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具有流體損失控制的井筒連接竣工的制作方法

文檔序號:5392742閱讀:141來源:國知局
具有流體損失控制的井筒連接竣工的制作方法
【專利摘要】一種將井筒連接組件安裝在井內的方法,該方法可包括將管形鉆柱插入偏轉器內,并響應于該插入而打開流動控制裝置。井系統(tǒng)可包括定位在至少三個井筒部分之間相交處的偏轉器,以及具有至少兩個連接到其一端的管形鉆柱的管形鉆柱連接器,一個管形鉆柱被接納在偏轉器內并與定位在井筒部分內的流動控制裝置相嚙合,而另一個管形鉆柱被接納在另一井筒部分內。將井筒連接組件安裝在井中的另一方法,該方法可包括將管形鉆柱插入定位在井筒相交處的偏轉器內,然后,密封地嚙合管形鉆柱,再然后,響應于該插入而打開流動控制裝置。
【專利說明】具有流體損失控制的井筒連接竣工
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總的涉及結合地下井使用的設備和執(zhí)行的操作,并在以下描述的實例中,具體地提供具有流體損失控制的井筒連接竣工。
【背景技術】
[0002]井筒連接提供分支或多側向井筒的連接性。如此的連接性可包括密封的流體連通和/或某些井筒部分之間的通道。
[0003]遺憾的是,典型的井筒連接竣工不提供流體流失的控制。因此,將會認識到,改進在構造井筒連接竣工技術中是有益的。

【發(fā)明內容】

[0004]在以下的披露中,提供對構造井筒連接組件技術帶來改進的裝置和方法。下面描述ー個實例,其中,井筒連接組件包括管形鉆柱,其被接納在偏轉器內并打開流動控制裝置。下面描述另ー個實例,其中,流動控制裝置使井筒各個部分彼此隔離,直到安裝好管形鉆柱為止。
[0005]在ー個方面,以下的披露描述將井筒連接組件安裝在井內的方法。在一個實例中,該方法可包括將管形鉆柱插入偏轉器內,并響應于該插入而打開流動控制裝置。
[0006]在另一方面,本發(fā)明提供井系統(tǒng)技術。在一個實例中,井系統(tǒng)可包括定位在至少三個井筒部分之間相交處的偏轉器,以及具有至少兩個連接到其一端的管形鉆柱的管形鉆柱連接器,一個管形鉆柱被接納在偏轉器內并與定位在井筒部分內的流動控制裝置相嚙合,而另ー個管形鉆柱被接納在另一井筒部分內。
[0007]在還有另一方面,下面描述了將井筒連接組件安裝在井中的方法。在一個實例中,該方法可包括將管形鉆柱插入定位在井筒相交處的偏轉器內,然后,密封地嚙合管形鉆柱,再然后,響應于該插入而打開流動控制裝置。
[0008]本【技術領域】內技術人員仔細考慮以下對代表性實例的詳細描述和附圖,將會明白上述的和其它的特征、優(yōu)點和附圖中,在各種附圖中,使用相同的附圖標記來表示圖中的類似元件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是井系統(tǒng)以及可實施本發(fā)明原理的相關方法的代表性局部剖視圖。
[0010]圖2是可用于圖1系統(tǒng)和方法中的井筒連接組件的代表性局部剖視圖。
[0011]圖3A-E是安裝在分支井筒內的井筒連接組件的代表性剖視詳圖。
[0012]圖4是包括流動控制裝置的井筒連接組件一部分的代表性剖視圖。
[0013]圖5是井筒連接組件的代表性剖視圖,通過插入管形鉆柱而打開流動控制裝置。
[0014]圖6是井筒連接組件的代表性剖視圖,使另一流動控制裝置打開。
[0015]圖7-10是流動控制裝置的其他附加構造的代表性剖視圖。【具體實施方式】
[0016]圖1中示意地示出的是井系統(tǒng)10和可實施本發(fā)明原理的相關方法。在井系統(tǒng)10中,井筒連接12形成在三個井筒部分14、16、18的相交處。
[0017]在該實例中,井筒部分14、16是“母體”或主體井筒的部分,而井筒部分18是從主體井筒向外延伸出來的“側向”或分支井筒的部分。在其它的實例中,井筒部分14、18可形成主體井筒,而井筒部分16可以是分支井筒。在還有其它的實例中,三個以上的井筒部分可相交于井筒連接12,井筒部分16、18都可以是井筒部分14的分支等。因此,應該理解到,本發(fā)明原理根本不局限于圖1所示的和文中所描述的井系統(tǒng)10和井筒連接12的特殊構造。
[0018]在井系統(tǒng)10的一個特征中,井筒連接組件20安裝在井筒部分14、16、18內,以提供井筒諸部分之間受控的流體連通和通路。井筒連接組件20包括管形鉆柱連接器22、附連到連接器一端28的管形鉆柱24、26,以及附連到連接器相對端32的管形鉆柱30。
[0019]在該實例中,連接器22提供管形鉆柱30和各個管形鉆柱24、26之間的密封流體連通。此外,實體通道設置成通過管形鉆柱30和管形鉆柱24、26中至少ー個之間的連接器22。
[0020]閥或其它流動控制裝置36控制著縱向流過井筒部分16內管形鉆柱40的流動。在該實例中,要求維持流動控制裝置36關閉,直到連接組件20安裝在井筒連接12處,以防止流體流失到井筒所穿過的地層內,防止流體從閥下面的地層流到地面(例如,防止“反沖”或流體流入),和/或防止閥以上的壓カ施加至閥以下的地層等。
[0021 ] 在圖1所示的實例中,井筒部分14、16襯有套管42和水泥44,但井筒部分18不加套管或裸眼??赏ㄟ^套管42和水泥44形成窗ロ 46,使井筒部分18從該窗ロ向外延伸。
[0022]然而,如果需要的話,可使用其它的完工方法和構造。例如,井筒部分18可加內襯,使其內的襯墊密封地連接到窗ロ 46或套管42的其他部分等。因此,將會認識到,本發(fā)明范圍不局限于井系統(tǒng)10或文中所述或附圖中所示的任何特征。
[0023]偏轉器48通過封隔器、閉鎖器或其它錨固器50固定在連接12處的套管42內。管形鉆柱40密封地固定到錨固器50和偏轉器48,于是,當流動控制裝置36打開時,管形鉆柱40內的通道52與偏轉器48內的通道54連通。例如,在將封隔器50設定在井筒部分16內之后,可關閉流動控制裝置36。此后,管形鉆柱24與偏轉器48內的密封件56嚙合,這樣,管形鉆柱24與井筒部分16內的管形鉆柱40密封地連通。
[0024]位于管形鉆柱26下端上的牛鼻58太大而不能配裝在偏轉器48內通道54中,于是,當連接組件20下降到井中吋,牛鼻58側向地偏轉到井筒部分18內。然而,管形鉆柱24能夠配裝到通道54內,且當連接組件20如圖1所示地合適地定位時,流動控制裝置36打開,管形鉆柱24通過通道52與管形鉆柱40密封地連通。
[0025]在圖1的實例中,可通過相應的管形鉆柱24、26,從井筒部分16、18生產(chǎn)出流體(諸如碳氫化合物流體、油、氣、水、蒸汽等)。該流體可通過相應的連接器22流入管形鉆柱30,以便最終在地面上進行生產(chǎn)。
[0026]然而,如此的生產(chǎn)不必要與本發(fā)明的范圍相一致。在其它的實例中,流體(諸如蒸汽、液體水、氣等)可注入到井筒部分16、18之一中,另ー流體(諸如油和/或氣等)可從另一井筒部分生產(chǎn),流體可注入井筒部分16、18兩者內,等等。因此,可執(zhí)行任何類型的注入和/或生產(chǎn)操作,都與本發(fā)明原理保持一致。
[0027]現(xiàn)另外參照圖2,除系統(tǒng)10的剰余部分外,圖中示意地示出井筒連接組件20的局部剖視圖。在該實例中,通過管形鉆柱24從井筒部分16生產(chǎn)出流體60到連接器22,通過管形鉆柱26從井筒部分18生產(chǎn)出另一流體62到連接器。流體60、62可以是相同類型的流體(例如油、氣、蒸汽、水等),或可以是不同類型的流體。
[0028]流體62通過連接器22流入定位在管形鉆柱30內的另一管形鉆柱64中。流體60通過連接器22流入徑向地形成在管形鉆柱30、64之間的空間65內。
[0029]扼流器或其他類型的流動控制裝置66、68可用來可變地調節(jié)流入管形鉆柱64上方的管形鉆柱30內流體60、62的流動。裝置66、68可通過直接的、有線的或無線的裝置(例如,通過聲音、壓カ脈沖或電磁遙測,通過光波導、電導體或控制線、機械的、液壓的等)進行遙控,允許智能完井,其中,可獨立地控制來自各個井筒部分的產(chǎn)出。
[0030]盡管流體60、62在圖2中顯示為混合在管形鉆柱64上方的管形鉆柱30內,但將會認識到,在其它的實例中,流體可保持隔離。此外,盡管裝置68圖示為可能阻塞通過管形鉆柱64的通道70,在其他實例中,裝置68可定位成其有效地調節(jié)流體62的流動,而不阻塞該通道。
[0031]現(xiàn)另外參照圖3A-E,圖中示意地示出安裝在井系統(tǒng)10的井筒部分14、16、18內的連接組件20的剖視詳圖。為簡明起見,井系統(tǒng)10的其余部分未在圖3A-E中示出。
[0032]在圖3A-E中,可清楚地看到,連接組件20的特征如何合作來提供在井筒部分14、
16、18內方便的和有效的安裝。應注意到,管形鉆柱26已經(jīng)通過偏轉器48偏轉到井筒部分18,管形鉆柱24密封地被接納在密封件56內,流動控制裝置36響應于管形鉆柱24插入通道52、54內已經(jīng)打開。現(xiàn)在連接器22 (和其上的管形鉆柱30)和各個管形鉆柱24、26之間建立起流體連通。
[0033]較佳地,在流動控制裝置36打開之前,管形鉆柱24與密封件56密封地嚙合。這樣,在流動控制裝置36打開之前,在管形鉆柱24和通道54之間建立起密封的流體連通,由此,當流動控制裝置打開時,提高對壓カ和連通到通道52 (和穿透到井筒部分16下方的地層)的流動的連續(xù)控制。
[0034]流動控制裝置36可使用各種不同技術來打開,某些技術在下面描述。然而,本發(fā)明范圍不局限于下述的用來打開流動控制裝置36的各種實例的特殊技木,因為可使用打開流動控制裝置的任何方法來保持與本發(fā)明范圍相一致。
[0035]較佳地,流動控制裝置36響應于管形鉆柱24插入通道52、54而打開。如上所述,流動控制裝置36還較佳地在管形鉆柱24與密封件56密封地嚙合之后打開。
[0036]現(xiàn)另外參照圖4,除系統(tǒng)10的剰余部分外,圖中示意地示出連接組件20 —部分的剖視詳圖。在該實例中,流動控制裝置36剛好定位在密封件56下面,這樣,當管形鉆柱24插入通道54內時,就在嚙合流動控制裝置之前,管形鉆柱將嚙合密封件56。
[0037]流動控制裝置36在某些方面類似于玻璃盤輔助器(Glass Disc Sub)(型號DP-SDS ),其由美國德克薩斯州休斯敦市的哈里伯頓能源服務有限公司(Hal I iburtonEnergy Service,Inc.)出品。流動控制裝置36包括易碎屏障72 (諸如玻璃或陶瓷等),該屏障最初防止通道52、54之間的流體連通。當屏障72破碎時,在通道52、54之間允許流體連通。
[0038]可提供至少兩種破碎該屏障72的方式。當管形鉆柱插入通道54內(如圖5所示)吋,管形鉆柱24可破碎屏障72,或在流動控制裝置36下方的通道52內増大的壓カ可位移環(huán)形活塞74,而從下面撞擊屏障。
[0039]流動控制裝置36下方的通道52內増大的壓カ可歸因于偏轉器48刺入錨固器50內。在該情形中,屏障72可在管形鉆柱24插入通道54之前,由于壓カ增大而破碎。
[0040]在另ー實例中,可通過將壓力施加到與暴露于裝置的活塞(見圖4)前的腔室(未示出)連通的控制線或端口上,來操作裝置36。當腔室內壓力足夠增大而破碎剪切銷/螺釘或其它類型釋放裝置吋,活塞然后位移,以便破碎屏障12。
[0041]在還有另ー實例中,裝置36可倒置過來,這樣,裝置的活塞暴露于屏障72上方的通道54內的壓カ前。在該實例中,施加到通道54的増大的壓カ將致使活塞位移,以便破碎
屏障72。
[0042]在另ー實例中,施加到管形鉆柱24上的壓カ可用來將壓カ施加到通道54(或施加到另一通道,諸如延伸通過偏轉器48側壁的通道等),以便位移裝置36的活塞和破碎屏障72。
[0043]現(xiàn)另外參照圖6,圖中示意地示出連接組件20的另ー構造。在該構造中,當管形鉆柱24插入通道52內時,屏障72被管形鉆柱24刺穿。
[0044]該實例中的屏障72最好是可破裂的金屬盤,類似于ANVILL (TM)堵塞系統(tǒng)中使用的金屬盤,該ANVILL (TM)堵塞系統(tǒng)由哈里伯頓能源服務有限公司(Halliburton EnergyService, Inc.)出品。屏障72較佳地由管形鉆柱24的下端切割,并折疊出路徑,以讓管形鉆柱可延伸通過其而進入通道52內。
[0045]現(xiàn)另外參照圖7,除了連接組件20的其余部分之外,圖中示意地示出流動控制裝置36的另ー實例。在該實例中,屏障72大致為半球形,并較佳地由陶瓷材料制成,于是,該屏障是易碎的。
[0046]屏障72的彎曲形狀能使它經(jīng)受住從通道54到通道52的很大的壓差。此外,當管形鉆柱24插入通道52、54內吋,管形鉆柱24可使屏障72容易地破碎。
[0047]現(xiàn)另外參照圖8,圖中示意地示出流動控制裝置36另ー構造的一部分。在該構造中,使用兩個面對面的屏障72,以使屏障可經(jīng)受住來自兩個縱向方向(例如,從通道54到通道52,以及從通道54到通道52)的很大的壓差。
[0048]圖7和8中的屏障72的構造可類似于美國德克薩斯州柯柏斯克里斯提市的邁格能石油工具公司(Magnum Oil Tools)出品的MAGNUMDISK (TM)。在圖8的構造中,壓カ平衡裝置76可用來防止大氣壓困在屏障72之間。該壓カ平衡裝置76在任何給定時間用具有最大壓カ的通道52來平衡屏障72之間空間內的壓力。
[0049]現(xiàn)另外參照圖9,圖中示意地示出流動控制裝置36的另ー實例。在該實例中,流動控制裝置36包括球閥,令屏障72是可轉動的球,其有選擇地允許和阻止通道52、54之間的流體連通。
[0050]流動控制裝置36的致動套筒78具有形成在其內的閉鎖輪廓80。管形鉆柱24下端上的夾頭或鍵(未示出)可嚙合輪廓80井向下移動套筒78,以打開屏障72并允許通道52、54之間的流體連通。通過向上移動套筒78,例如,從通道54中抽拔出管形鉆柱24 (或其它的工具,諸如移動工具等),可關閉屏障72。
[0051]圖9的流動控制裝置36可類似于IB型隔離閥,該閥由哈里伯頓能源服務有限公司(Halliburton Energy Service, Inc.)出品。其它類型可被采用的流動控制裝置包括(但不限于)擋板閥、可溶塞(諸如由哈里伯頓能源服務有限公司(Halliburton EnergyService, Inc.)出品的MIRAGE (TM)塞)、可膨脹材料等??墒褂萌魏晤愋偷牧鲃涌刂蒲b置,可保持與本發(fā)明范圍相一致。
[0052]現(xiàn)另外參照圖10,圖中示意地示出流動控制裝置36的另ー構造。該構造在某些方面類似于圖4和5的構造。
[0053]通過將增大的壓力施加到屏障上方的通道54,便可致動圖10的流動控制裝置36而打開屏障72。當通道54內的壓カ已經(jīng)増大到預定水平吋,活塞74將位移而刺破屏障72,并致使屏障72分散、溶解、瓦解或其它方式降解。該屏障72也可通過管形鉆柱24刺破。
[0054]應注意到,在上述的各個實例中,流動控制裝置36不一定要剛好定位在密封件56下方,如果需要的話,但可定位在任何地方。例如,流動控制裝置36可定位在密封件56上方、偏轉器48的閉鎖器機構內等。
[0055]管形鉆柱24可包括閉鎖器或其它裝置來嚙合和運行該流動控制裝置36。替代地,閉鎖器或其它裝置可分開地通過管形鉆柱24傳輸?shù)搅鲃涌刂蒲b置36以打開流動控制裝置。
[0056]現(xiàn)可完全地認識到,本發(fā)明對構造井筒連接提供了顯著的改進。管形鉆柱24可插入通過偏轉器48而打開流動控制裝置36,由此,提供流動控制裝置下方的通道52和井筒連接組件20內部之間的流體連通。
[0057]上述發(fā)明描述了將井筒連接組件20安裝在井中的方法。在一個實例中,該方法可包括通過偏轉器48插入第一管形鉆柱24,并響應于該插入而打開流動控制裝置36。
[0058]該方法還可包括:在將第一管形鉆柱24插入到偏轉器48內之后,且在打開流動控制裝置36之前,密封地嚙合第一管形鉆柱24。
[0059]打開流動控制裝置36可包括:使易碎的屏障72破裂,切穿屏障72,和/或轉動屏障72。
[0060]該方法可包括側向地偏轉第二管形鉆柱26遠離偏轉器48。管形鉆柱連接器22的一端28可連接到第一和第二管形鉆柱24、26。
[0061]以上還描述了井系統(tǒng)10。在一個實例中,井系統(tǒng)10可包括偏轉器48,其定位在第一、第二和第三井筒部分14、16、18之間的相交處,還可包括管形鉆柱連接器22,其具有連接到其一端28的第一和第二管形鉆柱24、26。第一管形鉆柱24被接納在偏轉器48內,并與定位在第一井筒部分16內的流動控制裝置36相嚙合,第二管形鉆柱26被接納在第二井筒部分18內。
[0062]第一管形鉆柱24可延伸通過流動控制裝置36。流動控制裝置36可響應于第一管形鉆柱24的插入而打開。
[0063]井系統(tǒng)10還可包括至少ー個密封件56,其密封地嚙合第一管形鉆柱24。
[0064]流動控制裝置36可包括易碎的屏障72。流動控制裝置36可包括響應于第一管形鉆柱24插入通過偏轉器48而打開的屏障72。
[0065]流動控制裝置36可響應于第一管形鉆柱24內的壓カ而工作。[0066]以上還描述了將井筒連接組件20安裝在井中的方法。在一個實例中,該方法可包括:將第一管形鉆柱24插入定位在井筒相交處的偏轉器48內,然后,密封地嚙合第一管形鉆柱24,再然后,響應于該插入而打開流動控制裝置36。
[0067]密封地嚙合步驟可包括提供管形鉆柱24和延伸通過偏轉器48的流動通道54之間的密封流體連通。
[0068]應該理解到,以上描述的各種實例可用于各種定向和各種構造中,各種定向諸如傾斜的、倒置的、水平的、垂直的等,而不會脫離本發(fā)明的原理。附圖中所示的各種實施例只是圖示和描述為本發(fā)明原理有用應用的實例,其不局限于這些實施例的任何具體的細節(jié)。
[0069]在以上代表性實例的描述中,為方便起見,方向性術語(諸如“以上”、“頂”、“以下”、“底”、“上”、“下”等)用來涉及附圖的說明。一般地,不管井筒是水平的、垂直的、傾斜的還是偏轉的等,“以上”、“上”、“向上”和類似的術語是指沿著井筒朝向地面的方向,而“以下”、“下”、“向下”和類似的術語是指沿著井筒遠離地面的方向。然而,應該清楚地理解到,本發(fā)明范圍不局限于文中所描述的任何特殊的方向。
[0070]當然,本【技術領域】內技術人員在仔細考慮以上對代表性實施例的描述后,容易地認識到,對這些具體實施例可作出許多修改、添加、替代、刪除和其它的改變,如此的改變都在本發(fā)明原理的范圍之內。因此,以上的詳細描述應被清楚地理解為僅是借助于圖示和實例給出而已,本發(fā)明的精神和范圍僅由附后權利要求書和其等價物予以限定。
【權利要求】
1.ー種將井筒連接組件安裝在井內的方法,該方法包括: 將第一管形鉆柱插入偏轉器內;以及 響應于該插入而打開流動控制裝置。
2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,還包括:在將第一管形鉆柱插入偏轉器內之后,且在打開流動控制裝置之前,密封地嚙合第一管形鉆柱。
3.如權利要求1所述的方法,其特征在于,打開流動控制裝置還包括使易碎的屏障破寧
o
4.如權利要求1所述的方法,其特征在于,打開流動控制裝置還包括切穿屏障。
5.如權利要求1所述的方法,其特征在于,打開流動控制裝置還包括轉動屏障。
6.如權利要求1所述的方法,其特征在于,還包括側向地偏轉第二管形鉆柱離開偏轉器。
7.如權利要求6所述的方法,其特征在干,管形鉆柱連接器的一端連接到第一和第二管形鉆柱。
8.ー種井系統(tǒng),該井系統(tǒng)包括: 定位在第一、第二和第三井筒`部分之間相交處的偏轉器;以及管形鉆柱連接器,所述管形鉆柱連接器具有連接到其一端的第一和第二管形鉆柱,第一管形鉆柱被接納在偏轉器內并與定位在第一井筒部分內的流動控制裝置工作地嚙合,而第二管形鉆柱被接納在第二井筒部分內。
9.如權利要求8所述的井系統(tǒng),其特征在于,第一管形鉆柱延伸通過流動控制裝置。
10.如權利要求8所述的井系統(tǒng),其特征在于,流動控制裝置響應于第一管形鉆柱的插入而打開。
11.如權利要求8所述的井系統(tǒng),其特征在干,還包括至少ー個密封件,所述密封件密封地嚙合第一管形鉆柱。
12.如權利要求8所述的井系統(tǒng),其特征在于,流動控制裝置包括易碎的屏障。
13.如權利要求8所述的井系統(tǒng),其特征在干,流動控制裝置包括屏障,該屏障響應于第一管形鉆柱插入通過偏轉器而打開。
14.如權利要求8所述的井系統(tǒng),其特征在于,流動控制裝置響應于第一管形鉆柱內的壓カ而打開。
15.ー種將井筒連接組件安裝在井中的方法,該方法包括: 將第一管形鉆柱插入定位在井筒相交處的偏轉器內; 然后,密封地嚙合第一管形鉆柱;以及 然后,響應于該插入而打開流動控制裝置。
16.如權利要求15所述的方法,其特征在于,密封地嚙合還包括提供管形鉆柱和延伸通過偏轉器的流動通道之間的密封的流體連通。
17.如權利要求15所述的方法,其特征在于,打開流動控制裝置還包括使易碎的屏障破裂。
18.如權利要求15所述的方法,其特征在于,打開流動控制裝置還包括切穿屏障。
19.如權利要求15所述的方法,其特征在于,打開流動控制裝置還包括轉動屏障。
20.如權利要求15所述的方法,其特征在于,還包括側向地偏轉第二管形鉆柱離開偏轉器。
21.如權利要求20所述的方法,其特征在干,管形鉆柱連接器的一端連接到第一和第二管形鉆柱 。
【文檔編號】E21B19/16GK103597164SQ201280025947
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年5月18日 優(yōu)先權日:2011年6月3日
【發(fā)明者】D·J·斯蒂爾 申請人:哈里伯頓能源服務公司
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