CN101519962B - 用于诊断的阀套移位工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于诊断的阀套移位工具。该工具可以包括用于测量井下情况例如流速、压力和温度的诊断仪器。其中井包括可滑动或者可移位的阀套，该工具可以用于滑动这种阀套以控制井和邻近井的位置的地层开采区之间的连通。如此，结合影响阀套位置的装置可以在该井位置处进行实时诊断评定。这样，无需利用另外的工具执行额外的后续作业来影响阀套位置。因此，通过实施这样的井作业，可以节省相当多的时间和费用。

Description

用于诊断的阀套移位工具

技术领域

描述的实施例涉及井结构和用于其的用于诊断的工具。特别地，描述了用于诊断的工具的实施例，该用于诊断的工具能够让阀套(sleeve)在井内在射孔或者孔上移位或者滑动，以便关闭或者打开在射孔或孔处的到井的入口。

背景技术

勘探、钻井和完成烃类井和其它井通常是复杂的、耗费时间的，并且最终还会耗费很多的精力。在其中井的构造和环境存在另外的困难的某些井中，例如在水平井或者水下油井中，尤其如此。

考虑到井的完成存在潜在的庞大费用，多年来强调井的监测和维护。即，强调增加特定井的寿命和生产率可以有助于保证在井的完成中涉及的巨大投资上提供有力的回报(或收益)。这样，这些年来，井诊断已经变成管理井的运转的更加复杂和重要的部分。

井用诊断工具，通常称为生产测井工具，可以使用来分析井和其周围环境的情况。这种测井工具可以用于在意外事故时执行诊断。例如，对于油井，可能发生意外的突然或者大量的出水。根据这样的事故，测井工具可以使用来确定井的总开采曲线。测井工具可以用于获取液态碳氢化合物、气态碳氢化合物和水的饱和度值以及与井周围环境地质有关的数据。如下面所描述的，测井数据甚至可以从井的许多层段取得。这样，可以获得井的总开采曲线，同时了解不同的井层段对总曲线的作用以及它们在井的动力特性中如何相互影响。还是如下面所描述的，根据所述的测井应用的结果对井执行维修保养(corrective maintenance)。

不幸的是，如上面所指出的，将测井工具下送通过井需要：在测井工具连接到其上的测井电缆下放到井中的同时，井的生产停止。对于竖直井，这可能需要井停止生产六小时以上。而且，对于水平井或者倾斜井，通常对于水下井，必须使用例如挠性管的更慢和更具侵略性的技术，以便推进测井工具通过井来执行各种测量。仅仅推进测井工具通过井，这种井就可能要关闭六至八小时。然后花费额外的生产时间利用测井工具执行分析以及随后从井中移出测井工具。

每个用来执行井的其它操作(例如所述的测井)而花费的生产时间可能是相当大的。例如，对于海上井，任何操作的费用每小时可能超过大约10000美元，无论是否在生产以获取目标流体。另外，继测井应用之后采取维护措施时也会损失生产时间。即，基于测井应用的结果，井的某些层段可能需要封堵(或密封)，例如如上面提到的情况防止吸水。某些井部件例如滑动阀套可以被用来减少用于封堵该井的层段(well segment：或称为井段)所需要的额外时间量。然而，甚至使用滑动阀套也需要物理干涉，即在滑动阀套位置放置工具以便操纵它的关闭。这样，在进行维护的过程中会花费相当多的额外生产时间和费用。如上面所提到的，对于水平井、高斜度井、水下井或者其它通路结构复杂的井，该费用会剧增。例如，为了执行测井应用和对井采取甚至最小限度的维护措施(例如完成滑动阀套的关闭)，水平海上井可能关闭十小时或更多小时，在设备运转时间和费用上至少损失数十万美元。

发明内容

提供一种装置，该装置包括轴，所述轴带有与其连接的诊断仪器。诊断仪器可以用来确定井的情况。另外，阀套移位装置与轴连接，以便基于该情况在井内移动阀套。

附图说明

图1是具有开采组件和钻井组件的井的侧面局部观察图，所述钻井组件使用了用于诊断的阀套移位的工具的实施例；

图2是在钻井组件内的用于诊断的阀套移位的工具的放大图，所述放大图从图1中的剖面线2-2截取；

图3A是图2中的用于诊断的阀套移位的工具的侧面剖视图，所述用于诊断的阀套移位的工具利用它的接合机构相对于钻井组件的阀套固定；

图3B是图3A中具有接合机构的用于诊断的阀套移位的工具的侧面剖视图，所述接合机构被致动以接合阀套；

图3C是图3B中的用于诊断的阀套移位工具的侧面剖视图，所述用于诊断的阀套移位工具经由接合机构接合并移动阀套；和

图4是概述了使用用于诊断的阀套移位工具对钻井组件进行诊断以及移动钻井组件的阀套的实施例的流程图。

具体实施方式

参考某些烃类井结构和用于诊断的工具描述实施例。然而，可以使用各种应用于许多不同井结构的各种诊断仪器的工具。如论如何，在此描述的实施例包括具有能够在井射孔或孔的打开和关闭状态之间移位或滑动井阀套的用于诊断的工具。

现在参考图1，图1显示了井101的实施例。井101包括与钻井组件177连接的开采组件175。在所示的实施例中，从开采组件175在水150上方的位置和钻井组件177在地层155的水平方位看显而易见的是井101是海上水平井。然而，在这里描述的实施例可以适用于各种各样的井型，包括开采井和注入井，其中开采流体包括但不限于油、气、冷凝物和水，而注入井不限于水、气和二氧化碳。虽然如此，使用用于诊断的阀套移位工具100的实施例对于大角度(例如大于55°)倾斜井、水平井、海上井或者其它相对难以进入的井特别有利。

根据进入的难易程度，用于图1中的海上水平井101的开采组件175包括开采甲板196，所述开采甲板196用于容纳解决将工具推进通过弯曲的钻井组件077的困难的装置。例如，可以使用挠性管装置，藉此，挠性管180从管卷筒181上拉出并通过插入器头192推进通过鹅井管导向器190。在某些应用中，挠性管180可以利用足够的力被引导穿过开采树198以最终钻入地层155。这样，在示出的实施例中，挠性管180可以利用足够的力被引导以推进用于诊断的阀套移位工具(diagnostic sleeve shifting tool)(DSST)100通过弯曲的钻井组件177。然而，在可选实施例中，可以使用具有牵引机机构的传统的连接管或者钢丝绳代替挠性管180来移动DSST100。

继续参考图1，开采组件175也包括具有用户界面的控制单元194、动力单元191以及其它传统的开采组件部件和工具。如上所述，开采树198位于开采甲板196的下面，各种应用悬挂装置可以连接在那里。为此目的，单个钻井组件177如图显示的连接到开采树198。然而，在其它实施例中，用于任何数量的特定应用的很多组件可以连接到开采树198。

利用钻井套管125，钻井组件177与开采树198连接，所述钻井套管125向下延伸经过在海上井101下面的水150和地层155。在示出的实施例中，钻井套管125给如上所述水平延伸的钻井加衬管。对于海上井，这不是罕有的事件。然而，同样如上面所提到的，对于DSST 100或者其它工具的前进，水平特性的钻井组件177呈现弯曲的路径。因此，这些装置的前进可以利用例如所述的挠性管展开技术的更具侵略性的应用来实现。在其它实施例中，这些工具的前进可以利用连接的管或传统的牵引机装置来实现，以便例如如下面进一步描述的，实现向下的阀套打开。

不管所使用的特定应用，基于例如将由工具执行的任务、钻井组件177的长度和弯曲度以及用于工具前进和收回的特定应用等因素，推进工具通过整个钻井组件以及通过钻井组件收回该工具会需要大约6小时至大约24小时。这样，可以认识到该工具的有效和正确的执行以及有效的推进和收回的重要性。这对于大角度倾斜井或者如图显示的水平井101尤其重要，因为在所述情况下本身就需要更长的推进和收回时间。例如，相较于大体上竖直的井，将工具推进通过如图所示的弯曲井101以及从该弯曲井101中收回可能需要长达多于2-4倍的时间。

在由于插入工具的错误操作导致需要重复作业而再次长时间关闭井101的目标流体开采的情况下，上述涉及的时间和费用的重要性会被放大。这样，如下面所述，任何由于这种作业导致井101关闭的时间的减少都可能是巨大的利益。如下面进一步描述的，可以通过使用DSST 100获得这样的利益。

继续参考图1，井101的地层155部分显示邻近钻井套管125的水平部分的开采区157、159。在钻井套管125中的射孔或者孔131、132邻近开采区157、159设置。如此，井101可以设置有到地层155中含有的、例如碳氢化合物的目标流体的入口。各种碳氢化合物和其它气体或者液体流体可以经由这样的井101从地层155获得。另外，虽然只显示出了两个开采区域157、159和相应孔131、132，在末端之前，井101很可能延伸通过许多另外的开采区(未显示)。事实上，井101可以延伸几英里而潜在地横过许多开采区，目标流体可以从所述开采区抽出。而且，这些区域157、159在图1中显示为彼此相当接近。然而，这样的开采区157、159可能相隔一英里或者更远。

上面描述的开采区157、159，包括那些不必要在图1中显示的区域，每一个都贡献各自的量到井101的总产量。例如，第一开采区157可能为井的运行贡献第一数量的目标流体，而第二开采区159可能为井的运行贡献第二数量的目标流体。这些数量从一个区域(即157)到下一个区域(即159)可能不同。然而，加在一起的情况下，可以建立井101的总的开采曲线。

如上面所显示的，在上述提到的开采区(即157、159)的贡献之间可能存在潜在的不均衡。虽然如此，随着每一个开采区积极地贡献，井101运转的总开采曲线可以处于最佳状态。然而，在某些情况下会出现事故，出现事故时，给定开采区(即157、159)的生产会受到连累(或影响)，甚至也许会不利地影响到井运转的总开采曲线。注意到在有些情况下，区域157、159可能根本不生产或者可能吸入流体。DSST 100的实施例在这些井的区域中也能有用。例如，当探测到这样的区域时，DSST 100可以用于打开相邻的阀套135、136并且执行测井确认以确定阀套关闭的效果。

例如，在目标流体是碳氢化合物的实施例中，可能发生不利的事情，比如水漏到第一个开采区157中。对于几乎所有老化的开采井101这是普遍的情况。虽然如此，这样的漏水可能达到对井运转的总开采曲线产生不利影响的程度。事实上，可能总体上至多大约10％的出水量就能致使井101的生产作业无效。这样，如下面所述，与其完全停止井101的作业，还不如为了使目标碳氢化合物的有效产量最优化或者恢复而关闭第一开采区157。事实上，作为预防性和最优化措施，可以在遭遇至多大约5％出水量时完成。如下面进一步详细描述的，关闭开采区157或者159可以通过分别地关闭与其相邻的对应阀套135或者136完成。在井101的寿命周期后期，当开采的流体的更大变化是可容忍时，可以认为重新打开阀套135、136从而在高的含水量的情况下开采是经济的和明智的。DSST 100将在井101的寿命内的每一个决策点上使用。

在上述假定的情况中，描述了在第一开采区157发生的事故的例子。然而在实践中，可能出现事故的特定区域至少最初是未知的。例如根据在开采组件175处操作者的观点，事故自身可以表现为井运转的开采曲线的相当突然的变化。在提供的例子中，这可能是突然出现出水而对目标碳氢化合物的开采产生不利影响。然而，这种出水的位置可能不是明显的。所以，如下面进一步描述的，比如DSST 100的测井工具可以用来测量钻井组件177以确定事故的位置。DSST 100也可以用于获取液态碳氢化合物和水的饱和度值以及有关井101周围的地质情况的数据。在一个实施例中，DSST100能够测量所有液体和气体，并且可以确定给定流体是否是水、气或油，还可以确定每一个阶段的速度和/或速率。DSST 100也可以构造用于确定在井孔中流体(气体)类型的位置(隔离)。这可以在井101中的任何位置被确定。

继续参考图1和2，DSST 100显示为在钻井套管125之内推进至开采区157、159。DSST 100可以包括装备着各种诊断仪器(220、240、260、280)的轴250，所述诊断仪器(220、240、260、280)用于在钻井套管125之内确定井101情况。例如，饱和度仪器220可以设置用于获取水流量信息。喷射器仪器260可以与饱和度工具220结合使用。即，在确定水流量信息中，喷射器仪器260可以喷射出非放射性标记以便由饱和度仪器220检测。其它诊断仪器可以包括成像仪器240以及全径转子仪器(fullbore spinnerinstrument)280以测量流体速度。另外，各种其它诊断仪器可以由DSST 100提供以确定压力、温度或者其它井的情况。在一个实施例中，DSST 100可以包括用于在相关开采区获取测井信息的任何装置。

在比如上述提到的出水的事故情况下，开采组件175对目标流体的开采可能临时终止。在显示的实施例中，在其上装配有DSST 100的挠性管180可以前进经过钻井组件177。可选地，传统的和潜在更经济的，可以使用牵引机推进机构。如上面所示，DSST 100在前进的同时可以获得与钻井组件177的每一层段相关的数据，包括那些紧邻区域157、159的层段以及那些不直接相邻区域157、159的层段。以这种方式测量钻井组件177以获取数据可以称为测井。

如上所述的典型的测井和随后的阀套移位作业可能需要十小时或更长时间，并且在此作业时间内目标流体开采的损失会产生相当大的花费。所以，如下面所详述的，使用DSST 100从而不需引入单独的阀套移位工具和作业的好处相当大。即，DSST 100的实施例可以构造成在确定漏水位置时无需运行完全单独的随后的阀套移位作业以便关闭阀套135、136。因此，使用传统的单独的阀套移位作业所需要的用于钻探设备和操作时间的几万甚至几十万美元的潜在性费用是可以避免的。

继续参考图1和2，如上面所指出的，利用DSST 100对整个钻井组件177测井可以为操作者提供紧要信息。例如，这种测井作业可以用于识别不希望的事件比如上面提到的漏水的源头。即，在上面假定的情况中，在第一开采区域157的事故例子描述为水可以经过第一孔131泄漏。以如此方式泄漏到钻井套管125中的水可以显著地削弱目标流体的产量。所以，DSST 100的轴250装备有阀套移位装置200以便实现第一阀套135在第一孔131上面关闭来阻止所示出的水泄漏到钻井套管125中。如在此进一步描述的，正是该阀套移位装置200通过消除推进单个阀套移位工具到第一孔131来关闭第一阀套135的需要而节约了大量的时间和成本。

现在参考图3A至3C，并且另外参考图4的流程图，图4中显示了利用DSST 100移动阀套的方法。即，对于上面提到的水泄漏情况，单个DSST 100既可以用于执行测井作业，也可以用于在第一孔131上面关闭第一阀套135以防止水从第一开采区157泄漏进钻井套管125内。参考图3A，如上面描述和在420指出的，在执行测井作业时DSST 100可以向前全部通过井的钻井套管125。一旦通过测井作业确定水泄漏信息，DSST 100就可以从钻井套管125的末端向第一阀套135方向移动。如图3A中显示和在430中指出的，阀套移位装置200邻近第一阀套135定位，并且定位在第一阀套135的沿井身稍微下行的位置。如此，阀套移位装置200可以膨胀，使得DSST 100如下面详述的进一步移动以关闭第一阀套135。在图3A至3C的实施例中，如下面进一步详述的，DSST 100的定位和移动是通过挠性管180实现的。然而，在可选实施例中，可以使用传统的牵引机机构或者另外的适当装置来实现DSST 100的移动。

特别参考图3B，图3B显示了阀套移位装置200如上面所指出的在邻近第一阀套135的沿井身下行的位置从DSST 100的轴250膨胀。DSST 100和阀套移位装置200的精确定位可以通过DSST 100的仪器比如成像工具240或者其它定位装置(见图2)确认。一旦如所示地被定位，操作者就可以经由电缆或者光缆发送电信号给DSST 100以便使得阀套移位装置200如所示地膨胀。膨胀可以通过比如液压技术的传统方法物理上实现。在一个实施例中，阀套移位装置200的膨胀经由控制单元194或者其它能够利用在测井作业过程中获取的测井信息的机构以自动的方式完成。

现在参考图3C，图3C显示了具有膨胀的阀套移位装置200的DSST 100从钻井套管125沿井身向上的方向(见箭头标记300)拉动。即，挠性管180正经由在图1中的开采组件175处的传统装置收回。挠性管180的如此收回强制膨胀的阀套移位装置200与第一阀套135接触。这样，假定第一阀套135具有滑动或者移位性质，如在450中所指出的，第一阀套135被拉到第一孔131上以便关闭第一开采区157。如此，可以终止水从第一开采区157泄漏进钻井套管125。在一个实施例中，在这个时候使用DSST 100的诊断仪器以确认水泄漏停止。如在460中所指出的，这样的确认测井可以帮助保证阀套135发生预期移位和第一孔131被关闭。

一旦第一孔131被闭合，阀套移位装置200可以朝向轴250缩回以便允许DSST 100自钻井套管125内部完全移出。再一次，闭合第一孔131和缩回阀套移位装置200可以手动完成或者以利用在初始测井作业中获取的测井信息的自动方式完成。

以上所描述的使用DSST 100的方法详述了通过缩回挠性管180闭合套管135。然而，在另一实施例中，类似于第一阀套135的闭合的阀套可以通过将DSST 100和阀套移位装置200定位在阀套135的沿井身稍微上行的位置并且向下推进挠性管180而被打开。另外，在钻井组件177的可选结构中，可以在与在此示出的实施例相反的方向上打开和关闭阀套。例如，在这种可选结构中，通过将DSST 100定位在阀套的沿井身上行的位置以及朝向阀套推进DSST 100，膨胀的阀套移位装置200可以将阀套关闭在沿井身进一步下行的孔上。类似的，打开这种孔可以通过将DSST 100定位在阀套的沿井身稍微下行的位置并且朝向阀套收回膨胀的阀套移位装置200来实现。上述使用DSST 100的技术可以用于封堵在第一开采区域157的水泄漏。因此，井101的总开采曲线可以被最优化，且DSST 100可以如上面所指出地被移出。然而，在一个实施例中，如在470中指出的，DSST 100用于在阀套移位作业之前和之后执行诊断。即，诊断可以指出特定开采区157作为事故源头。然而，为了实现最佳开采曲线，可能需要如所述地移动多个阀套。在这种情况下，在初始阀套移位作业之后测井信息可能需要更新，以便确定可能需要的随后的阀套移位作业。而且，即使情况不是这样，当DSST100仍然在钻井组件177内时，确认测井信息的准确度也是值得做的。即，在这些作业的单个应用未能使井101的总开采曲线最佳的不利事故中，优选的是停止开采以重新执行DSST 100作业。

如上面所指出的，测井信息可以用于使操作者在面临意外事故时采取维护措施。然而，也可以使用这样的测井信息以便使井101在整个使用寿命中的总开采曲线进一步最优化。例如，井101可以构造成具有与如上面所提到的许多开采区相邻的许多阀套。在井101的操作开始时，许多阀套可以打开并且许多其它的阀套可以关闭，根据操作开始时在每一个开采区中呈现的特殊情况决定每一个阀套的状态。例如，在一种情况下，几个井下开采区在操作开始时与大多数其它开采区比呈现的压力是最小的。所以与其使这些井下开采区潜在性地抽吸目标流体，还不如最初就由相邻阀套将其关闭。然而，在井101的使用期限内，其余开采区的压力可能自然地减少到该井下开采区的压力附近。对这个事实的证实和打开相应的井下开采区可以通过如上面所描述的DSST 100的单个应用实现。这样，DSST 100在整个井的使用周期中可以用作管理工具，而不限于在更加突然的意外事故中使用。

在此描述的实施例提供了一种用于诊断的阀套移位工具，一旦确定井的特定的一个或多个阀套需要移位，其就无需在井中执行完全单独的阀套移位作业和工具。这种用于诊断的阀套移位工具的使用可以节省相当多的时间和费用(也许在几万或者几十万美元的范围)。这是因为通过使用能够执行测井应用和随后的阀套移位的单个工具可以实现在开采时间和设备运行时间上的大量节省。而且，在阀套仍然能够在井内移位(即，也利用工具)的同时，通过工具的诊断仪器实时确定阀套移位的效果。这样，通过提高诊断和阀套移动操作的效果，可以节省另外的费用。而且，尽管描述了示范性实施例，但是其它实施例也是可能的。另外，在不偏离所述实施例的保护范围的情况下，可以做出许多变化、修改和替换。

Claims (11)

1.一种方法，包括步骤：

将诊断工具推进通过井；

利用所述诊断工具执行第一次测井以确定井的第一情况；

使用所述诊断工具以相对于井的套管中的孔在井内移动阀套，该孔定位成提供与邻近所述套管的开采区的流体连通；以及

利用所述诊断工具执行确认测井用于确定井的第二情况，所述第二情况指示所述使用所述诊断工具以相对于井的套管中的孔在井内移动阀套的步骤对流体连通的影响，

其中所述方法进一步包括步骤：

将诊断工具的阀套移位装置邻近该阀套定位；和

在使用所述诊断工具以相对于井的套管中的孔在井内移动阀套的步骤之前，操纵该阀套移位装置以接触该阀套，

其中所述阀套移位装置能膨胀以便接合和移动阀套，并且能缩回以便脱离阀套。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述诊断工具基于所述第一情况移动所述阀套。

3.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述诊断工具执行第一次测井以确定井的第一情况的步骤以及利用所述诊断工具执行确认测井用于确定井的第二情况的步骤中的每一个步骤都包括测量水流量、流体速度、压力和温度、流体饱和度及其它地层参数中的一个。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述诊断工具从套管中取回的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其中以自动化方式实现所述使用所述诊断工具以相对于井的套管中的孔在井内移动阀套的步骤、所述利用所述诊断工具执行确认测井用于确定第二情况的步骤以及所述将所述诊断工具从套管中取回的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述将诊断工具推进通过井的步骤使用了挠性管组件、连接的管组件和牵引机机构中的一个。

7.一种方法，包括步骤：

将诊断工具推进通过井的钻井套管；

基本上单独使用所述诊断工具建立基本上整个井的开采曲线；

根据该开采曲线使用该诊断工具移动钻井套管内的至少一个阀套，所述根据该开采曲线使用该诊断工具移动钻井套管内的至少一个阀套的步骤用于影响通过钻井套管的至少一个孔与邻近所述钻井套管的至少一个开采区的流体连通；和

利用所述诊断工具执行确认测井以确定在所述至少一个孔处的条件，所述条件指示所述根据该开采曲线使用该诊断工具移动钻井套管内的至少一个阀套的步骤对流体连通的影响，

其中所述方法进一步包括步骤：

将诊断工具的阀套移位装置邻近该阀套定位；和

在使用所述诊断工具以相对于井的套管中的孔在井内移动阀套的步骤之前，操纵该阀套移位装置以接触该阀套，

其中所述阀套移位装置能膨胀以便接合和移动阀套，并且能缩回以便脱离阀套。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括步骤：在所述根据该开采曲线使用该诊断工具移动钻井套管内的至少一个阀套的步骤之后，利用该诊断工具确定对开采曲线的影响。

9.一种装置，包括：

轴；

连接到所述轴的诊断仪器，所述诊断仪器用于测量井的层段以便大体上单独建立井的开采曲线；和

连接到所述轴的阀套移位装置，所述阀套移位装置用于在井内移动阀套，其中所述阀套移位装置能膨胀以便接合和移动阀套，并且能缩回以便脱离阀套。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述阀套移位装置基于测井获得的测井信息移动阀套。

11.根据权利要求9所述的装置，其中所述诊断仪器构造用于提供信息，所述信息是液体流量信息、气体流量信息、成像信息、流体速度信息、压力信息和温度信息中的一个。