本申請要求發(fā)明人為Philip M.Snider、Kevin R.George、John T.Hardesty、Michael D.Wroblicky、Nathan G.Clark、James A.Rollins和David S.Wesson、于2014年8月13日向USPTO遞交的、案件號為AGEOD.0120的美國專利申請第14/459,042號“井筒塞隔離系統(tǒng)和方法”的權益并且通過引用將其并入本文。

版權的部分豁免

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關于受聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的聲明

不適用

對縮微膠片附錄的引用

不適用

技術領域

本發(fā)明總體涉及石油和天然氣的提取。具體而言，本發(fā)明嘗試通過將節(jié)流元件選擇性定位在井筒套管內而隔離壓裂區(qū)域。

現(xiàn)有技術和發(fā)明背景

現(xiàn)有技術背景

提取石油和天然氣的過程通常由包括準備、鉆井、完井、生產和棄井的操作組成。

準備鉆井場涉及確保其能夠被正確地接近并且待放置鉆機和其他設備的區(qū)域已經被適當?shù)胤旨?。必須建造和維護鉆井平臺和道路，包括在不透水的襯砌上鋪石頭以免受任何溢出的影響并且仍允許任何雨水能夠適當?shù)嘏懦觥?/p>

在石油和天然氣井的鉆井中，使用鉆頭形成井筒，該鉆頭在鉆柱的下端被向下推進。鉆井后，井筒襯有套管柱。因此，在套管柱和井筒之間形成環(huán)形區(qū)域。然后進行固井操作，以便用水泥填充環(huán)形區(qū)域。水泥和套管的結合加固了井筒，并且便于對套管后面的地層的某些區(qū)域進行隔離以生產烴。

完井的第一步是在最終的套管和儲存石油和天然氣的巖石之間建立連接。存在各種操作，在這些操作中可能有必要隔離井內的特定區(qū)域。這通常通過在一個或多個給定點處用塞暫時封堵井套管來完成。

稱為射孔槍的特殊工具被下降到巖石層。然后發(fā)射該射孔槍，創(chuàng)建穿過套管和水泥并且進入目標巖石的孔。這些射孔連接儲存石油和天然氣的巖石和井筒。

由于這些射孔只有幾英寸長并且在地下超過一英里處執(zhí)行，因此在地表上不能檢測到任何活動。然后在進行下一步驟——水力壓裂之前，移除所述射孔槍。激勵流體(超過90％的水和沙子的混合物)加上一些化學添加劑在受控條件下被泵送入深層地下儲藏地層中。這些化學物質用于潤滑、防止形成細菌并攜帶沙子。這些化學物質通常是無害的，體積濃度為0.1％到0.5％，并且是幫助改進水力壓裂的性能和效率所需要的。該激勵流體通過由射孔槍形成的射孔以高壓泵出。該過程在含有石油和天然氣的頁巖中產生裂縫。

在許多情況下，單個井筒可以貫穿原本在地球內部彼此隔離的多個含烴地層。還經常期望在從這些含烴地層生產之前利用加壓處理流體對這些地層進行處理。為了確保對期望的地層進行適當?shù)奶幚恚摰貙釉谔幚砥陂g通常是與被井筒貫穿的其他地層隔離的。為了實現(xiàn)對多個地層的順序處理，與水平、豎直或者傾斜的井筒的趾部相鄰的套管首先被射孔，而剩下該套管的其他部分未被射孔。然后通過經由射孔將受壓的流體泵入射孔區(qū)域中而對該區(qū)域進行處理。處理之后將塞放置為與射孔區(qū)域相鄰。重復進行該過程直到所有區(qū)域都被射孔。對于完成諸如使井的一部分中的射孔與另一部分中的射孔隔離或者使井的底部與井口隔離之類的操作而言，塞是特別有用的。塞的目的在于使井的某一部分與井的另一部分隔離。

隨后，從這些區(qū)域生產烴需要從井中移除順序坐封的塞。為了重建經過現(xiàn)有塞的流動，操作者必須通過銑削、鉆孔或者溶解塞而移除和/或破壞所述塞。

現(xiàn)有技術系統(tǒng)的綜述(0100)

如在圖1的系統(tǒng)圖(0100)中大體看到的，與石油和天然氣提取相關聯(lián)的現(xiàn)有技術系統(tǒng)可以包括橫向鉆進井筒的井筒套管(0120)。多個壓裂塞(0110、0111、0112、0113)可以被坐封以隔離多個水力壓裂區(qū)域(0101、0102、0103)。每個壓裂塞都定位為使水力壓裂區(qū)域與其他未射孔區(qū)域隔離。壓裂塞的位置可以由井筒套管中的預設套筒來限定。例如，壓裂塞(0111)定位為使得將水力壓裂區(qū)域(0101)與下游(注入或趾端)水力壓裂區(qū)域(0102、0103)隔離。然后，使用射孔槍對水力壓裂區(qū)域(0101)進行射孔并進行壓裂。在套管中的預設塞/套筒位置阻止在井筒套管已被安裝后壓裂區(qū)域的位置變化。因此，有必要在不依賴與井筒套管一體的預先限定的套筒位置來定位塞的情況下，在井筒套管已安裝后將塞定位在期望位置處。

此外，在完井之后，用于坐封壓裂塞的套筒可以具有較小的內徑，限制井生產開始時的流體流動。因此，在完井之后需要較大內徑的套筒，其允許不受限的井生產流體流動。

而且，壓裂塞可能無意中被坐封在井筒套管中的不期望的位置處，從而產生不希望的收縮。所述收縮可能會鎖住為了進一步的操作而運行的井筒工具并且導致不希望的移除過程。因此，需要防止由于常規(guī)壓裂塞導致的過早坐封的情況。

現(xiàn)有技術方法的綜述(0200)

如在圖2的方法(0200)中大體看到的，與石油和天然氣的提取相關聯(lián)的現(xiàn)有技術包括準備場地和安裝井筒套管(0120)(0201)。預設套筒可以作為井筒套管(0120)的一體部分安裝以定位用于隔離的壓裂塞。于在步驟(0202)中坐封壓裂塞和隔離水力壓裂區(qū)域之后，在步驟(0203)中將射孔槍定位在隔離區(qū)域中。隨后，觸發(fā)射孔槍并且對井筒套管和水泥進行射孔進入含烴地層。射孔槍接著移到相鄰位置，以進行下一次射孔，直到水力壓裂區(qū)域全部被射孔為止。在步驟(0204)中，在高壓下將水力壓裂流體泵送到射孔中。重復進行包括設置塞(0202)、隔離水力壓裂區(qū)域、對水力壓裂區(qū)域進行射孔(0203)和將水力壓裂流體泵送到射孔中(0204)的步驟，直到井筒套管中的所有水力壓裂區(qū)域都被處理為止。在步驟(0205)中，如果所有水力壓裂區(qū)域都被處理，那么利用銑削工具銑削掉塞并且將產生的碎片泵送出井筒套管或者從其中移除(0206)。在步驟(0207)中，通過從水力壓裂區(qū)段泵送出以生產烴。

步驟(0206)需要移除/銑削設備在傳送線(conveyance string)上移動至井中，所述傳送線通?？梢允抢|線、撓性管道或者接合管。射孔過程和塞的坐封步驟表現(xiàn)為利用所需設備進出井筒的單獨的“行程”。每次行程都耗時且昂貴。此外，鉆孔和銑削的過程產生了需要在另一操作中移除的碎片。因此，需要在無需銑削操作的情況下隔離多個水力壓裂區(qū)域。此外，需要定位能夠在天然氣的生產之前以可行的、經濟的且省時的方式移除的節(jié)流塞元件。

現(xiàn)有技術的缺陷

以上詳述的現(xiàn)有技術具有以下缺陷：

·現(xiàn)有技術的系統(tǒng)不提供在不依賴與井筒套管一體的預先限定的套管位置來定位塞的情況下，在井筒套管已安裝后將球座定位到期望位置處。

·現(xiàn)有技術的系統(tǒng)不提供在不需要銑削操作的情況下隔離多個水力壓裂區(qū)域。

·現(xiàn)有技術的系統(tǒng)不提供定位能夠以可行的、經濟的且省時的方式移除的節(jié)流元件。

·現(xiàn)有技術的系統(tǒng)不提供坐封較大內徑的套筒以實現(xiàn)不受限的井生產流體流動。

·現(xiàn)有技術的系統(tǒng)導致妨礙進一步的井筒操作的不期望的過早預設條件。

雖然現(xiàn)有技術中的一些可能教導了針對這些問題中的幾個的一些解決方案，但是現(xiàn)有技術沒有解決在不需要銑削操作的情況下隔離液壓壓裂區(qū)域的核心問題。

本發(fā)明的目的

因此，本發(fā)明的目的(除了其它方面之外)是規(guī)避現(xiàn)有技術中的缺陷并實現(xiàn)以下目的：

·提供在不依賴與井筒套管一體的預先限定的套管位置來定位塞的情況下，在井筒套管已安裝后將球座定位到期望位置處。

·提供在不需要銑削操作的情況下隔離多個水力壓裂區(qū)域。

·提供定位能夠以可行的、經濟的且省時的方式移除的節(jié)流元件。

·提供坐封較大內徑的套筒以實現(xiàn)不受限的井生產流體流動。

·提供消除妨礙進一步井筒操作的不期望的過早預設條件。

雖然這些目的不應理解為限制本發(fā)明的教導，但是總體上，這些目的通過在以下部分討論的所公開的發(fā)明而部分或整體實現(xiàn)。本領域技術人員無疑能夠選擇如所公開的本發(fā)明的方面以實現(xiàn)上述目的的任意組合。

技術實現(xiàn)要素：

系統(tǒng)綜述

本發(fā)明在各實施例中以如下方式解決了以上目的中的一個或更多個。本發(fā)明提供在不需要銑削操作的情況下對水平、豎直或者傾斜井筒中的壓裂區(qū)域進行隔離的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括橫向鉆入含烴地層的井筒套管、對大內徑(ID)的節(jié)流套筒構件(RSM)進行坐封的坐封工具、以及節(jié)流塞元件(RPE)。在纜線或者撓性管道上布置到井筒套管中的坐封工具在期望的井筒位置坐封和密封RSM。坐封工具在RSM中形成符合安置表面(CSS)。CSS成型為接合/接收被布置到井筒套管中的RPE。所接合/安置的RPE隔離RSM的趾向和跟向的流體連通以創(chuàng)建壓裂區(qū)域。在不需要銑削操作的情況下，將RPE移除或者泵送出或者留下。大ID的RSM減少了石油生產期間的流收縮。

方法綜述

本發(fā)明的系統(tǒng)可以在整個天然氣抽取方法的背景下使用，其中前述的井筒塞隔離系統(tǒng)通過具有以下步驟的方法來控制：

(1)安裝井筒套管；

(2)將WST連同RSM和射孔槍串組件(GSA)一起布置到井筒套管中的期望井筒位置；

(3)利用WST將RSM坐封在期望井筒位置處并且形成密封；

(4)利用射孔GSA對含烴地層進行射孔；

(5)將WST和射孔GSA從井筒套管移除；

(6)將RPE布置到所述井筒套管中以安置在RSM中并且創(chuàng)建水力壓裂區(qū)段；

(7)利用壓裂流體對該區(qū)段進行壓裂；

(8)檢查所述井筒套管中的所有水力壓裂區(qū)段是否都已經完成，如果不是，則繼續(xù)進行步驟(2)；

(9)允許沿生產方向的流體流動；以及

(10)從水力壓裂區(qū)段開始石油和天然氣的生產。

這個和其他的優(yōu)選示例性實施例的方法連同本文描述的各種優(yōu)選示例性實施例的系統(tǒng)的集合都落入本發(fā)明的整體范圍。

附圖說明

為了更充分地理解本發(fā)明提供的優(yōu)點，應參照以下詳細描述和附圖，在附圖中：

圖1圖示了描述現(xiàn)有技術的系統(tǒng)如何使用塞來隔離水力壓裂區(qū)域的系統(tǒng)概略框圖。

圖2圖示了描述現(xiàn)有技術的系統(tǒng)如何從含烴地層提取天然氣的流程圖。

圖3圖示了描繪本發(fā)明的一個現(xiàn)有優(yōu)選實施例的、球形節(jié)流塞元件/節(jié)流套筒構件的概觀的示例性系統(tǒng)側視圖。

圖3a圖示了描繪本發(fā)明的一個現(xiàn)有優(yōu)選實施例的、球形節(jié)流塞元件/節(jié)流套筒構件的概觀的示例性系統(tǒng)側視圖。

圖4圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、球形節(jié)流塞元件/節(jié)流套筒構件的側視立體圖。

圖5圖示了描繪本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的多個區(qū)段的、示例性井筒系統(tǒng)的概觀。

圖6圖示了在本發(fā)明的一些優(yōu)選示例性實施例中使用的、優(yōu)選示例性井筒塞隔離方法的詳細流程圖。

圖7圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、安置于節(jié)流套筒構件中的柱形節(jié)流塞元件的側視圖。

圖8圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、安置于節(jié)流套筒構件中的柱形節(jié)流塞元件的側視立體圖。

圖9圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、安置于節(jié)流套筒構件中的鏢形節(jié)流塞元件的側視圖。

圖10圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、安置于節(jié)流套筒構件中的鏢形節(jié)流塞元件的側視立體圖。

圖10a圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、鏢形節(jié)流塞元件的側視立體圖。

圖10b圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、鏢形節(jié)流塞元件的另一立體圖。

圖11圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、用彈性體元件密封的節(jié)流套筒構件的側視圖。

圖12圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、用緊固/密封元件密封的節(jié)流套筒構件的側視立體圖。

圖13圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、與井筒套管的內表面密封的節(jié)流套筒構件的內輪廓的側視圖。

圖15圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、在節(jié)流套筒構件中創(chuàng)建內輪廓和外輪廓的井筒坐封工具。

圖16圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、在節(jié)流套筒構件中創(chuàng)建內輪廓的井筒坐封工具的橫截面詳圖。

圖17圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、在節(jié)流套筒構件中創(chuàng)建內輪廓和外輪廓的井筒坐封工具的橫截面詳圖。

圖18圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具的橫截面視圖。

圖19圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具的橫截面詳圖。

圖20圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具的側視截面祥圖。

圖21圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具的詳細立體圖。

圖22圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具的另一詳細立體圖。

圖23圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具以及移除所述工具的橫截面視圖。

圖24圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具的橫截面詳圖。

圖25圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、從井筒套管移除井筒坐封工具的橫截面視圖。

圖26圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、被布置和安置于節(jié)流套筒構件中的球形節(jié)流塞元件的橫截面視圖。

圖27圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、被布置到節(jié)流套筒構件中的球形節(jié)流塞元件的橫截面詳圖。

圖28圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、被安置于節(jié)流套筒構件中的球形節(jié)流塞元件的橫截面詳圖。

圖29圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對節(jié)流套筒構件進行坐封并且安置第二節(jié)流塞元件的井筒坐封工具的橫截面視圖。

圖30圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、對第二節(jié)流套筒構件進行坐封的井筒坐封工具的橫截面詳圖。

圖31圖示了描繪一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、被安置于第二節(jié)流套筒構件中的球形節(jié)流塞元件的橫截面詳圖。

圖32圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、具有流動通道的節(jié)流套筒構件的橫截面視圖。

圖33圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、具有流動通道的節(jié)流套筒構件的橫截面詳圖。

圖34圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、具有流動通道的節(jié)流套筒構件的立體圖。

圖35圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、雙重坐封的節(jié)流套筒構件的橫截面視圖。

圖36圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、雙重坐封的節(jié)流套筒構件的橫截面詳圖。

圖37圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、雙重坐封的節(jié)流套筒構件立體圖。

圖38圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、在一個、兩個和三個位置處對節(jié)流套筒構件進行坐封的WST的橫截面視圖。

圖39圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、具有三重坐封的節(jié)流套筒構件的WST的橫截面視圖。

圖40圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、三重坐封的節(jié)流套筒構件的橫截面詳圖。

圖41圖示了根據(jù)一個優(yōu)選示例性系統(tǒng)實施例的、三重坐封的節(jié)流套筒構件的詳細立體圖。

具體實施方式

雖然本發(fā)明容許許多不同形式的實施例，但是本發(fā)明的優(yōu)選實施例是以如下理解在附圖中示出并將在本文中詳細描述的，即本公開內容應被認為是本發(fā)明的原理的范例，而并非旨在將本發(fā)明的寬廣的方面限制為圖示的實施例。

將具體參照當前優(yōu)選實施例來描述本申請的大量創(chuàng)新性教導，其中，這些創(chuàng)新性教導有利地應用于井筒塞隔離系統(tǒng)和方法的特定問題。然而，應理解的是，該實施例僅是本文中的創(chuàng)新性教導的許多有利使用的一個示例?？傊?，在本申請說明書中所做的陳述并非一定限制所要求保護的各發(fā)明中的任一個。此外，一些陳述可以應用于一些創(chuàng)造性特征，而不應用于另一些創(chuàng)造性特征。

術語表

RSM：節(jié)流套筒構件，位于所選井筒位置處的柱形構件。

RPE：節(jié)流塞元件，配置為隔離和阻隔流體連通的元件。

CSS：符合安置表面，形成于RSM內的座。

ICD：套管內徑，井筒套管的內徑。

ICS：套管內表面，井筒套管的內表面。

ISD：套筒內徑，RSM的內徑。

ISS：套筒內表面，RSM的內表面。

WST：井筒坐封工具，用于坐封和密封RSM的工具。

GSA：槍串組件，使射孔槍彼此耦接的級聯(lián)串。

系統(tǒng)的優(yōu)選實施例框圖(0300、0400)

如圖3(0300)和圖3a(0320)大體所示，可以更詳細地看見本發(fā)明，其中井筒套管(0304)安裝在含烴地層(0302)內并且通過井筒水泥(0301)保持就位。井筒套管(0304)可以具有與套管內徑(ICD)(0308)相關聯(lián)的套管內表面(ICS)。例如，ICD(0308)可以從23/4英寸到12英寸。裝在井筒套管之內的節(jié)流套筒構件(RSM)(0303)通過井筒坐封工具(WST)而設置在其中，以密封于井筒套管的內表面。根據(jù)RSM(0303)的坐封，所述密封可以是有漏隙的或者緊密的。RSM(0303)可以是具有套筒內表面和套筒外表面的中空柱形構件。RSM(0303)可以與井筒套管同心并且同軸地裝在ICS內。在一個優(yōu)選的示例性實施例中，所述密封阻止RSM(0303)沿著所述井筒套管的內表面基本軸向或縱向地滑動。RSM(0303)可以與配置為適配在井筒套管(0304)的ICD(0308)內的套筒內徑(ISD)(0307)相關聯(lián)。在另一優(yōu)選示例性實施例中，ISD(0307)足夠大以允許在生產期間經過套筒內表面(ISS)的不受限的流體運動。ISD(0307)與ICD(0308)的比值可以從0.5到0.99。例如，ICD可以為4.8英寸，而ISD可以為4.1英寸。在前述示例中，ISD(0307)與ICD(0308)的比值為0.85。ISD(0307)的直徑在從井筒流體的生產期間可以進一步變小，以允許幾乎為井筒套管的原始直徑的流體流動。在另一優(yōu)選的示例性實施例中，RSM(0303)可以由含有鋁、鐵、鋼、鈦、鎢、銅、青銅、黃銅、塑料、復合材料、天然纖維和碳化物的材料制成。RSM(0303)可以由可降解材料或商業(yè)上可用的材料制成。

在一個優(yōu)選實施例中，WST以壓縮模式將RSM(0303)坐封到ICS以在RSM(0303)上形成內輪廓。所述內輪廓可以形成緊密的或有漏隙的密封，阻止RSM(0303)的基本軸向的運動。在另一優(yōu)選的實施例中，WST可以以膨脹模式將RSM(0303)坐封到ICS，提供更多接觸表面用于使RSM(0303)密封于ICS。以下在圖15中進一步描述通過壓縮和膨脹模式坐封RSM(0303)的更多細節(jié)。

在另一優(yōu)選示例性實施例中，WST可以使用與RSM(0303)一起設置在其中的緊固/密封元件來坐封RSM(0303)，以將RSM(0303)的外表面緊固到ICS。以下在圖11中描述通過壓縮和膨脹模式坐封RSM(0303)的更多細節(jié)(1100)。

在另一個優(yōu)選實施例中，WST可以在井筒套管(0304)內任何期望的位置處坐封RSM(0303)。可以基于諸如優(yōu)選的含烴地層區(qū)域、壓裂區(qū)段和井筒條件之類的信息來選擇所述期望位置。期望的位置可以被選擇來創(chuàng)建不均勻的水力壓裂區(qū)段。例如，較短的水力壓裂區(qū)段可以包括單個射孔位置，使得將RSM位置選擇為彼此靠近以適應射孔位置。類似地，較長的水力壓裂區(qū)段可以包括多個射孔位置，使得將RSM位置選擇為彼此遠離以適應多個射孔位置?？梢曰诤瑹N地層(0302)的特定信息來確定較短和較長的水力壓裂位置。為了井筒中的位置處的烴的信息，泥漿錄井分析在鉆井期間的泥漿。可以監(jiān)測主要的泥漿錄井條件，以動態(tài)地改變RSM(0303)的期望位置。

WST可以在RSM(0303)內創(chuàng)建符合安置表面(CSS)(0306)。WST可以通過收縮RSM(0303)的內徑區(qū)域在RSM(0303)的生產端(跟端)形成傾斜的邊緣以創(chuàng)建CSS(0306)。CSS(0306)的內表面可以形成為使得其安置和保持節(jié)流塞元件(RPE)(0305)。RPE(0305)的直徑選擇為使得其小于RSM(0303)的外徑而大于RSM(0303)的內徑。CSS(0306)和RPE(0305)可以互補地成型，使得RPE(0305)安靠于CSS(0306)。例如，RPE(0306)可以是球形的，而CSS(0306)可以是斜面狀的，以使得在施加壓差時RPE(0305)能夠安置于CSS(0306)中。在施加壓差時，即當RSM(0303)上游(生產或跟端)的壓力大于RSM(0303)下游(注入或趾端)的壓力時，RPE(0305)可以壓力鎖合于CSS(0306)?？邕^RSM(0303)建立的壓差將RPE(0305)鎖定就位，從而隔離下游(注入或趾端)的流體連通。根據(jù)一個優(yōu)選的示例性實施例，安置在CSS(0306)中的RPE(0305)隔離區(qū)域以使得能夠在不影響下游(注入或趾端)的水力壓裂區(qū)段的情況下在該區(qū)域中進行水力壓裂操作。RPE(0305)還可以以其他形狀配置，例如塞形、鏢形或者柱形。應該注意的是，本領域技術人員會理解，符合座表面的任何其他形狀都可以用于RPE以實現(xiàn)與上述的類似隔離效果。

根據(jù)另一優(yōu)選的實施例，RPE(0305)可以在不需要CSS(0306)的情況下直接安置在RSM(0303)中。在這種情況下，RPE(0305)可以被鎖定于RSM(0303)的垂直邊緣，這可能需要較大直徑的RPE(0305)。

根據(jù)又一優(yōu)選的示例性實施例，RPE(0305)可以隨著時間而在井流體中降解，從而消除了在生產之前被移除的需要。RPE(0305)的降解還可以通過水力壓裂流體或井筒流體的酸性成分得以加速，從而減小RPE(0305)的直徑，使得其能夠在生產階段開始之前流出(泵送出)井筒套管或者回流(泵送回)到表面。

在另一優(yōu)選的示例性實施例中，RPE(0305)可以由金屬材料、非金屬材料、碳化物材料、或任何其他商業(yè)上可用的材料制成。

優(yōu)選實施例的多區(qū)段系統(tǒng)圖(0500)

如圖5(0500)大體所示，可以更詳細地看見本發(fā)明，其中示出了根據(jù)以下在圖6(0600)中描述的方法的、在多個區(qū)段(壓裂區(qū)間)中進行水力壓裂之后的井筒套管(0504)。通過將RSM(0511、0512、0513)坐封在期望的位置處然后用節(jié)流塞元件RPE(0501、0502、0503)依次隔離每個區(qū)段來創(chuàng)建多個區(qū)段(0520、0521、0522、0523)?？梢酝ㄟ^WST坐封RSM(0513)，然后將射孔槍串組件(GSA)定位在水力壓裂區(qū)域(0522)中并且對區(qū)間進行射孔。隨后，布置RPE(0503)并且對區(qū)段(0522)進行水力壓裂。移除WST和射孔GSA，以進行進一步的操作。此后，由WST對RSM(0512)進行坐封和密封，然后進行射孔操作。將另一RPE(0502)布置為安置在RSM(0512)中，從而形成水力壓裂區(qū)域(0521)。此后，對區(qū)段(0521)進行水力壓裂。類似地，創(chuàng)建水力壓裂區(qū)域(0520)并進行水力壓裂。

根據(jù)優(yōu)選的示例性實施例的一個方面，可以由WST將RSM坐封在期望位置處，以使得RPE能夠在井筒套管中創(chuàng)建多個水力壓裂區(qū)域。根據(jù)井筒條件或者含烴地層的位置，水力壓裂區(qū)域可以等距分隔或者不均勻地分隔。

根據(jù)另一優(yōu)選的示例性實施例，由于跨過RSM建立的壓差，RPE被鎖定就位。例如，由于跨過RSM(0512)建立的正壓差，即上游(水力壓裂區(qū)段0520、0521以及朝向井筒套管的跟端的區(qū)段)壓力大于下游(水力壓裂區(qū)段0522、0523和朝向井筒套管的趾部的區(qū)段)壓力，RPE(0502)被鎖定在RSM(0512)的座中。

根據(jù)另一優(yōu)選的示例性實施例，RPE(0501、0502、0503)可以在井筒中的所有區(qū)段都完成之后隨著時間降解，通過泵送而回流或者流入井筒中，從而消除了對銑削操作的需要。

根據(jù)另一優(yōu)選的示例性實施例，RPE可以改變形狀或者強度，使得其可以沿生產(跟端)或者注入(趾端)方向穿過RSM。例如，RPE(0512)可以降解并且改變形狀，使得其可以沿生產方向穿過RSM(0511)或者沿注入方向穿過RSM(0513)。RPE還可以被降解，使得這些RPE處于當前區(qū)段的和前一區(qū)段的RSM之間，限制朝向注入端(趾端)的流體連通但是允許沿生產方向(跟端)的流體流動。例如，RPE(0502)可以降解，使得其安靠到可以具有流動通道的RSM(0511)的注入端(趾端)。以下在圖32(3200)和圖34(3400)中進一步描述RSM中的流動通道。

根據(jù)又一優(yōu)選的示例性實施例，RSM(0511、0512、0513)的內徑可以是相同的并且足夠大以允許在井生產操作期間的不受限的流體流動。RSM(0511、0512、0513)可以在井流體中進一步降解，以提供相較于井筒套管(0504)的直徑甚至更大的直徑，從而允許在井生產期間的增強的流體流動。所述降解可以被水力壓裂流體中的酸加速。

優(yōu)選的示例性節(jié)流塞元件(RPE)

應注意，下述RPE的材料和設計中的一些不是限制性并且不應構成限制。該基本RPE設計和材料可以用各種輔助實施例來擴展，包括但不限于：

·由多層材料制成，其中材料中的至少一層在溫度下熔化或變形，從而允許尺寸或者形狀改變。

·可以是具有可熔材料的外層的實芯。

·可以具有或者可以不具有另一外層，例如橡膠涂層。

·可以是單一材料，不可降解。

·外層可以具有或者可以不具有孔，使得內層能夠熔化并且液體可以泄出。

·穿過其的通路填充有可熔的、可降解或溶解材料。

·使用井下溫度和壓力，其在激勵和隨后的井增溫期間改變以使具有多層層壓材料的阻擋物的形狀改變。

·使用可降解的或易蝕的實芯。

·使用酸溶性合金球。

·使用水溶性聚合物壓裂球。

·使用聚乙醇酸球。

優(yōu)選的示例性井筒塞隔離流程圖實施例(0600)

如在圖6(0600)的流程圖中大體看到的，一種優(yōu)選的示例性井筒塞隔離方法可以大致依照以下步驟來描述：

(1)安裝井筒套管(0601)；

(2)將WST連同RSM和射孔槍串組件(GSA)一起布置到井筒套管中的期望井筒位置；WST能夠通過纜線、撓性管道或者管傳送的射孔(TCP)來布置(0602)；所述射孔GSA可以包括多個射孔槍；

(3)利用WST將RSM坐封在期望的井筒位置處；WST能夠利用電力負荷或者壓力來坐封RSM(0603)；所述電力負荷在坐封RSM的坐封工具內產生壓力；RSM可以具有或者可以不具有符合安置表面(CSS)；CSS可以通過機加工或者由WST形成在期望的井筒位置處；

(4)利用射孔GSA對含烴地層進行射孔；射孔GSA可以一次對一個區(qū)間進行射孔，然后拉動GSA并且對區(qū)段中的下一區(qū)間進行射孔；射孔操作繼續(xù)進行直到完成區(qū)段中的所有區(qū)間；

(5)將WST和射孔GSA從井筒套管中移除；WST能夠通過纜線、撓性管道或者TCP來移除(0605)；

(6)將RPE布置為安置在RSM中，隔離RSM的上游(跟端或生產端)和RSM的下游(趾端或注入端)之間的流體連通并且產生水力壓裂區(qū)段；RPE可以從表面泵送，通過重力布置或者由工具坐封；如果在RSM中存在CSS，那么RPE可以安置在CSS中；RPE和CSS的互補形狀使得RPE能夠安置到CSS中；正壓差可以使得能夠驅動RPE并且將其鎖定在CSS中(0606)；

(7)通過以高壓泵送水力壓裂流體以在含烴地層中創(chuàng)建路徑，對水力壓裂區(qū)段進行壓裂(0607)；

(8)檢查井筒套管中的所有水力壓裂區(qū)段是否都已經完成，如果不是，則繼續(xù)進行步驟(0602)；準備將WST朝向已壓裂區(qū)段的跟端布置到不同的井筒位置；水力壓裂區(qū)段可以由安裝在含烴地層中的套管的長度來確定；如果所有區(qū)段都已經進行壓裂，那么繼續(xù)進行步驟(0609)，(0608)；

(9)允許沿生產(跟端)方向的流體流動；當將RPE定位于RSM之間時，可以實現(xiàn)經過在RSM中設計的流動通道的流體流動；還可以實現(xiàn)經過在RPE和RSM中設計的流動通道的流體流動；可替代地，還可以將RPE從井筒套管移除，或者RPE可以回流到表面，被泵入井筒中，或者在存在井筒流體或者酸的情況下降解(0609)；以及

(10)從所有進行了水力壓裂的區(qū)段開始石油和天然氣的生產(0610)。

柱形節(jié)流塞系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的側視框圖(0700、0800)

如圖7(0700)和圖8(0800)大體所示的，可以更詳細地看見一個優(yōu)選的實施例，其中柱形節(jié)流塞元件(0702)安置在CSS(0704)中以提供下游壓力隔離。井筒套管(0701)安裝在含烴地層中。井筒坐封工具可以將RSM(0703)坐封在期望位置處并且將其密封于井筒套管(0701)的內表面。如前面在圖6(0600)中描述的方法所描述的，WST可以在RSM(0703)中形成CSS(0704)。根據(jù)一個優(yōu)選的示例性實施例，柱形節(jié)流塞元件(RPE)(0702)可以被布置到井筒套管中以安置在CSS(0704)中。

RPE(0702)的直徑選擇為使得其小于RSM(0703)的外徑并且大于RSM(0703)的內徑。CSS(0704)和RPE(0702)可以互補地成型，使得RPE(0702)安靠于CSS(0704)。例如，RPE(0702)可以是柱形的，而CSS(0704)可以是斜面狀的，以使得在施加壓差時，RPE(0702)安置于CSS(0704)中。在施加壓差時，RPE(0702)可以壓力鎖合于CSS(0704)。

應注意，如果在RSM(0703)中不存在CSS或者CSS沒有由WST形成，那么柱形RPE(0702)可以直接安靠到RSM(0703)的邊緣。

鏢形節(jié)流塞系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的側視框圖(0900-1020)

如圖9(0900)、圖10(1000)、圖10a(1010)和圖10b(1020)大體所示的，可以更詳細地看見又一優(yōu)選實施例，其中鏢形節(jié)流塞元件(0902)安置在CSS(0904)中以提供壓力隔離。根據(jù)以上在圖7中描述的類似過程，RPE(0902)用于隔離和創(chuàng)建壓裂區(qū)域，以允許在所述壓裂區(qū)域中進行射孔和水力壓裂操作。如圖10a(1010)和圖10b(1020)中的鏢形RPE的立體圖所示，鏢形RPE互補地成型以安置到RSM中。鏢形RPE(0902)設計為使得RPE(0902)的指狀部在生產期間被壓縮，以允許沿生產方向的流體流動。

節(jié)流套筒構件系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的側向橫截面視圖的框圖(1100、1200)

如圖11(1100)和圖12(1200)大體所示的，可以更詳細地看見一個優(yōu)選的實施例，其中利用多個緊固/密封元件(1103)，節(jié)流套筒構件RSM(1104)被密封于井筒套管(1101)的內表面。緊固元件可以是彈性體、碳化物扣或柳編形式。在安裝井筒套管(1101)后，井筒坐封工具可以與RSM(1104)一起布置到期望的井筒位置。WST然后可以壓縮RSM(1104)以在期望位置處在RSM(1104)的內表面上形成多個內輪廓(1105)。在一個優(yōu)選的示例性實施例中，可以在布置到期望的井筒位置之前形成內輪廓(1105)。內輪廓(1104)中的壓縮應力分量可以幫助將RSM(1104)密封于井筒套管(1101)的內表面。多個緊固/密封元件(1103)可以用于進一步加固密封件(1106)，以阻止RSM(1104)的基本軸向或縱向的運動。緊固元件(1103)可以是彈性體、碳化物扣或柳編形式，其能夠牢固地緊固于井筒套管(1101)的內表面。密封(1106)可以由多個內輪廓(1104)、多個緊固元件(1103)、或者內輪廓(1104)和緊固元件(1103)的組合形成。然后，如通過圖6(0600)中的前述方法描述的，WST可以形成CSS(1106)并且安置RPE(1102)以創(chuàng)建下游隔離(趾端)。

節(jié)流套筒構件系統(tǒng)的內輪廓和外輪廓的優(yōu)選實施例的側向橫截面視圖的框圖(1300-1700)

如圖13(1300)大體所示的，可以更詳細地看見又一優(yōu)選的實施例，其中節(jié)流套筒構件RSM(1304)密封于井筒套管(1301)的內表面。在安裝井筒套管(1301)后，井筒坐封工具可以連同RSM(1304)一起布置到期望的井筒位置。WST然后可以壓縮RSM(1304)以在期望位置處在RSM(1304)的內表面上形成多個內輪廓(1305)以及在RSM(1304)的外表面上形成多個外輪廓(1303)。在一個優(yōu)選的示例性實施例中，可以在布置到期望的井筒位置之前形成內輪廓(1305)和外輪廓(1303)。內輪廓(1304)和外輪廓(1303)中的壓縮應力分量可以幫助將RSM(1304)密封于井筒套管(1301)的內表面。外輪廓(1303)可以在突出輪廓的多個點處直接接觸井筒套管的內表面，以提供密封(1306)并且防止RSM(1304)的軸向或縱向運動。

類似地，圖15(1500)圖示了為了密封于井筒套管的內表面而在節(jié)流套筒構件中創(chuàng)建內輪廓和外輪廓的纜線坐封工具。圖16圖示了在RSM(1602)中形成內輪廓(1604)以形成對井筒套管(1601)的內表面的密封(1605)的WST(1603)的橫截面詳圖。類似地，圖17(1700)圖示了在RSM(1702)中形成內輪廓(1704)和外輪廓(1706)以形成井筒套管(1701)的內表面的密封(1705)的WST(1703)的橫截面詳圖。根據(jù)一個優(yōu)選的示例性實施例，RSM中的內輪廓和外輪廓形成對井筒套管的內表面的密封，防止RSM在射孔和水力壓裂過程期間的軸向和縱向運動。

井筒坐封工具(WST)系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的框圖(1800-2200)

圖18(1800)和圖19(1900)示出了WST的前視橫截面視圖。根據(jù)一個優(yōu)選的示例性實施例，如在圖20(2000)中大體所示的，可以更詳細地看見井筒坐封工具(WST)。WST-RSM套筒適配器(2001)將RSM(2008)保持就位，直到其到達期望的井下位置。在RSM(2008)處于期望位置時，WST-RSM套筒適配器(2001)有助于使反作用力接合RSM(2008)。當WST(2002)被致動時，RSM鍛壓構件和塞座(2005)提供軸向力以將膨脹套筒(2004)向外鍛壓。RSM-ICD膨脹套筒(2004)向外箍緊，以在RSM(2008)和套管內徑(ICD)(2009)之間創(chuàng)建密封表面。在WST(2002)的致動完成后，其可以通過密封力和其他牽引力添加裝置(例如碳化物扣或者柳編形式)的潛在使用而將RSM(2008)保持到ICD(2009)。借助于可以是機加工環(huán)或者剪切銷形式的剪切套組，WST-RSM活塞(2006)將致動力從WST(2002)傳遞到RSM(2008)。在坐封過程期間，連接桿(2003)將整個組件保持在一起。在致動期間，連接桿(2003)可以將坐封力從WST(2002)傳遞給WST活塞(2006)。圖21(2100)和圖22(2200)更詳細地示出了WST(2002)的立體圖。

井筒塞隔離系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的框圖(2300-3100)

如在前述圖6(0600)的流程圖中大體看出的，在圖23(2300)-圖31(3100)中圖示了井筒塞隔離的執(zhí)行步驟。

如在以上步驟(0601)、(0602)和(0603)中描述的，圖23(2300)示出了將節(jié)流套筒構件(2303)坐封在井筒套管(2302)的內表面上的井筒坐封工具(WST)(2301)。WST(2301)可以在RSM(2303)中創(chuàng)建符合安置表面(CSS)，或者CSS可以被預先機加工?？梢允褂美|線(2304)或者TCP來將WST(2301)泵送到井筒套管(2302)中的期望位置。圖24(2400)示出了將RSM(2303)坐封在期望位置處的詳圖。

圖25(2500)圖示了如之前在步驟(0604)和(0605)中所述的、在坐封RSM(2303)和移除WST(2301)之后利用射孔槍射孔的區(qū)段。

圖26(2600)圖示了如在步驟(0606)中描述的、布置到井筒套管中的節(jié)流塞元件(RPE)(2601)。RPE(2601)可以安置在RSM(2303)中的符合安置表面中，或者如果不存在CSS的話則直接安置在RSM中。在安置了RPE(2601)后，所述區(qū)段與趾端壓力連通相隔離。如在步驟(0607)中描述的，對受隔離的區(qū)段進行水力壓裂。圖27(2700)示出了布置到井筒套管中的RPE(2601)的細節(jié)。圖28(2800)示出了安置在RSM(2303)中的RPE(2601)的細節(jié)。

圖29(2900)圖示了將另一RSM(2903)坐封在朝向RSM(2303)跟部的另一期望位置處的WST(2301)。另一RPE(2901)被布置為安置在RSM(2903)中。RPE(2901)隔離朝向前述受隔離區(qū)段的趾部的另一區(qū)段。利用水力壓裂流體對所述受隔離區(qū)段進行壓裂。圖30(3000)示出了將RSM(2903)坐封在期望位置處的WST(2301)的橫截面詳圖。圖31(3100)示出了安置在RSM(2903)中的RPE(2901)的橫截面詳圖。當如在(0608)中所述的全部區(qū)段完成時，RPE可以保持在RSM之間或者回流或者被泵入井筒(0609)中。根據(jù)一個優(yōu)選的示例性實施例，RPE和RSM是可降解的，這允許較大內徑以在沒有限制和阻礙的情況下有效地泵送石油和天然氣。

具有流動通道的節(jié)流套筒構件(RSM)的優(yōu)選實施例的框圖(3200-3400)

如在圖32(3200)、圖33(3300)和圖34(3400)中大體所示的，可以更詳細地看見另一優(yōu)選的實施例，其中包括流動通道(3301)的節(jié)流套筒構件(RSM)被坐封在井筒套管(3305)內。可以在RSM(3306)中形成符合安置表面(CSS)(3303)。在RSM(3306)中設計有流動通道(3301)，以允許在石油和天然氣生產期間的流體流動。當如之前在圖(0600)的步驟(0609)中所述的那樣全部區(qū)段都進行水力壓裂之后，節(jié)流塞元件(RPE)降解但是沒有被移除時，流動通道提供沿生產方向的流體路徑。通道(3301)設計為使得在RPE阻斷沿注入方向(趾向)的流體連通時存在沿生產方向(跟向)的不受限的流體流動。將RPE留在原地提供了相對于需要銑削操作來將布置為對區(qū)段進行隔離的壓裂塞銑削掉的現(xiàn)有技術的明顯優(yōu)點。

根據(jù)另一優(yōu)選的實施例，如果需要的話，RSM可以設計為在任一端上具有指狀物，以便于銑削操作。趾端指狀物(3302)和跟端指狀物(3304)可以分別設計在RSM(3306)的趾端和跟端上。在銑削操作的背景下，可以將趾端指狀物推向下一個RSM(趾向)的跟端指狀物，使得指狀物交織互鎖。然后，與分別銑削每個RSM的當前方法相比，所有RSM可以彼此互鎖，最終在一個操作中被銑削掉。

井筒坐封工具(WST)系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的雙組框圖(3500-3700)

如在圖35(3500)、圖36(3600)和圖37(3700)中大體所示，井筒坐封工具將節(jié)流套筒構件(RSM)(3601)的兩側坐封或者密封到井筒套管的內表面(3604)。在該背景下，WST在兩側(兩組)上對RSM進行鍛壓并且將其坐封到井筒套管的內表面。在RSM(3601)的一端上，WST中的RSM-ICD膨脹套筒可以向外箍緊，以在RSM(3601)和套管內徑(ICS)(3604)之間創(chuàng)建密封表面。在RSM(3601)的另一側上，當WST的致動完成后，WST可以借助于密封力和其他牽引添加緊固裝置(3603)(例如彈性體、碳化物扣或者柳編形式)的潛在使用將RSM(3601)保持到ICS(3604)。

根據(jù)一個優(yōu)選的示例性實施例，提供雙組選擇，其中WST將RSM的一端直接密封到井筒套管的內表面同時利用緊固元件密封另一端以防止軸向和縱向運動。

井筒坐封工具(WST)系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的多組框圖(3800-4100)

如在圖38(3800)、圖39(3900)、圖40(4000)和圖41(4100)中大體所示的，井筒坐封工具在多個位置處坐封或密封RSM。圖38(3800)示出可以在單個位置處(單組)坐封或密封RSM的WST(3810)、可以在兩個位置處(雙組)坐封或密封RSM的WST(3820)或者可以在三個位置處(三組)坐封或密封RSM的WST(3830)。在圖40(4000)中可以看到WST(3830)的更詳細的圖示。WST(3830)在三個位置(4001)、(4002)和(4003)處坐封RSM(4004)。根據(jù)一個優(yōu)選示例性實施例，WST在多個位置處坐封或密封RSM，以防止RSM的基本軸向或縱向的運動。應注意的是，單組、雙組和三組僅為說明目的示出并且不應該構成限制。WST可以在多個位置處坐封或密封RSM而不限于前述的單組、雙組或三組。在圖41(4100)中能夠看出三組的等距視圖。

節(jié)流套筒構件的拋光回接筒(PBR)的優(yōu)選實施例

根據(jù)一個優(yōu)選的示例性實施例，節(jié)流套筒構件還能夠配置為具有或者不具有CSS。RSM的套筒內表面(ISS)可以由拋光回接筒(PBR)形成。但是，與獨立地被泵送下的RPE不同，密封裝置能夠布置在纜線上或者作為管柱的一部分。然后密封裝置能夠利用在套筒內表面(ISS)、而不是ICS表面的受限直徑內的密封元件進行密封。在ISS內的PBR表面提供在期望井筒位置處選擇性密封RSM的明顯優(yōu)點以在密封位置之間進行處理或者再處理操作、井生產測試、或者套管整體性測試。

系統(tǒng)綜述

本發(fā)明的系統(tǒng)預期在使用井筒套管提取天然氣的基本主題下的各種變形，而且能夠概括為一種井筒隔離塞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

(a)節(jié)流套筒構件(RSM)；和

(b)節(jié)流塞元件(RPE)；

其中

所述RSM配置為適配在井筒套管內；

所述RSM配置為通過井筒坐封工具(WST)定位在期望井筒位置處；

所述WST配置為將所述節(jié)流套筒構件將密封件坐封和形成在RSM和所述井筒套管的內表面之間，以防止RSM的大的運動；和

RPE配置為定位以安置在RSM中；

該一般性的系統(tǒng)可以由本文描述的各元素擴展以產生與該整體設計描述相符的許多發(fā)明實施例。

方法綜述

本發(fā)明的方法預期在執(zhí)行的基本主題下的各種變形，但是能夠概括為一種井筒塞隔離方法，其中在井筒隔離塞系統(tǒng)上執(zhí)行的所述方法包括：

(a)節(jié)流套筒構件(RSM)；和

(b)節(jié)流塞元件(RPE)；

其中，

所述RSM配置為適配在井筒套管內；

所述RSM配置為通過井筒坐封工具(WST)定位在期望井筒位置處；

所述WST配置為將密封件坐封和形成在RSM和所述井筒套管的內表面之間，以防止RSM的大的運動；和

RPE配置為定位以安置在RSM中；

其中所述方法包括以下步驟：

(1)安裝井筒套管；

(2)將WST連同RSM和射孔槍串組件(GSA)一起布置到井筒套管中的期望井筒位置；

(3)利用WST將RSM坐封在期望井筒位置處并且形成密封；

(4)利用射孔GSA對含烴地層進行射孔；

(5)將WST和射孔GSA從井筒套管移除；

(6)將RPE布置到所述節(jié)流套筒構件中，以安置在RSM中并且創(chuàng)建水力壓裂區(qū)段；

(7)利用壓裂流體對該區(qū)段進行壓裂；

(8)檢查是否所述井筒套管中的所有水力壓裂區(qū)段都已經完成，如果不是，則繼續(xù)進行步驟(2)；

(9)允許沿生產方向的流體流動；和

(10)從水力壓裂區(qū)段開始石油和天然氣的生產。

該一般性的方法可以由本文描述的各元素擴展以產生與該整體設計描述相符的許多發(fā)明實施例。

系統(tǒng)/方法的變型

本發(fā)明預期在石油和天然氣的提取的基本主題下的各種變形。前述示例不代表可能全部可能的使用范圍。它們旨在列舉幾乎無限可能性中的一些。

該基本系統(tǒng)和方法可以用各種輔助實施例來擴展，其包括但不限于：

一個實施例，其中所述WST進一步配置為在所述RSM中形成符合安置表面(CSS)；和所述RPE以與所述CSS形狀互補的方式配置，以安置在所述CSS中。

一個實施例，其中在所述RSM中機加工出符合安置表面(CSS)；和所述RPE以與所述CSS形狀互補的方式配置，以安置在所述CSS中。

·一個實施例，其中，所述WST利用從彈性體、碳化物扣和柳編形式中選擇的緊固元件將所述RSM緊固到所述套管的內側。

·一個實施例，其中所述RSM是可降解的。

·一個實施例，其中所述RPE是可降解的。

·一個實施例，其中所述RSM的材料選自以下所組成的組：鋁、鐵、鋼、鈦、鎢、銅、青銅、黃銅、塑料和碳化物。

·一個實施例，其中所述RPE的材料選自以下所組成的組：金屬、非金屬和陶瓷。

·一個實施例，其中所述RPE的形狀選自以下所組成的組：球形、柱形和鏢形。

·一個實施例，其中

所述井筒套管包括與套管內徑(ICD)相關聯(lián)的套管內表面(ICS)；

其中所述RSM包括與套筒內徑(ISD)相關聯(lián)的套筒內表面(ISS)；和

所述ISD與所述ICD的比值為從0.5到0.99。

·一個實施例，其中所述多個RPE配置為創(chuàng)建不均勻分隔開的水力壓裂區(qū)段。

·一個實施例，其中所述RPE是不可降解的。

所述RPE保持在RSM之間；和

允許沿生產方向經過RSM中的流體通道的流體流動。

·一個實施例，其中所述RPE是不可降解的；和所述RPE配置為沿生產方向穿過所述RSM。

·一個實施例，其中所述WST在所述RSM的多個點處將所述RSM坐封到所述井筒套管的內表面。

·一個實施例，其中所述RSM的所述套筒內表面包括拋光回接筒(PBR)。

本領域技術人員會認識到，在以上的發(fā)明說明書之內教導的元素的組合基礎上其他實施例是可能的。

結論

公開了一種用于定位塞以隔離水平、豎直或者傾斜井筒中的壓裂區(qū)域的井筒塞隔離系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)/方法包括橫向地鉆入含烴地層的井筒套管、對大內徑(ID)的節(jié)流套筒構件(RSM)進行坐封的井筒坐封工具、以及節(jié)流塞元件(RPE)。WST連同RSM一起定位在期望井筒位置處。在WST坐封和密封RSM后，在RSM中形成符合安置表面(CSS)。CSS成型為接合/接收被布置到井筒套管中的RPE。接合/安置的RPE隔離RSM的趾向和跟向的流體連通以創(chuàng)建壓裂區(qū)域。在開始井生產之前移除或者留下RPE，而不需要銑削工序。大ID的RSM減少了石油生產期間的流收縮。