帶有可移除阻擋物的貫穿油管可膨脹壓裂套筒的制作方法
【專利摘要】薄壁套筒被插入到井中，并膨脹至與周圍管柱形成密封的密封位置。每個(gè)套筒具有球座。在對(duì)一區(qū)域穿孔之前，將套筒固定在穿孔下方的適當(dāng)位置處。使球下落到該座上，積累壓力以完成壓裂。在全部區(qū)域被穿孔和壓裂之后，優(yōu)選通過溶解這些球來移除這些球，薄壁套筒留在管柱中，所述薄壁套筒已膨脹抵靠該管柱。然后就能從選定區(qū)域中開始開采。對(duì)于每個(gè)套筒來說，物體可以具有相同尺寸。套筒可以貫穿油管并進(jìn)入到套管中?？梢员盟退醽砣芙膺@些物體。
【專利說明】帶有可移除阻擋物的貫穿油管可膨脹壓裂套筒
[0001]發(fā)明人:GraemeKelbie, Richard Yingqing Xu 和 Steve Rosenblatt【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】為壓裂技術(shù)，更尤其是涉及替換橋塞的技術(shù)，所述橋塞在利用快速布置的可膨脹套筒完成壓裂之后必須被磨銑掉，并且阻擋物在全部區(qū)域被壓裂之后被移除。
【背景技術(shù)】
[0003]壓裂方法通常包括在井底開始的技術(shù)或是利用塞來隔離井的沒有被穿孔和壓裂的部分，然后對(duì)第一區(qū)域進(jìn)行穿孔和壓裂，接著將另一塞放在剛穿孔的區(qū)域上方，沿自底向上方向重復(fù)該過程，直到全部區(qū)域被穿孔和壓裂。在該過程結(jié)束時(shí)，磨銑掉全部阻擋物。為有助于磨銑過程，塞可以由非金屬材料或復(fù)合材料制成。雖然該技術(shù)可行，但即使是磨銑掉較軟的橋塞并將磨銑碎屑從井眼移除仍然需要花費(fèi)大量時(shí)間。
[0004]過去，已經(jīng)使用過如USP7，533，721中所述的被磨銑掉的塞。一些塞被用力打碎，以打開通道，諸如在USP6，026，903中所描述的那樣。其他設(shè)計(jì)利用具有如下特性的材料提供了一種塞:當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，該材料響應(yīng)于該磁場(chǎng)，當(dāng)移除該磁場(chǎng)時(shí)，該材料被移除。該設(shè)計(jì)描述在USP6，926，089和6，568，470中。在多支線應(yīng)用中，在支線完成之后，從造斜器內(nèi)溶解塞以重新打開主孔。這在USP6，145,593中進(jìn)行了描述。在USP5，425，424中描述了阻擋物，該阻擋物幫助展開伸縮通道，然后被移除以便進(jìn)行巖層壓裂。在USP7，661，470中顯示了縱向延伸徑向膨脹式封隔器，以使它們被釋放。
[0005]本發(fā)明需要和提供的是一種壓裂系統(tǒng)，其中具有外部密封件、卡瓦或錨固件以及球座的薄壁套筒按順序被送入并安置。下一區(qū)域被穿孔，球被放置在座上，并且剛剛被穿孔的區(qū)域被壓裂。重復(fù)該過程，直到全部區(qū)域被壓裂，此時(shí)，優(yōu)選通過溶解所述球而將球從座移除。薄壁套筒留下，但其足夠薄以避免實(shí)質(zhì)性地妨礙隨后的開采流。套筒可以與撓性管或線纜一起送入，并利用已知的安置工具膨脹成密封接觸，所述安置工具可以例如推動(dòng)井下套管整形器通過套筒以使套筒以及能夠與套筒一起使用的外部密封件膨脹。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)從優(yōu)選實(shí)施例描述以及相關(guān)附圖的閱讀中很好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面，同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的全部范圍都將在附帶的權(quán)利要求書中找到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]將薄壁套筒插入到井中，并膨脹至與周圍管柱形成密封的密封位置。每個(gè)套筒具有球座。在將套筒固定在穿孔下方的位置處之后，對(duì)一區(qū)域進(jìn)行穿孔。球下落到該球座上，并且累積壓力以完成壓裂。在全部區(qū)域被穿孔和壓裂之后，優(yōu)選通過溶解所述球來移除這些球，薄壁套筒留在管柱中，所述薄壁套筒已經(jīng)膨脹抵靠該管柱。然后可以從選定區(qū)域開始開采。對(duì)于每個(gè)套筒來說，物體可具有相同的尺寸。套筒可以貫穿油管并進(jìn)入到套管中?？梢员盟退醽砣芙膺@些物體。【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是在設(shè)定位置的薄壁套筒的剖視圖，球安放在座上；和
[0008]圖2是圖1中球從座被移除的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]圖1示出了套筒10，所述套筒優(yōu)選為具有卡瓦12的薄壁金屬管，所述卡瓦具有鋸齒形部14，所述鋸齒形部用來在套筒10由來自通道16內(nèi)的作用力而徑向向外膨脹時(shí)刺入周圍的管柱(未顯示)。密封組件18在膨脹期間也被推靠在周圍的管柱上。傳送裝置可以是用附圖標(biāo)記22示意性示出的撓性管或線纜，這僅僅是舉幾個(gè)例子，膨脹裝置20可以是能夠使處于套筒內(nèi)的固定直徑或可變直徑的井下套管整形器24前進(jìn)的各種已知工具之一?？梢韵氲绞古蛎浹b置20和套筒10之間可釋放地連接，以便使二者在初始彼此保持以便于送入。隨著套筒開始膨脹，初始保持件(未顯示)被破壞，并且初始的膨脹使套筒10錨固，使得膨脹裝置可以使井下套管整形器24前進(jìn)，所述膨脹裝置可以包括可重新放置的錨固件和支撐井下套管整形器24的推送器(stroker)的組合。
[0010]套筒具有漸縮的環(huán)狀球座26，所述球座用來接收諸如球28的阻塞物以封閉通道
16。在特定套筒10上方的區(qū)域已被穿孔并且槍從井眼下落或移除之后，球28下落。一旦槍移開并且所述區(qū)域被穿孔，球28可以下落而坐放在座26上，這樣，來自于地表的壓力可以增大，并且套筒10上方的新穿孔的區(qū)域可以被壓裂。一旦完成壓裂，就可以將另一個(gè)套筒10送到較高的位置或更靠近井地表的位置，重復(fù)該過程，直到在一間隔中的全部區(qū)域被壓裂。當(dāng)完成自底向上的壓裂之后，將一化學(xué)品添加到套筒10中，如箭頭30示意性所示，該化學(xué)品優(yōu)選與球28反應(yīng)以將球28破碎到使座26處的通道16再次被清通的程度。球28可以是金屬的或非金屬的，所添加的物質(zhì)可以是強(qiáng)酸或弱酸或者是將導(dǎo)致球28喪失結(jié)構(gòu)完整性或者進(jìn)入到溶液中的其他物質(zhì)。雖然溶解球或使球破碎從而使得碎屑從井眼被移除是再次打通各個(gè)套筒的優(yōu)選方式，但是作為替代，可以將每個(gè)布置好的套筒中的球28吹過一個(gè)或多個(gè)座26。
[0011]通道16在套筒膨脹之前的內(nèi)部尺寸可以是恒定的，或者作為替代，具有卡瓦12和密封組件18的上段可以具有初始較小的直徑以便送入，在完成膨脹之后，該直徑膨脹為如圖1所示的恒定直徑。該膨脹在未到達(dá)球座26的地方停止。
[0012]在優(yōu)選自底向上進(jìn)行壓裂的方法中，對(duì)球28來說，各套筒可使用相同的球尺寸。移除球28的替代性的可行方案是將其吹過球座26。作為替代，球座可以由可溶解材料制成，該材料與球28的材料相同，使得當(dāng)兩者都被移除時(shí)，僅僅由于其徑向膨脹而目前稍微減小的套筒壁厚是由增加套筒10而在偏移直徑上的唯一減小。作為替代，各套筒10可以具有位于卡瓦12和密封件18上方和下方的內(nèi)槽，所述內(nèi)槽可以被工具卡住以縱向延伸套筒從而使其直徑減小，以便作為溶解球而使套筒在開采期間留在原位的替換方案，使套筒與球28 —起從井眼物理移除。
[0013]與通過自底向上的分區(qū)進(jìn)行壓裂的已知方法相比的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說應(yīng)該是顯而易見的。套筒留在原處不動(dòng)，優(yōu)選通過添加溶劑而使每個(gè)座上的球溶解并利用循環(huán)或反循環(huán)進(jìn)一步使得任何未溶解的片段移除到地表的方式，打開套筒中的通道。套筒可以穿過已有的生產(chǎn)油管下入，并根據(jù)兩個(gè)嵌套管柱之間的尺寸差而膨脹到下面的殼體。套筒10的初始壁厚在膨脹后必須足夠堅(jiān)固以承受由壓裂期間作用在坐放的球上的壓力引起的拉伸應(yīng)力，在膨脹期間，套筒稍微變薄，以使套筒由周圍的套管支撐，對(duì)于每個(gè)套筒，所述套管已經(jīng)在膨脹位置上方被穿孔。套筒材料必須順從膨脹而沒有開裂的風(fēng)險(xiǎn)，并且應(yīng)該與井流體足夠相容，以在穿孔和壓裂需要壓裂的全部區(qū)域的整個(gè)過程中保持結(jié)構(gòu)完整性。作為另一個(gè)選擇，套筒10材料還可以由可溶解材料制成，使得通過溶解所述球而有機(jī)會(huì)移除套筒和座，并且如果卡瓦和密封組件從周圍的管柱壁脫離，還有可能移除所述卡瓦和密封組件。如果這樣，來自留在后面的套筒和座的偏移直徑減少量可以進(jìn)一步減到最小。
[0014]套筒的初始壁厚優(yōu)選為初始0.25英寸，由于膨脹并根據(jù)膨脹的百分比，壁厚可減少5%以下。利用撓性管單元(如果可用)或利用更經(jīng)濟(jì)、能更容易展開的線纜快速傳送套筒的能力意味著對(duì)于待壓裂的每個(gè)區(qū)域傳送套筒會(huì)花費(fèi)更少的時(shí)間。根據(jù)井眼的方向，可以向下泵送球28或者使球簡(jiǎn)單地下落。雖然球的優(yōu)選形狀為球體，但是，也可以使用能夠坐放在座26上的其他物體，例如刮塞或其他細(xì)長(zhǎng)物體。
[0015]大部分的時(shí)間節(jié)省是因?yàn)闊o需磨銑掉過去用于分隔區(qū)域以便壓裂的橋塞。與仍然可能要在井眼中留下某些塞部件的磨銑工藝相比，優(yōu)選的溶解工藝更快，并且在壓裂后傳送更大的特定偏移直徑。
[0016]上文的說明示出了優(yōu)選實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行許多修改，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書的文字和等效范圍確定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于壓裂多個(gè)區(qū)域的壓裂方法，所述方法包括: 對(duì)第一區(qū)域進(jìn)行穿孔和壓裂； 將至少一個(gè)套筒定位在所述第一區(qū)域附近，所述套筒具有穿過該套筒的通道； 將所述套筒固定到周圍管柱上； 用一物體堵塞所述通道； 用被堵塞的所述通道壓裂至少一第二區(qū)域； 從所述套筒移除所述物體； 通過所述套筒進(jìn)行開采。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 通過徑向膨脹固定所述套筒。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 在所述套筒中提供座。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，包括: 將所述物體放置在所述座上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，包括: 通過溶解所述物體而移除物體。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，包括: 通過將所述座和所述物體一起溶解而移除所述物體。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，包括: 通過迫使物體通過所述座而移除物體。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，包括: 用卡瓦組件固定所述套筒。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，包括: 提供具有外部鋸齒形部的卡瓦環(huán)，所述外部鋸齒形部用于刺入周圍管柱而固定所述套筒。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 將所述套筒密封到周圍管柱上。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，包括: 使用用于所述密封的彈性套筒。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 用撓性管或線纜定位所述套筒。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，包括: 通過使所述物體下落或泵送所述物體，使所述物體放置在所述座上。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其包括: 使用球體作為所述物體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，包括: 使用漸縮的環(huán)作為所述座。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 使用多個(gè)套筒分開所述第一區(qū)域之外的多個(gè)區(qū)域；在每個(gè)套筒中提供座； 當(dāng)被固定的套筒的座上方的區(qū)域準(zhǔn)備好被壓裂時(shí)，順次地使物體下落到被固定的套筒的座上。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，包括: 對(duì)于每個(gè)座，使用同樣尺寸的物體； 在全部區(qū)域被穿孔之后，所有物體被一起移除。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，包括: 通過溶解這些物體而移除球形的所述這些物體。
19.一種用于壓裂多個(gè)區(qū)域的壓裂方法，所述方法包括: 對(duì)第一區(qū)域進(jìn)行穿孔和壓裂； 將至少一個(gè)套筒定位在所述第一區(qū)域附近，所述套筒具有穿過該套筒的通道； 將所述套筒固定到周圍管柱上； 用物體堵塞所述通道； 用被堵塞的所述通道壓裂至少一第二區(qū)域； 在壓裂所述第二區(qū)域后，縱向延伸所述套筒；移除所述套筒。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，`包括: 將所述物體與所述套筒一起移除。
【文檔編號(hào)】E21B33/12GK103620157SQ201280028669
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月29日
【發(fā)明者】G·凱爾比, R·應(yīng)清·許, S·羅森布拉特 申請(qǐng)人:貝克休斯公司