)流體； 所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)被定位于接近基本飽和有所述水性或氣態(tài)流體的井段的頂部；以及 所述至少一個(gè)封隔器組件中的第二個(gè)被設(shè)置成接近基本飽和有所述水性或氣態(tài)流體的井段的下邊界。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中 所述至少另ー個(gè)地下井段包括在基本飽和有水性或氣態(tài)流體的井段下方的下部井段；以及生產(chǎn)生產(chǎn)流體包括從所述下部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括 行進(jìn)管狀柱到所述井筒內(nèi)及到所述基管內(nèi)，所述管狀柱在下端具有跨立式封隔器； 將所述跨立式封隔器設(shè)置成橫穿基本飽和有所述水性或氣態(tài)流體的井段，以便密封禁止地層流體從該井段進(jìn)入所述井筒內(nèi)；以及繼續(xù)從所述下部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中 所述至少另一個(gè)地下井段進(jìn)一步包括在基本飽和有水性或氣態(tài)流體的井段上方的上部井段，以及 生產(chǎn)生產(chǎn)流體進(jìn)一步包括從所述上部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括 行進(jìn)所述管狀柱到所述井筒內(nèi)及到所述基管內(nèi)，所述管狀柱在下端具有跨立式封隔器； 將所述跨立式封隔器設(shè)置成橫穿基本飽和有所述水性或氣態(tài)流體的井段以便在此密封禁止地層流體流動(dòng)；以及 繼續(xù)從所述上部井段和所述下部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中 所述跨立式封隔器的上端被設(shè)置成毗鄰所述第一封隔器組件；以及 所述跨立式封隔器的下端被設(shè)置成毗鄰所述第二封隔器組件。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中 所述至少另一個(gè)地下井段包括下部井段； 所述選定井段是在所述下部井段之上的上部井段，以使得所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)接近所述上部井段的頂部； 所述至少一個(gè)封隔器組件中的第二個(gè)被設(shè)置成接近所述上部井段的下邊界； 生產(chǎn)生產(chǎn)流體包括從上部選定井段和從下部選定井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體，直到所述上部井段生產(chǎn)出不可接受百分比的水或碳?xì)浠衔餁怏w；以及所述方法進(jìn)一步包括 行進(jìn)管狀柱到所述井筒內(nèi)及到所述基管內(nèi)，所述管狀柱在下端具有跨立式封隔器；將所述跨立式封隔器設(shè)置成橫穿所述上部井段以便密封禁止地層流體從所述上部井段沿所述井筒被生產(chǎn)出，以及 繼續(xù)從所述下部選定井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中 所述跨立式封隔器的上端被設(shè)置成毗鄰所述第一封隔器組件；以及 所述跨立式封隔器的下端被設(shè)置成毗鄰所述第二封隔器組件。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中 所述至少另一個(gè)地下井段包括上部井段； 所述選定井段是在所述上部井段下方的下部井段，以使得所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)在所述下部井段的頂部上方或接近所述下部井段的頂部； 生產(chǎn)生產(chǎn)流體包括從所述上部井段和所述下部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體，直到所述下部井段不再生產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)可行量的碳?xì)浠衔铮灰约? 所述方法進(jìn)一步包括 行進(jìn)工作柱到所述井筒內(nèi)及到所述基管內(nèi)，所述工作柱在該工作柱的下端具有塞子；將所述塞子設(shè)置在所述基管內(nèi)以使得密封禁止地層流體從所述下部井段沿所述井筒向上到所述上部井段的生產(chǎn)，以及 繼續(xù)從所述上部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述塞子被設(shè)置成毗鄰所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述細(xì)長基管包括端對端連接的多個(gè)管道接頭。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中 所述至少另一個(gè)地下井段進(jìn)一步包括在所述上部井段和所述選定下部井段之間的中間井段，且該中間井段由基本不可滲透流體流動(dòng)的巖石基質(zhì)構(gòu)成；以及 (i )所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)被定位成在所述下部井段上方且沿著所述中間井段，(ii)所述塞子被設(shè)置成在所述下部井段上方且沿著所述中間井段，或(iii)兩者均滿足。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中 所述選定地下井段是生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏南虏烤危? 所述至少另一個(gè)地下井段包括(i)在所述選定下部井段上方的上部井段，以及(ii)在所述上部井段和所述選定下部井段之間由基本不可滲透流體流動(dòng)的巖石基質(zhì)構(gòu)成的中間井段。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中 所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)被定位成接近所述上部井段的底部； 所述至少一個(gè)封隔器組件中的第二個(gè)被定位成接近所述上部井段的頂部；以及 所述方法進(jìn)一步包括 行進(jìn)管狀柱到所述井筒內(nèi)及到所述基管內(nèi)，所述管狀柱在下端具有跨立式封隔器；將所述跨立式封隔器設(shè)置成橫過所述上部井段以便密封禁止從所述上部井段到所述井筒內(nèi)的地層流體生產(chǎn)；以及 繼續(xù)從所述選定下部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中 所述至少一個(gè)封隔器組件中的第一個(gè)被定位成(i )沿著所述中間井段，或接近所述選定下部井段的頂部； 所述方法進(jìn)一步包括 行進(jìn)工作柱到所述井筒內(nèi)及到所述基管內(nèi)，所述工作柱在所述工作柱的下端具有塞子；以及 將所述塞子設(shè)置在所述基管內(nèi)以便密封禁止地層流體從所述下部井段沿所述井筒向上到所述上部井段的流動(dòng)，以及 繼續(xù)從所述上部井段生產(chǎn)生產(chǎn)流體。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括將流體注入到所述至少另一個(gè)地下井段 內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種區(qū)域隔離設(shè)備，其包括至少一個(gè)封隔器組件和用于完成井筒的裸眼部分，該裸眼部分延伸穿過至少兩個(gè)地下井段。區(qū)域隔離設(shè)備包括基管和過濾介質(zhì)，其一起形成濾砂篩。每個(gè)封隔器組件包括至少兩個(gè)機(jī)械設(shè)置的封隔器元件。所述至少兩個(gè)機(jī)械設(shè)置的封隔器元件中間是至少一個(gè)可濕脹封隔器元件?？蓾衩浄飧羝髟诹黧w例如水、石油或化學(xué)物質(zhì)存在的情況下隨時(shí)間被致動(dòng)。濕脹會(huì)發(fā)生在機(jī)械設(shè)置的封隔器元件中的一個(gè)失效時(shí)。該區(qū)域隔離設(shè)備還包括在礫石充填操作期間用于使得礫石充填漿料從上部井段改道到下部井段的替代流動(dòng)通道。在此還提供了利用區(qū)域隔離設(shè)備完成井筒的方法。
文檔編號E21B33/12GK102639808SQ201080052403
公開日2012年8月15日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者D·C·海伯勒, M·D·巴里, M·T·赫克 申請人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>