CN101605963B - 可配置的井眼层隔离系统和相关方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于在井眼中提供层隔离的设备，包括多个互锁密封部件，在相对端部具有锚固部件。每一个锚固部件密封地接合井眼管形件，而互锁密封部件不接合其间的井眼的任何部分。在一个示例性应用中，利用了设置在处于压力下的井眼上方的井口和防喷管以及用于将装备运送到井口内的运送装置。第一锚固件、第二锚固件和多个互锁密封部件用运送装置分别运送到井眼中，并且随后在井眼中装配以提供层隔离。
Description
技术领域
本发明涉及用于隔离井眼中的一个或多个选定产层来防止流体迁移的装置和方法。
背景技术
在石油和天然气工业中，井被钻至地下碳氢化合物储层。然后将套管柱下入井中并且用水泥将套管柱固定到位。然后可对套管柱射孔和对储层完井。本领域普通技术人员能很好理解，生产管柱可同心地放置在套管柱内而且可开始碳氢化合物生产。
在钻井、完井和生产阶段期间，操作员发现有必要对井、套管柱和生产管柱进行各种修井作业、修理和维修。例如，可能在管状部件中偶然或故意地形成孔。替代地，操作员可能发现隔离某些产层是有利的。不管具体的应用如何，需要在管状部件内放置某些井下组件(例如衬管补片)，然后将井下组件锚固并且密封在管状部件内。
很多装置已经尝试形成用于这些井下组件的密封件和锚固件。例如，Owen等人的名称为“LINER AND REINFORCING SWAGEFOR CONDUIT IN A WELLBORE AND METHOD ANDAPPARATUS FOR SETTING SAME(井眼管道中的衬管和加强型模以及其安装方法和设备)”的美国专利No.3,948,321公开了通过使用型模装置和安装工具(setting tool)来将衬管安放在管道中的方法和设备。Owen等人的发明是将衬管锚固并且密封在井眼内。
虽然传统的井眼密封装置基本上是适当的，但是这种传统密封装置不能被有效配置的情况经常发生。例如，地面装备可能限制可运送到井中的密封装置的长度。在其他例子中，没有适当的运送装置来有效地处理和配置传统的密封装置。
本发明解决了现有技术的这些和其他缺点。
发明内容
在一方面中，本发明提供了一种用于在井眼中提供层隔离的设备，所述设备包括多个互锁密封部件，在相对端部具有锚固部件。每一个锚固部件密封地接合比如套管或衬管的井眼管形件。所述互锁密封部件不接合在相对端之间的井眼的任何部分。
在另一方面中，本发明提供了一种用于隔离具有处于压力下的流体的井眼的井段的系统。在一个实施例中，所述系统在地面上包括位于井眼上方的井口，位于井口上的防喷管(lubricator)，和比如钢丝绳或钻井用管的运送装置，其用于将装备运送到防喷管和井口中。在井眼中，该系统包括至少两个沿轴向间隔开的锚固件和多个互锁密封部件，所述锚固件适于密封地接合井眼管形件，所述多个互锁密封部件将第一锚固件连接到第二锚固件上。第一锚固件、第二锚固件和多个互锁密封部件可用运送装置单独运送到井眼中。
应该理解的是，为了可以更好地理解下面的详细说明，并且为了可以领会对本技术领域所做出的贡献，已经相当广泛地概括了本发明的更重要特征的实例。当然，存在将在下文描述的本发明的其他特征，它们将形成本文所附权利要求的主题。
因此，根据本发明，提供了一种用于隔离具有处于压力下的流体的井眼的井段的系统，包括：
井口，所述井口设置在所述井眼上方；
防喷管，所述防喷管设置在所述井口上，所述防喷管控制所述井眼中的流体压力；
运送装置，所述运送装置被经由所述防喷管和所述井口运送到所述井眼中；
第一锚固件，所述第一锚固件适于密封地接合井眼管形件；
第二锚固件，所述第二锚固件与所述第一锚固件沿轴向间隔开，所述第二锚固件构造用于密封地接合所述井眼管形件的表面；和
多个互锁密封部件，所述多个互锁密封部件将所述第一锚固件连接至所述第二锚固件，所述多个互锁密封部件不具有密封地接合所述井眼管形件的部分，其中，所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件各构造成通过所述运送装置单独运送到所述井眼中。
可选地，所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件构造成将流体限制在由所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件以及所述井眼的壁所限定的环形空间内。
可选地，所述第一锚固件和所述第二锚固件包括(i)金属-金属密封件和(ii)弹性体密封件中的一种。
可选地，所述多个互锁密封部件中的每一个包括抛光的座圈。
可选地，所述第一锚固件、第二锚固件和多个互锁密封部件构造成具有比所述防喷管的轴向长度更长的连接起来的长度。
可选地，所述系统还包括第一和第二型模，第一和第二型模中的每一个分别适于膨胀所述第一锚固件和所述第二锚固件。
可选地，所述系统还包括：第三锚固件，所述第三锚固件与所述第二锚固件沿轴向间隔开；和多个第二互锁密封部件，所述多个第二互锁密封部件将所述第二锚固件连接至所述第三锚固件，所述多个第二互锁密封部件不具有密封地接合所述井眼管形件的部分。
可选地，所述运送装置包括构造成响应于向下的撞击而分离的连接部件。
可选地，所述多个互锁密封部件包括互连的管状部件，每一个管状部件单独运送到所述井眼中并以串接方式连接在一起。
根据本发明，还提供了一种用于隔离具有处于压力下的流体的井眼的井段的方法，包括以下步骤：
将第一锚固件运送到所述井眼中；
致动所述第一锚固件来密封地接合所述井眼；
将多个互锁密封部件运送到所述井眼中，所述多个互锁密封部件为不具有接合所述井眼的部分的管状部件；
将第二锚固件运送到所述井眼中；
致动所述第二锚固件来密封地接合所述井眼；和
使用所述多个互锁密封部件将所述第一锚固件连接至所述第二锚固件，其中所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件单独运送到所述井眼中。
可选地，所述致动步骤包括将第一和第二型模分别推入所述第一锚固件和所述第二锚固件中。
可选地，所述方法还包括使用防喷管控制井眼流体压力。
可选地，所述多个互锁密封部件、所述第一锚固件和所述第二锚固件构造成具有比所述防喷管的轴向长度更长的连接起来的长度。
可选地，所述方法还包括将流体限制在由所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件所限定的环形空间内。
可选地，所述方法还包括将所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件用运送装置单独运送到井眼中。
根据本发明，还提供了一种用于隔离具有处于压力下的流体的井眼的井段的方法，所述方法包括：
通过运送装置将第一锚固件、第二锚固件和多个互锁密封部件单独运送到所述井眼中；
致动第一锚固件来密封地接合所述井眼；
形成将所述第一锚固件连接到所述第二锚固件的跨装密封件，所述跨装密封件具有多个不具有接合所述井眼的部分的密封部件；和
致动第二锚固件来密封地接合所述井眼。
可选地，所述多个互锁密封部件包括互连的管状部件；并且所述方法还包括将每一个管状部件单独运送到所述井眼中和将每一个管状部件以串接方式连接在一起的步骤。
可选地，所述致动步骤包括将所述第一和第二型模分别推入所述第一锚固件和所述第二锚固件中。
可选地，所述方法还包括使用防喷管控制井眼流体压力。
附图说明
为了详细理解本发明，应该结合附图并参照下面优选实施例的详细说明，附图中相同部件给出相同的附图标记，附图中：
图1示意性说明了本发明的一个实施例，其适用于在井中的选定产层中提供流体隔离；
图2示意性说明了本发明的下部锚固密封部件的一个实施例；
图3示意性说明了本发明的跨装(straddle)密封部件的一个实施例；
图4示意性说明了本发明上部锚固密封部件的一个实施例；
图5示意性说明了本发明的下送工具(running tool)的一个实施例；
图6以流程图的形式说明了根据本发明的方法的一个实施例，其适用于在井中的选定产层中提供流体隔离；和
图7和8示意性说明了根据本发明所做的连接布置的一个实施例。
具体实施方式
本发明涉及用于锚固一个或多个井下工具和/或用于密封井眼的井段的装置和方法。本发明易于具有不同形式的实施例。对于在附图中示出的和将在此详细描述的本发明的具体实施例的理解应该被认为是本发明原理的示例，并不旨在将本发明限制在此所示出和描述的内容。
现在参照图1，显示了在地下地层12中形成的井眼10。井眼10包括可用水泥固定到位的套管14。在地面上，井口16和比如防喷器组(BOP)18的相关装备和防喷管20设置在井眼10上方。众所周知，比如石油和天然气的生产流体沿井眼10向上流到地面。在一些情况下，井眼10中的产层22可能需要隔离以防止比如生产流体的井眼流体从井眼10渗出而进入地层12和/或防止不希望的地层流体(例如水)进入井眼10。该要求可能是由于人为射孔24、腐蚀26或一些其他原因而造成的套管14中的不连续性而产生的。
在一些情况下，井眼10不处于压力下，并且因此工具可运送到井眼10中而没有在地面喷出井眼流体的风险。在其他情况下，该井被认为是“处于压力下的井”，即井眼10充满处于压力下的流体。因而，为了防止井喷，必须在加压流体进入井眼10时对其进行限制。通常，比如防喷管20的装置用于控制在处于压力下的井(live well)情况下的压力。众所周知，防喷管是安装到井口顶部的长管。防喷管组件包括高压润滑脂注入部分和密封部件。在使用过程中，将工具插入并且密封在防喷管的孔中，防喷管中的压力增加到井眼压力。当释放时，工具移动进入井眼中。防喷管的长度限制可运送到处于压力下的井中的工具的长度。即，例如四十英尺长的防喷管仅可容纳长度小于四十英尺的工具。但是，如果需要隔离的产层长度大于四十英尺，则适当长度的传统套管补片不可能容纳在防喷管内。
参照图1，适于这种应用的井眼层隔离系统100的说明性实施例利用了多个节段或部分，其每一个可易于被传统的防喷管容纳。所述节段或部分的每一个在井眼中互锁或相互连接以在井眼中形成层隔离屏障，在其组装时比防喷管20的长度更长。在一个实施例中，适于在井眼10中提供流体隔离的可配置的井眼层隔离系统100包括锚固密封件102和104，和多个中间密封件或跨装密封件106。锚固密封件102，104和跨装密封件106配合从而形成横跨产层22的流体屏障，以防止井眼流体流出到地层中并且防止地层流体进入井眼10。显而易见，层隔离系统100可容易地构造成横跨几百以上或甚至超过一千英尺的跨距。
在一个实施例中，锚固密封件102和104分别或协同地将系统100锚固在井眼10内，并且用作密封件(即防止液体或气体进入或流出的屏障)。用于密封件102和104的适当锚固装置包括封隔器、卡瓦(slip)和可膨胀的金属-金属密封件。用于防止流体流出和流入的适当装置包括弹性体密封件、金属-金属密封件、由复合材料制成的密封件和适用于井眼环境的其他密封件。仅仅为了方便起见，锚固密封件102将被称为顶部锚固密封件102，锚固密封件104将被称为底部锚固密封件104。应该理解的是，如果需要，锚固密封件也可设置在锚固密封件102和锚固密封件104之间以提供额外的锚固。
在一个实施例中，跨装密封件106横跨锚固密封件102和104之间的长度并且其在组装时在密封件102和104之间形成密封的流体通道。出于示例目的，跨装密封件106显示为包括密封件106a、106i、106n，其中，密封件106a表示与顶部锚固密封件102连接的跨装密封件，密封件106n表示与底部锚固密封件104连接的跨装密封件。密封件106i表示插入密封件106a和106n之间的附加密封件。因而，系统100在最小的布置中可仅利用中间密封件106a和106n，或者在扩展结构中包括数十或数百个密封部件106i。在一种布置中，密封件106形成为互锁部件。即，例如，密封件106a构造成用于与密封件106i配合，并且密封件106i构造成用于与密封件106n配合。在密封件106之间的接合处使用比如夹子、锯齿形齿(wicker teeth)、螺纹、压合接头的适当锁定部件和比如弹性体密封件或金属密封件的适当密封部件。一些跨装密封件106可制成模块式或可互换式的，但这不必是必需的。术语“跨装”仅用于描述位于顶部锚固密封件102和底部锚固密封件104之间的相对中间位置的密封件106，并且不用于暗示任何特定的材料、结构或操作方法。
现在参照图2-4，显示了根据本发明制成的井眼隔离系统250的一个实施例，其在一个实施例中包括下部锚固部件200、一个或多个跨装部件300和上部锚固部件400。隔离系统250防止比如气体或液体的流体进入井眼的选定部分。图2示意性说明了下部锚固部件200的一个实施例，图3示意性说明了中间部件或跨装部件300的一个实施例，图4示意性说明了上部锚固部件400的一个实施例。一般来讲，下部锚固部件200和上部锚固部件400将隔离系统250固定在井眼中，跨装部件300在锚固部件200和400之间形成流体屏障。下部锚固部件200和上部锚固部件400可使用基本上将密封系统250锚固在井眼内并且在系统250和比如套管壁或衬管壁等相邻壁之间形成流体屏障的卡瓦、金属-金属密封件和/或弹性体密封件。在名称为“Ribbedsealing element and method of use(带肋密封件及其使用方法)”的美国专利6,276,690中讨论了用于在管状部件内密封和锚固的适当装置，其在此并入本文以作参考。
参照图2，示例性的下部锚固部件200包括楔部件202，该楔部件202与密封部件204协作以将下部锚固部件200锚固在井眼中并且在下部锚固部件200和相邻壁之间形成流体密封。下部锚固部件200还包括密封孔部分206，所述密封孔部分206形成防止流体进入井眼的伸长的长屏障。在一个实施例中，密封部件204可包括可膨胀的金属-金属密封件和/或弹性体密封件。在共同待审且具有共同专利权人的美国专利申请No.11/230,240中说明了示例性的密封件和锚固件。密封孔部分206包括内密封表面210和与相邻的跨装密封部件300的互补表面配合的连接表面212。在一种布置中，内密封表面210具有大致抛光的或光滑的表面，其在与互补表面接合时形成防止流体流入下部锚固部件200的孔214中的屏障。所述屏障可由金属-金属接触密封件形成和/或可用比如弹性体密封件的密封件形成。连接表面212包括一个或多个凹部、突出部或与配合表面上的互补特征接合的其他表面特征。在一种布置中，突出部包括多个锯齿形齿216，其允许在如下详述的单向齿合作用。
在一些实施例中，密封部件204可与密封孔部分206整体形成。在其他实施例中，密封孔部分206形成为与密封部件204配合的单独部分。在一种布置中，密封孔部分206和密封部件204为通过螺纹连接218或其他适当连接装置来相互连接的大致圆柱状部件。由于几个原因，将密封孔部分206形成为单独部件可能是有利的。首先，因为下部锚固部件200可横跨几英尺，因此使用多个较小的相互连接部分来构造下部锚固部件200可有利于加工、存储和操作。其次，某些应用可能要求具有气密密封的密封部件204，这可能需要金属-金属密封件及弹性体密封件，而其他应用可能要求具有液密密封的密封部件204，这可能需要金属-金属密封件或弹性体密封件。因而，下部锚固部件200可通过将适当结构的密封部件204连接至密封孔部分206而构造成用于特定的应用。
楔部件202以下述方式使密封部件204作用。在安装过程中，将楔部件202沿轴向推入密封部件204内部。由于楔部件202具有比密封部件204的内孔直径大的外部直径，因此密封部件204沿径向向外膨胀并且与比如套管、衬管、生产油管等(未显示)的井眼管形件的内表面接合。在一些实施例中，楔部件202和密封部件204之间的干涉接合将保持这两个部件的接合。在其他实施例中，锁定部件或连接部件205在安装过程中将楔部件202和密封部件204机械连接。锁定部件205可包括夹指(collet finger)、花键、齿、螺纹或适用于将楔部件202与密封部件204连接的其他部件。
传统的安装工具可用于沿轴向移动底部楔部件202和顶部楔部件402(图2和4)。在名称为“Ribbed sealing element and method of use(带肋密封件及其使用方法)”的美国专利No.6,276,690和名称为“Liner and reinforcing swage for conduit in a wellbore and methodand apparatus for setting same(衬管和用于井眼管道的加强型模及其安装方法和设备)”的美国专利No.3,948,321中公开了适当的安装工具，将这两个专利并入本文以作参考。安装工具可被液压致动或使用烟火或一些其他适当的装置致动。
参照图3，示例性的跨装部件300包括插入部分(stringer portion)302、一个或多个密封延伸部306和密封孔部分310。插入部分302与下部锚固部件200的密封孔部分206共同作用来将跨装部件300机械连接到下部锚固部件200上并且在这两个部件之间形成流体密封。为了形成流体屏障，插入部分302包括滑动进入与内密封表面210的套筒式接合的外密封表面312。在一些实施例中，表面到表面的接合可提供充分的密封，而在其他实施例中一个或多个密封件可插入两个表面312和210之间。为了形成机械连接，插入部分302包括一个或多个凹部、突出部或与配合表面上的互补特征接合的其他特征。在一种布置中，突出部包括多个与密封孔部分206的齿216接合的锯齿状齿304。齿304和齿216以下述方式齿合，即在齿304和216中的一个或多个接合和互锁时允许插入部分302滑入密封孔部分206中，但不能滑出密封孔部分206。因而，齿304和216提供了单向锁定作用。在一些实施例中，齿304和216形成为螺纹以使得插入部分302可旋出密封孔部分206。因而，这样的螺纹提供了用于将跨装部件300从下部锚固部件200分离的机构。
为了便于接合，插入部分302可包括一个或多个弱化部分314，该弱化部分允许插入部分302在进入密封孔部分206时折曲或弯曲。例如，形成在插入部分302中的一个或多个槽316可允许插入部分302直径减小或以一些其他期望的方式变形。应该理解的是，齿304和216仅是一个示例性的互补的共同作用的特征，其提供了跨装部件300和下部锚固部件200之间的锁定装置或连接装置。在其他实施例中，互锁外形也可用于使这些部件配合，例如具有突出头部或螺纹连接的可缩回夹头(collet)。在其他实施例中，也可使用摩擦密封、锁定环、灌注混合物和其他锁定装置。
密封延伸部306是大致管状部件，其在密封孔部分310和插入部分302之间延伸。在一些实施例中，密封延伸部306形成为一个连续管状部件。在其他实施例中，密封延伸部306形成为具有预定长度的模块式管状部件。多个密封延伸部可使用螺纹连接318或其他适当的连接装置相互连接。应该意识到，通过使用模块式密封延伸部可改变使插入部分302和密封孔部分310分隔开的轴向距离以便适合特别情况。
密封孔部分310包括内密封表面312和与相邻的跨装密封部件300的互补表面或顶部锚固部件400的互补表面配合的连接表面326。在一种布置中，内密封表面320具有大致抛光的或光滑的表面，其在与互补表面接合时形成防止流体流入跨装部件300的孔322中的屏障。所述屏障可由金属-金属接触形成和/或用比如弹性体密封件、复合密封件或塑料密封件的密封件形成。连接表面324包括一个或多个凹部、突出部或其他与配合表面的互补特征接合的表面特征。在一种布置中，突出部包括多个锯齿状齿326，允许前面描述的单向齿合作用。
参照图4，示例性的顶部锚固部件400包括楔部件402，该楔部件与密封部件404协作用于将顶部锚固部件400锚固在井眼中并且在顶部锚固部件400和相邻壁(未显示)之间形成流体密封。顶部锚固部件400还包括插入部分406，该插入部分与跨装部件300的密封孔部分310共同作用用于将跨装部件300机械连接到顶部锚固部件400上并且在这两个部件之间形成液密密封。为了形成流体屏障，插入部分406包括滑动进入与内密封表面320的套筒式接合的外密封表面410。在一些实施例中，表面到表面的接合可提供充分的密封，而在其他实施例中一个或多个密封件可插入两个表面410和320之间。为了形成机械连接，插入部分406包括一个或多个凹部、突出部或与配合表面上的互补特征接合的其他特征。在一种布置中，突出部包括多个与密封孔部分310的齿326接合的锯齿状齿408。齿408和齿326提供了前面描述的单向锁定作用。插入部分406也可包括弱化部分418，所述弱化部分418允许插入部分406以利于连接的方式变形。顶部锚固部件400也可包括类似于锁定部件205的锁定部件405，用于将楔部件402连接到密封部件404上。
如参照下部锚固部件400所讨论的，密封部件404可与插入部分406整体形成或形成为单独模块式部件，该单独模块式部件通过螺纹连接420或其他适当的连接装置与插入部分406配合。
现在参照图1和5，显示了用于配置井眼隔离装置100、250的一个或多个部件的下送工具500。下送工具500具有连接部件502，该连接部件接合将要运送到井眼中的选定井眼装置或工具505的内表面503。在一个实施例中，连接部件502在地面连接到选定装置上并且通过作用在下送工具500上的向下撞击而与选定装置503分离。下送工具500可在钻杆、连续油管、钢丝、钢丝绳或任何其他适当的运送系统上下送。在一种特别适用于钢丝绳或钢丝应用的布置中，连接部件502具有外夹头506和内支撑杆508。外夹头506包括多个径向扩张的指形部件510，该指形部件510具有与形成在选定井眼工具505的内表面503上的表面外形509互补的外形。内支撑杆508在夹头506内轴向滑动，这使指形部件510在两个或多个径向位置之间移动。在一种布置中，杆508包括径向向外推动指形部件510的台阶式表面或肩部516。为了将指形部件510保持在径向向外的位置中，比如剪切螺钉518的可剪切或易碎部件用于将杆508连接和固定到下送工具500的主体上。下送工具500在接收到足以将剪切螺钉518剪断的撞击力或冲击时释放工具505。
现在参照图3和5，跨装部件300是可由下送工具500运送的示例性工具。为了接收下送工具500，跨装部件300的内表面350包括与夹指510互补的外形352。在使用过程中，下送工具500插入跨装部件300中，并且指形部件510邻近外形352设置。接下来，支撑杆508被滑动或以其他方式被操纵，直到指形部件510接合外形352。在剪切螺钉518安装成用于将指形部件510锁定在接合位置中之后，跨装部件300可准备用于下入井眼中。在一个示例性配置中，跨装部件300落在已经设在井眼中的下部锚固部件200上或跨装部件300上。在建立接合之后，工具500上方的重物(未显示)被升高到一定距离并下落。所施加的力剪断剪切螺钉518，其而且允许支撑杆508的台阶式肩部516从指形部件510的下面滑出。当指形部件510径向缩回时，下送工具503释放跨装部件300。
应该意识到，许多系统或方法可用于致动下送工具500。例如，可将电动马达通电来操纵(例如平移或旋转)支撑杆508或指形部件510。在其他布置中，可施加液压压力来致动使指形部件510在接合和分离位置之间移动的活塞。在其他实施例中，运送装置(例如钢丝绳、钢丝、连续油管、钻杆)的操纵可用于致动支撑杆508或指形部件510。
在图3和4中，连接装置利用了插入部分302上的槽316和弱化部分314。现在参照图7和8，显示了可与井眼层隔离系统100一起使用的另一种示例性连接布置。在图7和8中所示的变型中，插入部分700包括齿或锯齿状物(wicker)702，而密封孔部分704接收套筒706。套筒706可使用螺纹连接、紧固件、锁定环或其他适当机构而被连接或固定到密封孔部分704上。套筒706包括允许套筒706弯曲的一个或多个槽708。套筒还包括齿710，该齿在插入部分700插入密封孔部分704时接合插入部分700的齿702。这样的布置可用于例如为插入部分700提供更大的刚度和/或可用于定制用于特别应用的连接。
现在参照图1和6，显示了用于密封井眼中的选定产层的示例性方法600。所述示例性方法600适用于“处于压力下的井”，即其中地层流体处于使生产流体流到地面的压力下。众所周知，例如井口、防喷器组和防喷管的地面装备设置在地面上用于保持对“处于压力下的井”的流动和压力控制。首先在步骤602，在地面装配用于运送底部锚固密封件104的工具串。该工具串可以是生产油管、连续油管、钢丝绳或钢丝。在步骤604将工具串运送或下入井眼。在设置在井眼中的选定位置时，在步骤606安装底部锚固密封件104。用于安装底部锚固密封件104的适当方法包括液压压力、烟火装置或机电装置。在步骤607，将跨装密封件106n连接到比如图5中所示的适当配置工具上，然后在步骤608，将跨装密封件106n下入井眼，并且在步骤610将跨装密封件106n连接到底部锚固密封件104上。在步骤611，将跨装密封件106i连接到配置工具(图5)上，然后在步骤612，将跨装密封件106i下入井眼并且在步骤614将跨装密封件106i连接到跨装密封件106n上。根据所需使用的跨装密封件106i的多少来重复执行步骤611到614。在步骤615，将跨装密封件106a连接到配置工具(图5)上。在步骤616，将跨装密封件106a下入井眼并且在步骤618将跨装密封106a连接到跨装密封件106i上。在步骤620，在地面装配用于运送顶部锚固密封件102的工具串。在步骤622，将顶部锚固密封件下入孔眼中。在步骤624将顶部锚固密封件102连接到跨装密封件106a上并且在步骤626放置并且安装顶部锚固密封件102。
应该意识到，图6的方法利用的锚固操作比下入井中的次数少。这可能是有利的，因为锚固操作(例如使用液压或烟火来安装锚固件)可能比简单地将工具下入井中更耗费时间并且成本高。如上所指出，跨装密封件或中间密封件106无需锚固操作来安装。因而，使用本发明的实施例的成本效益可能高于需要安装操作来安装密封装置的每一个或几乎每一个部件的系统。还应该意识到，在某些情况中，可利用多于两个密封件或锚固装置。例如，由于特别的井眼隔离装置的长度或由于套管或井眼衬管的材料性能，对于在三个或多个点处锚固井眼隔离装置可能是期望或有利的。因而，例如根据本发明制成的井眼隔离装置可利用顶部锚固密封件、中间密封件和底部锚固密封件，它们都由两个或多个跨装密封件隔开。甚至对于这样的结构，应该意识到，锚固操作的数量已经通过使用中间密封件或跨装密封件而被最小化。
返回来参照图2和4，在另一个实施例中，隔离系统250可包括直接连接到上部锚固部件300上的下部锚固部件200。例如，下部部件200的密封孔部分206可构造成用于机械且密封地连接到上部锚固部件300的插入部分406。这样的布置可能是有利的，例如，地面装备可能不能容纳甚至较小的产层补片。
应该理解的是，比如顶部、底部、上部和下部的术语并不暗示井眼中的任何特别结构或方位。而是，这些术语仅用于便于本发明实施例的各方面的描述。本领域技术人员可理解的是，这样的术语在例如水平井眼的一些情况中不是必须应用的。
前面的描述针对的是为了说明和解释本发明的特定实施例。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离本发明范围和精神的情况下，可对上面提出的实施例进行很多修改和改变。下面的权利要求应被解释为包括所有这样的修改和改变。
Claims (19)
1.一种用于隔离具有处于压力下的流体的井眼的井段的系统，包括：
井口，所述井口设置在所述井眼上方；
防喷管，所述防喷管设置在所述井口上，所述防喷管控制所述井眼中的流体压力；
运送装置，所述运送装置被经由所述防喷管和所述井口运送到所述井眼中；
第一锚固件，所述第一锚固件适于密封地接合井眼管形件；
第二锚固件，所述第二锚固件与所述第一锚固件沿轴向间隔开，所述第二锚固件构造用于密封地接合所述井眼管形件的表面；和
多个互锁密封部件，所述多个互锁密封部件将所述第一锚固件连接至所述第二锚固件，所述多个互锁密封部件不具有密封地接合所述井眼管形件的部分，其中，所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件各构造成通过所述运送装置单独运送到所述井眼中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件构造成将流体限制在由所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件以及所述井眼的壁所限定的环形空间内。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一锚固件和所述第二锚固件包括(i)金属密封件和(ii)弹性体密封件中的一种。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个互锁密封部件中的每一个包括抛光的座圈。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一锚固件、第二锚固件和多个互锁密封部件构造成具有比所述防喷管的轴向长度更长的连接起来的长度。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一型模和第二型模，第一型模和第二型模中的每一个分别适于膨胀所述第一锚固件和所述第二锚固件。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第三锚固件，所述第三锚固件与所述第二锚固件沿轴向间隔开；和
多个第二互锁密封部件，所述多个第二互锁密封部件将所述第二锚固件连接至所述第三锚固件，所述多个第二互锁密封部件不具有密封地接合所述井眼管形件的部分。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运送装置包括构造成响应于向下的撞击而分离的连接部件。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个互锁密封部件包括互连的管状部件，每一个管状部件单独运送到所述井眼中并以串接方式连接在一起。
10.一种用于隔离具有处于压力下的流体的井眼的井段的方法，包括以下步骤：
将第一锚固件运送到所述井眼中；
致动所述第一锚固件来密封地接合所述井眼；
将多个互锁密封部件运送到所述井眼中，所述多个互锁密封部件为不具有接合所述井眼的部分的管状部件；
将第二锚固件运送到所述井眼中；
致动所述第二锚固件来密封地接合所述井眼；和
使用所述多个互锁密封部件将所述第一锚固件连接至所述第二锚固件，其中所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件单独运送到所述井眼中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述致动步骤包括将第一型模和第二型模分别推入所述第一锚固件和所述第二锚固件中。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括使用防喷管控制井眼流体压力。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个互锁密封部件、所述第一锚固件和所述第二锚固件构造成具有比所述防喷管的轴向长度更长的连接起来的长度。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将流体限制在由所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件所限定的环形空间内。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述第一锚固件、所述第二锚固件和所述多个互锁密封部件用运送装置单独运送到井眼中。
16.一种用于隔离具有处于压力下的流体的井眼的井段的方法，所述方法包括：
通过运送装置将第一锚固件、第二锚固件和多个互锁密封部件单独运送到所述井眼中；
致动第一锚固件来密封地接合所述井眼；
形成将所述第一锚固件连接到所述第二锚固件的跨装密封件，所述跨装密封件具有所述多个互锁密封部件，所述多个互锁密封部件不具有接合所述井眼的部分；和
致动第二锚固件来密封地接合所述井眼。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个互锁密封部件包括互连的管状部件；并且所述方法还包括将每一个管状部件单独运送到所述井眼中和将每一个管状部件以串接方式连接在一起的步骤。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述致动步骤包括将第一型模和第二型模分别推入所述第一锚固件和所述第二锚固件中。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括使用防喷管控制井眼流体压力。
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