專利名稱：多功能隔離工具及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及油氣井的完成。更具體地說，本發(fā)明涉及一種在一個(gè)一次起下作業(yè)鉆孔中對天然氣、石油、或煤層甲烷井眼的多個(gè)層段進(jìn)行穿孔、隔離和壓裂時(shí)使用的工具組(tool string)。
背景技術(shù)：
在完成井眼的過程中在井下使用的工具一般是眾所周知的。例如，穿孔裝置通常在井下被部署在鋼絲繩、線纜或管柱上，并且通常使用橋塞和跨式封隔器等密封裝置在流體處理過程中隔離井眼的多個(gè)部分。像這樣，工具在使用過程中會(huì)暴露到不同的狀況中，并且隨著時(shí)間逐漸地演進(jìn)出了許多改進(jìn)措施以解決在井下典型地遇到的問題。諸位申請人先前已經(jīng)描述過一種在對多個(gè)井眼層段進(jìn)行穿孔和處理時(shí)使用的工具和方法。該工具包括一個(gè)噴射穿孔裝置和密封組件，這個(gè)組件中帶有一個(gè)平衡閥，用于控制流體在該組件當(dāng)中和周圍的流動(dòng)。沿著該井眼環(huán)形套筒向下應(yīng)用流體處理以便對最上面的穿孔后的區(qū)域進(jìn)行處理。當(dāng)要處理多個(gè)預(yù)先存在的穿孔時(shí)，不期望沿著該井眼環(huán)形套筒向下應(yīng)用處理流體，因?yàn)橛眠@種方法不能對穿孔進(jìn)行選擇性地處理。通常需要一種隔離裝置。已知在跨式工具和其他隔離工具中使用杯式密封件，但是這種密封件不太適合那些需要在一次起下作業(yè)鉆孔過程中反復(fù)使用的應(yīng)用，原因在于工具組件若是在調(diào)整密封件時(shí)在井眼內(nèi)發(fā)生滑動(dòng)，可能會(huì)發(fā)生磨損和失效的風(fēng)險(xiǎn)。在井下存在砂石或者其他碎片的應(yīng)用中，這種風(fēng)險(xiǎn)更大，因?yàn)樵谏笆蚱渌腆w存在的情況下，杯式密封件可能無法抵靠著殼體充分進(jìn)行密封，從而導(dǎo)致密封件發(fā)生滑動(dòng)以及過早磨損。在大量砂石或其他固體存在的情況下使用任何密封裝置都增大了工具出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。此外，若是處理期間發(fā)生固體阻塞，或者是在處理完成時(shí)釋放該井眼環(huán)形套筒中的液壓時(shí)地層排出固體的時(shí)候，該工具可能會(huì)卡在井下。典型的完成組件具有許多移動(dòng)部件以便為各種井下功能提供致動(dòng)，而這些致動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)砂石或其他固體的存在，往往有著堵塞這些機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)，從而可能導(dǎo)致工具或井發(fā)生故障或者永久性損壞。要校正這種情況成本很高，而且給井的完成造成明顯延遲。所以，井的運(yùn)營方、壓裂公司以及工具供應(yīng)商/服務(wù)提供者在選擇完成操作時(shí)使用的流體和工具的時(shí)候通常都非常謹(jǐn)慎。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供了一種用于部署在一個(gè)井眼內(nèi)的管柱上的完成工具，該組件包括:上部和下部密封構(gòu)件，這些上部和下部密封構(gòu)件在這些上部和下部密封構(gòu)件之間限定了 一個(gè)跨越區(qū)域；位于該跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，這些處理端口隨管柱延續(xù)，從而允許流體從地表遞送到該井眼；一個(gè)安裝在該下部密封構(gòu)件下面的閥外殼，該閥外殼限定了一個(gè)隨該管柱和該下部密封構(gòu)件下面的井眼環(huán)形套筒延續(xù)的流體通道，從而允許其間的壓力平衡；一個(gè)可在該閥外殼內(nèi)在打開位置與密封位置之間滑動(dòng)的旁通塞，在該打開位置中準(zhǔn)許流體穿過該外殼，而在該密封位置中防止流體通過該外殼，該塞可在向該管柱施加了機(jī)械壓力時(shí)致動(dòng)來打開或密封該通道；以及一個(gè)可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置以操作方式安裝在該下部密封構(gòu)件下面以便抵靠著一個(gè)井眼的殼體進(jìn)行調(diào)整，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力來進(jìn)行操作。在各種實(shí)施例中，這些密封構(gòu)件可以是杯式密封件、可膨脹密封元件、可壓縮密封元件，或其他機(jī)械或液壓致動(dòng)的密封構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，該錨裝置包括圍繞該錨裝置的心軸安置的一個(gè)或多個(gè)錨定卡瓦、和一個(gè)致動(dòng)錐體，該致動(dòng)錐體可相對于該錨裝置的心軸滑動(dòng)從而與這些向內(nèi)偏置的卡瓦相接合并且將所述卡瓦向外驅(qū)動(dòng)以與殼體相接合，從而抵靠著該殼體錨定該工具組件?？梢酝ㄟ^向該管柱施加機(jī)械力來從地表對該錨進(jìn)行致動(dòng)。在該管柱是復(fù)繞管的情況下，該機(jī)械力是一個(gè)向井上的力或向井下的力。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過向該管柱施加機(jī)械力來從地表對該錨進(jìn)行致動(dòng)。例如，向該管柱施加機(jī)械力可以驅(qū)動(dòng)一根銷在一個(gè)自動(dòng)J形輪廓內(nèi)移動(dòng)，該自動(dòng)J形輪廓具有對應(yīng)于該錨裝置的至少兩個(gè)可操作位置的銷停止位置。在另一個(gè)實(shí)施例中，該錨裝置進(jìn)一步包括一個(gè)機(jī)械殼體套環(huán)定位件，用于提供摩擦阻力，可以通過從地表向該管柱施加機(jī)械力對抗該摩擦阻力來操作該錨裝置。 在一個(gè)實(shí)施例中，該完成工具進(jìn)一步包括在該組件內(nèi)該閥外殼下方形成的一個(gè)或多個(gè)噴射穿孔噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于部署在一個(gè)井眼內(nèi)的管柱上的完成工具，該組件包括:一個(gè)包括上部和下部密封構(gòu)件的跨越組件，這些上部和下部密封構(gòu)件限定了一個(gè)跨越區(qū)域；在該跨越組件的跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，這些處理端口隨管柱延續(xù)，從而允許流體從地表遞送到該井眼；一個(gè)以操作方式附接在該跨越組件下方的噴射穿孔裝置，該噴射穿孔裝置包括一根管子，該管子具有隨該管柱延續(xù)的一個(gè)或多個(gè)噴射穿孔噴嘴；在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的一個(gè)閥外殼，該閥外殼在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間限定了一個(gè)流體通道；以及一個(gè)可在該閥外殼內(nèi)在打開位置與密封位置之間滑動(dòng)的旁通塞，在該打開位置中準(zhǔn)許流體穿過該外殼到達(dá)該噴射穿孔裝置，而在該密封位置中防止了流體穿過該外殼，該塞可在向該管柱施加了機(jī)械壓力時(shí)致動(dòng)以便打開或密封該通道。在一個(gè)實(shí)施例中，該完成工具進(jìn)一步包括一個(gè)用于與井眼的殼體相接合的可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力來操作。該錨裝置可以包括圍繞該錨裝置的一根心軸布置的一個(gè)或多個(gè)錨定卡瓦、以及一個(gè)致動(dòng)錐體，該致動(dòng)錐體可相對于該錨裝置的心軸滑動(dòng)從而將這些向內(nèi)偏置的卡瓦接合起來并且將所述卡瓦向外驅(qū)動(dòng)以與殼體相接合，由此抵靠著該殼體錨定該工具組件。在一個(gè)特定實(shí)施例中，可以通過向該管柱施加機(jī)械力從地表對該錨進(jìn)行致動(dòng)，所述機(jī)械力驅(qū)動(dòng)一根銷在一個(gè)自動(dòng)J形輪廓內(nèi)移動(dòng)，該自動(dòng)J形輪廓具有對應(yīng)于該致動(dòng)錐體的至少兩個(gè)可滑動(dòng)位置的銷停止位置。在一個(gè)實(shí)施例中，該錨裝置進(jìn)一步包括一個(gè)機(jī)械殼體套環(huán)定位件，用于提供摩擦阻力，可以通過從地表向該管柱施加機(jī)械力對抗該摩擦阻力來操作該錨裝置。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種處理井眼的方法，該方法包括以下步驟:
-提供一個(gè)工具組件，該工具組件包括:沿一根心軸安裝的上部和下部密封構(gòu)件，這些上部和下部密封構(gòu)件在這些上部和下部密封構(gòu)件之間限定了一個(gè)跨越區(qū)域；在該跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，用于將處理流體從該管柱遞送到該井眼；一個(gè)安裝在這些下部密封構(gòu)件下面的閥外殼，該閥外殼限定了一個(gè)隨該管柱和該下部密封構(gòu)件下面的井眼環(huán)形套筒延續(xù)的流體通道，從而允許其間的壓力平衡；一個(gè)可在該閥外殼內(nèi)在打開位置與密封位置之間滑動(dòng)的旁通塞，在該打開位置中準(zhǔn)許流體穿過該外殼，而在該密封位置中防止了流體穿過該外殼，該塞可在向該管柱施加了機(jī)械力時(shí)致動(dòng)來打開或密封該通道；以及一個(gè)以操作方式安裝在該下部密封構(gòu)件下面用于與井眼的殼體相接合的可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力來操作；將該完成工具定位在井下的一個(gè)位置中，在該位置中，這些上部和下部密封構(gòu)件跨越一個(gè)有待處理的殼體穿孔；-密封通過該閥外殼的流體通道；-向該管柱施加機(jī)械力以調(diào)整該錨抵靠著該殼來；并且-向該管柱施加處理流體以對該穿孔進(jìn)行隔離和處理。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括以下步驟:不密封通過該閥外殼的流體通道，以便使該下部密封構(gòu)件上的液壓平衡。在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括以下步驟:將該錨從該殼體中松動(dòng)?？梢园聪Ｍ脑趩蝹€(gè)井眼內(nèi)重復(fù)任何一個(gè)或多個(gè)步驟，而不從井眼移出該工具組件。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種處理井眼的方法，該方法包括以下步驟:-提供一個(gè)完成工具，該完成工具包括:一個(gè)包括上部和下部密封構(gòu)件的跨越組件，這些上部和下部密封構(gòu)件限定了一個(gè)跨越區(qū)域；在該跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，這些處理端口隨管柱延續(xù)，從而允許流體從地表遞送穿過這些處理端口 ；一個(gè)以操作方式附接在該跨越組件下方的噴射穿孔裝置，該噴射穿孔裝置包括一根管子，該管子具有隨該管柱延續(xù)的一個(gè)或多個(gè)噴射穿孔噴嘴；在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的一個(gè)閥外殼，該閥外殼在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間限定了一個(gè)流體通道；和一個(gè)旁通塞，用于可逆地密封通過該外殼的流體通道，該塞可在向該管柱施加機(jī)械壓力時(shí)操作；-將該完成工具定位在井下鄰近于一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域；以及-向該管柱施加流體。在一個(gè)實(shí)施例中，該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的流體通道在流體被施加到該管柱時(shí)進(jìn)行密封，從而使得該流體僅被施加到井眼中鄰近于該跨越區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施例中，該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的流體通道在該流體被施加到該管柱時(shí)不進(jìn)行密封，從而使得流體被施加到該井眼中鄰近于該跨越區(qū)域，并且還穿過該噴射鉆孔裝置中的多個(gè)噴嘴。在另一個(gè)實(shí)施例中，該工具進(jìn)一步包括一個(gè)可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置以操作方式附接在該下部密封構(gòu)件下方，用于與井眼的殼體相接合以便使該工具穩(wěn)定在該殼體內(nèi)，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力而操作；并且其中該方法進(jìn)一步包括以下步驟:向該管柱施加機(jī)械力以便調(diào)整該錨抵靠著該殼體。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種對井眼進(jìn)行穿孔和處理的方法，該方法包括以下步驟:
-提供一個(gè)部署在管柱上的底部孔組件，該底部孔組件包括:一個(gè)跨式隔離裝置，一個(gè)噴砂穿孔裝置，以及一個(gè)在該隔離工具與該噴砂穿孔裝置之間的流體旁通閥；-在井下圍繞一個(gè)有待處理的穿孔來調(diào)整該跨式隔離裝置；-在該旁通閥關(guān)閉的情況下沿該管柱向下泵送流體，以便防止所述流體到達(dá)該噴射穿孔裝置；-一旦對該穿孔的處理完成，便打開該旁通閥以允許液壓耗散在該跨越裝置上。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整該跨式隔離裝置的步驟包括:圍繞一個(gè)跨越區(qū)域調(diào)整上部和下部杯式密封件。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括以下步驟:-鑒別一個(gè)有待穿孔的井眼層段；-將該底部孔組件定位在有待穿孔的該井眼層段內(nèi)；-密封該旁通閥；以及-沿該管柱向下泵送研磨劑流體以便在該井眼層段中穿孔。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括在不將該完成工具從該井眼中移出的情況下重復(fù)任何一個(gè)或多個(gè)步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括以下步驟:致動(dòng)一個(gè)可重調(diào)的錨裝置抵靠著該井眼的殼體，以便使該工具穩(wěn)定在該殼體內(nèi)。致動(dòng)該可重調(diào)錨的步驟可包括以下步驟:向該管柱施加機(jī)械力。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在結(jié)合附圖審閱了對本發(fā)明的特定實(shí)施例的以下描述后，將清楚本發(fā)明的其他方面和特征。


現(xiàn)在將參照附圖僅僅以舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的工具組件的透視圖；圖2是具有平衡閥和錨組件的工具組件的一部分的示意性截面圖；圖3a是圖2中所示的旁通塞51的示意性截面圖；圖3b是圖2中所示的平衡外殼55的示意性截面；圖4是圖2中所示的用于對工具組件進(jìn)行致動(dòng)的J形輪廓的圖；以及圖5是具有可滑動(dòng)的上部杯式密封件的工具組件的上部部分的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式總體上，提供了一種用于在不需要從層段之間的井眼中去除工具組就可以對井眼的多個(gè)層段進(jìn)行壓裂的井下組件和方法。這種系統(tǒng)總體上可以用于具有加套井眼的垂直、偏斜、水平、或分支的油氣井。在本說明書中，使用術(shù)語“上方/下方”和“上部/下部”是為了便于理解，并且它們總體上意在表示從地表看的井上和井下方向。但是，根據(jù)井眼的構(gòu)型，這些術(shù)語在某些實(shí)施例中可能是不嚴(yán)密的。例如，在一個(gè)水平井眼中，一個(gè)裝置可能并不是在另一個(gè)裝置上方，而是離進(jìn)入井眼的點(diǎn)更近(井上，上方)或者更遠(yuǎn)(井下，下方)。同樣，術(shù)語“地表”意在表示進(jìn)入井眼的點(diǎn)，也就是說，該組件插入到井眼中時(shí)所在的工作層面(work floor)。
在此提到的噴射穿孔是指一種以高速遞送研磨劑流體以便在特定位置處對井眼壁進(jìn)行腐蝕從而形成穿孔的技術(shù)。典型地，研磨劑流體是從安排在一個(gè)心軸周圍的多個(gè)噴嘴中噴射出來的，這樣高流速將會(huì)把研磨劑流體從噴嘴朝向井眼殼體噴射。噴砂是指使用砂石作為研磨劑(處于適當(dāng)?shù)妮d體流體中)的操作。例如，用于在噴砂組合物中使用的典型的載體流體可以包括以下各項(xiàng)中的一者或多者:水、烴基流體、丙烷、二氧化碳、氮?dú)廨o助7jC (nitrogen assisted water)等等。目前描述的組件可以部署在井眼內(nèi)的管柱、鋼絲繩、線纜上或通過其他合適的懸架或支架進(jìn)行布置。這些圖中描繪的組件的實(shí)施例被示出和描述成部署在諸如復(fù)繞管等管柱上。但是，取決于其應(yīng)用，其他類型的管子(例如，帶螺紋的導(dǎo)管)或其他懸架系統(tǒng)(鋼絲繩、線纜等)可能是合適的。綜述總體上，該組件可以部署在連接導(dǎo)管、同心管、或復(fù)繞管的管柱上。該組件將典型地包括上部和下部隔離元件、一個(gè)位于這些隔離元件之間的壓裂端口，以及一個(gè)位于該下部隔離元件下方的錨定裝置。該下部隔離元件下方還可以存在一個(gè)噴射穿孔裝置。在某些實(shí)施例中，提供了一個(gè)錨定裝置，用來在調(diào)整該工具的過程中保持穩(wěn)定性，并且防止處理過程中工具組件在井眼內(nèi)的滑動(dòng)。此外，該錨定裝置允許通過從地表對管柱施加機(jī)械壓力而對外殼內(nèi)的平衡閥/塞的進(jìn)行受控致動(dòng)。合適的錨定裝置可以包括拖動(dòng)塊、機(jī)械卡瓦(mechanical slips)、封隔器(packers)、以及本領(lǐng)域已知的其他錨裝置。總體上優(yōu)選對錨的簡單機(jī)械致動(dòng)從而在該錨的調(diào)整上來提供對錨的調(diào)整適當(dāng)?shù)目刂?，并且可以使在調(diào)整和釋放該錨的過程中的故障或與碎片相關(guān)的干擾最小化。錨組件的機(jī)械致動(dòng)與旁通閥的致動(dòng)有寬松的聯(lián)系，從而允許兩個(gè)可滑動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)。一個(gè)機(jī)械殼體套環(huán)定位件、或者是能提供對抗殼體某種程度摩擦的其他裝置的存在，有助于提供阻力，錨和旁通/平衡閥可以對抗這個(gè)阻力而受到機(jī)械致動(dòng)。多種用于在工具組件內(nèi)使用以便隔離所關(guān)注區(qū)域的密封裝置是可獲得的，這些密封裝置包括摩擦杯、可膨脹封隔器和可壓縮密封元件。在此圖解說明和論述的具體實(shí)施例中，摩擦杯被示出為跨在該工具的壓裂/處理端口上。當(dāng)該工具組件內(nèi)還有一個(gè)噴射穿孔裝置的時(shí)候，這些摩擦杯還可以在噴射穿孔的過程中用作該工具組件的錨，下文將予以描述。雖然這里描述的實(shí)施例使用杯式密封件來隔離井眼層段，并且可以進(jìn)一步結(jié)合一個(gè)錨組件以便在壓裂之前將工具的位置固定在每個(gè)層段上，但是根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域中典型的變化和實(shí)驗(yàn)程度，可以對組件的部件做出可替代的選擇和安排。參見圖1，提供了一個(gè)壓裂或處理組件10，用于穿過管柱向所關(guān)注的井眼層段遞送壓裂流體(或其他處理流體)。兩個(gè)杯式組件20、30跨在壓裂組件10上，并且在加壓的處理流體遞送到井眼層段時(shí)抵靠著殼體進(jìn)行密封。一個(gè)錨組件40在隔離的層段下方接合了該殼體?？梢圆捎昧黧w噴射裝置80 (當(dāng)存在的時(shí)候)遞送高速研磨劑流體穿過噴嘴81，以便在需要時(shí)在井眼中形成穿孔。該工具組被組裝和部署在井下的通往所關(guān)注的井眼層段的管(例如，復(fù)繞管或連接導(dǎo)管)上。然后，調(diào)整該錨抵靠著該殼體，并且在壓力下沿管向下泵送流體，在壓裂端口11處離開該管柱。這樣致使摩擦杯20、30擴(kuò)口，并且這些擴(kuò)口后的杯抵靠在殼體上密封。
如果希望進(jìn)行壓裂或其他流體處理，那么就關(guān)閉旁通閥43并且使這些摩擦杯位于井眼的穿孔部分周圍。關(guān)閉的旁通閥防止流體向下穿過該工具組到達(dá)噴射穿孔裝置80。所以，被遞送到該組件的流體將離開端口 41，并且對被跨越的層段加壓，從而通過這些隔離的穿孔而將處理流體遞送到該區(qū)域。當(dāng)處理結(jié)束時(shí)，將旁通閥43拉開，以便從隔離區(qū)域中釋放壓力，從而允許流體和碎片可以穿過工具組的底部部分而流到井下。在必要時(shí)，管柱內(nèi)的壓力也可以從地表耗散掉。一旦壓裂區(qū)域內(nèi)的壓力得到釋放，杯式密封件就會(huì)松弛到其工作位置。然后，使錨松動(dòng)，并且工具組可以移動(dòng)到下一個(gè)所關(guān)注的層段，或者從井眼中被取回。如果希望井眼的穿孔，那就就開放旁通閥43，并且調(diào)整這些摩擦杯跨越有待被穿孔的區(qū)域上方的井眼。沿著該管柱向下泵送研磨劑流體，將流體優(yōu)先遞送穿過處理端口 11，直到這些摩擦杯抵靠在井眼上進(jìn)行密封為止。因?yàn)檫@個(gè)層段未被穿孔，所以這個(gè)層段保持被加壓，并且因而充當(dāng)一個(gè)錨，從而將該工具組件的位置固定在該井眼內(nèi)。進(jìn)一步的流體遞送將到達(dá)穿孔裝置，并且在噴嘴81處離開，從而使得抵靠著殼體噴射研磨劑流體以便穿孔在這些噴嘴附近的井眼。因?yàn)楸竟ぞ呓M的使用環(huán)境中可能帶有砂石(由于地層特性、使用了研磨劑流體和/或帶有支撐劑的處理流體)，所以有一個(gè)很明顯的風(fēng)險(xiǎn)，即，碎片可能會(huì)在部署的過程積聚在該工具的孔口、狹槽、腔室、以及移動(dòng)部分中。例如，固體可能會(huì)積聚在這些杯和錨的上方。所以，可以將碎片緩解特征結(jié)合到該工具中，如在共同未決的加拿大申請2，693，676中論述的。組件參見圖1中所示的組件，上部20和下部30杯式密封件總體上限定了將要被隔離用于進(jìn)行流體處理的區(qū)域。這些密封件的間距是在組裝之前就預(yù)先確定的，并且可以針對每次向下鉆孔來定制。上部密封件20可滑動(dòng)地安置在壓裂組件10上方，如圖5所示。下部杯式密封件30組裝在這些處理端口 11與錨組件40之間。一個(gè)流體噴射裝置80也可以組裝在這些下部杯式密封件30下方。所描繪的壓裂組件10還包括一個(gè)或多個(gè)耐磨接頭和一個(gè)定中心器。還可存在額外的工具組部件。壓裂組件中的流體遞送端口 /壓裂端口 11允許將流體從地表遞送到該井眼。該錨組件40包括一個(gè)錨裝置41和致動(dòng)器組件(在本文的圖中用錐體元件45表示)、一個(gè)旁通/平衡閥43，以及一個(gè)殼體套環(huán)定位件44。如圖中所示，該錨裝置41可以是一組機(jī)械卡瓦，這些機(jī)械卡瓦被向外驅(qū)動(dòng)抵靠著殼體。在圖中所示的實(shí)施例中，通過錐體元件45的向下移動(dòng)來向外驅(qū)動(dòng)這些卡瓦。通過向復(fù)繞管施加一個(gè)機(jī)械力而從地表控制圖1中所示的旁通組件和錨致動(dòng)器,這個(gè)機(jī)械力在一個(gè)自動(dòng)J形輪廓74內(nèi)圍繞致動(dòng)器組件心軸60驅(qū)動(dòng)一根銷73。這在圖2和圖4中被最清楚地示出。合適的錨定裝置可以包括可膨脹封隔器、可壓縮封隔器、拖動(dòng)塊以及本領(lǐng)域已知的其他錨定裝置。例如，已知的錨定裝置包括具有錐體驅(qū)動(dòng)的單向卡瓦或雙向卡瓦的機(jī)械調(diào)整或液壓調(diào)整的錨。圖中所示的錨裝置41和致動(dòng)器組件42是由機(jī)械調(diào)整的可壓縮封隔器組件形成的。也就是說，封隔器經(jīng)修改以用適當(dāng)大小的不可壓縮的鋼錐體45來取代該可壓縮的封隔器元件以便與這些卡瓦41接合。當(dāng)被放置在井下的適當(dāng)位置時(shí)，機(jī)械殼體套環(huán)定位件44的指狀物通過向管柱施加力而提供用于操縱致動(dòng)器組件42的自動(dòng)J機(jī)構(gòu)的足夠的拖拽阻力。當(dāng)銷73被朝向它在該J形輪廓中的最下方的銷停止件79a驅(qū)動(dòng)時(shí)，該錐體45抵靠著這些卡瓦而驅(qū)動(dòng)，從而迫使這些卡瓦向外抵靠著殼體，充當(dāng)該井眼內(nèi)的錨。當(dāng)壓裂完成或因其他原因不再需要進(jìn)行錨定時(shí)，通過在J形輪廓內(nèi)將這個(gè)銷向釋放位置79b操縱，可以使錐體45從與向內(nèi)偏置的卡瓦的接合中移出，從而允許這些卡瓦41從殼體中縮回。在該井眼內(nèi)錨定該組件，確保了流體處理的適當(dāng)安置，并且還防止了這些杯式密封件在該井眼內(nèi)滑動(dòng)，這種滑動(dòng)否則可能會(huì)導(dǎo)致過早磨損，因?yàn)檫@種滑動(dòng)常常會(huì)造成其他工具中的杯式密封件的失效。在噴射穿孔的過程中，該錨典型地是松動(dòng)的，并且該旁通元件是開放的。當(dāng)施加了流體壓力時(shí)，這些杯式密封件將與殼體接合，并且該工具組將保持固定，從而在研磨劑流體通過噴嘴81噴射時(shí)使噴射接頭保持穩(wěn)定。旁通閥的打開和關(guān)閉該旁通組件是申請人的共同未決的加拿大申請2，693，676中描述的平衡閥的經(jīng)修改的版本。值得注意的是，這個(gè)旁通元件提供了從管到下部井眼的一條中央流體通道。當(dāng)對管柱施力時(shí)，旁通塞51在該組件內(nèi)可滑動(dòng)，從而打開和關(guān)閉這條通道。值得注意的是，雖然旁通元件和錨的狀態(tài)都取決于從地表對管柱的施力，但是在銷73于J形槽縫74內(nèi)未有任何移動(dòng)的情況下起初就對這個(gè)旁通塞進(jìn)行了致動(dòng)。為了開始對所關(guān)注的井眼層段的隔離和處理，對錨進(jìn)行調(diào)整，關(guān)閉該旁通閥并且使井眼保持穩(wěn)定。在壓力下會(huì)有一個(gè)體積的處理流體被遞送穿過管柱，這將使得這些杯式密封件被調(diào)整抵靠著殼體。如希望的，進(jìn)一步遞送流體將會(huì)處理對該層段。當(dāng)處理完成時(shí)，通過打開該平衡閥或旁通閥43，跨越該錨使來自隔離區(qū)域的壓力得到平衡。當(dāng)流體從隔離區(qū)域被遞送通過該旁通閥以使跨越下部杯式密封件上的壓差平衡時(shí)，這些杯式密封件將從殼體中松動(dòng)。在上部杯式密封件不同時(shí)與下部杯式密封件松動(dòng)的情況下，或松動(dòng)不充分的情況下，通過調(diào)整錨來抵靠著殼體，以便維持該工具組件的位置。為了松動(dòng)該錨，將向井上的力施加到管柱上，從而以物理方式將J形槽縫內(nèi)的銷向釋放位置79b驅(qū)動(dòng)。當(dāng)平衡閥是放開的并且錨是松動(dòng)的時(shí)候，方便了工具組件向井上或井下的移動(dòng)，因?yàn)榫哿黧w可以循環(huán)穿過該組件連同在井眼環(huán)形套筒內(nèi)循環(huán)，從而限制了井眼跑進(jìn)或跑出的液壓阻力。該旁通閥包括一個(gè)可在平衡閥外殼55內(nèi)滑動(dòng)的旁通塞51 (參見圖3a和圖3b)。通過在管上進(jìn)行推拉從地表對此類可滑動(dòng)移動(dòng)進(jìn)行致動(dòng)，該管通過一根主拉管59被錨定到該組件上。這根主拉管總體上是圓柱形的，并且提供了從該管穿過該外殼而流體連通的一條開放的中央通道。該旁通塞51被錨定在拉管59上方，從而形成了一個(gè)上部肩臺(tái)51a，這個(gè)上部肩臺(tái)限制了旁通塞51在閥外殼55內(nèi)的行進(jìn)范圍。具體地說，一個(gè)上部鎖緊螺母被附接到閥外殼55上,并且抵靠著拉管59的外表面進(jìn)行密封,從而限定一個(gè)抵靠在旁通塞的上部肩臺(tái)51a上鄰接的停止件53a。該閥外殼55的下端被錨定在錨心軸60上方，限定了一個(gè)下限，旁通塞51可以在閥外殼55內(nèi)行進(jìn)至這個(gè)下限。該旁通塞51在其下端54a處關(guān)閉，并且該旁通塞覆蓋有一個(gè)粘結(jié)密封件54b。這個(gè)實(shí)心塞端部54a和粘結(jié)密封件54b的大小被確定成與錨心軸60的內(nèi)徑相接合，從而防止當(dāng)旁通塞51已經(jīng)達(dá)到行進(jìn)下限的時(shí)候在井眼環(huán)形套筒/管柱與下部井眼之間發(fā)生流體連通。該粘結(jié)密封件54b在心軸60內(nèi)的接合防止了流體通過，但是可以通過向復(fù)繞管施加足夠的拉力來移開該接合從而打開心軸。此拉力小于松動(dòng)該錨所需的拉力，因?yàn)榕酝ㄈ?1可在外殼內(nèi)在心軸60與拉管停止件53a之間滑動(dòng)。所以，通過在將錨裝置調(diào)整抵靠著井眼殼體的同時(shí)向管柱施加拉力，可以打開該平衡閥。這允許來自隔離區(qū)域的壓力得到平衡，并且松動(dòng)了這些杯式密封件，而不會(huì)在對壓力進(jìn)行平衡的過程中對這些杯式密封件造成滑脫和損壞。用于調(diào)整和松動(dòng)錨的機(jī)制包括向復(fù)繞管施加力(或者向井上或井下)，這個(gè)力被轉(zhuǎn)移到拉管59上。也就是說，圍繞組件心軸60形成了一個(gè)J形輪廓74。例如通過一個(gè)一件式或兩件式離合器環(huán)76將銷73保持在該心軸上方的合適位置(在該J形輪廓內(nèi))。J形銷在該J形輪廓內(nèi)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)與管柱無關(guān)，因此不會(huì)導(dǎo)致在管柱內(nèi)累積力矩。該離合器環(huán)和J形輪廓可以各自具有碎片釋放開口，用于允許流體和固體在銷73于J形輪廓74內(nèi)滑動(dòng)的過程中通過。 適合于對井下裝置進(jìn)行致動(dòng)的各種J形輪廓在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。圖4中示出了一個(gè)合適的J形輪廓74，這個(gè)輪廓有三個(gè)圍繞該心軸重復(fù)的順序位置。J形輪廓內(nèi)的不同位置上可以有碎片釋放孔口 78，以便準(zhǔn)許在銷73于J形輪廓內(nèi)滑動(dòng)時(shí)將沉淀下來的固體排出。J形槽縫74還單獨(dú)地比往往一般基于銷長度所需的更深，這進(jìn)一步給碎片積聚和釋放提供了空間，并且不會(huì)抑制對密封裝置的致動(dòng)。參見圖4中所示的J形輪廓，示出了三個(gè)銷停止位置，即，錨調(diào)整位置79a、釋放位置79b、以及跑合位置79c。組件心軸60聯(lián)結(jié)到拉管59上，這根拉管59可相對于底部子心軸50滑動(dòng)，這個(gè)底部子心軸50保持著該銷73。機(jī)械殼體套環(huán)定位件44總體上抵靠著殼體進(jìn)行拖拽，并且在從地表操縱拉管59時(shí)提供足夠的阻力從而允許銷73在J形輪廓74內(nèi)滑動(dòng)。在圖中所示的實(shí)施例中，有利的是該拉管在不同的力下既對旁通閥又對錨裝置的J機(jī)構(gòu)致動(dòng)從而允許選擇性致動(dòng)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)在可能清楚其他用于提供此功能性的機(jī)構(gòu)，并且這些機(jī)構(gòu)是處于本傳授內(nèi)容的范圍內(nèi)。部件可以在該組件內(nèi)重復(fù)調(diào)整，并且按照需要加以放置，例如通過在該組件內(nèi)連接一個(gè)或多個(gè)耐磨接頭。此間距可用于保護(hù)這些工具組件部件不受井下的研磨損害，例如當(dāng)在加壓處理之后從穿孔排出固體時(shí)。例如，這些耐磨接頭可以定位在該組件內(nèi)，以便在處理結(jié)束并且工具被朝向井上拉出時(shí)接納從這些穿孔中排出的初始研磨劑流體。利用本領(lǐng)域操作人員的典型知識(shí)和經(jīng)歷，還可能有利用本文描述的工具組(加以修改或不加修改)進(jìn)行穿孔處理的其他方法。穿孔方法通過該J形輪廓中的銷73處于跑合位置79處，使該工具組件進(jìn)入該井眼中。在這停止時(shí)，該錨被保持在一個(gè)不使該錨的機(jī)械卡瓦與殼體接合的位置上。所以，通過向管柱施加重量，克服該機(jī)械殼體套環(huán)定位件和拖動(dòng)墊在這些卡瓦上的拖拽，從而使該組件向井下滑動(dòng)到一個(gè)希望的處理位置上?？勺⒁獾剑捎诶苌系南蛳聣毫吞篆h(huán)定位件的阻力的作用，旁通塞往往被密封在該錨的心軸內(nèi)。所以，在進(jìn)入該井時(shí)，這個(gè)旁通元件通常是關(guān)閉的。為了使遞送到管柱上的流體到達(dá)噴嘴81，旁通閥必須處在打開位置。已注意到，在使用期間，當(dāng)流體被高速遞送到旁通閥時(shí)，該閥內(nèi)的壓力典型地會(huì)驅(qū)動(dòng)該閥開放。也就是說，應(yīng)當(dāng)例如通過對錨進(jìn)行調(diào)整，施加一個(gè)物理力使該閥保持關(guān)閉。所以，當(dāng)希望進(jìn)行噴射穿孔時(shí)，通過將管柱向井上拉到穿孔位置來將該閥打開。當(dāng)通過使旁通閥開放來開始流體遞送時(shí)，施加到管柱上的液壓(且通過壓裂端口)將使得這些杯式密封件抵靠著殼體進(jìn)行密封。如果在該層段內(nèi)不存在穿孔，則這些杯之間將維持著該層段內(nèi)的液壓，從而將該工具組件錨定在井眼內(nèi)。因而，被遞送到管的其他加壓流體將不會(huì)被隔離的層段吸收，而是將迫使/噴射穿過噴嘴81。從噴嘴噴射的流體將對殼體穿孔或腐蝕，并且在持續(xù)施加流體時(shí)，這些流體可以向井眼下傳遞并離開井眼，例如通過穿孔、開孔或井眼中的其他機(jī)械放置的開口進(jìn)入地層中。典型地，從噴嘴81噴射的流體將是研磨劑流體，如一般在現(xiàn)有技術(shù)中已知的噴砂穿孔技術(shù)中使用的。應(yīng)注意，在本方法中，該工具組件在噴射期間通過所調(diào)整的杯式密封件來錨定，并且因此，在殼體中噴射出多個(gè)集中的穿孔。這與典型的現(xiàn)有技術(shù)方法形成對照，典型的現(xiàn)有技術(shù)方法并不允許在研磨劑穿孔方法期間錨定該噴射組件，并且典型地因裝置在噴射期間移動(dòng)而在殼體中形成槽縫或其他形式的寬穿孔。一旦噴射完成，流體遞送典型地就結(jié)束了，并且管柱和被跨越的層段內(nèi)的壓力就被耗散掉。于是，可以移動(dòng)該工具以開始另一次穿孔或一種處理操作。壓裂方法通過向管柱(并且因此向拉管)施加拉力以便將地錨旋轉(zhuǎn)到釋放位置79b中，來調(diào)整該錨。在此拉力期間該旁通閥因此被打開，因?yàn)橛糜诓僮髟撆酝ㄔ臋C(jī)械閾值力小于在自動(dòng)J形輪廓內(nèi)旋轉(zhuǎn)該銷所需的力。施加到該管柱的進(jìn)一步的向井下的力將使該旁通閥再次關(guān)閉，并且此外將銷73朝向錨調(diào)整位置79a驅(qū)動(dòng)，從而使經(jīng)修改的封隔器元件45降低，直到該元件與機(jī)械卡瓦41接合為止，從而使這些機(jī)械卡瓦抵靠著殼體向外驅(qū)動(dòng)。一旦該工具組件在井下的位置由此被錨定并且該旁通元件關(guān)閉，就通過泵送流體穿過復(fù)繞管而將希望體積的流體遞送到地層。當(dāng)?shù)綇?fù)繞管的流體遞送速率導(dǎo)致自壓裂端口 11的高壓流體遞送時(shí)，該壓裂組件上的液壓將超過一個(gè)杯式密封件閾值壓力，并且這些杯式密封件將變?yōu)橄蛲鈹U(kuò)口，從而抵靠著該殼體進(jìn)行密封。因而，井眼的剩余部分與處理層段被隔離開，以便剩余部分的處理應(yīng)用。一旦處理被成功地遞送到隔離的層段，就可以通過對該管柱進(jìn)行拉動(dòng)來松動(dòng)旁通塞。這將開始允許該隔離層段與該錨下的井眼之間的壓力得到平衡。還可以在地表上釋放管柱內(nèi)的壓力。通過使該銷73向J形輪廓中的釋放位置79b滑動(dòng)，管柱上的進(jìn)一步拉力將會(huì)使該錨松動(dòng)。于是，該組件可以向井上移動(dòng)以便對另一個(gè)層段進(jìn)行穿孔和處理。為了檢驗(yàn)這些杯式密封件和平衡/旁通閥的運(yùn)轉(zhuǎn)是否適當(dāng)，可以在使用之前或在各個(gè)處理之間在未穿孔的井眼區(qū)段中進(jìn)行壓力測試。也就是說，在遞送流體的同時(shí)對環(huán)形套筒壓力進(jìn)行監(jiān)測，以確保這些杯被正確地密封。還可以對進(jìn)入穿孔中的流體流動(dòng)進(jìn)行測試。通常，該流體旁通元件將是一個(gè)可在該閥外殼內(nèi)滑動(dòng)的平衡塞。參照圖中所示的實(shí)例，該塞可以從一個(gè)密封位置和一個(gè)未密封位置移動(dòng)，在該密封位置中該圓柱形塞54a和粘結(jié)密封件54b在下部心軸60內(nèi)接合，在該非密封位置中，流體可以傳遞到該下部井眼并且從該層段傳遞到該下部井眼。該塞以操作方式附接到拉管59上，這個(gè)拉管可以從地表進(jìn)行致動(dòng)來控制平衡塞51在閥外殼55內(nèi)的位置。上部杯20可相對于下部杯30滑動(dòng)，如圖1和圖5中所示。在碎片已堆積在上部杯式密封件上的情況下，仍然可以將向井上的力施加到管柱上，從而使錨因該可滑動(dòng)的上部密封件組件而移開。也就是說，當(dāng)高壓流體被首次遞送穿過這些壓裂端口時(shí)，該上部杯式密封件將在抵靠著殼體進(jìn)行密封之前向井上滑動(dòng)。所以，在處理之后，如果上部杯無法松動(dòng)，或者倘若上部杯式密封件上方有過多碎片，那么施加到該管柱上的拉力將使上部杯沿著工具向下滑動(dòng)到其下限位置。這些上部杯式密封件的位置中的此少量游隙將工具的與碎片相關(guān)的失效的風(fēng)險(xiǎn)減到最小。提供了一種用于部署和利用上述工具組件以便對井眼進(jìn)行穿孔和壓裂的方法。該方法典型地包括以下步驟: 將工具組向井下跑到一個(gè)預(yù)定深度，該工具組有一個(gè)位于上部與下部密封構(gòu)件之間的帶端口的心軸、一個(gè)位于這些密封構(gòu)件下方的旁通閥、一個(gè)位于這些下部密封構(gòu)件下方的機(jī)械殼體套環(huán)定位件、以及一個(gè)或多個(gè)位于該旁通閥下方的噴射穿孔噴嘴； 調(diào)整這些密封構(gòu)件抵靠著井眼殼體，以便隔離井眼在這些密封構(gòu)件之間的部分； 沿著該工具組向下泵送流體穿過這些壓裂端口到該隔離的井眼； 打開該旁通閥以便使該下部密封構(gòu)件上的壓力平衡；并且 將該工具組在同一井眼內(nèi)移動(dòng)，并且重復(fù)任何或所有以上步驟。在希望對殼體進(jìn)行穿孔的位置，例如，如果先前放置的端口或穿孔是關(guān)閉的，或者如果新的井眼層段需要穿孔，那么在該流體旁通元件是開放的時(shí)候?qū)⒀心┝黧w沿著該管柱向下遞送到該組件。該研磨 劑流體將經(jīng)由壓裂端口被同時(shí)遞送到井眼，從而調(diào)整上部和下部杯式密封件，并且以極小程度通過噴嘴。一旦這些杯式密封件將這些杯式密封件之間的井眼層段調(diào)整成隔離，這個(gè)無穿孔的隔離區(qū)域就將受到加壓，從而允許研磨劑流體在高壓下遞送穿過噴射穿孔噴嘴。所以，新穿孔將在該隔離層段下方被噴射出。于是，該工具組件可以向井下移動(dòng)，以便在旁通閥關(guān)閉的情況下對新形成的穿孔進(jìn)行隔離和處理。當(dāng)存在錨組件時(shí)，這個(gè)錨組件被用來使工具組件在壓裂期間的位置得到穩(wěn)定。相反，在噴砂操作期間在旁通閥保持開放時(shí)典型地不對錨進(jìn)行調(diào)整。但是，當(dāng)開始噴砂操作時(shí)，被遞送到管柱的流體將首先在壓裂端口上離開，調(diào)整上部和下部杯式密封件抵靠著殼體。由此，經(jīng)調(diào)整的這些上部和下部杯式密封件作為噴砂操作的錨起作用，從而使工具組件在井下的位置保持穩(wěn)定以便能提供多個(gè)集中的穿孔。在某些應(yīng)用中，井眼可能含有現(xiàn)存的需要壓裂或其他流體處理的穿孔。但是，可能還需要額外的穿孔。目前描述的完成工具提供了作為跨式隔離和處理工具操作以及作為噴砂穿孔裝置操作的多用性。也就是說，當(dāng)旁通閥關(guān)閉時(shí)，就有效地選擇跨式隔離和處理功能。萬一在特定區(qū)域的處理過程中出現(xiàn)問題，簡單地通過在適當(dāng)時(shí)調(diào)整工具的位置、打開旁通閥和將研磨劑穿孔流體遞送到管柱，可以用極少的時(shí)間和成本在該區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)額外穿孔。一旦層段已經(jīng)被再次穿孔(通過噴射裝置)，便移動(dòng)該工具組以圍繞新穿孔來定位這些杯，并且可以繼續(xù)進(jìn)行處理。值得注意的是，這樣可以實(shí)時(shí)就地對該井眼的處理計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，不需要新工具跑入井中，也不需要另外的支持人員被叫到現(xiàn)場。
雖然圖中所示的工具結(jié)合了機(jī)械殼體套環(huán)定位件(MCCL)，但是應(yīng)理解，可以使用其他深度控制裝置，并且還有MCCL的結(jié)合有雙重功能，既能輔助旁通塞的致動(dòng)，又能輔助錨裝置(如果存在的話)的致動(dòng)。MCCL的定位指狀物典型地旨在在該工具向井上或井下移動(dòng)時(shí)沿殼體拖拽。照這樣，此拖拽提供一了個(gè)極小程度的摩擦阻力，這有助于響應(yīng)于從地表施加到管上的機(jī)械力而在該J形槽縫內(nèi)驅(qū)動(dòng)該銷?，F(xiàn)場人員將監(jiān)視該銷在該J形槽縫內(nèi)的位置，并且在將該銷轉(zhuǎn)動(dòng)到用于致動(dòng)該錨裝置所希望的J形槽縫位置上的過程中利用MCCL的拖拽。本發(fā)明的上述實(shí)施例預(yù)期僅僅是實(shí)例。根據(jù)在此提供的傳授內(nèi)容的基本精神，上述實(shí)施例的每個(gè)特征、要素和步驟都可以用任何合適的方式進(jìn)行組合。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以做出多種更改、修改和變更，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于部署在井眼內(nèi)的管柱上的完成工具，該組件包含: -上部和下部密封構(gòu)件，這些上部和下部密封構(gòu)件在這些上部和下部密封構(gòu)件之間限定了一個(gè)跨越區(qū)域； -在該跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，這些處理端口隨管柱延續(xù)，從而允許流體從地表遞送到該井眼； -一個(gè)安裝在該下部密封構(gòu)件下面的閥外殼，該閥外殼限定了一個(gè)隨該管柱和該下部密封構(gòu)件下面的井眼環(huán)形套筒延續(xù)的流體通道，從而允許其間的壓力平衡； -一個(gè)可在該閥外殼內(nèi)在打開位置與密封位置之間滑動(dòng)的旁通塞，在該打開位置中準(zhǔn)許流體通過該外殼，而在該密封位置中防止流體通過該外殼，該塞可在向該管柱施加了機(jī)械壓力時(shí)致動(dòng)來打開或密封該通道；以及 -一個(gè)可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置以操作方式安裝在該下部密封構(gòu)件下面從而調(diào)整抵靠著一個(gè)井眼的殼體，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力來操作。
2.如權(quán)利要求1所述的完成工具，其中這些上部和下部密封構(gòu)件是杯式密封件、可膨脹密封元件或可壓縮密封元件。
3.如權(quán)利要求1所述的完成工具，其中該錨裝置包括圍繞該錨裝置的心軸來布置的一個(gè)或多個(gè)錨定卡瓦、以及一個(gè)致動(dòng)錐體，這個(gè)致動(dòng)錐體可相對于該錨裝置的心軸滑動(dòng)以便與這些向內(nèi)偏置的卡瓦相接合并且將所述卡瓦向外驅(qū)動(dòng)以與該殼體相接合，從而抵靠著該殼體錨定該工具組件。
4.如權(quán)利要求1所述的完成工具，其中通過向該管柱施加機(jī)械力從地表來致動(dòng)該錨。
5.如權(quán)利要求4所述的完成工具`，其中向該管柱施加機(jī)械力會(huì)驅(qū)動(dòng)一根銷在一個(gè)自動(dòng)J形輪廓內(nèi)移動(dòng)，該自動(dòng)J形輪廓具有對應(yīng)于該錨裝置的至少兩個(gè)可操作位置的銷停止位置。
6.如權(quán)利要求3所述的完成工具，其中通過向該管柱施加機(jī)械力從地表來致動(dòng)該錨，所述機(jī)械力驅(qū)動(dòng)一根銷在一個(gè)自動(dòng)J形輪廓內(nèi)移動(dòng)，該自動(dòng)J形輪廓具有對應(yīng)于該致動(dòng)錐體的至少兩個(gè)可滑動(dòng)位置的銷停止位置。
7.如權(quán)利要求1到6中任何一項(xiàng)所述的完成工具，其中該錨裝置進(jìn)一步包括一個(gè)用于提供摩擦阻力的機(jī)械殼體套環(huán)定位件，可以通過從地表向該管柱施加機(jī)械力對抗該摩擦阻力來操作該錨裝置。
8.如權(quán)利要求1到7中任何一項(xiàng)所述的完成工具，進(jìn)一步包括在該組件內(nèi)形成的位于該閥外殼下方的一個(gè)或多個(gè)噴射穿孔噴嘴。
9.一種用于部署在井眼內(nèi)的管柱上的完成工具，該組件包括: -一個(gè)包括上部和下部密封構(gòu)件的跨越組件，這些上部和下部密封構(gòu)件限定了一個(gè)跨越區(qū)域； -在該跨越組件的跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，這些處理端口隨管柱延續(xù)，從而允許流體從地表遞送到該井眼； -一個(gè)以操作方式附接在該跨越組件下方的噴射穿孔裝置，該噴射穿孔裝置包括一根管子，該管子具有隨該管柱延續(xù)的一個(gè)或多個(gè)噴射穿孔噴嘴； -在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的一個(gè)閥外殼，該閥外殼在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間限定了一個(gè)流體通道；-一個(gè)可在該閥外殼內(nèi)在打開位置與密封位置之間滑動(dòng)的旁通塞，在該打開位置中準(zhǔn)許流體穿過該外殼到達(dá)該噴射穿孔裝置，而在該密封位置中防止流體穿過該外殼，該塞可在向該管柱施加了機(jī)械壓力時(shí)來致動(dòng)以打開或密封該通道。
10.如權(quán)利要求9所述的完成工具，進(jìn)一步包括一個(gè)用于與井眼的殼體相接合的可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力來操作。
11.如權(quán)利要求10所述的完成工具，其中該錨裝置包括圍繞該錨裝置的心軸布置的一個(gè)或多個(gè)向內(nèi)偏置的錨定卡瓦、以及一個(gè)致動(dòng)錐體，該致動(dòng)錐體可相對于該錨裝置的心軸滑動(dòng)以便與這些向內(nèi)偏置的卡瓦相接合并且將所述卡瓦向外驅(qū)動(dòng)以與該殼體相接合，從而抵靠著該殼體錨定該工具組件。
12.如權(quán)利要求10所述的完成工具,其中向該管柱施加機(jī)械力來驅(qū)動(dòng)一根銷在一個(gè)自動(dòng)J形輪廓內(nèi)移動(dòng)，該自動(dòng)J形輪廓具有對應(yīng)于該錨裝置的至少兩個(gè)可操作位置的銷停止位置。
13.如權(quán)利要求11所述的完成工具，其中通過向該管柱施加機(jī)械力從地表來致動(dòng)該錨，所述機(jī)械力驅(qū)動(dòng)一根銷在一個(gè)自動(dòng)J形輪廓內(nèi)移動(dòng)，該自動(dòng)J形輪廓具有對應(yīng)于該致動(dòng)錐體的至少兩個(gè)可滑動(dòng)位置的銷停止位置。
14.如權(quán)利要求10到13中任何一項(xiàng)所述的完成工具，其中該錨裝置進(jìn)一步包括一個(gè)用于提供摩擦阻力的機(jī)械殼體 套環(huán)定位件，可以通過從地表向該管柱施加機(jī)械力對抗該摩擦阻力來操作該錨裝置。
15.一種處理井眼的方法，該方法包括以下步驟: -提供一個(gè)工具組件，該工具組件包括:沿一根心軸安裝的上部和下部密封構(gòu)件，這些上部和下部密封構(gòu)件在這些上部和下部密封構(gòu)件之間限定了一個(gè)跨越區(qū)域；在該跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，用于將處理流體從該管柱遞送到該井眼；一個(gè)安裝在該下部密封構(gòu)件下面的閥外殼，該閥外殼限定了一個(gè)隨該管柱和該下部密封構(gòu)件下面的井眼環(huán)形套筒延續(xù)的流體通道，從而允許其間的壓力平衡；一個(gè)可在該閥外殼內(nèi)在打開位置與密封位置之間滑動(dòng)的旁通塞，在該打開位置中準(zhǔn)許流體穿過該外殼，而在該密封位置中防止流體穿過該外殼，該塞可在向該管柱施加機(jī)械力時(shí)來致動(dòng)以打開或密封該通道；以及一個(gè)以操作方式安裝在該下部密封構(gòu)件下面用于與井眼的殼體相接合的可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力來操作； -將該完成工具定位在井下的一個(gè)位置中，在該位置中這些上部和下部密封構(gòu)件跨越了一個(gè)有待處理的殼體穿孔； -密封通過該閥外殼的流體通道； -向該管柱施加機(jī)械力以調(diào)整該錨抵靠著該殼體；并且 -向該管柱施加處理流體以對該穿孔進(jìn)行隔離和處理。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟:不密封穿過該閥外殼的流體通道，以便使在該下部密封構(gòu)件上的液壓平衡。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟:將該錨從該殼體上松動(dòng)。
18.如權(quán)利要求15到17中任何一項(xiàng)所述的方法，其中重復(fù)該方法的一個(gè)或多個(gè)步驟而不將該工具從該井眼中移出。
19.一種處理井眼的方法，該方法包括以下步驟: -提供一個(gè)完成工具，該完成工具包括:一個(gè)包括上部和下部密封構(gòu)件的跨越組件，這些上部和下部密封構(gòu)件限定了一個(gè)跨越區(qū)域；在該跨越區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理端口，這些處理端口隨管柱延續(xù)，從而允許流體從地表遞送穿過這些處理端口 ；一個(gè)以操作方式附接在該跨越組件下方的噴射穿孔裝置，該噴射穿孔裝置包括一根管子，該管子具有隨該管柱延續(xù)的一個(gè)或多個(gè)噴射穿孔噴嘴；在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的一個(gè)閥外殼，該閥外殼在該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間限定了一個(gè)流體通道；以及一個(gè)旁通塞，用于可逆地密封穿過該外殼的流體通道，該塞可在向該管柱施加機(jī)械壓力時(shí)來操作； -將該完成工具定位在井下鄰近于一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域；并且 -向該管柱施加流體。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中將該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的流體通道在流體被施加到該管柱中時(shí)進(jìn)行密封，從而使得該流體僅被施加到該井眼中鄰近于該跨越區(qū)域。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中將該跨越組件與該噴射穿孔裝置之間的該流體通道在該流體被施加到該管柱時(shí)不進(jìn)行密封，從而使得流體被施加到該井眼中鄰近于該跨越區(qū)域并且還通過該噴射穿孔裝置中的噴嘴。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該工具進(jìn)一步包括一個(gè)可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置以操作方式附接在該下部杯式密封件下方，用于與井眼的殼體相接合以便使該工具穩(wěn)定在該殼體內(nèi)，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力來操作；并且其中該方法進(jìn)一步包括以下步驟:向該管柱施加機(jī)械力以便調(diào)整該錨抵靠著該殼體。
23.一種用于對井眼進(jìn)行穿孔和處理的方法，該方法包括以下步驟: -提供一個(gè)部署在管柱上的工具組件，該工具組件包括:一個(gè)跨式隔離裝置，一個(gè)噴砂穿孔裝置，以及一個(gè)在該隔離工具與該噴砂穿孔裝置之間的流體旁通閥；` -將該跨式隔離裝置在井下圍繞一個(gè)有待處理的穿孔進(jìn)行調(diào)整； -在該旁通閥關(guān)閉的情況下沿該管柱向下泵送流體，以便防止所述流體到達(dá)該噴射穿孔裝置； -一旦對該穿孔的處理完成，便打開該旁通閥以允許液壓耗散該跨越裝置上。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該跨式隔離裝置包括圍繞一個(gè)跨越區(qū)域的上部和下部杯式密封件。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: -鑒別一個(gè)有待穿孔的井眼層段； -將該工具組件定位在有待穿孔的井眼層段內(nèi)； -打開該旁通閥； -通過旁通閥和該噴射穿孔裝置沿該管柱向下泵送研磨劑流體，以便在該井眼層段中穿孔。
26.如權(quán)利要求23到25中任何一項(xiàng)所述的方法，其中重復(fù)該方法的一個(gè)或多個(gè)步驟而不將該工具從該井眼移出。
27.如權(quán)利要求23到26中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該工具進(jìn)一步包括一個(gè)可重調(diào)的錨裝置，該錨裝置用于與井眼的殼體相接合以便使該工具穩(wěn)定在該殼體內(nèi)，該錨裝置可通過向該管柱施加機(jī)械力而操作；并且其中該方法進(jìn)一步包括以下步驟:向該管柱施加機(jī)械力以便調(diào)整該錨抵靠著該殼體。
全文摘要
在此提供了一種用于完成一口井的工具組件和方法。該工具被部署在管柱上并且包括一個(gè)流體處理組件，該流體處理組件在處理端口的上下方具有杯式密封件?？梢源蜷_或關(guān)閉壓裂組件下面的一個(gè)平衡閥，以便控制流體通過復(fù)繞管與處理區(qū)域之間到達(dá)井眼下方。
文檔編號(hào)E21B33/124GK103201454SQ201180051125
公開日2013年7月10日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者馬蒂·斯特姆奎斯特, 唐納德·蓋特茲萊夫 申請人:Ncs油田服務(wù)股份有限公司加拿大分公司