BR112018014646B1

BR112018014646B1 - Ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento e coluna de produção compreendendo a ferramenta

Info

Publication number: BR112018014646B1
Application number: BR112018014646-3A
Authority: BR
Inventors: Zhenwei Gan; Bin Qi; Shunqu HU; Zhimin HOU; Yongmao LIN; Yijun Zhou; Lei Wang; Tao Liu; Wenjiang TENG; Jingyu Cui
Original assignee: China Petroleum & Chemical Corporation; Sinopec Southwest Oil & Gas Company
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2022-10-25
Also published as: US20210164318A1; CA3010275C; CA3010275A1; AU2017209221B2; BR112018014646A2; MX2018008629A; WO2017124980A1; AU2017209221A1; AU2017209221B9; US11142989B2

Abstract

A presente invenção refere-se a uma ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento e uma coluna de produção compreendendo a ferramenta. A ferramenta compreende um conector superior, uma luva de conexão, um mandril, um obturador, um conector inferior e uma luva interna. O conector superior é fornecido com orifícios de comunicação, e um bico é fornecido em cada orifício de comunicação. A luva interna é fornecida em uma parede interna do conector superior para bloquear o bico. Sob uma ação de um fluido de fraturamento, a luva interna se move para baixo para expor o bico, e o obturador é obturado. Em seguida, a perfuração é realizada através do bico. Após a conclusão da perfuração, o bico é configurado para ser solto em um orifício de comunicação e, em seguida, o fraturamento é realizado. Quando a ferramenta é usada, o custo de operação pode ser reduzido, e o efeito de estimulação do reservatório pode ser melhorado.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica a prioridade do pedido de patente chinesa CN201610038722.5, intitulado “Multi-directional pressure control device used for perforating packing and fracturing and tubing string comprising the device” e depositado em 20 de janeiro de 2016, cuja totalidade é incorporada aqui por referência.

[0002] O presente pedido reivindica a prioridade do pedido de patente chinesa CN201610036947.7, intitulado “Multi-directional pressure control device for perforating, packing and fracturing and tubing string comprising the device” e depositado em 20 de janeiro de 2016, cuja totalidade é incorporada aqui por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0003] A presente descrição refere-se ao campo técnico de completação de poços de óleo e gás e estimulação de reservatórios e, particularmente a uma ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento e uma coluna de produção compreendendo a ferramenta.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0004] Com a promoção da exploração e desenvolvimento de reservatórios não convencionais de óleo e gás, a tecnologia de fraturamento em estágios em completação de poços está se desenvolvendo rapidamente como um principal tratamento de estimulação durante a produção não convencional de recursos de óleo e gás. A tecnologia de fraturamento em estágios em completação de poços pode realizar a estimulação de reservatórios propositalmente, de modo a melhorar a área de drenagem de óleo da camada de produção de óleo e gás e melhorar a produtividade de óleo e gás.

[0005] Na técnica anterior, durante a estimulação de reservatório segmentado de múltiplos estágios, a perfuração é executada primeiramente, e o fraturamento é executado posteriormente em geral. Isto é, durante a estimulação de reservatório, uma pistola de perfuração é executada primeiro para realizar perfurações segmentadas de múltiplos estágios, de modo a formar um orifício de reservatório no reservatório. Então, a pistola de perfuração é puxada do estrato. Em seguida, uma coluna de produção, que compreende um obturador, desce, e uma primeira esfera é lançada nela para empacotar o obturador. Mais uma vez, a primeira esfera é lançada para abrir uma luva deslizante do primeiro estágio do obturador, de modo a expor um orifício de fraturamento de primeiro estágio cooperando com o orifício de reservatório. Por fim, o fluido de fraturamento é bombeado para a coluna de produção, e o fluido de fraturamento flui para o orifício de reservatório através do orifício de fraturamento para formar uma rachadura no estrato. Depois de terminado o fraturamento, outra primeira esfera de maior tamanho é lançada nela para abrir a luva deslizante do estágio superior, de modo a fraturar um próximo estrato de camada a montante.

[0006] Com o método mencionado acima, a estimulação de reservatório pode ser realizada, mas a coluna de produção precisa ser executada várias vezes para realizar a perfuração e o fraturamento de areia. Como um resultado, com o método mencionado acima, não apenas os procedimentos de operação e os custos de operação são aumentados, mas também a precisão de fraturamento é reduzida.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] Com relação à parte ou ao total dos problemas técnicos acima na técnica anterior, a presente descrição fornece uma ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento e uma coluna de produção que compreende a ferramenta. Utilizando a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento fornecida aqui, a coluna de produção precisa ser descida apenas uma vez para operar a perfuração e o fraturamento. Portanto, quando a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento é usada, os procedimentos de operação e os custos de operação podem ser reduzidos, e a precisão de fraturamento pode ser melhorada.

[0008] De acordo com um primeiro aspecto, a presente descrição fornece uma ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento. A ferramenta compreende:um conector superior, que é fornecido com orifícios de comunicação para comunicação interna e externa, um bico sendo fornecido em cada orifício de comunicação; uma luva de conexão, que é fornecida em uma extremidade inferior do conector superior; um mandril, que é fornecido em uma extremidade inferior da luva de conexão; um obturador, que é fornecido em uma parede externa da luva de conexão e em uma parede externa do mandril, o obturador compreendendo um conjunto de tambor de borracha e um primeiro orifício de transmissão de pressão que é fornecido na luva de conexão; um conector inferior, que é fornecido em uma extremidade inferior do mandril; e uma luva interna, que é fornecida em um orifício de fluxo interno do conector superior e é conectada de forma deslizante ao conector superior, em um estado inicial, a luva interna bloqueando os bicos e o primeiro orifício de transmissão de pressão, onde depois de um orifício de fluxo interno da luva interna ser bloqueado, a luva interna é configurada para ser móvel em relação ao conector superior para expor o bico sob a ação de uma primeira pressão. Ao mesmo tempo, o primeiro orifício de transmissão de pressão está em comunicação com o orifício de fluxo interno da luva interna, de modo que o conjunto de tambor de borracha se deforma sob a ação de pressão e o obturador é obturado. Antes de um fluido de fraturamento ser bombeado para a luva interna, o bico é configurado para ser solto em um orifício de comunicação.

[0009] De acordo com uma modalidade, o obturador compreende ainda: um alojamento externo, com uma extremidade superior do mesmo estando conectada à luva de uma maneira fixa à parede externa da luva de conexão e a uma extremidade inferior da mesma se estendendo sobre o mandril; um cilindro de pistão, que é formado por uma superfície de extremidade superior do mandril, uma parede interna do alojamento externo, e a luva de conexão; e um pistão, com uma extremidade superior do mesmo sendo fornecida no cilindro de pistão e uma extremidade inferior do mesmo se estendendo para baixo entre o mandril e o alojamento externo e encostando ao conjunto de tambor de borracha, o pistão sendo conectado ao alojamento externo de maneira deslizante, onde o primeiro orifício de transmissão de pressão é fornecido na luva de conexão e está em comunicação com o cilindro do pistão. Depois que a luva interna se move em relação ao conector superior e permite que o fluido de fraturamento entre no primeiro orifício de transmissão de pressão, o fluido de fraturamento entra no cilindro de pistão e empurra o pistão para mover-se para baixo.

[0010] De acordo com uma modalidade, a luva interna é fornecida com um segundo orifício de transmissão de pressão em uma parede da mesma, e o segundo orifício de transmissão de pressão é configurado para estar em comunicação com o primeiro orifício de transmissão de pressão depois da luva interna se mover para baixo.

[0011] De acordo com uma modalidade, o primeiro orifício de transmissão de pressão compreende uma primeira parte usada para se comunicar com o segundo orifício de transmissão de pressão e uma segunda parte que se comunica com a primeira parte e com o cilindro de pistão. A primeira parte é configurada como um orifício que se estende ao longo de uma direção radial, e a segunda parte é configurada como um orifício que se estende ao longo de uma direção axial.

[0012] De acordo com uma modalidade, um escareador é fornecido em uma entrada da primeira parte.

[0013] De acordo com uma modalidade, a ferramenta compreende ainda um alargador usado para bloquear o orifício de fluxo interno da luva interna, o alargador compreendendo: um corpo principal de alargador; partes resilientes que se estendem para cima a partir do corpo principal de alargador; um assento de esfera fornecido em uma extremidade inferior do corpo principal de alargador; e uma esfera cooperando com o assento de esfera, onde a parte resiliente é fornecida com uma protusão para cooperar com as ranhuras fornecidas em uma parede interna da luva interna.

[0014] De acordo com uma modalidade, um anel de retenção é fornecido em uma extremidade inferior da ranhura da luva interna e é configurado para ser deslizável em uma direção axial em relação à luva interna, e um elemento de vedação é fornecido entre uma superfície de extremidade superior do anel de retenção e a luva interna de modo que o anel de retenção comprima o elemento de vedação durante um processo em que o anel de retenção se move para cima em relação à luva interna.

[0015] De acordo com uma modalidade, um anel de reforço elástico é fornecido entre o corpo principal de alargador e o assento de esfera.

[0016] De acordo com uma modalidade, um primeiro assento de esfera é fornecido em uma parede interna da luva interna. Quando uma primeira esfera é lançada na luva interna, o primeiro assento de esfera é configurado para cooperar com a primeira esfera de modo a fechar a luva interna. O primeiro assento de esfera está em uma extremidade inferior do segundo orifício de transmissão de pressão.

[0017] De acordo com uma modalidade, uma primeira catraca é fornecida na parede externa do mandril, e uma segunda catraca é fornecida em uma parede interna do pistão para cooperar com a primeira catraca.

[0018] De acordo com uma modalidade, uma área transversal de um orifício de comunicação diminui em uma direção de dentro para fora, e a forma do bico corresponde ao orifício de comunicação.

[0019] De acordo com um segundo aspecto, a presente descrição fornece uma coluna de produção que compreende a ferramenta mencionada acima.

[0020] De acordo com uma modalidade, a coluna de produção compreende uma pluralidade de ferramentas que são conectadas entre si em sequência, e um diâmetro do primeiro assento de esfera na luva interna da ferramenta diminui em sequência em uma direção de cima para baixo.

[0021] Em comparação com a técnica anterior, a presente descrição tem as seguintes vantagens. A coluna de produção que compreende as ferramentas com essa estrutura é descida em um reservatório, e o orifício de fluxo interno da luva interna é fechado. Um fluido de fraturamento é bombeado para dentro da coluna de produção, e a luva interna se move em relação à luva de conexão sob a ação do fluido de fraturamento para expor o bico. Ao mesmo tempo, o obturador é obturado. Assim, o líquido transportador de areia pode formar um jato de alta velocidade através do bico para entrar no estrato, e a perfuração do reservatório é concluída. Após a conclusão da perfuração do reservatório, o bico é solto em um orifício de comunicação para aumentar a área de comunicação entre a luva de conexão e um espaço anular. Em seguida, o fluido de fraturamento é bombeado para a coluna de produção para realizar um fraturamento de grande deslocamento. Assim, utilizando a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento aqui fornecida, a coluna de produção precisa ser descida apenas uma vez para realizar perfuração e fraturamento. Portanto, quando a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento for usada, os procedimentos de operação e os custos de operação podem ser reduzidos. Ao mesmo tempo, durante o processo de estimulação do reservatório, uma vez que após a conclusão da perfuração, o fraturamento é realizado em uma posição correspondente, a precisão do fraturamento pode ser assegurada, e o efeito de fraturamento pode ser melhorado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] As modalidades preferenciais da presente descrição serão adicionalmente ilustradas a seguir com referência aos desenhos. Nos desenhos:

[0023] A Figura 1 mostra esquematicamente uma ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado inicial de acordo com uma primeira modalidade da presente descrição.

[0024] A Figura 2 mostra esquematicamente a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado depois de uma primeira esfera ser lançada nela de acordo com a primeira modalidade da presente descrição.

[0025] A Figura 3 mostra esquematicamente a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado após uma luva interna se mover para baixo de acordo com a primeira modalidade da presente descrição.

[0026] A Figura 4 mostra esquematicamente a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado após um bico ser solto de acordo com a primeira modalidade da presente descrição.

[0027] A Figura 5 mostra esquematicamente uma coluna de produção de acordo com a presente descrição.

[0028] A Figura 1A mostra esquematicamente uma ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado inicial de acordo com uma segunda modalidade da presente descrição.

[0029] A Figura 2A mostra esquematicamente a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado depois de um alargador ser lançado na mesma de acordo com a segunda modalidade da presente descrição.

[0030] A Figura 3A mostra esquematicamente a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado após uma luva interna se mover para baixo de acordo com a segunda modalidade da presente descrição.

[0031] A Figura 4A mostra esquematicamente a ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado após um bico ser solto de acordo com a segunda modalidade da presente descrição.

[0032] Nos desenhos, os mesmos componentes são representados pelos mesmos sinais de referência e o tamanho de cada componente não representa o tamanho real do componente correspondente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0033] A presente descrição será adicionalmente ilustrada a seguir com referência aos desenhos.

[0034] A Figura 1 mostra esquematicamente uma ferramenta 100 para perfuração, obstrução e fraturamento em um estado inicial de acordo com uma primeira modalidade da presente descrição. Como mostrado na Figura 1, a ferramenta 100 compreende um conector superior 1, uma luva de conexão 2, um mandril 3, um obturador 4 (componente em um círculo da Figura 1), um conector inferior 5, e uma luva interna 6. O conector superior 1 é configurado para ter uma forma cilíndrica e é utilizado para conectar uma coluna de produção 8 (como mostrado na Figura 5) de modo a transportar a ferramenta 100 para o reservatório. O conector superior 1 é fornecido com orifícios de comunicação 9 para comunicação interna e externa e usado para operação de fraturamento. A luva de conexão 2 é fornecida em uma extremidade inferior do conector superior 1 e é configurada para ter uma forma cilíndrica. O mandril 3 é fornecido em uma extremidade inferior da luva de conexão 2 e é configurado para ter uma forma cilíndrica. O obturador 4 é fornecido em uma parede externa da extremidade inferior da luva de conexão 2 e estende-se para uma parede externa do mandril 3 de modo a empacotar um espaço anular 11 entre a ferramenta 100 e uma tubulação de revestimento 10, como mostrado na Figura 5. O obturador 4 compreende um conjunto de tambor de borracha 12 que é fornecido no mandril 3 e um primeiro orifício de transmissão de pressão 15. O conector inferior 5 é fornecido em uma extremidade inferior do mandril 3 e é configurado para ter uma forma cilíndrica. A luva interna 6 é fornecida em uma parede interna do conector superior 1. Em um estado inicial, a luva interna 6 é conectada ao conector superior 1 de uma maneira fixa de modo a empacotar os orifícios de comunicação 9 e o primeiro orifício de transmissão de pressão 15. Um bico 7 é definido em um orifício de comunicação 9 pela luva interna 6. Depois de terminada a perfuração, o bico 7 é configurado para ser solto no orifício de comunicação 9, de modo a expor o orifício de comunicação 9 e a executar a operação de fraturamento. Precisa ser explicado que, o estado inicial aqui significa um estado no qual um fluido de fraturamento não é bombeado para a ferramenta 100.

[0035] Uma coluna de produção 50 compreendendo a ferramenta 100 com esta estrutura é descida para o reservatório, e um orifício de fluxo interno da luva interna 6 é fechado. Um fluido de fraturamento é bombeado para dentro da coluna de produção 50, e a luva interna 6 se move em relação ao conector superior 1 sob uma ação do fluido de fraturamento para expor o bico 7, como mostrado na Figura 3. Ao mesmo tempo, o fluido de fraturamento entra no primeiro orifício de transmissão de pressão 15 através do orifício de fluxo interno da luva interna 6, de modo que o obturador 4 é obturado. Assim, um líquido transportador de areia que é bombeado para dentro da luva interna 6 pode formar um jato de alta velocidade através do bico 7 para entrar no estrato, e a perfuração do reservatório é terminada. Após a conclusão da perfuração do reservatório, como mostrado na Figura 4, o bico 7 é solto em um orifício de comunicação 9. Em seguida, o fluido de fraturamento é bombeado para a coluna de produção 50 e o espaço anular 11 para realizar um fraturamento de grande deslocamento. Assim, utilizando a ferramenta 100 para perfuração, obstrução e fraturamento aqui fornecida, a coluna de produção 50 precisa ser descida apenas uma vez para realizar perfuração e fraturamento. Portanto, quando a ferramenta 100 para perfuração, obstrução e fraturamento for utilizada, os procedimentos de operação e os custos de operação podem ser reduzidos. Ao mesmo tempo, durante o processo de estimulação de reservatório, uma vez que após a conclusão da perfuração, o fraturamento é realizado em uma posição correspondente, a precisão do fraturamento pode ser assegurada, e o efeito de fraturamento pode ser melhorado.

[0036] De acordo com uma modalidade preferencial, uma área transversal de um orifício de comunicação 9 diminui em uma direção de dentro para fora, e uma forma do bico 7 corresponde ao orifício de comunicação 9. Por exemplo, uma seção transversal do orifício de comunicação 9 pode ser um trapezoide como mostrado na Figura 1. Quando o bico 7 suporta uma pressão de dentro para fora, o bico 7 é comprimido em uma posição do orifício de comunicação 9. Quando o bico 7 suporta uma pressão de fora para dentro, o bico 7 cai do orifício de comunicação 9. Dever-se- ia notar que, no estado inicial, o bico 7 é definido pela luva interna 6 e assim não pode cair. Depois de a perfuração estar terminada, o fluido de fraturamento pode ser bombeado para dentro do espaço anular 11 de modo que o bico 7 seja empurrado para cair do orifício de comunicação 9, como mostrado na Figura 4.

[0037] De acordo com outra modalidade preferencial, o bico 7 é feito de um material dissolúvel. Neste caso, após a perfuração estar terminada, um líquido que pode dissolver o bico 7 pode ser bombeado para dentro da coluna de produção 8 ou do espaço anular 11 para expor o orifício de comunicação 9. Por exemplo, o bico 7 é feito de um material de liga de alumínio-magnésio. Após a conclusão da perfuração, um ácido pode ser bombeado para dentro da coluna de produção 8 ou do espaço anular 11 para dissolver o bico 7.

[0038] Dever-se-ia notar que, a fim de assegurar perfuração e fraturamento suaves, o bico 7 pode ser fornecido em uma parte dos orifícios de comunicação 9. Evidentemente, o bico 7 pode ser feito de um material que é indissolúvel no fluido de fraturamento para somente perfuração, e um vedador feito de um material dissolúvel (como uma liga de alumínio-magnésio) pode ser fornecido em cada uma das outras partes dos orifícios de comunicação 9. Durante o processo de perfuração, um líquido transportador de areia pode entrar no estrato através o bico 7. Após a perfuração estar terminada, um líquido que pode dissolver o vedador pode ser bombeado para dentro da coluna de produção 8 ou do espaço anular 11 para expor esta parte dos orifícios de comunicação 9 e para terminar o fraturamento. Com este arranjo, não apenas a perfuração suave é assegurada, mas também o seguinte procedimento de fraturamento é assegurado.

[0039] De acordo com a presente descrição, como mostrado na Figura 1, um suporte de luva interna 28 é fornecido em uma parede interna da luva de conexão 2 para limitar uma posição da luva interna 6. O suporte de luva interna 28 pode ser configurado para ser uma estrutura de ombro para transportar a luva interna 6. Deste modo, a luva interna 6 move-se para baixo, sob a ação de uma força e, finalmente, transportada pelo suporte de luva interna 28. Portanto, uma posição da luva interna 6 é limitada. Essa estrutura é simples e fácil de realizar.

[0040] De acordo com a presente descrição, o obturador 4 compreende um alojamento externo 16, um cilindro de pistão 13 e um pistão 14. Uma extremidade superior do alojamento externo 16 está conectada de forma fixa à parede externa da luva de conexão 2, e o alojamento externo 16 estende-se para baixo sobre o mandril 3. Deste modo, uma superfície de extremidade superior do mandril 3, uma parede interna do alojamento externo 16, e a luva de conexão 2 formam o cilindro de pistão 13. Uma extremidade superior do pistão 14 é fornecido no cilindro de pistão 13 e uma extremidade inferior do mesmo estende-se para baixo entre o mandril 3 e o alojamento externo 16 e encosta contra o conjunto de tambor de borracha 12. Ao mesmo tempo, em um estado inicial, o pistão 14 está conectado ao alojamento externo 16 através de um segundo pino de cisalhamento 17. O primeiro orifício de transmissão de pressão 15 é fornecido em uma parede lateral da luva de conexão 2. Além disso, o primeiro orifício de transmissão de pressão 15 está em comunicação com o cilindro de pistão 13 de modo que o fluido de fraturamento é bombeado para o cilindro de pistão 13 através do primeiro orifício de transmissão de pressão 15. Além disso, o primeiro orifício de transmissão de pressão 15 está localizado em uma extremidade superior de uma superfície superior do pistão 14, de modo que o pistão 14 pode receber o fluido de fraturamento a partir do primeiro orifício de transmissão de pressão 15. Consequentemente, a luva interna 6 é fornecida com um segundo orifício de transmissão de pressão 53 em uma parede da mesma. No estado inicial, o primeiro orifício de transmissão de pressão 15 é fechado pela luva interna 6. Durante um processo quando o fluido de fraturamento é bombeado, a luva interna 6 move-se para baixo de modo que o segundo orifício de transmissão de pressão 53 está em comunicação com o primeiro orifício de transmissão de pressão 15. Deste modo, o fluido de fraturamento proveniente do orifício de fluxo interno da luva interna 6 entra no cilindro de pistão 13 através do segundo orifício de transmissão de pressão 53 e do primeiro orifício de transmissão de pressão 15 e empurra o pistão 14. Sob a ação de uma pressão, o segundo pino de cisalhamento 17 quebra, e o pistão 14 move-se para baixo. O pistão 14 empurra o conjunto de tambor de borracha 12 quando este se move para baixo, e o espaço anular 11 é obturado pelo conjunto de tambor de borracha 12.

[0041] Dever-se-ia notar que, depois da luva interna 6 se mover para baixo para uma posição correta, o segundo orifício de transmissão de pressão 53 e o primeiro orifício de transmissão de pressão 15 podem estar em comunicação um com o outro de uma maneira em contato. Naturalmente, o segundo orifício de transmissão de pressão 53 e o primeiro orifício de transmissão de pressão 15 também podem estar em comunicação entre si através de um espaço formado entre a luva de conexão 2 e a luva interna 6. No último caso, um tamanho axial da luva interna 6 pode ser relativamente reduzido, de modo que a resistência da luva interna 6 pode ser melhorada, e um custo de produção pode ser reduzido.

[0042] De preferência, o primeiro orifício de transmissão de pressão 15 pode compreender uma primeira parte 15’ e uma segunda parte 15’’ comunicando com a primeira parte 15’. A primeira parte 15’ estende-se ao longo de uma direção radial para se comunicar com o segundo orifício de transmissão de pressão 53. A segunda parte 15'’ estende-se ao longo de uma direção axial para se comunicar com a primeira parte 15’ e o cilindro de pistão 13 de modo a fornecer uma pressão positiva para o pistão 14 e empurrar o pistão 14 para se mover de forma mais eficaz. Mais preferencialmente, uma entrada (isto é, uma posição que se comunica com o segundo orifício de transmissão de pressão 53) da primeira parte 15’ é configurada como uma abertura de modo a receber melhor o fluido de fraturamento fornecido a partir do segundo orifício de transmissão de pressão 53. Com este arranjo, o segundo orifício de transmissão de pressão 53 pode receber o fluido de fraturamento mais facilmente, e uma exigência de precisão para a ferramenta 100 pode ser reduzida.

[0043] De modo a garantir a segurança de obstrução, o conjunto de tambor de borracha 12 compreende uma pluralidade de tambores de borracha 26, e os espaçadores 27 estão dispostos entre dois tambores de borracha adjacentes 26. Em outro caso alternativo, nenhum espaçador está disposto entre dois tambores de borracha adjacentes. Por exemplo, o conjunto de tambor de borracha 12 compreende três tambores de borracha. Com este arranjo, o efeito de obstrução do obturador 4 pode ser melhorado e as eficiências de perfuração e fraturamento da ferramenta 100 podem ser asseguradas.

[0044] De modo a assegurar que um tambor de borracha 26 tem uma força uniforme, uma haste 29 é fornecida entre o pistão 14 e o conjunto de tambor de borracha 12 para transmitir a força do pistão 14 para o conjunto de tambor de borracha 12. Uma extremidade superior da haste 29 é conectada ao pistão 14 de uma maneira fixa; uma extremidade inferior está conectada ao mandril 3 de um modo deslizante; e uma superfície de extremidade inferior desta encosta contra o tambor de borracha 26.

[0045] De modo a evitar que o conjunto de tambor de borracha 12 se mova paratrás, uma primeira catraca 18 é fornecida na parede externa do mandril 3, e uma segunda catraca 19 é fornecida em uma parede interna do pistão 14. Durante um processo quando o pistão 14 move-se para baixo, a segunda catraca 19 move-se para baixo consequentemente. Depois do pistão 14 se mover para uma posição correta de modo que o tambor de borracha 26 se expande para empacotar o espaço anular 11, a segunda catraca 19 coopera com a primeira catraca 18 para impedir que o conjunto de tambor de borracha 12 retorne para trás. Com este arranjo, a segurança de obstrução do obturador 4 pode ser assegurada, e as seguintes operações de perfuração e fraturamento podem ser asseguradas.

[0046] De acordo com a presente descrição, no estado inicial, a fim de manter a luva interna 6 na posição correta, a luva interna 6 é conectada à luva de conexão 2 através de um primeiro pino de cisalhamento 20. Assim, durante um processo quando o orifício de fluxo interno da luva interna 6 é bloqueado e o fluido de fraturamento é bombeado para dentro, o primeiro pino de cisalhamento 20 quebra com o aumento da pressão, de modo que a luva interna 6 se move para baixo para expor o bico 7. Esta estrutura é simples e fácil de realizar.

[0047] De acordo com uma modalidade da presente descrição, de modo a bloquear a luva interna 6, como mostrado na Figura 2, um primeiro assento de esfera 21 é fornecido em uma parede interna da luva interna 6. Depois da ferramenta 100 descer para o estrato, uma primeira esfera 22 é lançada na luva interna 6 a partir do solo. A primeira esfera 22 e o primeiro assento de esfera 21 cooperam entre si para fechar a luva interna 6. Neste momento, o fluido de fraturamento pode ser bombeado para a ferramenta 100. Além disso, a fim de assegurar que o orifício de fluxo interno da luva interna 6 pode fornecer o fluido de fraturamento para o obturador 4, de modo que o obturador 4 é obturado após a primeira esfera 22 ser lançada, o segundo orifício de transmissão de pressão 53 é fornecido em uma extremidade superior do primeiro assento de esfera 21.

[0048] Como mostrado na Figura 1, a ferramenta 100 compreende ainda um anel de retenção de desobstrução 23 disposto em uma extremidade inferior do obturador 4. Uma extremidade superior do anel de retenção de desobstrução 23 é conectada à parede externa do mandril 3 e é conectada ao mandril 3 de maneira deslizante. Uma superfície de extremidade superior do anel de retenção de desobstrução 23 encosta contra o tambor de borracha 26, e uma extremidade inferior dessa é conectada ao conector inferior 5 de uma maneira fixa através de um terceiro pino de cisalhamento 24. Ao mesmo tempo, o anel de retenção de desobstrução 23, o mandril 3 e o conector inferior 5 formam um primeiro espaço 25 que serve como um espaço de armazenamento. Em uma condição em que o obturador 4 precisa ser desobturado, o conector superior 1 pode ser puxado para cima, e o mandril 3 e o conector inferior 5 têm uma tendência de se moverem para cima com o conector superior 1. Como o tambor de borracha 26 e o espaço anular 11 estão em contato de atrito entre si, o terceiro pino de cisalhamento 24 quebra sob a ação de uma força de tração. Depois do terceiro pino de cisalhamento 24 quebrar, o anel de retenção de desobstrução 23 e o conector inferior 5 movem-se um em relação de modo que o tambor de borracha 26 retorna para trás e o obturador 4 é desobturado. Com este arranjo, a segurança de trabalho da ferramenta 100 pode ser melhorada, e a coluna de produção 50 pode ser puxada da tubulação de revestimento 10 em situações de emergência.

[0049] A presente descrição refere-se ainda a uma coluna de produção 50. A coluna de produção 50 compreende uma tubulação 8 e uma ferramenta 100 que é conectada com a tubulação 8 de um modo fixo, como mostrado na Figura 5. Para melhorar a escala de estimulação do reservatório e eficiência do trabalho, uma pluralidade de ferramentas 100 que são conectadas umas com as outras em sequência pode ser fornecida correspondendo a uma coluna de produção 50. Para realizar o bloqueio da luva interna 6, um método de bloqueio de esfera pode ser usado. Além disso, o diâmetro do primeiro assento de esfera 21 de diferentes luvas internas 6 da ferramenta 100 diminui em sequência em uma direção de cima para baixo. Neste caso, depois que a coluna de produção 50 é descida para o estrato, as primeiras esferas 22 com diâmetros diferentes podem ser lançadas para empurrar as luvas interiores 6 para se moverem em estágios, de modo a realizar perfuração e fraturamento. Em particular, quando a perfuração e o fraturamento são realizados no presente estágio do estrato, uma vez que o obstrução dos obturadores 4 acima de uma camada alvo ainda não foi iniciado, e os obturadores 4 da camada alvo e abaixo da camada alvo já estão obturados, o líquido transportador de areia ou o fluido de fraturamento só pode entrar no estrato através do estágio atual da ferramenta 100. Portanto, quando a ferramenta com essa estrutura é usada, uma exigência para o equipamento de bombeamento de terra é baixa. Ou seja, em uma condição em que o equipamento de bombeamento de terra não muda, um maior deslocamento de operação e um melhor efeito de fraturamento podem ser realizados.

[0050] O método de estimulação de reservatório utilizando a coluna de produção 50 compreendendo a ferramenta 100 será ilustrado em detalhes a seguir com referência às Figuras 1 a 5.

[0051] Em uma primeira etapa, a coluna de produção 50 que compreende a tubulação 8 e a ferramenta 100 é descida para a tubulação de revestimento 10 para formar o espaço anular 11 entre a coluna de produção 50 e a tubulação de revestimento 10.

[0052] Em uma segunda etapa, a primeira esfera 22 é lançada na tubulação 8. A primeira esfera 22 e o primeiro assento de esfera 21 em um estágio correspondente da luva interna 6 cooperam entre si para bloquear um canal interno da luva interna 6.

[0053] Em uma terceira etapa, o fluido de fraturamento é bombeado para a tubulação 8. O fluido de fraturamento é bloqueado pelo primeiro assento de esfera 21 no estágio correspondente. Quando a pressão é alta o suficiente para quebrar o primeiro pino de cisalhamento 20, o primeiro pino de cisalhamento 20 quebra, e a luva interna 6 move-se para baixo para o suporte de luva interna 28 de modo a expor o bico 7. Ao mesmo tempo, após a luva interna 6 mover-se para baixo, o segundo orifício de transmissão de pressão 53 e o primeiro orifício de transmissão de pressão 15 estão em comunicação entre si e o fluido de fraturamento entra no cilindro de pistão 13 através do primeiro orifício de transmissão de pressão 15 para empurrar o pistão 14 se move para baixo. A haste 29 atua no tambor de borracha 26, e o tambor de borracha 26 expande-se para realizar o obstrução do obturador 4.

[0054] Em uma quarta etapa, depois do obturador 4 ser obturado, o líquido transportador de areia é bombeado para dentro da tubulação 8. O líquido transportador de areia dispara em alta velocidade por uma função de estrangulamento do bico 7 e entra no estrato depois de passar através da tubulação de revestimento 10 para formar um orifício de reservatório no estrato.

[0055] Em uma quinta etapa, após a conclusão da perfuração, o fluido de fraturamento é bombeado para o espaço anular 11. Como o obturador 4 é obturado, o fluido de fraturamento atua no bico 7. Sob a ação de uma pressão, o bico 7 cai a partir do orifício de comunicação 9 para expor o orifício de comunicação 9. Dever-se- ia notar que, nesta etapa, se o bico 7 é feito de um material dissolúvel, um material que pode dissolver o bico 7 pode ser bombeado para a tubulação 8 ou o espaço anular 11 para dissolver o bico 7 de modo a expor o orifício de comunicação 9.

[0056] Em uma sexta etapa, o fluido fraturamento é bombeado para a tubulação 8. O fluido de fraturamento entra no orifício de reservatório que é formado no estrato durante a etapa de perfuração através do orifício de comunicação 9 para efetuar o fraturamento. Durante este processo, a fim de aumentar o deslocamento e melhorar um efeito de fraturamento, quando o fluido de fraturamento é bombeado para a tubulação 8, o fluido de fraturamento pode também ser bombeado para o espaço anular 11 ao mesmo tempo para suplementar o líquido.

[0057] Após a conclusão da perfuração e fraturamento do estágio atual do estrato, a segunda etapa à sexta etapa são repetidas para realizar perfuração e fraturamento no próximo estágio do estrato. Deste modo, a perfuração e o fraturamento em múltiplos estágios do reservatório podem ser realizados por uma coluna de produção 50. Por conseguinte, os procedimentos de operação podem ser reduzidos, e a eficácia do trabalho pode ser melhorada.

[0058] De acordo com a presente descrição, um alargador 40 também pode ser usado para realizar o fechamento do orifício de fluxo interno da luva interna 6 em vez de lançar a esfera na primeira modalidade. Outras estruturas e princípios de trabalho da ferramenta 100 na segunda modalidade são basicamente os mesmos da ferramenta 100 na primeira modalidade. Assim, apenas o alargador 40 e algumas estruturas cooperando com o alargador 40 serão ilustradas abaixo.

[0059] De modo a bloquear o orifício de fluxo interno da luva interna 6, a ferramenta 100 compreende o alargador 40. Como mostrado nas Figuras 1A a 4A, o alargador 40 compreende um corpo principal de alargador 41, partes resilientes 42, um assento de esfera 21’ e uma esfera 22’. O corpo principal de alargador 41 é configurado para ter uma forma cilíndrica e ser disposto na luva interna 6. A parte resiliente 42 é disposta em uma extremidade superior do corpo principal de alargador 41. De preferência, uma pluralidade de partes resilientes 42 pode ser disposta e distribuída na direção periférica. O assento de esfera 21’ é fornecido em uma extremidade inferior do corpo principal de alargador 41 para acomodar a esfera 22’. A parte resiliente 42 é fornecida com uma protusão 43. Consequentemente, a luva interna 6 é fornecida com uma ranhura 44 para cooperar com a protusão 43. Durante um processo quando o alargador 40 é lançado na luva interna 6, quando o alargador 40 encontra a luva interna 6 encaixando com ela, a parte resiliente 42 salta para fora, de modo que a protusão 43 e a ranhura 44 cooperam uma com a outra e o alargador 40 é posicionado na luva interna 6. Neste caso, um caminho de circulação interna da luva interna 6 é bloqueado, e o fluido de fraturamento pode ser bombeado para empurrar a luva interna 6 para se mover para baixo. Com a cooperação do alargador 40 tendo esta estrutura e a luva interna 6, o movimento para baixo da luva interna 6 pode ser realizado. Os problemas, tal como a passagem plena não poder ser realizada e a limitação de estágio, quando a luva interna 6 é empurrada para mover-se para baixo, ao lançar uma esfera nela, podem ser evitados. Isto é, com este arranjo, a passagem plena da coluna de pás 50 pode ser realizada, e a construção de fraturamento de estágio “incontável” também pode ser realizada.

[0060] De acordo com a presente descrição, em uma direção de cima para baixo, um primeiro estágio 45 é disposto em uma parede interna de uma extremidade inferior da ranhura 44 da luva interna 6. Ao mesmo tempo, uma parte limitadora 47 é disposta em uma parede interna de uma extremidade inferior da luva interna 6. A parte limitadora 47 é configurada para ter uma forma cilíndrica e é conectada à luva interna 6 de uma maneira fixa. Um segundo estágio 46’ que se projeta para dentro em uma direção radial é formado. Consequentemente, um anel de retenção 48 é disposto na extremidade inferior da ranhura 44, e o anel de retenção 48 é configurado para ter uma forma cilíndrica. Além disso, um anel protuberante 49 que se projeta para fora na direção radial é disposto em uma parte central axial de uma parede externa do anel de retenção 48. Uma superfície de extremidade inferior do anel protuberante 49 encosta contra o segundo estágio 46’, de modo que a superfície de extremidade superior do anel de retenção 48 fica voltada para o primeiro estágio 45, e uma superfície de extremidade inferior do anel de retenção 48 estende-se sobre uma superfície de extremidade inferior da luva interna 6. Enquanto isso, um elemento de vedação 51 é fornecido entre a superfície de extremidade superior do anel de retenção 48 e o primeiro estágio 45. De um modo preferencial, o elemento de vedação 51 pode ser feito de borracha. O alargador 40 é lançado de modo que o alargador 40 e a luva interna 6 se movem para baixo juntos. Depois do anel de retenção 48 se recombinar com o suporte de luva interna 28, a luva interna 6 e a parte limitadora 47 movem-se para baixo continuamente de modo que o elemento de vedação 51 se expande para melhorar o desempenho de vedação entre a luva interna 6 e o alargador 40. Com esse arranjo, o desempenho de vedação entre a luva interna 6 e o alargador 40 pode ser melhorado, e pode ser assegurado que a luva interna 6 possa se mover para baixo suavemente após o fluido de fraturamento ser bombeado.

[0061] De acordo com a presente descrição, um anel de reforço elástico 52 é fornecido em uma direção axial entre o corpo principal de alargador 41 e o assento de esfera 21’. De preferência, o anel de reforço elástico 52 pode ser um anel de borracha. Uma vez que o anel de reforço elástico 52 é disposto, um espaço entre o alargador 40 e a tubulação 8 e similares pode ser reduzido. Assim, quando o alargador 40 é enviado adicionando pressão, o vazamento de líquido pode ser reduzido, e o alargador 40 pode ser enviado mais suavemente.

[0062] No presente pedido, os termos direcionais tais como “superior” e “inferior” são utilizados tomando um caso em que a ferramenta 100 é descida no estrato como referência.

[0063] As modalidades preferenciais da presente descrição são aqui ilustradas acima, mas o escopo de proteção da presente descrição não está limitado a este. Qualquer pessoa versada na técnica pode fazer alterações sem abandonar o espírito e o escopo da presente descrição. O escopo de proteção da presente descrição deve ser determinado pelo escopo definido nas reivindicações.

Claims

1. Ferramenta para perfuração, obstrução e fraturamento, caracterizada pelo fato de que compreende: um conector superior, que é fornecido com orifícios de comunicação para comunicação interna e externa, um bico sendo fornecido em cada orifício de comunicação; uma luva de conexão, que é fornecida em uma extremidade inferior do conector superior; um mandril, que é fornecido em uma extremidade inferior da luva de conexão; um obturador, que é fornecido em uma parede externa da luva de conexão e em uma parede externa do mandril, o obturador compreendendo um conjunto de tambor de borracha e um primeiro orifício de transmissão de pressão que é fornecido na luva de conexão; um conector inferior, que é fornecido em uma extremidade inferior do mandril; e uma luva interna, que é fornecida em um orifício de fluxo interno do conector superior e é conectada de forma deslizante ao conector superior, em um estado inicial, a luva interna bloqueando os bicos e o primeiro orifício de transmissão de pressão, em que depois de um orifício de fluxo interno da luva interna ser bloqueado, a luva interna é configurada para ser móvel em relação ao conector superior para expor o bico sob uma ação de uma primeira pressão, ao mesmo tempo, o primeiro orifício de transmissão de pressão está em comunicação com o orifício de fluxo interno da luva interna, de modo que o conjunto de tambor de borracha se deforma sob uma ação de pressão e o obturador é obturado, antes de um fluido de fraturamento ser bombeado para a luva interna, o bico é configurado para ser solto em um orifício de comunicação.

2. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o obturador adicionalmente compreende: um alojamento externo, com uma extremidade superior do mesmo estando conectada por luva de uma maneira fixa à parede externa da luva de conexão e uma extremidade inferior da mesma se estendendo sobre o mandril; um cilindro de pistão, que é formado por uma superfície de extremidade superior do mandril, uma parede interna do alojamento externo, e a luva de conexão; e um pistão, com uma extremidade superior do mesmo sendo fornecida no cilindro de pistão e uma extremidade inferior do mesmo se estendendo para baixo entre o mandril e o alojamento externo e recostado contra o conjunto de tambor de borracha, o pistão sendo conectado ao alojamento externo de maneira deslizante, em que o primeiro orifício de transmissão de pressão é fornecido na luva de conexão e está em comunicação com o cilindro do pistão, depois que a luva interna se move em relação ao conector superior e permite que o fluido de fraturamento entre no primeiro orifício de transmissão de pressão, o fluido de fraturamento entra no cilindro de pistão e empurra o pistão para mover-se para baixo.

3. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a luva interna é fornecida com um segundo orifício de transmissão de pressão em uma parede do mesmo, e o segundo orifício de transmissão de pressão é configurado para estar em comunicação com o primeiro orifício de transmissão de pressão depois da luva interna se mover para baixo.

4. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro orifício de transmissão de pressão compreende uma primeira parte utilizada para se comunicar com o segundo orifício de transmissão de pressão e uma segunda parte que se comunica com a primeira parte e com o cilindro do pistão; e em que a primeira parte é configurada como um orifício que se estende ao longo de uma direção radial, e a segunda parte é configurada como um orifício que se estende ao longo de uma direção axial.

5. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que um escareador é fornecido em uma entrada da primeira parte.

6. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada adicionalmente pelo fato de que compreende um alargador usado para bloquear o orifício de fluxo interno da luva interna, o alargador compreendendo: um corpo principal de alargador; partes resilientes que se estendem para cima a partir do corpo principal de alargador; um assento de esfera fornecido em uma extremidade inferior do corpo principal de alargador; e uma esfera cooperando com o assento de esfera, em que a parte resiliente é fornecida com uma protusão para cooperar com as ranhuras fornecidas em uma parede interna da luva interna.

7. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que um anel de retenção é fornecido em uma extremidade inferior da ranhura da luva interna e é configurado para ser deslizável em uma direção axial em relação à luva interna, e um elemento de vedação é fornecido entre uma superfície de extremidade superior do anel de retenção e da luva interna, de modo que o anel de retenção comprime o elemento de vedação durante um processo em que o anel de retenção se move para cima em relação à luva interna.

8. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que um anel de reforço elástico é fornecido entre o corpo principal de alargador e o assento de esfera.

9. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que um primeiro assento de esfera é fornecido em uma parede interna da luva interna, quando uma primeira esfera é lançada dentro da luva interna, o primeiro assento de esfera é configurado para cooperar com a primeira esfera de modo a fechar a luva interna, e o primeiro assento de esfera está em uma extremidade inferior do segundo orifício de transmissão de pressão.

10. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que uma primeira catraca é fornecida na parede externa do mandril, e uma segunda catraca é fornecida em uma parede interna do pistão para cooperar com a primeira catraca.

11. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma área transversal de um orifício de comunicação diminui em uma direção de dentro para fora, e a forma do bico corresponde ao orifício de comunicação.

12. Coluna de produção, caracterizada pelo fato de que compreende a ferramenta do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.