CN100449111C - 用于密封在地层中形成的钻井内的空间的系统和方法 - Google Patents

用于密封在地层中形成的钻井内的空间的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100449111C
CN100449111C CNB2004800219441A CN200480021944A CN100449111C CN 100449111 C CN100449111 C CN 100449111C CN B2004800219441 A CNB2004800219441 A CN B2004800219441A CN 200480021944 A CN200480021944 A CN 200480021944A CN 100449111 C CN100449111 C CN 100449111C
Authority
CN
China
Prior art keywords
expandable bodies
compound
formation water
drilling well
salt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004800219441A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1829852A (zh
Inventor
M·G·R·博斯马
E·K·科内利森
J·屈吉尔斯
F·皮基奥尼
S·拉斯托基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34112501&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN100449111(C) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Shell Internationale Research Maatschappij BV filed Critical Shell Internationale Research Maatschappij BV
Publication of CN1829852A publication Critical patent/CN1829852A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100449111C publication Critical patent/CN100449111C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50—Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/506—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/508—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12—Packers; Plugs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12—Packers; Plugs
    • E21B33/1208—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02—Subsoil filtering
    • E21B43/10—Setting of casings, screens, liners or the like in wells
    • E21B43/103—Setting of casings, screens, liners or the like in wells of expandable casings, screens, liners, or the like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/934—Seal swells when wet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/935—Seal made of a particular material
    • Y10S277/936—Composite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/935—Seal made of a particular material
    • Y10S277/944—Elastomer or plastic

Abstract

本发明提供一种密封在地层(2)中形成的钻井(1)内的空间(7)的系统。所述系统包括在钻井中设置的可膨胀体(12)，其设置方式当所述可膨胀体膨胀时密封所述空间，所述可膨胀体容易与流入钻井的地层水(4)接触，所述可膨胀体包括提供有可溶于所述地层水的化合物的基质材料。所述基质材料基本上阻止或限制了所述化合物迁移出可膨胀体，并且允许所述地层水通过渗透迁移入所述可膨胀体中，从而在所述地层水迁移入所述可膨胀体时诱导所述可膨胀体膨胀。

Description

用于密封在地层中形成的钻井内的空间的系统和方法
本发明涉及用于密封在地层中形成的钻井内的空间的系统和方法，其中所述地层含有易于流入钻井内的地层水。
在由钻井生产烃流体的过程中，通常的作法是在钻井中安装一个或多个管状套管段以稳定钻井并控制流体从周围地层流入钻井内。在通常的应用中，套管段沿向下的方向直径逐步减小，这是由于安装程序的结果，因为各下一个套管段必须通过前面安装的套管段。
已经提出了一些替代的套管方案，其克服了套管直径逐步减小的问题。例如在一个这种替代方案中，通过在前期安装的套管段降低套管段至希望的深度来安装各套管段，从而套管段有一小段重叠部分延伸至前期安装的管段中。接下来所述套管段在钻井中径向膨胀，从而允许具有相对较大直径的钻头的钻井绳从中通过下向突进。当应用相对较大直径的钻头钻深钻井后，另一个套管段向下通过膨胀的套管段。然后重复套管段的膨胀再钻井、向下放入新的套管段的循环。结果得到直径基本均匀一致的钻井。
在常规的钻井构建过程中，所安装的套管段通过在套管和钻井壁间泵送一层水泥而在钻井中固定和密封。这种技术也可用于可膨胀的开孔衬管上。水泥层的密封作用要求防止地层流体如地层水迁移通过套管和钻井间的环形空间。但是有经验表明通过在环形空间中泵送水泥层有时很难实现足够的密封。例如如果用于钻井的钻井流体在环形空间中不能被水泥完全替代，或者如果钻井壁内的不规则性阻止了水泥对环形空间的充分填充，则存在地层流体沿轴向方向迁移通过环形空间的危险。
WO 03/008756公开了密封钻井内的环形空间的一种替代系统，其中在环形空间中设置可膨胀的环形密封材料。根据应用类型，所述密封材料由与油或水接触时易于膨胀的橡胶材料制成。在应用中，当地层流体进入钻井中时，密封材料膨胀，从而密封环形空间并阻止地层流体轴向迁移通过钻井。
与水接触时发生膨胀的材料的例子有：1)聚电解质如超吸收聚合物(SAP)，如聚丙烯酸钠和丙烯酸，2)亲水性粘土如钠质膨润土颗粒(如Wyoming膨润土)，或3)天然的水膨胀材料如木材、软木或纤维素填料。例如在土建工程应用中应用亲水性弹性体作为隧道垫圈。
虽然当与新鲜(无盐)水接触时上述材料可以得到充足的膨胀结果，但有经验表明当与含盐地层水接触时，由这些材料制成的密封膨胀得不够充分。例如，当水由新鲜水变为含盐水时，在水中浸没的聚丙烯酸钠颗粒和膨润土颗粒的膨胀比率显著降低，特别是当二价阳离子如Ca2+和Mg2+存在时，而对于通常的油田地层的含水层来说这是常见的。在″Modern super absorbent polymer technology″，Buchholz，F.L.and Graham，A.T.，Wiley New York 1998，第57页和图2.16中，综述了在含盐水，特别是含二价阳离子的溶液中，SAP的膨胀比率下降，其中在0.9wt％的NaCl溶液中，随着CaCl2浓度增加，显示交联的聚丙烯酸钠的膨胀能力明显降低。在这里，膨胀比率定义为材料膨胀后的体积与材料膨胀前的体积的比。另外，从它们有限的长期耐受较高温度的角度来看，在盐水溶液中也发生膨胀的亲水性聚氨酯(如Sanyo的Aquaprene C-520
Figure C20048002194400051
、Kuriyama的Aquaquell 8V
Figure C20048002194400052
、Denbi的Hydrotite
Figure C20048002194400053
)被认为并不适用于大多数用途中。
本发明的目的是提供一种改进的密封在地层中形成的钻井内的空间的系统，其克服了现有技术的缺点。
按照本发明，提供一种密封在地层中形成的钻井内的空间的系统，所述系统包括在钻井中设置的可膨胀体，其设置方式当所述可膨胀体膨胀时密封所述空间，所述可膨胀体容易与流入钻井的地层水接触，所述可膨胀体包括提供有可溶于所述地层水的化合物的基质材料，其中所述基质材料基本上阻止或限制了所述化合物迁移出可膨胀体，并且允许所述地层水通过渗透迁移入所述可膨胀体中，从而在所述地层水迁移入所述可膨胀体时诱导所述可膨胀体膨胀。
本发明还涉及一种密封在地层中形成的钻井内的空间的方法，所述方法包括在钻井中设置可膨胀体，其设置方式当所述可膨胀体膨胀时密封所述空间，所述可膨胀体容易与流入钻井的地层水接触，所述可膨胀体包括提供有可溶于所述地层水的化合物的基质材料，其中所述基质材料基本上阻止或限制了所述化合物迁移出可膨胀体，并且允许所述地层水通过渗透迁移入所述可膨胀体中，从而在所述地层水迁移入所述可膨胀体时诱导所述可膨胀体膨胀。
按这种方式实现了可膨胀体的膨胀，以及通过化学渗透密封所述空间，从而基质材料用作对水可渗透但对所述化合物(基本上)不渗透的膜。
为了防止或减少所述化合物从可膨胀材料体中滤出，优选的是所述膨胀体包含对所述化合物或由所述化合物形成的离子基本上不可渗透的基质材料。
基质材料优选包括聚合物基质材料，例如热固性弹性体基质材料或热塑性弹性体基质材料。
在一个优选的实施方案中，通过在大量聚合物材料内混合所述化合物，然后使大量聚合物材料硫化以形成所述聚合物基质材料，由此得到或可以得到聚合物基质材料。例如，化合物由盐颗粒形成，其在交联(硫化)前被混入到大量聚合物材料内，然后通过聚合物材料交联形成弹性体基质材料，在其中包埋了所述盐颗粒。
能够较长时间承受钻井内高温的合适的热固性弹性体材料有：
1)橡胶材料，除了在水中膨胀外，其在油井中存在的原油中也膨胀，例如乙烯丙烯橡胶(EPM和EPDM)、乙烯-丙烯-二烯烃三元聚合物橡胶(EPT)、丁基橡胶(IIR)、溴丁基橡胶(BIIR)、氯丁基橡胶(CIIR)、聚氯乙烯(CM/CPE)、氯丁橡胶(CR)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、磺化聚乙烯(CSM)、乙烯-丙烯酸酯橡胶(EAM/AEM)、表氯醇-环氧乙烷共聚物(CO、ECO)、硅橡胶(VMQ)和氟硅橡胶(FVMQ)；
2)在原油中不膨胀的橡胶材料，如丁二烯-丙烯腈共聚物(丁腈橡胶，NBR)、氢化的NBR(HNBR、HNS)如ZETPOL
Figure C20048002194400061
、TORNAC
Figure C20048002194400062
、TERBAN
Figure C20048002194400063
、具有反应基团的NBR(X-NBR)、氟橡胶(FKM)如VITON
Figure C20048002194400071
、FLUOREL
Figure C20048002194400072
、全氟橡胶(FFKM)如KALRIZ
Figure C20048002194400073
、CHEMRAZ
Figure C20048002194400074
和四氟乙烯/丙烯(TFE/P)，如AFLAS，当暴露在油田原油中时其不膨胀。
这种弹性体大多数可以通过一种以上的交联剂来交联(例如″硫交联或过氧化物交联)。
除了上面引述的热固性(非膨胀性和油膨胀性)弹性体基质材料外，也可以应用弹性体的混合物(也称为“弹性体合金”)。虽然几乎所有的热塑性和热固性弹性体的组合都是可以应用的，但最优选的是EPDM/聚丙烯混合物如SARLINK
Figure C20048002194400076
、Levaflex
Figure C20048002194400077
、Santoprene，NBR-聚丙烯混合物如GEOLAST
Figure C20048002194400079
，NBR/聚氯乙烯混合物和NR/聚丙烯混合物。所有这些在石油原油中均有膨胀的顷向，特别是在目标井下钻井温度下。
所述化合物优选结合均匀分布在基质材料中的多个颗粒内。
合适的颗粒为盐的细颗粒，优选为离解盐，其可以均匀地配混入基质橡胶中。例如可以应用在水中可溶的极细的盐颗粒，所述盐选自：乙酸盐，M-(CH3COO)；碳酸氢盐，M-(HCO3)；碳酸盐，M-(CO3)；甲酸盐，M-(HCO2)；卤化物，Mx-Hy(H＝Cl、Br或I)；氢硫化物，M-(HS)；氢氧化物，M-(OH)；酰亚胺，M-(NH)；硝酸盐，M-(NO3)；氮化物，M-N；亚硝酸盐，M-(NO2)；磷酸盐，M-(PO4)；硫化物，M-S；以及硫酸盐，M-(SO4)；其中M可以为元素周期表中的任何金属。可以应用阳离子为非金属的其它盐如NH4Cl。
但优选的盐为NaCl和CaCl2。
为了限制从弹性体中滤出盐，可膨胀体适当地包括在聚合物的骨架或侧链基团中含有氧或氮的极性基团的任意亲水性聚合物。这些侧链基团可以部分或完全中和。这种类型的聚合物有亲水性聚合物类如醇、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙酸酯、醛、酮、磺酸盐、酸酐、马来酸酐、腈、丙烯腈、胺、酰胺、氧化物(聚环氧乙烷)、纤维素类，包括这些类型物质的所有衍生物，包括上述所有接枝类变体的所有共聚物。合适地应用一种包括弹性体、极性SAP和盐的三元系统，从而将极性SAP接枝到弹性体的骨架上。这种系统具有如下优点：极性SAP颗粒能够在弹性体基质中保留盐颗粒，从而减少了盐从弹性体中滤出。极性盐通过静电力吸引到极性SAP分子上，其被接枝(粘)到橡胶的骨架上。
可膨胀体通常应该能够在高达140g/氯化钠的盐水中膨胀，并且所述盐水含有相当浓度的二价离子，如至少40g/l的氯化钙和8g/l的氯化镁，并且温度为至少40℃，但是优选为100-150℃，这对于油井静底部孔温度是典型的。从非膨胀向完全膨胀状态转化优选发生在2-3周的时间范围内，并且该膨胀状态应该保持至少一年的时间。
通过实施例并参考附图进一步更为详细地描述本发明，其中：
图1示意性描述了对各种含盐水来说，当在水中浸泡时非本发明材料的膨胀行为；
图2a示意性描述了各种橡胶组合物当在盐水中浸泡时在相对较长时间内的膨胀行为；
图2b示意性描述了图2a的橡胶组合物在相对较短时间内的膨胀行为；
图3示意性描述了含有各种不同浓度盐的橡胶组合物当在盐水中浸泡时的膨胀行为；
图4示意性描述了本发明系统的实施方案，其中在沿延伸入地层中形成的钻井内的套管设置环形密封；和
图5示例性描述了图4的套管和环形密封的侧视图。
在所有附图中，相同的参照标记表示相同的组件。
参考图1，图中描述了对于不同的交联密度(X)，在水中浸泡的聚丙烯酸钠的膨胀率与NaCl盐浓度的函数关系，其中
Q＝膨胀率
C＝水中NaCl的浓度(wt％)
线a：X＝0.025wt％聚丙烯酸钠
线b：X＝0.04wt％聚丙烯酸钠
线c：X＝0.06wt％聚丙烯酸钠
线d：X＝0.08wt％聚丙烯酸钠
线e：X＝0.10wt％聚丙烯酸钠
从图中可以清楚地看出，通过向橡胶基质材料中加入超吸收聚合物(SAP)颗粒而制备的水膨胀性弹性体不适合于盐性钻井条件。地层蓄水层可能是极度盐性的(在井下温度下饱和)，通常为普通海水盐度的4-6倍。特别是通常在油田蓄水层中存在的二价阳离子如Ca2+和Mg2+的存在，使膨胀能力明显降低。这种SAP颗粒可以分为淀粉系统、纤维素系统和合成树脂系统。由于醇、羧酸、酰胺或硫酸的存在，SAP具有亲水特性。由于发生了交联，颗粒具有三维网状结构，从而该材料能够膨胀为其原始体积的至少100倍。由于水解作用的结果其存在内在的不稳定性，所认为其它可能的膨胀聚合物如聚氨酯、聚酯、聚醚等是不适用的。
在图2a、2b中描述了由RUMA
Figure C20048002194400091
，Hoogeveen，The Netherlands市场化的三种组合物的膨胀率(S)随时间的函数。这些组合物可按如下名称得到：
900-70-1236，由线a′表示
900-70-1354，由线b′表示
900-70-1211，由线c′表示
这些组合物具有作为基础化合物的EPDM橡胶基质材料，可由Bayer，Leverkusen，Germany以商品名Buna EPEPT-5459/6950得到。
另外，这些组合物包括常规的增强剂、填料、硫化剂和稳定剂。
另外：
组合物900 70-1236包括由AKZO，The Netherlands以商标名MICROZO
Figure C20048002194400094
得到的NaCl颗粒，其膜压入橡胶基质材料中至浓度为橡胶基质材料的35wt％；
组合物900-70-1354包含SAP(且无盐)；
组合物900-70-1211包括盐和SAP。
从图中可以清楚地看出，组合物900 70-1236在含有相当多量二价离子Ca2+、Mg2+的高盐石油蓄水层盐水中表现出非常好的超过200体积％的膨胀率。组合物900-70-1354具有较差的膨胀性能(约18体积％)，而共混组合物900-70-1211具有介于组合物900-70-1354和组合物900-70-1236之间的膨胀性能。
参考图3，图中描述了基于组合物900-70-1236的组合物的膨胀率(S)，只是在橡胶基质材料Buna EP
Figure C20048002194400101
EPT-5459/6950中NaCl颗粒的浓度不同。盐颗粒的浓度为：
34.8wt％，由线a″表示
26.3wt％，由线b″表示
41.6wt％，由线c″表示
15.1wt％，由线d″表示
在这些组合物中所有其它添加剂保持恒定。
很明显，以基质材料的重量为基准，NaCl颗粒的浓度为32-37wt％时可以得到最佳膨胀率。
在图4和图5中描述了在地层2中形成的钻井1，所述地层包括含盐地层水的地层。在钻井1中设置钻井的套管6，从而在套管6和钻井壁8之间形成环形空间7。在钻井的顶部，即在地面上设置井头10。在相对于地层的钻井部分中，在环形空间7中设置多个环12形式(图中仅示出了一个环12)的环形密封。
如上所述，环12由易于在水中膨胀的一种或多种热固性或热塑性弹性体材料组成。例如，环12由沿套管6延伸的带14形成。各环12的长度通常为0.05-0.5m，并且厚度为0.003-0.07m。在环和套管之间应用粘接剂，以使环12固定在套管6的外表面上，所述粘接剂优选在弹性体材料的硫化过程中仍起作用。另外，环12包含较高浓度(以弹性体为基准至少为20wt％，优选为30-35wt％)的盐颗粒，从而当含盐地层水通过渗透进入弹性体材料时诱导弹性体材料膨胀。在本实施例中盐颗粒为NaCl颗粒，但也可以应用任何较高浓度的单价、二价或三价水溶性盐。
为了在钻井内套管6的安装过程中保护环12，还任选为一组环12配备附加的一个或多个环(″磨损垫″)或套管，其在水中不膨胀，如NBR、HNBR、FKM、XNBR、FFKM、TFE/P橡胶环。这种附加的环应该具有较高的抗磨擦性，并且优选设置在各可膨胀弹性体环12的任一侧。可替代地，这些环可以仅设置在一组环12的端部。
在正常操作过程中，在硫化前将NaCl颗粒混入橡胶基质材料中，所述混合应用合适的模塑设备(图中未示出)进行，例如：a)两个辊压机，b)混砂机，或c)Gordon塑炼机。对于该技术的全面综述，可以参考：
Werner Hofmann，橡胶技术手册(Rubber Technology Handbook)，第二版，(1996)，Hanser/Gardner Publications，Cincinnati，ISBN1-56990-145-7第五章：弹性体的处理，化合物制备(Processing ofelastomers，′Compound Preparation′)。
然后橡胶基质材料形成带14，其绕套管6的表面径向或轻微螺旋状包裹。在下一步中，橡胶基质材料以及任选的磨擦垫材料，在烤箱中通常在温度为150-180℃下硫化以形成环12。随后套管6向下放入钻井1中，直到环12放置在相对地层的钻井1的所述部分。环12的厚度选择得足够小以不妨碍套管6向下延伸。
当含盐地层水从地层流入钻井1时，含盐地层水与水可膨胀环12接触。由于盐颗粒的盐浓度(纯盐)比地层水本身的盐度要高得多，由于渗透结果会发生地层水渗透入橡胶基质材料中，这将会导致环12膨胀，从而环12将相对钻井壁压紧，从而完全密封环形空间7。以这种方式，阻止了地层水通过环形空间7的任何进一步迁移。
如果需要，套管6可以在钻井中沿径向膨胀，优选在环12发生膨胀之前进行。
在图2a、2b和3中所涉及的所有样品均浸泡在含盐的蓄水层的水(″100％Oman蓄水层水″)中，所述水包含139克/升NaCl、41克/升CaCl2，7.5克/升MgCl2，并且其温度为95℃。
代替在套管上应用环(参考图4和5)，在砂网段之间设置的空管的一个或多个区段上也可以应用环，所述砂网例如可膨胀砂网。以这种方式，可以创造独立的砂网流入区，其在油井的寿命期内可以选择性地切断。
在环膨胀之前或之后，优选在环膨胀之前，套管适当地为在钻井中沿径向膨胀的可膨胀套管。

Claims (19)

1.一种密封在地层中形成的钻井内的空间的系统，所述系统包括在钻井中设置的可膨胀体，其设置方式使得所述可膨胀体膨胀时密封所述空间，所述可膨胀体容易与流入钻井的地层水接触，所述可膨胀体包括提供有可溶于所述地层水的化合物的聚合物基质材料，其中所述聚合物基质材料基本上阻止或限制了所述化合物迁移出可膨胀体，并且允许所述地层水通过渗透迁移入所述可膨胀体中，从而在所述地层水迁移入所述可膨胀体时诱导所述可膨胀体膨胀，其特征在于通过在大量聚合物材料中混合所述化合物并随后硫化所述大量聚合物材料而形成所述聚合物基质材料。
2.权利要求1的系统，其中所述基质材料对所述化合物或所述化合物的离子基本上不可渗透。
3.权利要求1的系统，其中所述聚合物基质材料为弹性体基质材料。
4.权利要求3的系统，其中所述弹性体基质材料包括选自如下的橡胶：NBR、HNBR、XNBR、FKM、FFKM、TFE/P或EPDM基础橡胶。
5.权利要求1-4任一项的系统，其中所述化合物以分散在所述基质材料中的多个颗粒的形式存在于所述基质材料中。
6.权利要求5的系统，其中所述颗粒基本均匀地分散在所述基质材料中。
7.权利要求5的系统，其中所述颗粒包埋在所述基质材料中。
8.权利要求1-4任一项的系统，其中所述化合物包括盐。
9.权利要求8的系统，其中所述盐为离解盐。
10.权利要求8的系统，其中所述盐是如下的一种：乙酸盐(M-CH3COO)、碳酸氢盐(M-HCO3)、碳酸盐(M-CO3)、甲酸盐(M-HCO2)、卤化物(Mx-Hy)(H＝Cl、Br或I)、氢硫化物(M-HS)、氢氧化物(M-OH)、酰亚胺(M-NH)、硝酸盐(M-NO3)、氮化物(M-N)、亚硝酸盐(M-NO2)、磷酸盐(M-PO4)、硫化物(M-S)和硫酸盐(M-SO4)，其中M为选自元素周期表的金属族的金属。
11.权利要求8的系统，其中以基质材料和盐的组合重量为基准，可膨胀体含有至少20wt％的盐。
12.权利要求11的系统，其中以基质材料和盐的组合重量为基准，可膨胀体含有至少35wt％的盐。
13.权利要求1-4任一项的系统，其中所述空间为在延伸入钻井内的管状元件和围绕所述管状元件的基本圆筒状的壁之间形成的环形空间。
14.权利要求13的系统，其中所述管状元件为钻井套管或钻井内衬，并且所述基本圆筒状的壁为钻井壁。
15.权利要求13的系统，其中所述可膨胀体由一个或多个环形成，各环围绕所述管状元件延伸。
16.权利要求1-4任一项的系统，其中在相对含所述地层水的地层的钻井部分设置所述可膨胀体。
17.权利要求1-4任一项的系统，其中所述地层水为含盐地层水。
18.一种密封在地层中形成的钻井内的空间的方法，所述方法包括在钻井中设置可膨胀体，其设置方式当所述可膨胀体膨胀时密封所述空间，所述可膨胀体容易与流入钻井的地层水接触，所述可膨胀体包括提供有可溶于所述地层水的化合物的聚合物基质材料，其中所述聚合物基质材料基本上阻止或限制了所述化合物迁移出可膨胀体，并且允许所述地层水通过渗透迁移入所述可膨胀体中，从而在所述地层水迁移入所述可膨胀体时诱导所述可膨胀体膨胀，其特征在于通过在大量聚合物材料中混合所述化合物并随后硫化所述大量聚合物材料形成所述聚合物基质材料而得到所述聚合物基质材料。
19.权利要求18的方法，其中所述化合物以化合物的多个颗粒的形式混合在大量聚合物材料中。
CNB2004800219441A 2003-07-29 2004-07-22 用于密封在地层中形成的钻井内的空间的系统和方法 Expired - Fee Related CN100449111C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03254738.2 2003-07-29
EP03254738 2003-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1829852A CN1829852A (zh) 2006-09-06
CN100449111C true CN100449111C (zh) 2009-01-07

Family

ID=34112501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800219441A Expired - Fee Related CN100449111C (zh) 2003-07-29 2004-07-22 用于密封在地层中形成的钻井内的空间的系统和方法

Country Status (17)

Country Link
US (1) US7527099B2 (zh)
EP (1) EP1649136B2 (zh)
CN (1) CN100449111C (zh)
AR (1) AR045138A1 (zh)
AU (1) AU2004260885B2 (zh)
BR (1) BRPI0413004B1 (zh)
CA (1) CA2533424C (zh)
DK (1) DK1649136T4 (zh)
EA (1) EA008390B1 (zh)
EG (1) EG24311A (zh)
MA (1) MA27978A1 (zh)
MX (1) MXPA06000959A (zh)
MY (1) MY137502A (zh)
NO (1) NO343768B1 (zh)
NZ (1) NZ544613A (zh)
OA (1) OA13222A (zh)
WO (1) WO2005012686A1 (zh)

Families Citing this family (83)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9682425B2 (en) 2009-12-08 2017-06-20 Baker Hughes Incorporated Coated metallic powder and method of making the same
US7584795B2 (en) 2004-01-29 2009-09-08 Halliburton Energy Services, Inc. Sealed branch wellbore transition joint
GB2428264B (en) 2004-03-12 2008-07-30 Schlumberger Holdings Sealing system and method for use in a well
BRPI0512375A (pt) * 2004-06-25 2008-03-11 Shell Int Research peneira para furo de poço
DE602005011469D1 (de) * 2004-10-27 2009-01-15 Shell Int Research Abwärtsführende quellbare versiegelung
NO331536B1 (no) 2004-12-21 2012-01-23 Schlumberger Technology Bv Fremgangsmate for a danne en regulerende strom av bronnhullfluider i et bronnhull anvendt i produksjon av hydrokarboner, og ventil for anvendelse i et undergrunns bronnhull
US7373991B2 (en) 2005-07-18 2008-05-20 Schlumberger Technology Corporation Swellable elastomer-based apparatus, oilfield elements comprising same, and methods of using same in oilfield applications
US7407007B2 (en) 2005-08-26 2008-08-05 Schlumberger Technology Corporation System and method for isolating flow in a shunt tube
US8651179B2 (en) * 2010-04-20 2014-02-18 Schlumberger Technology Corporation Swellable downhole device of substantially constant profile
US7717180B2 (en) 2006-06-29 2010-05-18 Halliburton Energy Services, Inc. Swellable elastomers and associated methods
US7665538B2 (en) 2006-12-13 2010-02-23 Schlumberger Technology Corporation Swellable polymeric materials
DE602007007726D1 (de) 2007-04-06 2010-08-26 Schlumberger Services Petrol Verfahren und Zusammensetzung zur Zonenisolierung eines Bohrlochs
US20090130938A1 (en) * 2007-05-31 2009-05-21 Baker Hughes Incorporated Swellable material and method
US7806193B2 (en) * 2007-06-06 2010-10-05 Baker Hughes Incorporated Swellable packer with back-up systems
WO2008155564A1 (en) 2007-06-21 2008-12-24 Swelltec Limited Apparatus and method with hydrocarbon swellable and water swellable body
GB0711979D0 (en) * 2007-06-21 2007-08-01 Swelltec Ltd Method and apparatus
GB2464428B (en) * 2007-08-20 2012-01-25 Shell Int Research Method of creating an annular seal around a tubular element
US8181708B2 (en) * 2007-10-01 2012-05-22 Baker Hughes Incorporated Water swelling rubber compound for use in reactive packers and other downhole tools
US9018144B2 (en) * 2007-10-01 2015-04-28 Baker Hughes Incorporated Polymer composition, swellable composition comprising the polymer composition, and articles including the swellable composition
US8240377B2 (en) 2007-11-09 2012-08-14 Halliburton Energy Services Inc. Methods of integrating analysis, auto-sealing, and swellable-packer elements for a reliable annular seal
US20090139710A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Schlumberger Technology Corporation Swellable compositions and methods and devices for controlling them
US20090176667A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-09 Halliburton Energy Services, Inc. Expandable particulates and methods of their use in subterranean formations
US7931092B2 (en) * 2008-02-13 2011-04-26 Stowe Woodward, L.L.C. Packer element with recesses for downwell packing system and method of its use
US20090205842A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Peter Williamson On-site assemblable packer element for downwell packing system
US20090205818A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Jurgen Klunge Downwell system with swellable packer including blowing agent
US20090205817A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Gustafson Eric J Downwell system with differentially swellable packer
US20090205841A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Jurgen Kluge Downwell system with activatable swellable packer
US7994257B2 (en) * 2008-02-15 2011-08-09 Stowe Woodward, Llc Downwell system with swellable packer element and composition for same
US7748468B2 (en) * 2008-04-10 2010-07-06 Baker Hughes Incorporated Sealing devices having a metal foam material and methods of manufacturing and using same
EP2113546A1 (en) 2008-04-28 2009-11-04 Schlumberger Holdings Limited Swellable compositions for borehole applications
GB0817149D0 (en) * 2008-09-19 2008-10-29 Swellfix Bv Downhole seal
US7866406B2 (en) * 2008-09-22 2011-01-11 Baker Hughes Incorporated System and method for plugging a downhole wellbore
US8087459B2 (en) 2009-03-31 2012-01-03 Weatherford/Lamb, Inc. Packer providing multiple seals and having swellable element isolatable from the wellbore
GB2469870A (en) 2009-05-01 2010-11-03 Swelltec Ltd Support assembly for a downhole tool
US8807216B2 (en) 2009-06-15 2014-08-19 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions comprising particulate foamed elastomers and associated methods
GB2471330B (en) 2009-06-26 2012-01-04 Swelltec Ltd Improvements to swellable apparatus and materials therefor
US8256510B2 (en) * 2009-08-12 2012-09-04 Halliburton Energy Services, Inc. Control screen assembly
US8302680B2 (en) * 2009-08-12 2012-11-06 Halliburton Energy Services, Inc. Swellable screen assembly
US20110086942A1 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Schlumberger Technology Corporation Reinforced elastomers
US9708523B2 (en) * 2009-10-27 2017-07-18 Halliburton Energy Services, Inc. Swellable spacer fluids and associated methods
US20110120733A1 (en) 2009-11-20 2011-05-26 Schlumberger Technology Corporation Functionally graded swellable packers
US10240419B2 (en) 2009-12-08 2019-03-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole flow inhibition tool and method of unplugging a seat
US20110203795A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-25 Christopher John Murphy Sealant for forming durable plugs in wells and methods for completing or abandoning wells
US20110220359A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Soliman Mohamed Y Methods Relating to Modifying Flow Patterns Using In-Situ Barriers
EP2381065B1 (en) 2010-04-20 2016-11-16 Services Pétroliers Schlumberger System and method for improving zonal isolation in a well
EP2404975A1 (en) 2010-04-20 2012-01-11 Services Pétroliers Schlumberger Composition for well cementing comprising a compounded elastomer swelling additive
EP2469016A1 (en) 2010-12-22 2012-06-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System and method for sealing a space in a wellbore
EP2469017A1 (en) 2010-12-22 2012-06-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System and method for providing a pressure seal
WO2012089822A1 (en) 2010-12-31 2012-07-05 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and system for sealing a void in an underground wellbore
US8490707B2 (en) 2011-01-11 2013-07-23 Schlumberger Technology Corporation Oilfield apparatus and method comprising swellable elastomers
US9707739B2 (en) 2011-07-22 2017-07-18 Baker Hughes Incorporated Intermetallic metallic composite, method of manufacture thereof and articles comprising the same
US9090956B2 (en) 2011-08-30 2015-07-28 Baker Hughes Incorporated Aluminum alloy powder metal compact
WO2013051937A1 (en) 2011-10-04 2013-04-11 Ruma Products Holding B.V. Swellable elastomeric polymer materials
US8912256B2 (en) 2011-11-10 2014-12-16 Weatherford/Lamb, Inc. Swellable material using soy spent flakes
WO2013070082A1 (en) 2011-11-11 2013-05-16 Ruma Products Holding B.V. Use of swellable elastomeric polymer materials
US9845657B2 (en) 2011-11-18 2017-12-19 Ruma Products Holding B.V. Seal sleeve and assembly including such a seal sleeve
NL2007811C2 (en) 2011-11-18 2013-05-23 Ruma Products Holding B V Seal sleeve and method for applying such a seal sleeve.
NL2007810C2 (en) 2011-11-18 2013-05-23 Ruma Products Holding B V Seal sleeve and assembly including such a seal sleeve.
NL2007812C2 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Ruma Products Holding B V Seal sleeve and assembly including such a seal sleeve.
US9284812B2 (en) 2011-11-21 2016-03-15 Baker Hughes Incorporated System for increasing swelling efficiency
US20130126190A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-23 Baker Hughes Incorporated Ion exchange method of swellable packer deployment
US9010416B2 (en) 2012-01-25 2015-04-21 Baker Hughes Incorporated Tubular anchoring system and a seat for use in the same
US9605508B2 (en) * 2012-05-08 2017-03-28 Baker Hughes Incorporated Disintegrable and conformable metallic seal, and method of making the same
US9080419B2 (en) * 2012-07-05 2015-07-14 Craig H. Benson Bentonite collars for wellbore casings
US9404030B2 (en) * 2012-08-14 2016-08-02 Baker Hughes Incorporated Swellable article
EP2888436B1 (en) 2012-08-27 2019-11-27 Halliburton Energy Services, Inc. Annular safety valve sealing package
WO2014042657A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 Halliburton Energy Services, Inc. Well tools with semi-permeable barrier for water-swellable material
US10604693B2 (en) * 2012-09-25 2020-03-31 Weatherford Technology Holdings, Llc High water and brine swell elastomeric compositions and method for making and using same
AU2013337812A1 (en) 2012-10-31 2015-06-18 Lubrizol Oilfield Solutions, Inc. Novel strontium carbonate bridging materials and methods for making and using same
EP2978811B1 (en) * 2013-03-25 2017-06-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Coating composition and method
EP3068841B1 (en) 2013-11-15 2022-06-22 Harres B.V. Swellable seals and their use
US10865465B2 (en) 2017-07-27 2020-12-15 Terves, Llc Degradable metal matrix composite
WO2015127174A1 (en) 2014-02-21 2015-08-27 Terves, Inc. Fluid activated disintegrating metal system
US11167343B2 (en) 2014-02-21 2021-11-09 Terves, Llc Galvanically-active in situ formed particles for controlled rate dissolving tools
NL2013568B1 (en) * 2014-10-03 2016-10-03 Ruma Products Holding B V Seal and assembly comprising the seal and method for applying the seal.
US10378303B2 (en) 2015-03-05 2019-08-13 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole tool and method of forming the same
US9702217B2 (en) 2015-05-05 2017-07-11 Baker Hughes Incorporated Swellable sealing systems and methods for increasing swelling efficiency
EP3519666A1 (en) 2016-09-27 2019-08-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System, method, and sleeve, for cladding an underground wellbore passage
AU2017355216B2 (en) * 2016-11-01 2020-09-10 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method for sealing cavities in or adjacent to a cured cement sheath surrounding a well casing
US11359455B2 (en) 2018-06-13 2022-06-14 Shell Usa, Inc. Method of preparing a wellbore tubular comprising an elastomer sleeve
CA3104414A1 (en) 2018-07-20 2020-01-23 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of remediating leaks in a cement sheath surrounding a wellbore tubular
WO2020145936A1 (en) * 2019-01-07 2020-07-16 Halliburton Energy Services, Inc. Method to attain full annular coverage during cementing or mud circulation
US20230265736A1 (en) 2020-07-24 2023-08-24 Ruma Products B.V. Downhole seal and method of setting a downhole seal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3385367A (en) * 1966-12-07 1968-05-28 Kollsman Paul Sealing device for perforated well casing
US4936386A (en) * 1989-04-10 1990-06-26 American Colloid Company Method for sealing well casings in the earth
US5195583A (en) * 1990-09-27 1993-03-23 Solinst Canada Ltd Borehole packer
WO2002059452A1 (en) * 2001-01-26 2002-08-01 E2 Tech Limited Device and method to seal boreholes
WO2003008756A1 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Wellbore system with annular seal member

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3306870A (en) 1964-06-01 1967-02-28 Dow Chemical Co Fluid gelable composition of acrylamide polymers and aqueous solutions of inorganic hydroxides and salts
US3502149A (en) † 1967-04-07 1970-03-24 Dow Chemical Co Sealing composition and method of use thereof
US4137970A (en) 1977-04-20 1979-02-06 The Dow Chemical Company Packer with chemically activated sealing member and method of use thereof
US4590227A (en) † 1984-10-24 1986-05-20 Seitetsu Kagaku Co., Ltd. Water-swellable elastomer composition
JP2579979B2 (ja) 1987-02-26 1997-02-12 株式会社東芝 半導体素子の製造方法
US5290844A (en) † 1989-07-28 1994-03-01 C. I. Kasei Co., Ltd. Water-swellable adhesive water stop
GB2338500B (en) 1995-05-22 2000-02-16 Baker Hughes Inc Method of sealing and transferring force in a wellbore
US20050252651A1 (en) 2002-09-06 2005-11-17 Shell Oil Company Wellbore device for selective transfer of fluid
US7134109B2 (en) 2003-02-10 2006-11-07 National Instruments Corporation Parameter oriented graphical representation of hardware timing and triggering capabilities with contextual information
US7811244B2 (en) * 2004-03-23 2010-10-12 Georgia Tech Research Corp. Anatomical connection
MY143661A (en) 2004-11-18 2011-06-30 Shell Int Research Method of sealing an annular space in a wellbore
CA2587939A1 (en) 2004-12-15 2006-06-22 Shell Canada Limited Wellbore system extending through a salt layer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3385367A (en) * 1966-12-07 1968-05-28 Kollsman Paul Sealing device for perforated well casing
US4936386A (en) * 1989-04-10 1990-06-26 American Colloid Company Method for sealing well casings in the earth
US5195583A (en) * 1990-09-27 1993-03-23 Solinst Canada Ltd Borehole packer
WO2002059452A1 (en) * 2001-01-26 2002-08-01 E2 Tech Limited Device and method to seal boreholes
WO2003008756A1 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Wellbore system with annular seal member

Also Published As

Publication number Publication date
NZ544613A (en) 2007-11-30
AR045138A1 (es) 2005-10-19
AU2004260885B2 (en) 2007-11-08
EP1649136B1 (en) 2006-10-18
US7527099B2 (en) 2009-05-05
BRPI0413004A (pt) 2006-09-26
EA008390B1 (ru) 2007-04-27
OA13222A (en) 2006-12-13
MY137502A (en) 2009-02-27
DK1649136T3 (da) 2007-02-19
BRPI0413004B1 (pt) 2016-04-19
EA200600343A1 (ru) 2006-06-30
DK1649136T4 (en) 2018-06-06
EG24311A (en) 2009-01-14
MA27978A1 (fr) 2006-07-03
NO343768B1 (no) 2019-06-03
AU2004260885A1 (en) 2005-02-10
MXPA06000959A (es) 2006-03-30
NO20060937L (no) 2006-02-27
EP1649136A1 (en) 2006-04-26
EP1649136B2 (en) 2018-02-28
CN1829852A (zh) 2006-09-06
WO2005012686A1 (en) 2005-02-10
CA2533424A1 (en) 2005-02-10
US20070056735A1 (en) 2007-03-15
CA2533424C (en) 2012-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100449111C (zh) 用于密封在地层中形成的钻井内的空间的系统和方法
CN101061291B (zh) 密封井孔中的环形间隙的方法
US8490707B2 (en) Oilfield apparatus and method comprising swellable elastomers
US4137970A (en) Packer with chemically activated sealing member and method of use thereof
EP2391692B1 (en) Methods for servicing well bores with hardenable resin compositions
AU2007263592B2 (en) Swellable elastomers and associated methods
AU2002225233B2 (en) Device and method to seal boreholes
AU2011225933B2 (en) Methods relating to modifying flow patterns using in-situ barriers
CA2602461A1 (en) Methods of using wellbore servicing fluids comprising resilient material
US20080017377A1 (en) Well fluid formulation and method
NO318614B1 (no) Fremgangsmate omfattende bruk av en tilsatsherdende, romtemperaturvulkaniserbar silikonsammensetning ved bronnkonstruksjon, -reparasjon og/eller -stenging.
MX2007005015A (es) Cadenas de entubamiento y metodos para utilizar dichas cadenas en operaciones de cementado subterraneo.
WO2013070082A1 (en) Use of swellable elastomeric polymer materials
CA2237239A1 (en) Polymeric well completion and remedial compositions and methods
CA1086640A (en) Packer with chemically activated sealing member and method of use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090107

Termination date: 20190722

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee