CN103764940A - 使用和报废地下井的线缆兼容的无钻机可操作环状空间接合系统 - Google Patents
使用和报废地下井的线缆兼容的无钻机可操作环状空间接合系统 Download PDFInfo
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Abstract
提供或确保至少部分地下井的可开采层的盖层恢复的方法和系统,其通过在可操作使用的空间中放置和支撑至少一个水泥等价井屏障部件,所述可操作使用的空间由至少一个线缆可操作和无钻机柱可操作的环状空间接合元件形成,包括可输送通过最内通道和从井口装置向下的线缆和无钻机柱可传输组件,并且使用可传导通过所述无钻机柱或通过可循环的流体柱的可移动流体的能量,以从所述最内通道操作或进入至少一个环状空间和转移围绕所述最内通道的至少一个导管的至少一部分壁,以提供至少一个水泥等价井屏障。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是专利合作条约(PCT)申请,其要求2011年7月5日提交并且2012年4月4日以GB2484166A公开的专利申请号为GB1111482.4,题目为“使用和报废地下井的线缆兼容的无钻机可操作环状空间接合系统(Cable Compatible Rig-Less Operable AnnuliEngagable System For Using and Abandoning a Subterranean Well)”的英国专利申请专利的优先权,通过参考并入其全部。
技术领域
一般地,本发明涉及线缆可传输和无钻机(无修井机,rig-less)可操作系统和方法,其可用于在至少部分基本上水井或基本上烃井上安装井屏障部件隔离,以延迟或进行地下井报废操作(作业,operation)。
背景技术
建造用于例如从溶解开采井或含水烃井采出基本上水,或采出基本上烃的地下井需要资本投资,期望在井寿命内资本回报,随后一旦储油层或生产层已经到达它们经济寿命的尽头或井的结构完整性变成问题,永久性报废所有或部分井以延迟进一步的成本。对于烃抽提工业,井的开采期限通常设计为5-20年的开采。然而,常规的实践大部分尽可能长地延长井寿命,甚至在超过其初始设计寿命之后并且不管招致任何边际经济损失,将最终的报废成本推向未来。对于地下存储工业,井可设计为50年寿命,但是随着时间推移存储井也可遇到完整性问题,需要干涉、维修或报废。
本发明的实施方式可用于通过放置井屏障部件以干涉或保持井的结构完整性来延迟报废,使得另外的边际生产或存储操作直到生产或存储操作的最终停止。实施方式进一步可用于永久性报废所有或部分生产的地面下或地下存储井。
因为放置可接受的报废屏障以永久性地隔离地下加压的液体和气体的成本包括没有资本回报的投资,所以财政上考虑的是继续寻找通过经边际生产提高延迟它或通过使与报废井的下部分——有时称为暂停——相关费用最小化,降低报废的净现成本,直到井的最终报废。
本发明的实施方式可用于无钻机干涉操作,以使边际生产提高和部分井报废使井暂停的成本最小化,直到最终报废作业(abandonmentcampaign)用于进一步使成本最小化,这潜在地使用无钻机实施方式。
本发明一般地涉及无钻机系统和方法,其可用于在至少部分基本上水井或基本上烃井上安装井屏障部件隔离以延迟或进行地下井报废操作。这通过如下允许和/或提供自井不同部分的生产或存储直到井达到其寿命的尽头并且准备好最终无钻机报废:使用接合井口装置的安装的导管,将装置或可固化流体混合物放置在选择的深度以使用本发明的无钻机可操作环状空间接合元件和方法隔离至少部分井。
本发明的各种实施方式可包括使用本发明人的其他发明或可与本发明人的其他发明一起使用,包括2012年2月1日公布的以英国专利GB2471760B公开,题目为“密封地下钻孔并且进行其他线缆井下旋转操作的装置和方法(Apparatus And Methods For SealingSubterranean Borehole And Performing Other Cable DownholeRotary Operations)”的发明;2010年7月6日提交,并且以US2011/0000668A1于2011年1月6日公布的题目为“过油管线缆旋转系统(Through Tubing Cable Rotary System)”的美国专利申请系列号12/803,775;2010年7月5日提交并且以WO2011/004183A2于2011年1月31日公布的题目为“密封地下钻孔和进行其他线缆井下旋转操作的装置和方法(Apparatus And Methods For Sealing SubterraneanBorehole And Performing Other Cable Downhole RotaryOperations)”的PCT专利申请系列号GB2010/051108;和2011年3月1日提交并且以WO2011/119198A1于2011年9月29日公布的题目为“选择性控制在来自单个主孔的井中的不同速度的流动流体流的管汇柱(Manifold String For Selectively Controlling Flowing Fluid StreamsOf Varying Velocities In Wells From A Single Main Bore)”的PCT专利申请系列号PCT/US2011/000377,其所有通过参考以它们的整体并入本文。
本发明利用形成和使用实践盖层恢复必须的地质时期井屏障部件的第四(4th)维度的方法和装置实施方式明显改善现有技术,其中提供可操作空间用于测井三(3)维之前放置的水泥胶结和用于支撑所述可操作空间内的至少一个水泥等价屏障部件,使用至少一个环状空间接合元件以从最内通道进入至少一个环状空间,通过转移围绕最内通道的至少一个导管的至少一部分壁,以提供所述可操作空间,桥跨所述可操作空间,并且通过所述可操作空间放置所述至少一个水泥等价井屏障部件,以形成至少一个地质时期-框架空间,其可用于流体隔离至少一部分地下井,而不从一个或多个地下深度下方移除安装的导管和相关的岩屑,以提供或确保在可开采层上方盖层恢复。
例如,本发明人的专利GB2471760B可用于当地质时期框架空间的要素存在时,例如,当固定的生产封隔器不阻挡环形通道时,形成四(4)维空间。在所述要素在不使用钻井装置(钻机,drilling rig)否则不可实现的情况下,通过提供地质时期框架要素,本发明提供明显的改善。本发明的方法和装置可用于,例如,围绕环状空间障碍物,比如生产封隔器放置和/或震击水泥等价密封材料,以增加在由先前在被井穿透之前含有可开采层的盖层限定的具体深度处成功形成地质第四维空间的概率。结果,通过确保或提供在所述具体深度处根据用于在第四维度的地质时期上密封井常规工业实践再密封所述盖层,无钻机报废可用的井的范围明显增加。
类似地,本发明对现有技术提供明显的改善,例如题目为“井报废装置(Well Abandonment Apparatus)”的WO2004/016901A1没有工业盖层替换实践和更低成本无钻机线缆可传输实践,并且教导使用更高成本钻杆和挠性油管输送和循环方法,使用电和液压集成管束用于供电和控制。相反地,本发明可使用由原地(in-place)油管和套管形成的多个通道中可循环的流体柱,以操作环状空间接合元件和形成和/或使用四(4)维可操作空间,其可与在对于在地质时期框架内提供或确保所述盖层恢复必须的地质指示的深度处盖层恢复的实践一致。
本发明提供方法和元件的无钻机井环状空间进入和报废系统,其可用于解决已经迫使工业使用使用昂贵的、过度指定(over specified)的钻井装置和/或部署的管道循环以符合最小的公开井暂停、侧钻和报废最佳实践和标准的复杂系列的问题。常规的无钻机技术一般地使用,例如(如),射孔枪、砂轮切割机和剧烈爆炸物以粗略接合环状空间或复杂和相对大并且仍昂贵的无钻机挠性油管或管道处理装置,其不适于最小的空间和基础设施限制的情况,比如正常无人的最小的偏僻陆上井和海上装置。
本发明提供线缆兼容的实施方式,可与钢丝和网状挠性金属丝线一起使用以对所有的井环状空间提供选择性可控的进入,以:i)充分清洁环状空间来为水泥和其他适当的永久性井屏障部件的适当胶结提供可湿润表面,ii)提供测井进入(logging access),以确认井套管后存在初次注水泥,iii)提供井导管之间的余隙以确保导管嵌入水泥和/或在金属导管的内侧和外侧具有水泥以防止腐蚀,iv)移除潜在的渗漏通道,比如来自环状空间的控制线和线缆,和vi)跨越特别不渗透地层放置井屏障部件,以符合公开的永久性报废的工业最佳实践,其中对于限制的空间和资源例如电力的最小装置,和多个井的许多复杂系统设备安装和设备拆卸的成本是成本昂贵的更大装置,全面的常规的无钻机报废系统不可获得。
本发明的方法和系统以各种组合可使用以整体上提供无钻机井暂停、侧钻和报废系统,以符合各种出版物中描述的工业最佳实践,包括2004年8月3日的NORSOK D-010校订本,其限定用于形成抵抗地下加压的液体和气体的多个承压式外壳的常规井屏障部件的要求。
本发明的方法和装置不同于常规的烃和存储工业实践和装置,其设计用于重要的使用寿命,因为本实施方式可使用更经济的放置永久性井屏障部件的手段。例如,在常规的油管补片设计为修补重要生产周期的裂口油管情况下,本发明的各种实施方式可用于提供临时的和/或部分的流体压力循环能力,以放置永久性水泥塞,因为考虑到井被报废,修补裂口油管的额外支出是不必要的。此外,本发明可用于增加井的数量,其中更低成本无钻机钢丝操作可用于放置永久性井屏障部件,像水泥,其与使用极其昂贵的和过度指定的钻井装置以对没有进一步价值的资产做工作的常规实践相反。
本发明可与钻机或常规的无钻机装置一起使用,比如2011年4月12日公布的美国专利7921918B2描述的那些,通过参考以其整体并入本文,以提供对无钻机导管处理系统的参考。然而,本发明可进一步用于最小化需要的操作占地面积和资源,因为本发明的系统和装置可与管道处理装置一起使用,但不必须,并且利用挠性钢缆或挠性油管柱的张力和泵装置,或任选地用电缆可操作,通过使用井的可循环流体柱的井口装置。
当从最内通道放置井屏障部件和形成分支通道时,本发明的无钻机暂停、侧钻和报废系统的各种方法和流体和装置元件的实施方式可结合常规的无钻机可操作方法和装置,用于进入井的环状空间和可开采层和/或形成新的井屏障部件,其可以是用铰接导管、挠性柱(软管,coiled string)和/或井的可循环流体柱无钻机可放置的。
本发明的系统的可泵送元件代表对描述可膨胀的砾石充填的1999年8月4日公布的EP0933414A1和2007年3月7日公布的GB2429725A的教导的明显改善;和对描述有机土和水泥混合物的2003年7月31日公布的US2003/0144374Al,和2005年6月29日公布的EP1614669A1的教导的明显改善;其所有通过参考以它们的整体并入本文。在常规的实践关注水生产隔离,具有用粘土和水泥的可膨胀的和储层隔离的情况下,本发明提供混合递变硬颗粒的方法,所述颗粒可结合可膨胀的颗粒和粘土型水泥,以在井环状空间中形成环状空间桥连基体或假封隔器,形成井屏障和/或支撑永久性屏障例如纯水泥的放置。本发明进一步通过并入来自钻井工业的反应物混合方法——通常称为油泥,可用于临时密封渗漏底部井筒——改善无钻机报废的常规的或现有的实践。本发明的递变硬的和可膨胀的颗粒混合与有机土、油和水泥的组合在无钻机操作期间提供隔离井环状空间的手段并且在井的选择部分提供永久性屏障。
其他现有的方法和系统,例如,EP0933414A1和GB2429725A描述堵水和砾石充填中使用的可膨胀的颗粒充填,而US2003/0144374Al和EP1614669A1描述了用于密封可生产的烃地层的有机土水泥混合物,历史上与钻井从业者的在钻井操作期间使用关闭断裂地层的“油泥”相当。常规的充填方法没有记载在本实施方式中,本实施方式包括与递变可膨胀颗粒和粘土混合物混合的硬递变颗粒,以在环状空间中形成流体可部署的硬承压式基体或假封隔器,如本发明中指定的。因此,本发明提供对无钻机干涉和报废从业者的明显改善和有利,使用流变学可控的流体元件包括,例如,与尺寸特定的递变可膨胀的颗粒充填混合物混合的硬尺寸特定的颗粒,其中孔隙空间用粘土型油泥或粘土型水泥填充以形成承压式基体。用与可混杂的凝胶状油泥或水泥可泵送的递变可膨胀颗粒混合物一起使用的液压充填方法和元件,本发明流变学可控流体的承压能力进一步增加,以形成承应力式和承压式基体,其具有与低重力固体和颗粒尺寸的粘土型油泥或水泥混合的可膨胀颗粒和更硬中等递变颗粒尺寸,以密封充填的颗粒和井壁,例如导管,可渗透导管和/或地层壁之间的孔隙空间,从而可在井的环状空间中形成假封隔器用于井报废,暂停和侧钻目的。该假封隔器与水泥或油基油泥的固化性质兼容,以在地下井的无钻机报废和/或临时暂停期间为密封材料提供支撑,形成例如,跨井环状空间的壁和周围的水泥无限承压式桥。另外地,本发明代表对常规粘土水泥(粘土胶结物)混合物的明显改善,方法实施方式用于在需要井屏障部件的点分层部署化学活性流体混合物的反应物以控制混合和化学凝胶,其中可膨胀材料与例如烃或水的进一步化学反应在所述点处也是可能的。
本发明的钻孔和可扩张导管放置代表对下述中公开那些教导的明显改善:描述微孔钻井和测井的2005年11月17日公布的美国专利申请2005/0252688,和2004年4月15日公布的美国专利申请2004/0069487Al;和描述在导管中钻洞并且在环状空间中放置可密封材料的2009年12月17日公布的WO2009/152532Al。本发明对这种常规的实践进行改善,其通过提供通过其可放置井屏障部件和测井工具的多个尺寸和放置装置,以确认套管后的初次注水泥胶结符合公开的最小工业要求,而类似的常规挠性金属丝线兼容的方法或装置对于井的经济报废不可取。
本发明的轴向螺杆和/或牵引车实施方式提供更稳靠的可结合管道破坏和输送手段,用于井导管的扯碎和磨铣,其不需要如2005年3月22日公布的美国专利6,868,906B1的教导中描述的计算机控制。就复杂计算机系统而言,Greenfield烃生产具有重要的价值,并且在井的建造期间使用计算机控制系统的相关经济学是显著的;然而,报废的井没有进一步的价值,井导管在井的解构一般称为报废之后没有进一步应用。所以,报废的经济学是明显不同的并且需要的不同工具。本发明在低成本无钻机干涉领域中提供明显的改善,其通过提供方法和装置的系统以符合无钻机报废的更低成本要求,其可用于可能在初始井建造期间没有批准完井和/或未批准使用钻井装置或昂贵的计算机操作系统,但可用于提供边际收入以弥补延迟最终报废成本的井的边际可开采层的暂停和侧钻。
美国专利申请2005/0252688描述用于紧邻注水泥的套管的单个微孔穿过地层的方法,以为可生产地层放置可扩张砂滤层。然而,该参考文献没有记载,并且不适于,同时放置多个孔和/或用随后的工具,比如常规的测井工具选择性进入所述孔。进一步,该常规的方法未教导放置通过环状空间的完整通道,如本发明所描述的。尽管美国专利申请2004/0069487Al描述用于提供微孔中地层测量和流体踪迹的方法,但是其未教导提供足够的直径、角偏移或选择性钻孔再入。进一步,WO2009/152532Al中教导的发明可用于在最内导管中钻洞或切口,以进入单个环状空间并且在该环状空间中放置井屏障部件可固化材料;然而,该参考文献未教导,其也不可用于,进入多个环状空间和/或放置使用井屏障部件元件比如可固化密封材料的盖层恢复需要的测量设备。而且,WO2009/152532Al未教导提供导管用于自井不同部分生产或存储,以用边际生产延迟最终报废。相反地,本发明教导多个孔和可扩张导管,其不限于微钻孔并且可用于流体连通、常规测井装置和其他设备的放置,然后根据公开的工业指南放置水泥。因此,通过允许更多和更大的钻孔和导管尺寸通过井的最内孔,本发明提供对常规技术的明显改善。这然后使得井操作人员选择性引导,例如,电动机和更高扭矩的挠性柱水力发动机,以选择性放置更大钻头和选择性进入多个更大钻头-携带的-可扩张-导管,可与更高流速一起使用,以流体连通通过环状空间,其与携带的可扩张导管通道是隔离的,以例如,进入可开采层、布置设备、井屏障部件和/或流变学可控的流体元件。
本发明的低扭矩离心部署的可处理挠性线缆柱兼容的磨铣实施方式代表对现有技术的明显改善,比如1997年4月7日公布的美国专利5101895A1,和2009年12月17日公布的WO2009/152532Al的那些。本发明提供平衡的球节磨机用旋转的离心力可部署的无钻机、低成本磨铣的明显改善,并且布置从而减少扭矩并且如果在使用期间磨机被卡住(stuck)是井下可处理的。
任何部分井的无钻机报废的主要目标之一是其以最低可能的成本破坏,其中本发明由低成本、简单和稳靠的方法和元件组成,其可能更类似于使用大锤而不是使用美国专利6,868,906B1的常规计算机控制教导,其涉及钻井组件的复杂计算机控制牵引车输送用于井维修和仅仅可部署在钢缆或控制管缆上。相对于需要计算机控制的复杂操作,本发明的操作益处是大量且明显的,其仅仅需要流体循环,供电和/或操作的线张力,其中本发明的简单操作一般易于支持和较便宜。另外地,如果组件井下被卡住,考虑到复杂装置的建造成本,则收回复杂闭环系统操作装置和牵引车的价值是显著的,因此在井是没有未来价值的负债时,由于像报废的操作中失去的风险限制它们的使用。本发明的方法和元件是无钻机可操作的,线缆张力和循环流体柱的压力驱动水力发动机或电导体以操作电动机和/或可处理牵引车,其使用低成本可处理发动机的反扭矩驱动各种可处理旋转或非旋转装置的推或拉,以穿透不能够提供将来投资回报的井中的壁。破坏所述井的危险,例如通过破碎、切割和旋转从非可旋转线缆悬挂的设施的猛烈震击、磨铣、扯碎和钢导管的牵引车切割轮破坏,代表井下卡住和/或破坏线缆的明显风险。本发明提供对更复杂系统的明显益处,例如美国专利6,868,906B1、美国专利申请2005/0252688、美国专利申请2004/0069487Al和WO2009/152532Al,因为其需要较不复杂的系统,该系统设计用于在例如绞盘线缆起油管装置的高张力载荷下操作,其中如果必要元件可井下处置,以避免更复杂系统的更昂贵操作,固有的可再用值证明所述复杂系统的收回是正当的。
另外地,常规的设备,比如WO2009/152532Al中描述的那些一般不适于与线缆操作一起使用,因为当导管磨铣移位(milled shift)时其将发生不平衡磨铣臂的不规则旋转,因此对高-扭矩井下发动机放置不可接受的张力载荷,潜在地造成其磨铣组件的损伤或卡钻(sticking)和打滑问题,其一般不适于需要低扭矩和平衡旋转以防止线缆污垢的线缆操作。尽管美国专利5101895A1提供平衡的切割和/或磨铣刀片装置,但磨铣刀片被提供的扭矩驱动并且局限在不自动调节以平衡旋转、限制扭矩和防止振动的刚性部署装置中,即对于线缆部署磨铣工具是不可接受的。相反地,本发明的旋转线缆工具磨铣实施方式包括平衡的部署磨机,其固有地用球节和旋转切割结构调节导管偏心距,其适于挠性柱应用上的更低扭矩发动机,以防止不规则旋转,磨机的旋转调节部署的离心力是导管移位。
本发明提供对1999年9月28日公布的描述可用于修补生产油管中渗漏的可扩张油管补片的美国专利5,957,195的教导的明显改善。本发明提供可膨胀的、可扩张的筛网-膜流体导管,其可用于将水泥和/或流变学可控的流体元件布置在任何环状空间和/或阻塞最内通道和一个或更多个环状空间之间的流体连通。因此,由于下述情况的高概率,本发明对无钻机报废领域中常规的扩张油管补片提供明显的改善:造成第一裂口的油管情况是老化、腐蚀和/或磨损的结果,其将导致不能用单个补片修补的进一步裂口或油管毁坏。相反地,本发明可包括预防的能力以及修补油管的能力,由于筛网的渗透性,其可提供减压以防止油管的爆裂或毁坏,同时放置和允许水泥硬化,并借此筛网可没有与水泥凝固相关的水,这不像固体常规的油管补片。此外,扩张筛网导管可放置通过井的环状空间,和可用于促进更重的粘性流体,例如水泥,通过或围绕筛网导管,其中筛网的孔隙空间可提供天然减压系统,其可允许有限的渗漏,以当在导管的内侧和外侧存在不同密度的流体时防止流体导管的爆裂或毁坏,这不像常规的可扩张固体油管技术。另外地,本发明代表对常规的可扩张砂滤层的明显改善,其设计用于防止出砂,这通过引导可膨胀的套筒或递变可充填的和可膨胀的颗粒至可扩张筛网导管——其提供减压的益处,以防止导管毁坏同时促使大部分流体通过导管流通至选择的位置。
本发明的元件系统的各种方法和装置实施方式可用于形成扩大的通道,包括井导管和设施的磨铣和扯碎和/或安装的井导管和设施的压缩或压实以例如进一步形成或扩大通道用于放置永久性井屏障部件。其他各种实施方式包括小的钻井和套管组件,其可用于在井的孔和环状空间中放置小直径钻孔和/或可扩张套管、可扩张密封件或可膨胀的材料,以形成可用于放置例如测井设施来测定井的孔或环状空间中任何必要补救行动的承压式通道。本发明因此可用于边际生产提高或地下存储井完整性修补,以通过延迟它来提供进一步收入和降低井报废的总净现成本,其中本发明也可用于井的地下部分的最终报废。
对其中不期望再入(re-entry)的井的各个部分,井报废代表确保地下加压的流体与地表和/或其他更低压暴露的可渗透层例如地下水面永久性隔离而采取的行动,并且其中被选择性使用和/或报废的部分在由地层中压力和上覆层隔离下面地层流体压力和其他上面可渗透层表面的承压能力指定的深度处需要永久性流体隔离。包括由井进入的当存在压差时具有流体移动可能性的地层的地下加压的渗透层通常必须被隔离,以防止其地下层比如地下水面,或地面和海洋环境的污染。
本发明的各种实施方式可用于压力控制工作外壳中,其使用挠性柱、防喷管、润滑头(grease heads)或其他常规的压力控制设施,接合至井口装置和阀门树的上端以在从井口装置向下延伸的地下井的通道和环状空间中干涉,以永久性隔离由通道进入的地下加压的流体,而没有在井中放置浓稠的加重压井液和突破地面压力屏障的风险和成本,因此如果加重地下压力的稠液体柱丢失,则将人员和环境暴露在更高潜在的不受控制的流体流动。
对于在海底环境中的无钻机操作,需要在含压力的环境内进行井干涉和报废操作,其中升降器和防喷管必须接合到海底阀门树的上端,以移除塞子,用于进入最内井筒。然而,进入海底井的环状空间是受限的,在初始热扩张期间大部分井打开最内环状空间朝向生产流,其后海底环状空间关闭。许多海底配置也通过放置在海底阀门树上的歧管提供流体进入最内环状空间,其也可接合支撑导管管线,比如甲醇线。本发明从在压力控制环境下的船和防喷管装置,例如海底防喷管和BOP,至无钻机进入和报废井是有用的,而不需要升降器从泥线至或高于海平面。
永久性报废一般认为是在打算不使用或再入报废部分的所有或部分井中放置一系列的永久性屏障,通常称为堵塞和报废。永久性井屏障一般认为是井屏障外壳,其包括一系列井屏障部件,它们单独或组合产生环绕密封件,该密封件具有永久或永远隔离更深地下压力免于污染更浅地层例如地下水渗透层,和/或高于地面或海洋环境的特征。各种出版物,包括Oil and Gas UK Issue9,2009年1月,用于井的暂停和报废的指南,限定了用于井的永久性报废的常规最佳实践和相关的可接受的井屏障部件,其用于形成多个承压式外壳,在地质时期上抵抗地下加压的液体和气体。
目前,没有现存的用于报废井的全面系统,而是使用过度指定的和昂贵的钻井装置。本发明通过规定无钻机暂停、侧钻和报废陆上和海上、表面和海底、基本上烃和基本上水的井的方法和装置,提供重要的和明显的方案,其也符合放置工业可接受的永久性报废井屏障部件公布的常规最佳实践。
永久性报废的成本可表达为放置永久性屏障以在无限时间段抑制地下流体压力需要的时间间隔和需要设施的数量和类型的函数。当使用钻井规格钻机时,报废的成本一般更高,所述钻机能够建造大提升能力、泵送和导管处理系统的井,这需要大量的辅助设施和人员进行操作。相反地,当操作一般称为“无钻机”系统时,报废的成本一般明显更低,具有明显更少的辅助设施和人员操作更低提升能力、泵送和导管处理系统。
本发明的实施方式一般可用于符合公开的工业最小要求和使用无钻机干涉和报废方法放置永久性屏障的最佳实践。
钻井规格钻机一般用于通过从井和潜在地磨机套管切割和提升大的和/或长的导管柱,以在移出导管的孔内放置未阻塞水泥塞孔。常规的危险存在,尤其当井中的设施必须移出以放置可接受的永远屏障时,其中设施可涂布有低比活性(LSA)结垢(scale)或通常出现的放射性材料(NORM)沉积物,其在井的生产寿命中积聚。本发明无钻机报废实施方式可用于保护环境和人员避免这些危险,其,如果在现有的实践中可实现时,将增加另外的成本和/或降低报废实践的效率。本发明无钻机报废实施方式提供可用于在地层中留下污染的井设施的可接受的方法和系统。
本发明的实施方式可与安装的井装置一起使用以避免需要完井设施移除和将人员和环境暴露于各种危险材料,所述危险材料可随着时间推移在设施上积聚。
在不足水泥存在于套管之后并且生产设施已经移出的情况下,可常规需要钻井装置以磨铣套管,从而横跨未阻塞的地层孔放置水泥塞。套管磨铣操作需要的资源和相关的成本可通常与建造井的初始常规的成本相当。
本发明的各种实施方式可用于进入环状空间,从而测量套管后水泥的存在,或其缺乏,而其他各种实施方式可用于扯碎生产导管和磨机套管以提供未阻塞空间,用于横跨孔放置水泥。
操作钻井装置需要围绕构建或破坏的井的井口装置的大量空间,用于放置和操作大提升能力、泵送和导管处理系统,无论该工作发生陆上或海上。钻井装置一般是主要可控的昂贵的驱动性的资本回报,并且海上钻井规格钻机一般是明显比陆上钻井装置更昂贵,因为它们包括在潜在地危险环境中能够支撑大量人,通常超过百人的生活环境。尽管对挠性油管井操作的要求明显小于对钻井装置的要求,但它们明显大于包括电缆或钢丝干涉的钢缆操作的要求。
本发明可用于提供更小的无钻机操作占地面积,类似于例如在更小的正常无人平台上可用的电缆和钢丝操作,方法和装置需要最小的资源和相关的空间以进行必要的暂停、侧钻和最终报废操作。
一般不需要可用于移出井下设施的大提升能力钻机,前体是可进入环状空间并且永久性隔离可放置在环状空间中。一般地,无钻机报废操作使用过油管或过导管操作使设施和人员要求最小化,其使用安装的完井和套管柱来循环水泥,并且最终将设施留在井下。
用无钻机操作提供环状空间控制和永久性隔离屏障挑战没有普遍接受的在环状空间中验证和放置永久性屏障二者的常规无钻机方式,如公开的工业最佳实践所要求,因为当完井设施留在井中时存在的许多潜在的渗漏通道,其中常规的测井可仅仅在完井设施已经被移出之后进行。例如,在水泥屏障中留下井下的线缆和控制线可代表明显的渗漏通道,因为毛细力或摩擦力可防止粘性水泥进入小直径的控制线或线缆的护套。另外地,尽管可存在初始安装的初次注水泥胶结的记录,但随着时间推移,初次注水泥胶结可能在生产期间由套管的压力和热循环而故障,并且渗漏通道可存在于套管和地层之间,使得适当放置常规的无钻机报废无效。
另外地,当在通过常规的油管无钻机井报废期间完井管或导管和完井设施留在井下时,可围绕安装的装置形成渗漏通道——如果它们不与其他设施偏置从而嵌入,例如,水泥中,包括验证井的孔和环状空间中永久性屏障的位置和放置,以测定是否需要进一步补救行动。
本发明的各种实施方式可用于在周围孔中压缩切断的井设施,以移除阻塞和潜在的渗漏通道,同时提供套管后测井的空间,以测定是否存在可接受的水泥胶结。
永久性屏障必须防止加压流体通过屏障的主要特征是:i)长期隔离完整性其ii)胶结完井设施和iii)随着时间推移不劣化iv)收缩,从而允许围绕屏障流动,其必须具有v)易延展的或非易碎特性,以适应机械载荷以及压力和温度方案的变化,其中易延展的或非易碎材料也必须vi)抗井下流体和/或气体,比如烃气体、CO2和H2S进入或穿过其主体(mass)。尽管水泥目前是用于永久性井屏障的主要油气工业材料,但是也可使用其他适当的材料,只要它们符合这些必要的常规要求。
本发明实施方式可与水泥和其他适当的无钻机可部署的永久性报废材料一起使用,各种实施方式可用于清洁孔和环状空间的可潜在地干涉放置永久性不渗透屏障例如水泥的危险的或良性的岩屑,以进一步为水泥胶结提供可湿润表面,其中报废期间部分井可被打开来处理危险材料,比如LSA结垢。
井报废最流行的永久性屏障是深度足够确保良好质量和水泥胶结完井设施的水泥柱。完井设施的表面在水泥浆放置期间必须是可湿润的和可接近的。如果设施,比如完井设施或套管留在地层孔中,则水泥也必须放置在两侧,将该设施或套管嵌入胶结的水泥中,因为如果水泥胶结差或缺少水泥胶结将可腐蚀设施暴露于地下流体,则随着时间推移金属设施可能腐蚀,随后提供渗漏通道。不认为注水泥的套管是横向流入或流出井筒的永久性屏障,除非套管和包括的导管的内径和外径用好质量水泥密封,其胶结至套管。注意,如果存在差的胶结,流体可迁移通过差质量水泥或轴向沿着套管的内或外表面穿过微环状空间,最终当不完整局部化的水泥护套出现在内部孔或环状空间时,腐蚀套管。
本发明的各种其他实施方式可用于提供偏心导管的空间和偏置,以允许井下完井设施和套管流体地和机械地清洁,来提供较清洁的空间和可湿润表面并且提供足够好质量的水泥胶结,从而防止轴向或横向加压的流体流动。
因为安装的永久性井屏障的寿命可以以地质时期,即数百万年测量,并且因为天然排斥真空,井屏障必须也设计为抗耗竭储层的再加压,因为随着时间推移耗竭储层试图回到其初始状态。在许多地下储层中,这需要在特定深度处放置屏障以替换控制加压的地下流体的初始盖层,然后其被井穿透。在初始井设计中缺少远见通常是使用钻井规格钻机报废井的主要原因,因为当完井设施,例如生产封隔器不能隔离或阻止进入隔离的边际可生产的地层时,不正确地放置它们用于常规的无钻机报废和/或边际生产提高。
本发明的其他实施方式可用于进入所有周围的环状空间,替换和/或绕过环状空间的生产封隔器隔离,而仍其他实施方式可用于在井的暂停和/或侧钻和环状空间隔离的放置期间进入隔离的边际可生产的地层或进入可注入地层用于危险材料的处理,并且可用于进入导管以延迟或进行井的最终报废,以潜在地减少报废的净现成本。
以在井操作期间和其后的无限时间合理的成功概率,防止使环境和人员暴露于危险材料,例如,来自边际可生产地层的烃、盐水、天然存在或由于水注入的H2S、和/或LSA结垢或NORM,需要多余的,即多个可验证的测试屏障。井的完整性一般在操作和报废期间都通过至少两个验证屏障的存在进行测量。
本发明的各种实施方式可用于为多个环状空间屏障提供支撑的环状空间水泥放置,所述环状空间屏障用常规的测井和标记方法是可验证的,但是其对于常规的无钻机应用不可用,这是因为它们不能选择性进入环状空间或通过环状空间进入通道进行压力测试,其中本发明可用于进入所有的环状空间以报废所有或部分地下井。
井操作人员在井使用寿命的每个阶段面对一系列挑战,因为它们寻找需要最大化经济回收和减少符合它们对安全和环境敏感操作和报废义务的报废负债的净现值之间的平衡。当井失去结构完整性时,其可定义为明显的当前或可能的将来失去压力或流体承受能力和/或一般的不可操作性,所有或部分井可关井用于维修或暂停直到最终报废或可能需要立即堵塞和报废,这潜在地在地层中留下不能满足干涉或新井的成本的储量。
一些更频繁报告的结构完整性问题是缺少集中化,这导致由热循环移动的导管腐蚀、井导管系统中的腐蚀;例如,来自生物有机体或形成渗漏通过或破坏导管的H2S,或与地下安全阀、气举阀、环状空间阀和其他这种设施相关的设施和/或阀故障。其他常见问题包括不清楚的环状空间压力、连接器故障、结垢、由于钻井操作的套管磨损、井口装置生长或收缩和采油树或阀门树故障或表面或海底的渗漏。这些问题包括这样的区域,其中操作人员能够或选择测试并且有其他(比如传导管(conductor)的内部)操作人员不可能或不能测试的区域,并且其可能表示对经济可行性和环境的严重风险。井的各个部分,尤其是环状空间内的问题,不能被在没有例如用钻井装置明显干涉或破碎井屏障的情况下,常规进入,并且因此,是明显的成本和对操作人员的安全风险,其不适于常规的无钻机操作缓解。
使用钻井规格钻机用于井干涉的主要优势是在井干涉和报废期间移除导管和进入环状空间,其中得到(access)和测定环状空间套管和生产导管或油管后初次注水泥的条件的能力用于就将来生产和/或报废作出关键决定。如果井套管被腐蚀或缺少外水泥护套,可采取补救行动,例如,套管磨铣以提供永久性屏障。相反地,当在不能水泥测井进入环状空间的情况下作出盲目的决定和尝试放置水泥失败时,常规的无钻机井报废加重了该问题,从而对潜在地严重和恶化的井完整性问题,放置另一屏障,其可表示技术上和经济上的明显进一步挑战,甚至对于钻井装置。
本发明的各种实施方式可用于通过为测量设备和密封材料提供接近和/或空间,收集常规的无钻机操作不能获取的信息。一旦收集这种信息,仍其他实施方式可用于无钻机放置屏障,和/或磨铣或扯碎导管和套管以暴露和桥跨硬不渗透地层或盖层地层,用于放置永久性屏障,而不嵌入设施以确保结构完整性。
一般而言,认为老化是井结构完整性问题的主要原因。与延长的油田寿命相关的侵蚀、腐蚀和一般的疲劳破坏,尤其在超过其设计寿命的井中,连同差的设计、安装和完整性确保,以及与老化井原料相关的维修标准的组合,一般是随着时间推移问题频率增加的原因。这些问题可由于例如,油田寿命后期的增加水平的含水量、生产增产和气举进一步加重。
然而,普遍的常规意见是尽管老化的确是显著的问题,但是如果操作正确,其不应是可造成生产过早停止的结构完整性问题的原因。另外地,通过放置期间降低轻质流体进入例如水泥的倾向,通过在报废前进一步生产充分耗尽的生产层提供更适于放置永久性屏障的地下压力耗尽环境。
存在以低成本无钻机操作延迟报废的需要,对于基本上烃和基本上水的井二者,放置井屏障部件以增加投资资本回报,通过无钻机侧钻,用于边际生产提高,暂停和/或报废部分井,以重建或延长井结构完整性用于老化生产和存储井资产;和因此,防止地下地平线,比如地下水面或表面和海洋环境的污染。
存在小的操作占地面积无钻机井屏障部件放置操作的需要,其可用于控制成本和/或在受限空间中进行操作,例如电缆或钢丝操作、在正常无人的平台上、从海底井上的船或在环境敏感区域例如永久冻土区中,其那里担忧恶劣环境和环境冲击。也存在相关的需要,用于在闭合的压力控制外壳中工作,以防止将操作人员和环境二者暴露于地下压力失控的风险,尤其是如果例如,井干涉加重压井液柱损失到地下裂缝。
存在用无钻机系统避免钻井装置的高成本的需要,所述无钻机系统能够使用和/或符合公开的常规最佳实践暂停、侧钻和/或报废陆上和海上、表面和海底、基本上烃和基本上水的井,用于放置工业可接受的永久性报废井屏障部件。
存在通过无钻机放置报废屏障并将设施留在井下防止风险和除去保护人员和环境免受被放射性材料和结垢污染的井设施影响的成本的需要。进一步需要无钻机侧钻或破裂部分井,以处理暂停、侧钻和报废操作期间由井流体柱循环产生的危险材料。
存在无钻机进入环状空间的需要,以测量在套管后是否存在可接受的密封水泥胶结并且如果不存在可接受的水泥胶结,无钻机磨铣套管和放置水泥。进一步需要验证无钻机操作期间井屏障部件的放置,以确保已经进行了成功可固化材料胶结和井通道的密封或是否需要进一步补救工作。
存在无钻机进入目前用最小占地面积常规钢丝无钻机操作不可进入的环状空间的需要,包括跨越在地质时期上隔离地下压力所需盖层和其他不渗透地层的井的选择部分中放置永久性井屏障部件期间,绕过例如,通过生产封隔器产生的环状空间障碍物。
存在需要通过选择性进入的环状空间通道用可与常规测井工具一起使用的无钻机操作可验证的多个永久性井屏障,以在最终报废之前保持井的结构完整性,其也提供放置永久性屏障以确保其后地层钻孔结构完整性的方法。
存在需要可用于抵消操作成本直到最终报废发生的边际生产提高,包括无钻机提供井完整性,同时等待直到横跨多个井的报废作业可用于进一步降低成本。
存在需要降低操作人员的报废负债,同时以经济的方式符合它们对安全和环境敏感井操作、暂停和报废的结构井完整性义务,其与通过用更低成本无钻机暂停、侧钻和报废技术使操作、暂停和报废成本最小化,提供更多资金用于开采新储量以满足我们的世界对烃不断增长的要求相一致。
最后,需要可验证的无钻机井报废以促进市场,其中井报废负债的减低使得更大操作管理费用公司售卖边际井资产给较小管理费用操作公司,即通过降低残余报废负债的风险,以防止边际工业储量留在地层中,这是因为更高操作管理费用要求使得这种可回收储量不经济。
本发明的各个方面解决了这些需要。
发明内容
本发明一般涉及线缆可传输和无钻机可操作系统和方法,其可用于在至少部分基本上水井或基本上烃井上安装井屏障部件隔离,以延迟或进行地下井报废操作。
本发明的实施方式包括无钻机可操作环状空间接合元件和系统,包括流体和装置,以选择性形成新的井通道和/或阻挡现有的井通道,用于放置测井测量设备和井屏障部件,以在使用时进入至少部分地下井的可开采层和环状空间,然后报废所有的井的多个通道,而不使用钻井装置。无钻机方法和系统实施方式消除了移除安装导管的需要,从而允许安装的井设施和任何相关的结垢或天然存在的放射性材料留在适当的位置,同时也符合用于确认初次井屏障部件完整性的公开的工业最佳实践,这通过用集中的同心导管测井和移除潜在的渗漏通道用于放置水泥、聚合物、粒度递变颗粒,或可在支撑环状空间中使用的任何其他适当的材料,以形成永久性井屏障部件和无限期的报废井完整性。
本发明提供用于环状空间进入的系统,其可与流变学可控的流体元件、测井工具元件、可扩张元件、可膨胀元件、可放置的导管元件、机动化元件、钻孔元件、牵引车元件、导管扯碎元件、磨铣元件和/或无钻机元件一起使用,其可包括线缆可传输和无钻机柱可操作环状空间接合元件,其可用于形成或放置井屏障部件用于隔离至少部分井。本发明可用于进入井的环状空间和可开采层,以通过提供进一步边际井生产提高和/或通过无钻机放置另外的地下井屏障部件延长寿命进行或延迟最终井报废。此外,本发明可用于对其中环状空间常规上不可进入的井的最终无钻机井报废,从而节省使用钻井规格钻机的成本。
本发明当干涉、维修,和/或报废部分井时在环状空间之间的需要地下深度处提供进入环状空间和选择性放置承压式导管和井屏障部件的更低成本的无钻机方式,以隔离受侵蚀和腐蚀影响的部分,其又可延长井寿命以充分耗尽储层并且进一步降低与井屏障部件放置相关的风险和来自不适当报废井的污染负债。
井维修必要的维修、干涉和修井操作水平受到包括的大量常规成本限制。受限的老化资产生产水平通常不能证明使用更高成本钻井装置的常规实践是正当的,并且常规的无钻机技术一般不能进入井中的不同通道或所有环状空间。
因此,井操作人员一般强调从他们的业务除去麻烦的资产,并且使用改善的设计寻求预防将来的问题,而不是试图修补不良设计的井,其又更集中在资产处置、井设计、安装和/或完整性确认。但是,从负债角度,通过售卖井将问题转移到其他人不能解决报废现有的和老化的井的问题。
当需要干涉时,风险不利的大油气公司一般偏好资产处置和替换,而不是补救,偏好将老化的井资产售卖给具有更低管理费用和更高风险耐受性的更小公司。需要更低利润空间覆盖边际成本的更小公司一般渴望获得这种边际资产,但是在将来可能不能担负得起井报废,从而将负债推回到初始所有者并且防止售卖或为销售者制造假经济。如果老化资产被买卖和/或避免这种假经济,延迟或进行报废的低成本可靠的井屏障部件的无钻机放置对于大公司和小公司都是重要的。因此,可用于为可靠报废放置和验证井屏障部件的本发明无钻机的方法和元件对于所有公司操作、售卖和/或购买老化井是重要的。
因此,生产和报废井的结构完整性是至关重要的,这是因为如果井最终将污染物渗漏至地面、地下水面或海洋环境,不能转移井报废的负债,因为大部分政府坚持井所有之前的所有者对其报废和与随后的污染相关的环境冲击负责。所以,当资产被售卖或报废时,井负债的售卖未必终结风险,除非最终报废提供永久性结构完整性。
本发明的实施方式可用于无钻机井干涉和维修,以通过放置井屏障部件来隔离或报废部分井然后操作另外的,延长井的寿命,直到不存在进一步经济生产或井完整性防止进一步抽提或存储操作,其后使用本发明能力以无钻机选择性进入环状空间用于井屏障的放置和验证二者,井可完全和永久性报废无限期的时间。
本发明的优选实施方式提供方法(1A-1BU)和包括无钻机可操作元件(2A-2BU和3A-3BU)的系统,其进一步包括装置(2A-2BU),用于进入和放置井屏障部件(3A-3BU)以提供(220)或确保(211-219)至少部分(4A-4BU)地下井的可开采层的盖层恢复。
本发明的实施方式可用于在可操作使用的空间中放置和支撑至少一个水泥等价井屏障部件(3A-3BU、20、216),所述可操作使用的空间由至少一个线缆可操作和无钻机柱可操作的环状空间接合元件(2A-2BU)形成,所述环状空间接合元件(2A-2BU)包括可以是可传输通过最内通道(25,25E,25AE)的线缆和无钻机柱的组件,所述最内通道(25,25E,25AE)可被由安装的导管(11、12、14、15、15A、19)形成的多个环状空间的至少一个环状空间环绕,所述安装的导管(11、12、14、15、15A、19)从井口装置(7)在地下地层(17)中向下延伸,用于形成通过盖层与所述可开采层流体连通的多个通道(24、24A、24B、24C、25、25E、25AE)。
本发明的实施方式可使用通过井的可循环流体柱(31C)的可移动流体或部署柱的电导体传导的能量和/或部署柱的张力操作,以操作至少一个环状空间接合元件,用于从最内通道进入至少一个环状空间,以转移围绕所述最内通道的至少一个导管的至少一部分壁,以提供可操作空间,桥跨所述可操作空间,和通过所述可操作空间放置所述至少一个水泥等价井屏障部件,临近所述盖层,用于形成至少一个地质时期-框架空间,其可用于流体隔离所述至少一部分所述地下井,而不用从相关盖层的一个或多个地下深度(218)下方移除所述安装的导管和相关的岩屑,以提供或确保在所述可开采层上方所述盖层恢复。
各种实施方式可用于无钻机报废和/或暂停部分井,然后侧钻至一个或多个新的可开采层。
各种其他实施方式可用于通过如下提供永久性流体隔离和盖层恢复:使用可操作空间以测量或提供(214)横跨导管足够轴向长度(219)的水泥样(216)胶结(213),其可嵌入(215)或填充并且嵌入(217)水泥胶结,导管之间具有余隙(211),和在临近不渗透地层盖层的所述地下深度(218)处支撑(212)所述水泥胶结,然后通过所述可操作地质时期-框架空间进行所述至少一个水泥等价井屏障部件的所述放置,用于确保在所述可开采层上方所述盖层恢复。
仍其他实施方式可用于提供研磨料、爆炸物或切割组件,用于从最内通道进入至少一个环状空间,或转移至少一部分导管壁,以提供可操作空间。
各种实施方式可用于提供机动化元件(2B1、2AN、2AM2、2BN、2BO、2BP),其包括至少一个井下发动机,所述发动机从线缆悬挂和可用来自所述无钻机柱或所述可循环流体柱的能量操作,以驱动至少一个可旋转切割组件或机械联动组件。
各种相关的实施方式可提供轴向牵引车可操作元件(2AW3、2BN、2BP3-2BP4、2BQ),其包括所述机械联动装置或至少一个切割组件,其可接合导管的壁,以轴向移动通过最内通道用于转移另一井屏障部件或所述壁。
各种其他相关的实施方式可提供导管扯碎元件(2E2、2AW2、2BP2、2BR),其可包括一个或更多个外围切割边缘组件。一个或多个外围切割边缘组件可包括轮、刀片或其组合,和导管扯碎元件可用立体凸轮或方钻杆贯通凸轮从最内通道轴向和径向向外部署,以扯碎和转移所述壁。
仍其他相关实施方式可提供环状空间磨铣元件(2E6、2AV3、2AW1、2AY1、2BP1、2BT1-2BT3),其包括一个或更多个可旋转外围切割边缘组件,其中一个或多个可旋转外围切割边缘组件可包括轮、刀片或其组合,可用于轴向、可旋转地和沿圆周穿透和切割导管的壁。
各种实施方式也可提供导向元件(2C1、2D3、2E4、2N6、2Y1、2Y2、2Z1、2AB3-2AB4、2AC、2AM2、2AO1、2AP、2AQ1、2AQ2、2AT1、2BI2-2BI3、2BJ、2BI6、2BK、2BL、2BM),其包括选择性可定向导向造斜器(2Y2、2AB1、2AQ1、2BI6、2BK、2BL、2BM、47)、导管(2D2、2AE3、2AF、2AK、2AL、2AO3、2AS2、2AT3、2AV2、2AV5、2BI3、2AB3、2AC1、2BI5)、环状空间桥(2X3、2AH、2AJ1-2AJ3、2AU1、2AY2、2AZ、2BB、2BC、2BD、2BM2)或其组合,其可接合和可定向在所述最内通道中,以使用所述最内通道和所述壁中至少一个穿透(penetration)之间的可对齐的孔选择器,促进另一井屏障部件或所述可移动流体穿过所述壁。
其他相关实施方式可提供至少一部分选择性可定向导向造斜器或导向导管,其可在导管的壁中多个穿透之间从所述最内通道中用所述孔选择器可旋转定向和选择。
各种其他相关的实施方式可提供流体连通导管组件,其通过所述最内通道或通过所述导向元件,利用对所述流体连通导管组件的壁的可移动流体压力,可放置在所述可操作空间中。
仍其他相关实施方式可涉及导向导管的壁,其包括对所述安装的导管的所述壁可密封的刚性材料、机械可扩张材料、化学可扩张材料或刚性且可扩张材料。
其他相关实施方式可进一步包括提供机动化环状空间钻孔进入元件(2B3、2C1、2E4、2L3、2Y3、2Z1、2Z2、2AA1、2AB1、2AC、2AD、2AE1、2AN、2AM2、2AQ2、2AS1、2AV4和2BI1),其包括至少一个可旋转切割组件,该组件具有用于穿透和转移部分所述安装的导管的所述壁的挠性轴和钻头。
各种相关的实施方式可包括提供转移至少一部分导管的壁的机动化可钻孔机械联动组件,以提供余隙转移或防止从另一部分进一步转移至少一部分安装的导管的壁。
仍其他相关实施方式可包括在可操作空间中提供所述流体连通导管可钻孔机械联动组件,以桥跨或穿过多个通道的至少两个通道,以进入可操作空间。
仍其他各种相关实施方式可进一步包括提供流体连通筛网壁导管组件,所述流体连通导管的至少一部分所述壁包括可渗透孔隙空间,其尺寸适于充填和取出颗粒或组合物,所述颗粒或组合物可用于使用所述可循环的流体柱的流动定向、所述孔隙空间尺寸(sizing)、或所述颗粒或组合物,选择性防止或提供通过所述孔隙空间的流体连通。
其他相关实施方式可提供跨式元件(2B4、2C2、2D1、2E1、2E5、2L2、2M、2N2、2R2),所述流体连通导管组件用于桥跨所述导管的所述壁中至少两个穿孔,以隔离所述至少两个穿孔和所述多个通道的另一通道之间的流动,以流体连接在环状空间中障碍物上方和下方的环状空间,以围绕环空障碍物流体连通。
跨式元件的各种其他相关的实施方式可包括可滑动的活塞,用于使用来自可循环流体柱的压力转移或撞击所述多个通道中的可移动流体或另一井屏障部件,其中可滑动的活塞可形成打开和关闭导管的壁中至少一个穿透的阀,以通过所述至少一个穿透,在一个循环定向中选择性和流体绕过部分可循环流体柱,或在相反的循环定向中通过可循环流体柱的更长部分流体连通。
各种实施方式可提供机械或流体可放置的承压式封隔器元件(2F-2K、2N5、2S2、2T1、2B7、2D4、2E7、2N4、2O2、2P、2Q、2R1、2S1、2T3、2U、2V1-2V2、2W2、2X2、2AE2、2AG、2AI、2AK、2AL、2BF1、2BF3、2BI4),其可以在所述可操作空间中可扩张,并且可在所述多个通道的至少一个中轴向可固定或可移动,以提供:转移至少一部分导管的壁以提供可操作空间、桥跨可操作空间或通过可操作空间放置至少一个水泥等价井屏障部件,以流体隔离至少一部分地下井。
流体可放置的承压式封隔器元件的其他相关实施方式可包括具有圆柱形、袋形或伞形组件的机械封隔器。
本发明流体可放置的承压式封隔器元件的其他实施方式可包括凝胶状封隔器,其中颗粒或流变学流体组件流体可放置和凝胶状可固定在所述多个通道的至少一个中。
仍其他相关实施方式可包括具有中等孔隙空间的递变颗粒,其可由用于形成凝胶状封隔器的化学反应物混合物填充。
本发明的实施方式可包括可充填的递变颗粒淤浆,其可具有化学反应物混合物,包括:与水合凝胶剂混合的按组合物的重量计5%至60%的有机土的第一流体混合物,所述水合凝胶剂足以用放置在按组合物的重量计15%至60%的水中的加重材料和碱性源组分悬浮粘土,其中第一流体可与至少第二流体混合和可化学反应,所述第二流体可包括按组合物的重量计15%至60%水,并且可与下述至少一种混合:i)按组合物的重量计15%至75%的液压水泥,或ii)油基泥,其包括与按组合物的重量计15%至75%的加重材料混合的按组合物的重量计15%至60%的油。尽管上面参考的实施方式包括组成可充填的递变颗粒淤浆按组合物的重量计具体百分数范围的材料(即,化学反应物混合物、有机土、水、液压水泥、油基泥和加重材料),但是对于这些材料,按组合物的重量计的其他百分数范围的组合也是可能的。
各种其他相关的实施方式可包括在轴向邻近可操作空间中用流体可放置的承压式封隔器元件轴向压缩邻近井组件,用于形成或扩大可操作空间。在一种实施方式中,轴向活塞组件可用于通过在轴向邻近空间中轴向压缩轴向邻近组件,轴向转移至少部分导管的壁、可移动流体或其组合,以形成或扩大可操作空间。
仍其他实施方式可包括在径向邻近可操作空间中用流体可放置的承压式封隔器元件横向压缩井组件,用于形成可操作空间,其用于通过可操作空间放置至少一个水泥等价井屏障部件以流体隔离至少一部分地下井。在一种实施方式中,横向活塞组件可用于在径向邻近可操作空间中用封隔器元件例如流体可放置的承压式封隔器元件横向压缩井组件,用于形成可操作空间,其用于放置井屏障部件以流体隔离至少一部分地下井,而不用从一个或多个地下深度(218)下方移除多个安装的导管和相关的岩屑,和提供或确保可开采层上方的盖层恢复。
本发明的其他实施方式可提供震击元件(2E3、2S3、2T2、2U2、2V1、2W1、2X5、2BF3、2BG6、2BH1-2BH3),其可包括可锁定和可释放的活塞,所述活塞可密封在所述最内通道中并且可用从压缩所述可循环流体柱释放的能量激发(fireable),以沿着钢管(dance pole)或再锁定棒移动,和输送爆炸物液压震击脉冲、机械冲击或其组合至所述可释放的活塞下方的物体。
最后,本发明的各种其他实施方式提供爆炸物或磨粒切断元件(2B6、2E8、2AV7),以移除在切断点上方的井口装置和接合的导管,完成井的报废。
附图说明
下面仅通过参考附图举例描述本发明优选的实施方式,其中:
图1至3描绘不同类型的钻井装置操作的现有技术图,和图4显示现有技术正常无人的海上平台。图5至7图解不同类型的现有技术无钻机操作。
图8至9图解可用于进行无钻机操作的现有技术设施。
图10显示典型的现有技术钻井装置井报废,用于比较图11-15显示的无钻机报废问题和公开的常规最小工业要求。
图16至19描绘本发明的各种实施方式,用于使用和/或报废基本上烃或基本上水的井。
图20图解报废之前的现有技术井配置。图21描绘使用本发明的各种实施方式报废之后的相同井。
图22至26描绘本发明各种流变学可控的和环状空间可放置的流体元件实施方式。图26A图解硬的和可膨胀的材料混合物,其可使用图22至26的流体元件部署。
图27至34图解可在本发明的系统和方法中使用的各种轴向可滑动的环空障碍物旁路元件实施方式。
图31至34描绘本发明的系统和方法中可使用的各种环空活塞(环形活塞,annular piston)元件实施方式。
图34显示可在本发明的系统和方法中使用的导管销连元件实施方式。
图35至41显示各种环空活塞元件实施方式,而图42至46图解可在本发明的系统和方法实施方式中使用的震击元件实施方式。
图47至53和图62至66描绘各种机动化环状空间进入实施方式,而图54至61图解可在本发明的系统和方法实施方式中使用的各种环状空间活塞实施方式。
图67至68和68A至68B图解本发明的可膨胀可扩张筛网膜元件实施方式。
图69至71显示可在本发明的系统和方法实施方式中使用的各种环状空间钻孔、环状空间测井和活塞封隔器环状空间进入实施方式。
图72至74图解各种磨铣实施方式,而图75至79描绘可在本发明的各种实施方式中使用的装置。
图80至84显示本发明各种环状空间分隔实施方式。
图85至92图解轴向可滑动的环空障碍物旁路元件实施方式,和图94至104描绘可在本发明的实施方式中使用的各种震击元件实施方式。
图105至116显示本发明各种机动化环状空间进入实施方式。
图117至122图解本发明的各种环状空间进入指导实施方式。
图123至147描绘本发明的各种机动化环状空间进入实施方式。
下面参考列举的图描述本发明的实施方式。
具体实施方式
在详细阐释本发明选择的实施方式之前,应理解本发明不限于本文描述的具体的实施方式,并且本发明可以以各种方式实践或进行。
图1是现有技术自升式可移动海上钻井单元(163)的等距图,在正常无人的平台(170)上方其具有起重机(195)、直升机起落甲板(194)和大规模井塔(193A),可用于例如支撑数百人的日常需要,同时将井向地下地层钻井数千米。当钻机被举起时,井口装置(7)可位于正常无人的平台(170)上,就在已经悬臂在平台上的井塔(193A)下方。当建造井和进行海上或陆上钻井操作时需要大量水平的资源和相关的成本,如果安装的导管留在地层中,相同井的报废可能需要显著更少的资源,但是因为符合各种公开的工业标准的常规无钻机方法对于大部分井不合适,所以不管它们的成本,通常使用钻井装置报废井。
图2描绘现有技术模式化钻井装置井塔、钻台和管架装置(165)的等距图,而没有辅助设施,比如泥浆池、泵、压缩机和电厂,并且具有海上或陆上可使用的比得上井塔(图1的193A)提升能力的大提升能力柱(193B)。图2显示能钻井钻机的另一例子,对井报废一般过度指定,其难以移动、竖立和操作,从而尽管与全尺寸的钻井装置(例如图1的163和图3的164)相比占地面积明显更小,但是其是昂贵的。
图3是现有技术半潜水漂浮可移动海上钻井单元(164)的正视图,其具有漂浮在海平面(122A)上、在压力控制设施(168)上方的起重机(195)和全尺寸井塔(193A),所述压力控制设施(168)包括在海床(122)处接合海底树和井口装置(7)的海底防喷器(9A)。海底井操作,包括报废,必须考虑海床(122)和海平面(122A)之间的危险和海洋流体柱的静水压力。无钻机海底操作可能使用明显小于钻井装置的海底设施(168)的压力控制设施(168A),但是类似于地面设施(分别图7和9的168C和168D),其适于海底使用和部署,接合至海底树和井口装置(7),其中防喷管和钢缆从船(图6的201)部署并接合海底树和井口装置(7)。对于无钻机报废操作,井屏障部件将通过船上的防喷管(图7和9的8)无钻机放置,然后下降并接合海底树以进行报废操作。其后一旦使用永久性井屏障部件例如水泥隔离海底(122)与地下压力源,切断井口装置(7)并且回收至船。
图4,现有技术正常无人的海上平台(170A)的平面图,其任选地具有显示为虚线的用于人员到达的直升机起落甲板(194)和从船(图6的201)提起设施的起重机(195),该平面图图解8.5米乘12米的相对小尺寸的下方平台导管架。一旦各种操作生产装置(196)和生产歧管和管道系统(197)放置在平台上,为井干涉和报废设施留下很少的空间,所以尽管对如图1描述的各种必须操作过度指定,但是钻井装置有时需要为人员和设施提供必要的空间。这种装置上有限的空间可也阻止使用无钻机布置,比如图5中描述的,其中仅图6、8和9描述的更小空间要求的无钻机操作是可能的。
图5描绘美国专利7921918B2公布的现有技术无钻机布置(166A)的等距图,其具有挺杆起重机(195)、压力控制(168B),包括例如充填部件,和作业管柱(199)或管道处理(198)设施。图5图解无钻机布置,其设计用于在地平面(121)下方或海平面(122A)和泥线(122)下方操作。尽管本发明的实施方式可与钻井装置(分别图1、3和2的163、164和165)和该无钻机布置(166A)一起使用,但是本发明也可与无钻机布置(分别图6和7的166B和166C)一起使用,其可在空间有限的环境中放置和操作,其中该布置(166A)可能是不可行的。
图6,来自漂浮在海洋表面(122A)上船(201)的现有技术无钻机布置(166B)和海上进入系统(200)的等距图,其图解正常无人的平台(170B),其具有柱(169),用于部署井口装置(7)接合的压力控制设施(图9的168D)和线缆工具操作,其可与本发明的方法和装置一起使用。
图7是陆上现有技术无钻机布置(166C)的正视图,其可与本发明一起使用降低报废的成本和空间要求。其描绘具有部署挠性柱(187)的钢缆绞车(203)的卡车(202),所述挠性柱(187)由例如挠性钢丝或挠性油管组成,穿过各个滑车轮槽轮并且进入接合井喷防喷器(9)并进一步接合阀门树(10)和井口装置(7)的防喷管(8)。作业管柱(199)用旋转的(72)和/或咬接的(98)连接在其下端部署,其可与本发明的方法和装置一起使用。
图8和9,分别现有技术可移动钢缆柱(169)钢缆井喷防喷器(BOP)和防喷管布置(168D)的等距图和正视图,其图解在上端具有滑车轮槽轮(204)的基座上方的伸缩式柱部分(205),对于线缆,从其绞车可用于提升压力控制设施(168D)用于接合井口装置(7)。柱(169)起与井塔(图1和3的193A,和图2的193B)类似的作用,尽管具有明显下降的提升能力,适于主要用于提升压力控制设施和提升防喷管(8),分开和再连接至防喷器(9)和阀门树(10),从而将装置接合至螺旋穿过防喷管并且用绞车(203)操作的挠性柱(187)。在干涉或报废期间,当防喷管被分开用于放置和从其中移除装置时,通过关闭阀门树(10)和BOPs(9)控制井中的压力,其后防喷管再连接并且阀门树和BOPs打开,用于在挠性柱(187)上部署,密封在位于防喷管(8)上端的填料盒,借此装置可通过井的压力控制外壳、通过井口装置(7)和接合至井口装置并且从井口装置向下延长的多个安装的导管部署。
图10,通过井和地下地层的现有技术钻井装置永久井报废(172A)图示性正视横截面图,其描绘从传导管井套管(14)、中间井套管(15)、生产井套管(12)和衬管井套管(19)移除的生产油管,其显示水泥胶结至在下面套管鞋(16)和各种地下深度之间的各个直径地层孔(17),其中水泥(20)塞子横跨井筒放置以隔离地层中烃(95B)和水(95A)可开采层或地层,其中部分生产套管(12)被切割和移除,用于放置两个塞子。随着初始地层孔(17)的规格或直径在套管部分之间和上方变化,如果在建造期间不进行套管胶结测井并且使用循环压力评估水泥的顶部,则套管后且套管鞋(16)上方水泥的顶部通常是未知的。另外地,由于井操作使用寿命期间在井中测试、热循环、和上覆岩层应力和压力,套管后的水泥胶结即使其初始存在,也可能已经失去,从而为地下加压的流体提供渗漏通道。本发明的各种磨铣、压缩和扯碎方法可用于仿效最内导管通过切割和压缩它们的该移除,用于在它们压缩的残留上方放置井屏障部件。
如稍后在图14和15中描述的,导管可在报废期间留在井中,条件是永久性屏障部件例如水泥被放置横跨整个地层孔(17)。在许多情况下,地下深度和/或各种套管后水泥胶结的存在是未知的,并且钻井装置必须用于首先移除生产油管以进入生产环状空间,以便进行水泥胶结测井。相反地,本发明的各种方法和装置可用于在无钻机操作中进入这些环状空间,从而可进行测井,以测定安装的导管后水泥胶结的程度,从而除去钻井装置的需要。
现参看图11和12,分别是在常规的无钻机永久性报废之前(171A)和之后(172B)的图示性正视地下地层切面图,其中图11的左部分显示穿过地下地层和井套管的半切面(half slice),完井的四分之一截面移除,并且右侧是左侧的简化图绘,其图解水泥胶结(20)至套管鞋(16)的中间套管(15),生产套管(12)水泥胶结(20)并且被射孔枪穿透(129),以暴露可开采层(95C)。在接合套管(12)的生产封隔器(40)的上方和下方具有接头(nipple)剖面或接受器(45)的生产导管或油管(11)在其下端具有钢缆进入导杆(130)。在常规的报废期间,水泥是挤入通过穿孔,如图12显示,直到注入力过高,并且水泥被锁住,将水泥(20A1)留在油管(11)中。使用安装的导管(11)用于在最内通道(25)、生产环状空间(24)和中间套管环状空间(24A)中放置水泥(20A1-20A3)的常规无钻机报废操作遭受不能有效循环或支撑放置的水泥,其中可发生水泥污染(20C)。如图12显示,塞子(25A)然后放置在封隔器(40)下方的油管(11)中,并且进行穿透(129A)以在最内孔(25)和生产环状空间(24)中放置水泥(20A2)。使用挠性柱部署设置第二塞子(25B),然后穿透(129B)油管(11)和生产(12)导管,以允许水泥(20A3)放置在最内通道(25)、生产环状空间(24)和中间环状空间(24A)中。
因为在不移除油管的情况下,套管(12、15)之后水泥胶结的测井一般常规上是不可能的,即不能确认套管后水泥的完整性也不能确认水泥(206)的顶部,如各种公开的工业标准所要求的。尽管已经有效放置挤入水泥至可开采层(95C),但是轻质烃可随后受重力作用向上并且在水泥(20A1)中产生通道,由此阻止其被认为是永久性屏障。封隔器(40)下方和塞子(25A)上方的水泥可能已经被污染(20C),尽管这种小的体积不能已经造成承压式完整性问题,但是在水泥(206)顶部上方和生产套管(12)之后放置水泥(20A2)不构成工业可接受的永久性屏障,这是因为环状空间(24A)在该点(206)处未被水泥胶结。而且,通过穿透(129)放置的水泥(20A3)可能没有进入中间套管环状空间(24A)和/或未支撑水泥(20A3)下方的流体体积可足以造成水泥(20C)的污染,因为其通过轻质流体落下。
不能确认在对于形成能够将地下压力与上方地层、海洋环境和/或地下地下水面隔离无限时间期限的永久性屏障必要的区域中存在水泥是常规无钻机报废通常不能回答的严重问题。甚至当常规的挠性油管用于形成循环通路用于在现有技术无钻机报废操作期间更好放置水泥时,在常规的实践中无钻机放置测井工具没有手段确认水泥胶结的存在,也没有任何线缆兼容的现有技术导管磨铣方案,其能够移除导管和差质量水泥以暴露地下地层,从而放置好质量的水泥。本发明的实施方式可用于以目前从业者不可用的经济方式,使用挠性柱操作解决在压力控制环境中测井、水泥胶结和磨铣导管的问题。
图13,偏心偏置导管布置(167C)中流体流动的现有技术概念的平面图,其图解例如中间套管导管(15)内的生产套管导管(12)中的生产油管导管(11),生产环状空间(24)中的控制线(79),其中油管(11)和生产套管(12)与中间套管(15)的中心偏心。当例如穿透导管和沿最内生产通道(25)向下循环并返回通过生产导管环状空间(24)或中间导管环状空间(24A)时,如果偏心导管未分开,则更高速度流动的通道(207)将发生通过将降低流速的最低流体摩擦区域,至几乎零流速通过其中导管接触或紧密间隔开的更高摩擦区域(208)。因为无钻机报废一般使用安装的导管来循环永久性井屏障例如水泥进入井,所以高摩擦区域(208)中的零流动作用可防止清洁导管,以产生可湿润表面和/或放置和胶结流体可循环的和可固化的永久性井屏障部件例如水泥,其随着时间推移可产生渗漏通道,即使该布置初始保持来自上方的压力,这是因为轻质流体和/或地下压力通过侵蚀污染的或差胶结的屏障找到了至地面的出路。无钻机报废的其他严重的渗漏通道问题是常规不可进入的环状空间中的控制线(79)和线缆,其由于例如,毛细摩擦抗性不可能用水泥充填。因为常规的无钻机方法不能够解决导管的偏心或控制线的存在,所以通常使用钻井装置报废井。
图14,井屏障(167B)退化的现有技术概念的图示性正视图,其图解在水泥和导管之间产生微环状空间(210A)或丢失(209)水泥(20)的差胶结,这为可开采层(95D)的流体(210)提供潜在的渗漏通道,其随着时间推移可腐蚀套管导管(12)。可选地,如果存在差水泥胶结,则流体可通向生产环状空间(24)或在未填充的内孔中,或在套管(12)和水泥(20)之间向上移动,其中流体可逃逸污染地面或海洋环境,这潜在地对居民造成危险条件。由于该原因,导管和其他装置,例如机械封隔器和塞子不被认为是永久性屏障,这是因为随着时间推移它们将腐蚀。另外地,导管和设施的表面必须是清洁的和可湿润的,以提供好的胶结,从而防止腐蚀,并且提供无限期保持其承压能力的永久性井屏障部件。
图15是常规公开的工业可接受的最小无钻机报废要求(167A)的图示性正视图,其显示Oil and Gas UK Issue9,2009年1月,用于井的暂停和报废的指南的解释图——描述“最小工业最佳实践”的本出版物中使用的题目为“永久性屏障示意性"恢复盖层”的图1。
无钻机放置永久性屏障公开的工业最佳实践规定好水泥(219)的最小高度为至少100英尺,其必须放置在由地层不渗透性和适当位置套管后初次注水泥胶结的强度确定的深度(218)。需要管道圆周余隙(211)以防止高流体摩擦区域(图13的208)的串槽(图13的207),导致差清洁、胶结和/或丢失水泥(图14的209)。需要轴向向下水泥支撑(212),以防止水泥当固化时移动、滑动和气窜,和利用清洁水湿润表面以提供好胶结(213),从而防止差胶结和微环状空间(图14的210A)和渗漏通道(图14的210)。一旦符合这些最小的要求,公开的参考文献一般得出结论:无钻机操作将提供永久密封报废塞子(216)的“井屏障部件”,最内导管用水泥(217)中的水泥密封并且套管和油管嵌入水泥(215)。假如出现临近不可渗透的和适当强度的地层的初次注水泥胶结(214)的存在和密封胶结,所得水泥将包含将来的压力(220)。虽然规定了“水泥”,但是Oil and Gas UK指南也提供了可选的永久性井屏障部件,条件是它们提供与水泥等价的功能。
所以符合工业无钻机报废最佳实践需要套管之后初次井水泥胶结的测井,以确保其存在和胶结,随后清洁井导管以确保它们具有可湿润表面,用于水泥胶结并且将油管和套管嵌入水泥中,这通过在与能够替换盖层的不可渗透和强地层相对的井的足够部分上提供必要的偏置。
遗憾地,尽管目前的实践强调需要为将来井报废的设计,但是不总是这样,并且很少想到用无钻机报废设计现有的井。例如,生产封隔器可放置在将来的报废塞子应被放置并且初次注水泥胶结可能从未被测井的地方。结果,常规的无钻机报废实践一般不适于符合工业井报废最佳实践,导致过度指定钻井装置的使用。
然而,本发明可用于无钻机报废所有或部分地下井的环状空间和可开采层,同时符合公开的工业最佳实践,比如在参考的Oil and GasUK指南和NORSOK标准中描述的那些。符合报废井的工业最佳实践需要以无钻机方式进入井的环状空间,以进行初次注水泥胶结的测井,然后补救任何差的初次注水泥胶结并且在井中放置好的水泥塞和/或其他适当的永久性报废密封件。
现参看图16至19、21至46和48至74,其描绘通过井的组件和地下地层的各种图示性横截面切面,这些图图解用于在井上操作和通过井口装置(7)进入可开采层和环状空间的方法和系统或元件实施方式,井口装置(7)显示接合多个导管包括:传导管套管(14)、中间套管(15)、二级中间套管(15A)和生产套管(12),在它们的下端水泥胶结(20)用于在各种直径地下地层孔(17)中形成套管鞋(16),最内导管(11)或生产油管(11)在生产套管(12)中接合井口装置,并且在其下端用生产封隔器(40)固定。衬管(19)和衬管顶部封隔器(40A)也可在各种井配置中存在,衬管或套管通过射孔枪元件或实施方式被穿透(129),以允许从排列导管的可开采层(95F)生产(34P)。如果低于海平面(122A),或处在地平面(121),任何实施方式可与可放置在泥线(122)处的井口装置(7)一起使用,通过自裸眼可开采层(95E)通过生产油管(11)生产(34P)。用使用表面阀(64)的阀门树(10、10A)和/或用接合油管(11)的地下安全阀(74)和控制线(79)、在井口装置(7)下方的夹子,生产(34P)是可控的。
可循环流体柱(31C)可轴向向下或向上通过油管(11)循环,分别返回或进入例如,通过生产套管(12)和油管(11)之间的环状空间,使用滑动侧门(123)和油管的下端和/或油管(11)中的穿透,使流体循环返回或经环状空间开孔(13)、环状空间开孔阀(13A)和/或阀门树(10)泵送可循环的流体。可循环的流体柱(31C)在任何环状空间中的循环也可通过进入和离开井口装置环状空间开孔(13)的环状空间通道之间的开孔进行。如果流体柱施加的压力足够,则可循环的流体柱(31C)可停滞不前、循环通过通道或注入地层中的可渗透储层(95E、95F)或裂缝(18)。在无钻机报废操作期间,可循环的流体柱(31C)可用于放置井部件屏障,例如水泥或递变颗粒混合物,或清洁井组件以提供可湿润表面(图15的213)和/或放置流变学可控的和环状空间可放置的流体元件。
常规的测井一般发生在最内通道(25)中,并且可用于测定围绕套管(12、14、15和15A)的初次注水泥胶结的状态,这是因为生产导管(11)中的测井工具不能接触套管。本发明的各种实施方式,例如环空活塞和环状空间钻孔进入元件,可用于进入环状空间,用于放置测井工具元件,以确认临近导管的初次注水泥胶结(图15的214)。信号可,例如,从测井工具播报,反射的信号被测井工具的不同部分收集,或信号可穿过井口装置、地面或海底位置和井下发送器或接收器之间。使用本发明的测井工具方法实施方式,测量信号可接合导管壁的周围,以提供声音的、声学的或各种其他形式的信号测量,例如,信号穿过胶结的(图15的216)和未胶结的(图13的209,图14的210A)导管水泥胶结的响应时间来测量存在的胶结和/或水泥胶结程度。该方法可被可视化为敲击或打击玻璃和测量接收的声音或振动,以测定玻璃是否在液体中自支撑或紧密水泥胶结在适当的位置。
取决于测井测量值的结果,本发明元件系统的各种其他元件可用于在井中在适当的地下深度(218-219)处放置临时或永久性井屏障部件,以符合工业最佳实践(图15的211-220)以便避免潜在的将来渗漏通道(图14的210、图13的208)和/或模拟钻机报废(图10的172A),这通过放置水泥塞(图10的20)横跨套管(图10的12、15和19)进行。另外地,所有实施方式是线缆柱兼容的并且因此可与图5的无钻机布置或图6至10的最小化的压力控制布置一起使用,以符合用于以无钻机方式永久性报废地下井的公开的最佳实践(图15的211-220)。
各种方法和元件,例如,流变学可控的和环状空间可放置的流体和可膨胀可扩张筛网膜元件,可用于临时恢复足够的流体压力完整性,这通过在适当的永久性屏障深度(图15的218)处桥跨流体渗漏使用可循环的流体柱(31C)以提供足够的水泥(图15的219),以包含将来压力(图15的220),环状空间分开元件可用于提供圆周余隙(图15的211),在流体柱(31C)循环和导管嵌入水泥(图15的215和217)期间,用于确保好的胶结(图15的213)的可清洁的水可湿润表面,从而根据公开的工业指南提供密封的永久性报废塞子(图15的216)。
各种方法和元件,例如,轴向可滑动的环空障碍物旁路、环状空间导杆、环状空间钻孔进入装置和钻头接合导管元件可用于将套管(12、14、15、15A、19)和油管(11)嵌入水泥(图15的215),油管和套管被填充和围绕,用于在水泥(图15的217)导管中提供水泥,在选择的深度(图15的218)处,使用围绕环状空间中障碍物的绕过布置,例如生产封隔器,并且通过钻孔进入环状空间产生测井空间和流体循环路径,其可与井的孔和环状空间中的测井工具元件和可循环流体柱一起使用,以提供足够的水泥(图15的219),其临近在外套管(12、14、15和15A)和足够强度的不渗透地层之间胶结的初次注水泥屏障,以包含将来压力(图20的220)。因此,密封的永久性井屏障部件(图15的216)可根据公开的工业指南提供。
其他各种方法和元件,例如,环空活塞、震击、圆周扯碎和磨铣和轴性可移动螺杆或牵引车元件,可用于在套管(图10的12、15和19)中通过导管的压缩、磨铣和/或扯碎模拟钻机报废(图10的172A),以移除屏障高度(图15的219)中在必要的屏障深度(图15的218)处和横跨强的不渗透地层(图15的220)的导管。所以,这提供横跨套管(图10的12、15和19)的永久性报废水泥塞子(图15的216),符合公开的工业指南。
仍其他各种方法和元件,例如,流变学可控的和环状空间可放置的流体,和环空活塞元件,可用作或用于支撑井屏障部件,例如水泥,以当固化(图15的212)时避免可固化屏障移动、滑动和/或气窜,以在临近强不渗透地层(图15的220)的深度(图15的218)处提供好的胶结并且确保足够的水泥(图15的219),以根据公开的工业指南提供永久性报废水泥塞子(图15的216)。
另外地,尽管图16至19、21至46和48至74图解各种线缆(187)兼容的柱张力和/或电缆和流体柱(31C)可操作元件,但是所述元件也以与常规钻机和无钻机可操作布置的各种其他配置中的挠性油管和/或铰接导管柱一起使用,其中本发明人的和在引用的申请中描述的圆周切割元件和旋转线缆工具也用作元件。
图75,旋转线缆工具导管切割器(175)的等距图,例如可用作本发明的切割元件,并且图解切割臂组件(175B),其通过旋转连接器(175A)的旋转和阻力块(175C)的摩擦抗性的组合延长,其中该元件是通过最内导管可部署的并且以其低扭矩辊切割器可用于割穿各种套管柱。这本质上与管道工的管道切割器类似,其可由内向外,而不是由外向内部署。本发明人的各种装置,如GB1011290.2中描述的,包括钻头(174),和/或常规的切割设备的装置可与本发明人的常规发动机和/或线缆兼容的发动机组件一起使用,并且在本发明的方法实施方式中可用作元件。
现参看图123,描绘机动化元件(2BO)的方法(1BO)实施方式的等距图,与线缆操作兼容并且可用于本发明的各种实施方式。该图描绘上旋转连接器(72U),其可接合线缆(图9的187)并且可通过压力控制设施的最内导管通道部署,用于操作各种常规和本发明的设备(2BO1),其可用于进入环状空间和可开采层,用于放置部分显示的井屏障部件(3BO),以报废部分(4BO)井。发动机元件(2BO)由本发明元件(2BO1)接合并且通过水力发动机组件(2BO2)旋转的下旋转连接器(72L)组成,所述水力发动机组件(2BO2)由上(2BO4)和下(2BO3)抗旋转设备保持。通过将由接合最内导管周围的密封件(2BO5)转向的可循环流体柱(31C)泵送进入孔口(59)操作水力发动机,所述孔口(59)可用于在本发明的方法实施方式中操作发动机(2BO2)和下元件(2BO1),其中元件是下列方法实施方式的可用发动机的例子。
图16、17、18、19和20-21描述可用于进入和/或报废整个井的方法和元件,其可与遍及说明书的其他部分描述的其他相关的方法和元件互换,并且其表明本发明的方法和元件组适用的系统可用于当进入、使用和/或报废至少部分地下井的可开采层和环状空间时,解决地下地层的可变性和基本上烃和基本上水的井的设计特性。
图16,可与包括井口装置(7)下方多个通道中常规的测井工具信号(2A1-2A3)和接收器(2A4-2A6)元件的元件组(2A)一起使用的测井工具元件方法(1A)实施方式的正视横截面图,其显示轴向向上(173A)或向下(173B)部署的信号,例如,通过钢丝或声学通过导管的壁和/或通过环状空间中流体内的流体脉冲,以测量安装的井屏障部件(3A1-3A3)和测定轴向在井口装置(7)下方的井部分(4A1-4A3)中新井屏障部件(3A4-3A6)的要求。信号发送器(2A1-2A3和2A7)和/或接收器(2A4-2A6)通过实施方式穿透(2A3、2A4)或通过环状空间井口装置开孔(13)接合导管或环状空间流体。信号可从井口装置(2)或从外部发送器(2A7)发送,其可以以类似于用于校准地震数据的VSP测井工具的方式起作用,但是也可用于查看临近地层孔(17)的初次注水泥胶结的存在。本发明的各种实施方式可用于在井中放置测井工具元件发送器或接收器,例如,环状空间活塞方法(图41的1S)可用于暴露生产套管(图41的12)用于测井其后的初次注水泥胶结(图41的20);或例如,环状空间钻孔进入元件可用于在任何环状空间内放置测井工具元件。
图17是正视横截面图,断开线代表移除的部分地下井和地层,其描绘方法(1B)的实施方式,该方法可与一组(2B)机动化环状空间进入(2B1,例如图123的2BO2)、圆周扯碎和磨铣(2B2、2B5,例如图129的2BP1-2BP4)、环状空间钻孔进入(2B3,例如图147的2BU)、轴向可滑动的环空障碍物旁路(2B4,例如图28-30的2M)、磨粒切割(2B6,例如图72的2AV7)和环空活塞(2B7,例如图42的2T3)元件一起使用,其可在压力控制的无钻机井环境(168E)中部署。该图描绘防喷管(8)中的元件(2B1,2B2),所述防喷管(8)接合BOPs(9)和接合井口装置(7)的阀门树(10),所述元件(2B1,2B2)可使用挠性柱(187)轴向向下在井中布置。常规地,水泥可挤入射孔枪穿透的可开采层(95F)和裸眼(95E)储层,这通过喷射可循环流体柱(31C)的流体进入衬管(19)的穿透(129)和裸眼(95E),以报废部分(4B1)井,用于防止进一步生产(34P)。可选地,轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2B3)可用于以明显降低的丢失充满水泥油管的注入风险挤入水泥,其中通过最内孔(25)测井可测定在所述挤入之前衬管(19)后存在足够的用于隔离储层的初次注水泥(3B1,20),而环状空间钻孔元件(2B3)可用于进入环状空间(24A)和测定井屏障部件(3B2)是否足够为部分(4B2)井提供永久井完整性。
方法(1B)可用于通过压力控制(8、9、10)挠性柱(187)布置,在低于地平面(121)的陆上或低于泥线(122)和海平面(122A)下方的海上在例如海底井口装置(图3的7)或海上平台(图4和6的170A和170B)上无钻机报废所有或部分井,而不用采取需要钻井装置的常规方法(图1-3的163-165)。轴向可滑动的环状空间(24)生产封隔器(40)旁路元件(2B4)可用于通过之前的元件(2B3)制造的孔和可能的滑动套筒(123)进入环状空间(24、24A),以在环状空间中将水泥放置在井屏障部件(3B2)上方,横跨水泥胶结(20)鞋(16)和地层孔(17)的中间套管(15),以通过使用循环通过最内孔(25)、环状空间(24、24A)和井口装置(7)出口(13A)的可循环流体柱(31C)报废该部分(4B2)。上部的报废可使用可接合机动化元件(2B1)的磨铣和扯碎元件(2B2)或其它磨铣和/或扯碎元件(2B5)进行,以移除导管(11、12),来放置永久性井屏障部件横跨地层孔(17),用于密封横跨现有的井屏障部件(3B3)和套管(15)的该部分(4B3)井,一旦磨铣结束和中间套管(15)暴露进行初次屏障(3B3)的测井,然后放置屏障。
上井部分(4B4)可在生产环状空间(24)中包括可能更难以磨铣的井组件,比如,例如,具有相关联的控制线(79)和控制线夹子的地下安全阀(74),其可被使用和/或通过使用例如挠性柱旋转切割器(图75的175)首次切割生产油管(2B6)报废。然后,活塞(例如图43的4U)可用于压缩(2B7)或压碎井组件,用于在环状空间(24A、24B)中放置井屏障部件(3B4)横跨传导管(14)初次注水泥(20)和套管鞋(16),和通过射孔枪穿透或钻头接合导管,例如图112-116的2BI2和2BI3。其后,不再需要压力控制(7、8、9、10),并且井口装置和上端套管可被切割并且从井处通过例如常规的砂轮切割(2B6)剩余的导管(14、15)移除,从而完成无钻机报废。
图18描绘正视横截面图,其显示可与包括钻头接合导管(2C1)和轴向可滑动的环空障碍物旁路(2C2)元件的元件组(2C)一起使用的方法(1C)示实施方式,其可进一步用于对常规的溶液开采地下井进行无钻机操作。该图图解使用可密封钻头接合导管(2C1),例如图108-109的(2BI2-2BI3),以桥跨内(11A)和外(11B)浸出柱之间的环状空间,从而报废部分(4C1)外浸出柱,并且允许新鲜水施加至盐(5)矿床顶部下的盐矿床(4)的溶液开采,以扩张(34A、34B)盐水可生产的孔洞(34),
而不使用钻井装置首先移除内浸出柱(11A)。然后,外浸出柱(11B)可被调节并且随后内浸出柱可被替换。在完成溶液开采以形成存储产品可生产的孔洞(34C)之后,浸出柱(11A、11B)可被移除并且生产套管(11)可用封隔器(40)接合最终水泥胶结的生产套管(12),阀门树(10A)和表面阀(64,也显示在图17中)安装在井的上端,其可用于存储操作。其后,通过安装轴向可滑动的环空障碍物旁路(2C2)以围绕封隔器(40)流动并且循环充满报废材料例如固体岩屑的孔洞,部分(4C2)存储可生产的孔洞(34C)可在无钻机操作中使用和/或报废,初次屏障(3C)中的剩余部分(4C3)通过在井屏障部件中循环,比如水泥,使用旁路(2C2)无钻机报废,其后井口装置(7)可用砂轮切割或其他无钻机操作移除。
现参看图19,描绘通过井和地层的地下切面的正视图,其显示方法(1D)实施方式,该方法可与一组(2D)轴向可滑动的环空障碍物旁路(2D1)、可扩张圆周接合(2D2)、钻头接合导管(2D3)和环空活塞(2D4、2D5)元件一起使用,利用双(11C、11D)生产柱布置其可用于本发明人的对管汇柱井进行无钻机操作,其利用例如挠性油管(187)可通过压力控制设施(168D)用于负压侧钻操作,例如,以控制压力和避免用重流体压井和减少可生产的地层区域中的井壁堵塞。
图19中,使用孔选择器放置下端穿透(129A)和横向通道穿透(129B),其后可扩张圆周接合(2D2)元件被放置横跨横向穿透,例如图67的2AR2。然后,轴向可滑动的环空障碍物旁路(2D1)元件,例如图85至93的(1BE),可被放置以报废穿透(129)衬管(19)的下部(4D1),用下生产封隔器(40)绕过,以循环水泥并且用刮塞(25W)转移水泥,通过内孔(25)和环状空间(24、24A),以报废之前的井的初次屏障(3D1)的侧钻部分(4D2),从而暂停最终报废用于进一步侧钻。使用例如与流体导管(图108和109的2BI2和2BI3)接合的挠性轴和钻头(图48的2Y3),钻头接合导管(2D3)可然后用于进入可开采层中的不同地层用于在水泥胶结下部的上方和刮塞(25W)下方,通过现有的生产导管(11C)地下安全阀(74)、阀门树(10A)和接合井口装置(7)的生产阀(64)生产(34)。
在停止生产之后,内部导管(11C、11D)可被割断并且环空活塞(2D4、2D5),例如图33的2N5、图37的2O2和/或图39的2Q,可用于通过向下压缩割断的井设施,和潜在地用震击元件,例如(图42的2T2),和图42的流变学可控的流体元件(2T1)辅助所述压缩,报废在生产套管(12)鞋(16)处横跨初次屏障(3D2)的上部(4D3)和横跨导管(14)套管的初次屏障(3D3)的上部(4D4),其后井口装置(7)的上部、附连的导管和阀门树(10A)可用例如无钻机砂轮切割移除,以使地平面(121)回到其初始状态。
图20描绘通过地下地层的切面的图示性正视图,断开线代表移除的部分,这显示与图21相关的用于随后的无钻机报废(171B)的现有技术烃井完井,并且使用本发明的实施方式,其描绘阀门树(10),与井口装置(7)接合的生产阀(64),所述井口装置(7)接合传导管(14)、中间套管(15)、生产套管(12)、射孔枪穿透(129)衬管(19)和生产油管(11),其可经轴向向下通过压力和流体可渗透地层(95G-95K)和相对不渗透地层(94A-94K)延伸的控制线(79)被安全阀(74)控制。影响任何地下井(171B)的所有报废设计的主要因素是地下地层(94A-94K和95G-95K),其可从一个井到接下来的井明显不同,即使在相同的生产区域内,这潜在地造成报废设计和可使用的元件实施方式不同。各种类型的生产封隔器(40、40B、40C)可用于隔离用于例如控制水生产的可开采层,其中底部塞子(25F)用于隔离井建造期间遇到的水湿润可开采层(95G)。
图21是通过地层的图示性正视横截面图,断开线代表移除的部分。该图显示方法(1E)实施方式,该方法可与一组(2E)轴向可滑动的环空障碍物旁路(2E1、2E5)、轴向导管扯碎(2E2)、震击(2E3)、环状空间钻孔进入(2E4)、圆周磨铣(2E6)、环空活塞(2E7)和磨粒切割(2E8)元件一起使用,其可用于图20显示的井的永久无钻机报废,所述图20描绘最终井报废之前的暂停和恢复的边际生产。
轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2E1),例如图28至30的(4M),可用于绕过下封隔器(图20的40C)并且放置水泥井屏障部件(3E1)以报废与强不渗透地层(图20的94C)相对的下部(4E1),其后轴向导管扯碎元件(2E2),例如(具有图124至127的机动化元件(2BN)的图135至140的2BR),可移除滑动侧门(123)周围的导管,其允许向下落并且可通过将可循环的流体柱挤入可渗透可开采层(图20的95H),可在其顶部放置水泥屏障(3E2)以报废井的下一部分(4E2)。
因为衬管(图20的19)顶部代表潜在的渗漏通道,震击(2E3)元件用于靠着可冲击表面,比如活塞或流变学可控的元件,以压缩设施并且放置井部件屏障(3E3),以进一步隔离和永久性报废井的下部(4E2),然后暂停报废和用环状空间钻孔进入元件(2E4),例如图62的(2AM4)侧钻,以从地层(图20的95J)提供边际生产,其可能没有初始完井,例如,因为其对更有利的可开采层(图20的95H和95I)造成风险。在产生侧钻的地层(图20的95J)之后,侧钻的部分(4E3)通过穿透导管和在穿透上方放置轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2E5)以进一步放置井屏障部件(3E4)——使用循环以在环状空间和内孔中放置水泥,进行报废。
在之前的报废、暂停和侧钻操作期间,危险的井物质,例如LSA结垢,可注入为处理目的形成的裂缝(18)并且在其中报废,其现在包括必须报废的井部分(4E4),以包含可渗透地下水可开采层(95K)。圆周磨铣元件(2E6),例如图74的(2AY1、2AY2)或图128和129的(2BP1-2BP4)可用于移除油管(11)和生产套管(12),从而水泥井屏障部件(3E5)可挤入裂缝(18),从而报废临近地下水面可开采层的部分井(4E5)。随后,环空活塞元件(2E7)和方法,例如图94至99的(1BF)可用于向下压缩导管和安全阀(74),从而可放置水泥屏障(3E6)以报废井的最上部分(4E6),其后钻孔销连元件,例如图49的(1Z)和磨粒切割(2E8)可用于利用起重机整体移除井口装置,从而地平面(121)可回到其初始状态。
另外地,尽管无钻机报废方法(1E)可包括以增加的时间实施的许多步骤和元件,但当与钻井装置报废比较时报废的总体成本在实践中明显小于钻机(分别图1、2和3的163、164、165)的总体成本,这是因为该工作涉及有限量的设施和人员,例如分别图5、6和7的无钻机报废(166A、166B或166C),其一般以明显更低的每单位时间成本可得,并且其中它们可与本发明一起使用,以符合公开的最小工业推荐指南(图15的211-220)。
图22至26和26A描绘通过流体填充通道的切面的正视图,其显示方法(1F-1K)实施方式,该方法用于永久性或临时阻塞相关的通道,直到可放置另一井屏障部件,这使用流变学可控的和环状空间可放置的流体元件(2F-2K),其包括常规的流体或流变学可控的流体淤浆实施方式(32、33),其可与本文描述的可循环流体柱(31C)和流动方案一起使用,使用时,密封和/或支撑其他常规的和本发明的元件。该图图解流体元件放置的各种布置。流变学可控的和环状空间可放置的流体元件(2F-2J)可包括可用于井报废的任何常规的流体或流体淤浆,例如常规的递变颗粒混合物,或本发明的包括具有高浓度的可与水合水泥化学反应的水合有机土的第一流体,和/或第二流体,例如形成粘性“油泥”(32)材料的油基泥的实施方式。油泥(32)材料可夹带硬的不可膨胀的和可膨胀的颗粒(33)的递变混合物,其与使用点处放置的或用颗粒输送的反应物流体化学反应,以形成“可膨胀或可扩张流体淤浆”,其可能够提供可放置、可使用和/或可移除的井屏障部件,容易移除取决于组成是非硬化的和接近。流体元件(2F-2K、3F-3K)可使用流变学流动方案和/或用分开的上(221B-221D)和下(221A-221C)轴向可移动和密封的元件塞子部署,其可包括,例如,常规的分开粘性非反应性聚合物流体、机械分开塞子或可选地容器,比如挠性钢丝柱可部署的捞砂筒。反应物可通过可移动的和可密封的元件塞子分开并且可使用流变学流动方案可控制地混合,随着塞子离开分层布置或导管(11)的底部并且流体在各种流动方案例如气泡流(223)中向上循环——因为更轻的和更浓的流体相互作用,随后对于相当大体积的第一流体,段塞流或塞流(224),或对于与第二流体相比相对小体积的第一液体,涡流(225),一些环形流(226)和/或束状环形流(227)以方向变化出现或在导管壁处的更高流体摩擦通道中出现。
可膨胀的颗粒井环状空间报废可扩张充填可为任何形状(图26A的2K1-2K4)并且由均匀的(图26A的2K)、涂布的(图26A的2K2)和/或分层的(图26A的2K3、2K4)烃反应性、水活性或其他可膨胀的流体活性材料组成,其可以流体地部署在井的多个通道中,其中涂料可施加至可膨胀的材料,或薄膜可在部署期间抑制膨胀,其当在选择的井通道位置处放置和/或暴露于化学反应物时溶解,并且其当破碎或溶解时辅助形成基质,从而将可膨胀材料暴露于反应物,使得充填递变颗粒混合物。
当放置本发明的井屏障部件或环状空间接合元件,例如可膨胀的颗粒井环状空间报废可扩张充填时,各种薄片状和湍流模式的多流变学和/或多相流是可能的,这取决于流动通道的摩擦特性和流体的流变学性质、密度和速度。穿过井通道的不同流变学和密度的两个或多个流体,包括两个或多个液体和/或液体和气体,可采用无限数量的可能形式;然而,这些形式可分成,通常称为流动方案或流动模式的界面分布类型。在垂直流中遇到的方案包括:气泡流(223),其中第一流体是连续的,并且其中有不同流变学性质的第二流体的分散,其造成第一流体中的起泡作用;段塞或塞流(224),其中第二流体气泡已经被结合产生更大的气泡,其接近通道的直径;涡流(225),其中段塞流气泡已经破碎,形成振荡涡流方案;环形流(226),其中第一流体作为薄膜在管壁上流动(一些第一流体夹带在中间的第二流体流的核心中);和束状环形流(227),其中流体流速增加,第二流体核心中液滴浓度增加,导致形成大块或条(束)的第一流体。
流变学可控的和环状空间可放置的流体元件(2F-2J),包括例如,具有可充填的递变可膨胀的和/或不可膨胀的颗粒(33)的报废油泥(32)的实施方式具有期望的在紧密空间,比如井环状空间和可渗透层中容易放置的特征,其中存在退化的导管、部分毁坏的导管、来自磨铣或扯碎导管的岩屑和/或储层裂缝,以在使用时通过使用在放置处它们的具有可控流变学的液体和/或充填的颗粒布置和与围绕的或放置的流体的化学反应提供承压式密封件。油泥(32)的化学反应可以视为水合有机土与油和悬浮的加重颗粒比如重晶石在油基泥中混合,以形成与水泥混合的胶状物质或粘土,来形成可固化的硬物质。膨胀递变颗粒混合物(33)中的化学反应可以视为递变硬颗粒(图26A的191),比如瓷珠、分选的砂和砾石或任何其他硬材料,以形成接触基质,其孔隙空间由更小的递变不可膨胀的和/或可膨胀的弹性体颗粒(图26A的192)填充,其可固定在充填的孔隙空间中并且当暴露于例如烃时膨胀,从而进一步充填接触颗粒的基质,以形成递变可能够承压的可膨胀颗粒混合物(33)。
递变颗粒混合物(33)可经可循环流体柱在例如水或非烃油泥(32)组分中输送,并且然后混合或倾入烃流体,以膨胀和在例如井环状空间中形成封隔器。因为油泥(32)可以是基于烃的组成,在混合期间或当在油泥顶部上以多个放置阶段放置时,膨胀递变颗粒(33)添加至油泥,轻质烃上升通过来自油泥(32)的颗粒并且可用于膨胀递变颗粒混合物(33),分别地或一起部署,并且取决于一旦暴露于反应物,颗粒的膨胀时间。油泥(32)和可膨胀的递变颗粒(33)混合物可用可循环静液柱(31C)通过从井口装置向下施加压力进行压缩,以进一步充填、压紧和/或固化递变颗粒混合物。选择性控制递变颗粒(33)和油泥(32)的低重力固体的混合物,放置在井空间中,并且从可膨胀的递变颗粒混合物(33)迫使过多的流动流体或油泥(32)的凝胶可留下硬化颗粒的充填基质,孔隙空间完全被可膨胀颗粒或来自油泥的低重力固体填充,以形成跨井导管壁的桥,其可能够承受更大的压力以例如支撑大量的水泥柱或用作临时生产封隔器,用于进一步边际生产,然后最终报废井。
油泥应用一般不能在工业中实践,因为其涉及与水泥的瞬时凝固类似的反应。结果,其实践一般限于丢失循环比所述瞬时凝固更大风险的区域性应用。尽管油泥在地层裂缝和丢失循环普遍的钻井应用中实践,但是其不在井报废中实践。然而,如本文所表明,本发明通过提供用于其控制放置、混合和应用的方法,提供报废的明显改善,提供与包括具有油泥的可充填的递变可膨胀的和不可膨胀的颗粒相关的改善,以在环状空间中形成流体可放置的假封隔器承压式颗粒基质。可总结油泥的各种组成,例如,通过与水合凝胶剂混合的按组合物的重量计5%至60%的有机土的第一流体混合物,所述水合凝胶剂足以悬浮废弃粘土浓缩物,和加重材料和碱性源组分放置在按组合物的重量计15%至60%的水中。第一流体可然后与包括按组合物的重量计15%至60%的水的至少第二流体混合和化学反应,并且与下述之一混合:i)按组合物的重量计15%至75%的液压水泥或包括按组合物的重量计15%至60%油的油基泥,与按组合物的重量计15%至75%的加重材料混合。所以,本发明的各种流体流变学可控的实施方式可提供具有油泥的可充填的可膨胀的和/或不可膨胀的递变颗粒的递变混合物,以提供流体可部署的承压式充填或基质,孔隙空间由油泥填充。
因为油泥(32)元件是水泥胶结和/或凝胶状混合物,具有任选的可充填的可膨胀的和/或不可膨胀的递变颗粒混合物,其可形成例如承压式封隔器实施方式,其依靠反应的凝胶状流变学流体和/或颗粒之间的摩擦,从而油泥元件可被选择性地和容易地放置、使用和然后用分散胶结产生凝胶状流变学的化学品移除,用于降低例如,硬颗粒之间的弹性体的膨胀和/或用于使用例如本发明人的钢缆可部署的发动机、牵引车和钻头和/或其他装置移出凝胶或颗粒。
图22,正视横截面图示性视图,图解用于方法(1F)实施方式的井导管左边一半,具有一组(2F)流体元件和分开塞子(221A、221B)元件,可与例如另一导管中的生产油管(11)一起使用。例如,可使用生产套管(12),其中方法(1F)包括在最内孔(25)和生产环状空间(24)之间循环流体柱(31C),并且通过例如油管(11)的下端、放置的钻头接合的导管元件(例如图112-116的2BI2)或穿透,因此,在待使用和/或报废的部分井(4F)中,用更粘性和浓稠流体,例如井屏障部件(3F)如水泥(20)或环状空间接合流变学元件(2F)如油泥(32),代替轻质和较不浓稠的流体,比如水。例如,支撑随后水泥放置的油泥(32)的形成可通过使用两个驱替进行,第一步,用饱和的高度浓度的水合有机土流体驱替水,和第二步,混合包括与钻井操作中使用的类似的浓稠和粘性油基泥的反应物流体,以例如提供粘性油泥(32),其能够限制压力密封和/或支撑另一浓稠流体,例如水泥。
现参看图23,描绘左井导管半部分的图示性正视横截面,其显示方法(1G)实施方式和流体元件(2G),其可与例如另一导管比如生产套管(12)中的生产油管(11)一起使用,其中目标可以是在环状空间(24)和最内孔(25)之间循环流体柱(31C),以放置流变学可控的和环状空间可放置的流体元件(2G),例如,可膨胀的递变颗粒混合物(33),以报废部分井(4G),下桥横跨更大导管(12)壁,其包括,例如,油泥元件(32)或活塞元件(例如图56的2AG)。可膨胀的递变颗粒混合物(33)可通过将其循环至位置并且允许颗粒落在支撑元件上进行部署。以该方式部署的油泥流体元件(图22的32)可包括向下压力喷射凝胶状混合物进入例如压碎活塞布置的任何渗漏部分(例如,图56的2AG或图46的2X2)。
图24是右半部分井导管的图示性正视横截面,其描绘方法(1H)实施方式,该方法可与例如中间套管(15)的流体元件(2H)和更小的导管例如生产套管(12)一起使用,所述更小的导管已经通过活塞元件(2H1)向外扩张成中间套管环状空间(24A)。方法(1H)包括将可循环流体柱(31C)的流体挤过由于活塞元件(2H1)引起的套管(12)向内变形造成的部分闭合,这使用井屏障部件元件(3H),例如水泥,或流变学可控的和环状空间可放置的流体元件(2H3),例如油泥(32)进行,以在闭合(2H1)关闭和密封环状空间(24A)。流体混合物可进入穿过钻头接合导管元件(2H2),例如图112-116的2BI2,或通过内导管(12)中的穿透,以例如涡流(225)和束状流(227)在交汇处,更浓稠的流体落在环形流(226)中。
现参看图25,方法(1I)实施方式和流体元件组(2I)的图示性正视横截面图,其可以与另一导管比如生产套管(12)中的井导管例如生产油管(11)一起使用,其中待使用和/或报废(4I1、4I2)的井部分包括油管(11)和套管(12)壁和横跨套管壁的渗漏桥(4I1)。常规上,放置水泥(20)包括在地面处混合化学组分并且将它们向井下输送,流体水平(3I1)的任何未对准,通过更高密度水泥U管作用平衡(3I2)。放置流变学可控的流体例如油泥(32)和油泥颗粒混合物(32、33)的方法(1I)包括分开地放置流体井屏障部件(3I1-3I2)或流体环状空间接合元件(2I1-2I2),例如水泥(20)、油泥(32)或可膨胀的递变颗粒(33)组分,其由在输送通过最内通道(25)之后落下的塞子(221A-221C)分开;并且允许环状空间(24)中的流体与,例如通过向上和向下(2I1)用在井口装置开孔处的通道之间施加至环状空间的交替压力振动内(25)和环状空间(24)通道造成的涡流(225)混合;随后允许流体至U型管或以类似的水平用密度平衡(2I2)和/或从上方施加相同的压力以将,例如,油泥压入待使用和/或报废的井部分(4I1、4I2),用于辅助递变硬颗粒(图26A的191)混合物的充填,直到膨胀相互混合的递变颗粒(图26A的192)支撑,例如,油泥上方的水泥。
图26是方法(1J)和元件组(2J)实施方式的图示性正视横截面图,其包括钻头接合导管、分开放置塞子、流变学可控的流体油泥和可充填的递变颗粒混合物元件,其可与井导管一起使用,所述井导管包括,例如,中间套管(15)、生产套管(12)和油管(11),其中塞子(25A)安装在最内通道(25)中,通过钻头接合导管元件(2J5、2J6,类似于例如图66的2AQ1)穿透连接至围绕的环状空间(24、24A),可扩张可爆裂的密封套筒(2J4,类似于例如图67和68的2AR2)横跨上射孔枪或钻头元件穿透(129)。放置下钻头接合导管元件或穿透,然后,例如,由下分开放置塞子元件(221A、221B)分开的油泥(32)丸的头和尾组分通过将可循环流体柱(31C)循环至作为由分层塞子分开的流体的混合物进行输送——一旦它们进入穿透和环状空间,以在一个环状空间(24)和任选地(2J2)在围绕的环状空间(24A)中形成流变学可控的流体油泥(32)环状空间接合元件(2J1)。
可在放置油泥或可膨胀可爆裂的套筒之后放置上穿透和第二塞子长尾(train),所述可膨胀可爆裂的套筒在充填和/或混合油泥期间爆裂。第二塞子长尾,具有包含可膨胀的递变颗粒(33)元件(2J3)的(221C221D)分开元件,可使用流体柱(31C)向下循环,通过泵送通过最内通道并且返回通过上穿透(2J6或129)以释放(222),例如,可膨胀的递变颗粒(2J3)通过上环状空间进入(2J6或129)至生产环状空间(24),和任选地,任何围绕的环状空间(例如24A),其中颗粒(33)由油泥支撑直到它们从油泥中的烃膨胀,支撑它们的质量,提供一个或多个密封的环状空间,从而关闭和压力密封环状空间的下部(4J),以放置和支撑更永久性井屏障部件元件(3J)。因为在环状空间中出现混合,环状空间中的元件放置不移除接近最内孔(25),并且塞子元件(25A、221A-221D)可为可回收型或可钻孔型。塞子元件,无论轴向可移动分开塞子(221A-221D)或支撑塞子(25A),可在放置期间包括任何形式的可泵送的常规分离手段,比如可泵送的泡沫球、交联聚合物流体、突板(dart)和/或常规挠性柱可部署的设备。例如,第一部分流变学元件可使用循环柱放置,剩余的第二反应物部分元件用常规的钢丝捞砂筒部署,其可在挠性钢丝柱上输送,通过停滞的可循环流体柱从捞砂筒将反应物倾倒在第一部分上。其后,如需要果进一步混合,捞砂筒可被移除并且可循环的流体柱流动定向循环。
另外地,使用本发明的穿透或实施方式的化学注入可在环状空间油泥(32)和颗粒(33)放置元件(2J1-2J3)中或下方发生,以当需要时移除未固化流体密封。所以,流体圆周接合元件(2J1-2J3),例如油泥,当需要是可放置、使用和移除的。
图26A描绘方法(1K)实施方式的图示性视图,其可用与流变学可控的和环状空间可放置的流体元件(2K)实施方式一起使用,其包括不可膨胀的、硬递变颗粒(191)的混合物(2K1-2K4),用于形成横跨一个或多个导管的壁部分的桥连基质(在4K1和4K2之间),以报废部分通道和/或潜在地支撑永久性井屏障部件(3K)。通道中烃或水可膨胀的递变颗粒(192)可在递变混合物(2K)的硬颗粒(191)之间有孔隙,其可被膨胀颗粒(192)填充,当暴露于烃或例如水时,形成桥连密封件,和/或其他物质,例如油泥或其他常规的丢失循环材料(LCM)中使用的油基泥的低重力固体,比如石墨或碳酸钙,其也用于孔隙(131)空间。递变硬颗粒(191)可全部一致或部分由下述组成:可膨胀的材料(192),例如,硬圆颗粒元件(2K2)可包覆在可膨胀的材料中,或反之亦然,其具有任何形状,例如,正方形颗粒元件(2K3)和/或五边形颗粒元件(2K4)可由层和/或角组成;和/或具有尖锐或圆边缘的任何不规则砂和/或砾石形状或尺寸的颗粒,以在可膨胀的材料膨胀和/或填充基质内的孔隙空间之后形成可固化/可膨胀的硬化基质横跨导管或通道的壁。取决于部署和反应性反应物膨胀流体,颗粒可以是,例如,水或烃可膨胀的,并且颗粒可用薄膜涂布,以抑制运输期间暴露于膨胀试剂流体。
图27描绘通过井和地层的切面的左半部分的正视图,其描绘方法(1L)实施方式,其可与一组元件(2L)一起使用,所述一组元件(2L)包括测井工具(2L1)、轴向可滑动的环空障碍物旁路(2L2)和环状空间钻孔进入(2L3)元件。该图图解地平面(121)或泥线(122)上方和布置在海平面(122A)下方的陆上或海上井口装置(7)报废。环状空间钻孔进入元件(2L3),例如图53的2AD,已经用于穿孔井口装置(7)下方轴向接合的导管(11、12),以进入环状空间(24、24A),其中测井工具元件(2L1)用于测量围绕套管(12、15)的初次井屏障部件(3L3、3L4)的存在。已经确定了必要的地下深度,放置井屏障部件(3L2)以符合公开的工业推荐的最小指南(图15的211-220),用轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2L2)例如图28至30的(2M)可实现,所述旁路元件安装为围绕生产封隔器(40)提供流动,使得井屏障部件(3L1)通过使用可循环的流体柱(31C1、31C2)挤入可渗透裸眼可开采层(95E),所述可循环的流体柱(31C1、31C2)在内通道向下(31C1)循环并且返回通过环状空间(24、24A)或环状空间向下(31C2)和内通道(25)向上,以放置第二井屏障部件(3L2)。方法(1L)报废井的最低部分(4L1)和生产套管鞋(16)上方中间(4L2)部分。在该过程期间,地层可能已经被断裂(18),危险的废弃材料和流体通过中间环状空间(24B)注入(36W)地层,该方法(1L)接下来的步骤是报废断裂的井部分(4L3)。
图28至30是通过地下井和地层的切面的图示性正视图,其显示用于使用轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2M)的方法(1M)的实施方式,断开线显示井和地层的移除的部分。该图图解待使用和/或报废的断开线之间的井部分(4M)。元件(2M)可用挠性柱(187)下送工具(187A)布置,相对于水泥胶结(20)生产套管(12)内生产导管(11)中的上(129U)和下(129L)穿透,施加柱张力和固定压力(31C3),以将接合工具部分(2ME)的工具卡瓦(工具滑片,tool slips)(例如图93的180)接合至内导管(11)。其后,下送工具(187A)可用挠性柱(187),通过例如施加压力至最内孔(25)靠着环状空间(24)的闭合的井口装置阀,向上震击组件,进行回收。轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2M)可通过如下操作:沿环状空间(24)向下(31C2)和沿最内通道(25)向上循环,通过可滑动部分的上穿透(129U)和端口(2MP),和元件(2M)的接合部分(2ME),接合油管(11)。循环流体柱(31C2)可向上致动元件(2M)的可滑动部分(2MS),以断开下穿透(129L),用于循环通过在其滑动部分中的端口。可选地,元件(2M)可通过如下操作:沿内通道(25)向下(31C1)和沿环状空间(24)向上循环,通过元件(2M)和生产油管(11)之间的上(129U)和下(129L)穿透,其中循环流体柱(31C1)的压力可向下致动元件(2M)的可滑动部分(2MS),以接合下穿透(129L),从而关闭其可滑动部分中的端口(2MP)。当井屏障部件(3M)循环(31C1)进入孔(25)和环状空间(24)以报废部分(4M)井时,可结束方法(1M)。
方法实施方式(1M)中元件(2M)可被线缆-兼容的无钻机可操作非可滑动的跨件替换,该跨件可覆盖生产封隔器(40)的上方(129U)和下方(129L)的穿透,至固定的循环路径,用于清洁导管的壁和放置水泥。轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2M)可代表对固定的常规跨件的明显改善,因为其可用于液压改变循环路径,以用逆循环清洁油管和/或液压震击和填充,例如,LCM、递变颗粒混合物和/或活塞元件进入环状空间和/或可渗透地层以密封该地层,同时使丢失循环能力的风险最小化。
例如,当如图29中描述的循环时,生产阀可在接合井口装置的阀门树上闭合,以使得压力施加至可滑动部件(2MS)的底部,将其向下推,从而使得循环穿过下穿透并液压震击,尽管轻轻地为了充填,封隔器下生产环状空间,在所述震击期间,交互打开和关闭主阀门树或生产阀。可选地,当如图30中描述的循环时,环状空间阀可被关闭,以液压震击油管(11)下方的井部分。最后,在图29和30的循环之间交替,结合关闭阀,用于充填的轻液压震击,允许将流变学可控的流体、递变颗粒混合物、可膨胀的材料和/或LCM放置和压实或充填入可渗透地层,直到地层锁上(lock up),或停止接收流体,其后循环路径可被重建,用于控制地放置井屏障部件,比如水泥。在常规的挤入实践中,这是不可能的,因为当水泥挤至地层时,其“锁上”,没有办法重建循环或清理油管。所以,失去进入并且常规的挤入实践呈现明显的风险,其通过使用用于常规的跨式元件或轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2M)的方法(1M)是可避免的。可滑动的元件可使得中间循环点在封隔器上方,以移除由于任何原因停止流动的更重的流体,例如,水泥,从而在第一次移除封隔器上方更重水泥的过多水头之后,在其用第二逆向循环凝固之前移除水泥以恢复循环通道。
另外地,跨件和轴向可滑动的跨件可通过最内孔(25)放置,并且可在扩大的最内孔(图72的25E、25AE)中使用以,例如,围绕放置的环状空间阻塞元件或毁坏的套管部分循环,这使用可扩张封隔器(例如图46的2X2或图38的2K)增加直径的能力。
图31至34显示方法(1N)实施方式的图示性正视横截面图,其可与一组(2N)元件一起使用,所述一组(2N)元件包括轴向可滑动的环空障碍物旁路(2N2)、环空活塞(2N4)、流变学可控的和环状空间可放置的流体(2N1、2N3、2N5)、钻头接合导管(2N6)、测井(2N8)和圆周扯碎和磨铣(2N7)元件。这些图描绘通过地层和井的穿孔(129)生产套管(12)的切面,所述生产套管(12)接合之前通过用封隔器(40)接合至套管(12)的导管(11)产生的可渗透地层(95F),生产设施(11A),例如接头或阀,构成部分生产柱(11)。
井的下部(4N1)可通过用,例如,旋转线缆工具切割器(图75的175)切割导管(11)的下端用于围绕封隔器(40)进行可靠的水泥放置,进行使用和/或报废,井屏障部件(3N1)包括可膨胀的颗粒水泥油泥流体元件(2N1),例如图26A的(2K1),用分开刮塞(图26的221A-221D)放置和使用各种流动模式(图22的223-227)混合,这取决于当挤入可渗透层(95F)时泵送速度引起的流变学和湍流程度。粘土型油泥和可膨胀的递变颗粒可用于形成硬颗粒基质,如果例如,任何烃试图迁移通过该混合物,则其可在混合期间和/或之后彼此反应,以形成屏障(3N1),以支撑进一步永久性屏障(3N2)。可选地,LCM、递变颗粒、其他常规的可充填的材料或本发明的实施方式,可通过轴向可滑动的环空障碍物旁路(2N2)放置、液压震击和充填。
套管(12)的中间井部分(4N2)可在地层孔(17)中通过在油管(11)中放置的上(129U)和下(129L)穿透被水泥胶结(20),然后放置轴向可滑动的环空障碍物旁路(2N2)横跨封隔器(40)和穿透,以使用时,可控地在流变学可控的和环状空间可放置的流体(2N1)上方放置永久性井屏障部件(3N2)。可选地,可充填的材料可用轴向可滑动的元件(2N2)替换元件(2N1),用于液压震击和填充材料进入可渗透穿孔(129),至储层,直到实现放置井屏障部件(3N2)的固体支撑,其防止在水泥的凝固(图15的212)期间气窜,从而控制水泥放置。
上井部分(4N3),包括地层孔(17)中的中间(15)和未水泥胶结的生产(12)套管,可通过切割油管(11)并且使用环空活塞(2N4)进行使用和/或报废,所述环空活塞(2N4)包括:例如,常规的水泥伞,具有流变学可控的和环状空间可放置的流体元件(2N3)或常规的递变颗粒报废材料元件,其可使用各种方法(例如图23的1G)放置;或粘土型油泥实施方式,其可用,例如图25的方法(1I)放置,以轴向向下压缩在环空活塞(2N4)下导管(11)和相关的井下设施(11A),这通过在用于内孔(25)和/或生产环状空间(24)的可循环的流体柱(31C)上施加压力进行,以允许空间用于测井元件(2N8)。在该情况下,测井元件(2N8)发现生产套管(12)后没有水泥,并且销连钻头接合导管(2N6),例如图49的(1Z),在用圆周扯碎和磨铣(2N7)元件,例如图128和129的(2BP1-2BP4)移除下端期间,可用于接合和支撑井屏障部件(3N4)并且固定导管(11、12),以放置井屏障部件(3N4),从而报废注水泥的套管(15)鞋(16)上方的部分(4N3)。
图35至37显示通过地下井通道和地层的切面的正视图,断开线代表移除的部分,并且描绘方法(1O)的实施方式,其可与具有圆周接合元件(2O1)一组(2O)一起使用,所述一组(2O)包括任何导管切割设备、两个环空活塞元件(2O2、2O3)和测井工具元件(2O4),描绘例如常规钢缆塞子的放置,其在使用圆周接合切割元件(2O1)例如图75的(175)切割油管(11U、11L)之后,可用作环空活塞元件(2O2)并且可接合环状空间(24)。活塞(2O2)可用作井屏障部件(3O1)并且可用于压缩活塞元件(2O2)下方的油管(11L),用于放置第二活塞元件(2O3)或,例如流变学可控的和环状空间可放置的流体在压缩的油管上方,以形成扩大的水泥的最内通道空间(25E),另外支撑放置在活塞(2O2)上方的水泥并且防止其通过环状空间(24)向下落。
第二活塞元件(2O3)可包括例如由Kevlar制造的松散袋,以防止井孔中尖锐边缘刺破,并且可用递变的硬的和可膨胀的材料(图26A的2K)的流变学可控的和环状空间可放置的流体元件填充,所述材料可在袋中流体松散地移动,以允许使用来自可循环的流体柱(31C)的压力通过最内通道(25)部署。流体柱的力可进一步用于爆裂装配有滤网的盘(2K1D),以使得例如水或烃的反应物流体造成内递变颗粒混合物的膨胀,利用筛网防止递变颗粒(图26A的2K)的逃逸。施加至扩张的或膨胀的袋的压力可迫使油管的压缩弯曲或破碎,其也可已被切割和削弱,然后放置第一活塞(2O1),直到,例如,产生足够的空间用于测井工具元件(2O4),以测定是否可使用可循环的流体柱(31C)放置井屏障部件(3O2),比如水泥,以报废井的下部(4O)。
图38,可与具有分区的部分和减压阀的环空活塞元件(2P)实施方式一起使用的方法(1P)实施方式的图示性等距图,其图解通过如下报废中间环状空间(24A)中没有水泥的井的中间套管(15)部分(4P):用具有分区的(2PS1、2PS2等)可变形袋压缩生产套管(12)形成扩大的最内通道(25E),所述可变形袋通过最内通道(例如图41的11)可输送并且用于保持活塞形状,和/或用递变的和/或可膨胀的颗粒(例如图26A的2K)填充的膜。可添加调压单向阀(2PV),以使得流体移动通过袋活塞元件(2P),以例如,使得反应物流体,例如水,进入区段并且与可膨胀的材料(图26A的2K)化学反应和/或当通过可循环流体柱(31C)的压力被迫使向下时,使得来自下方的流体向上耗尽,用于放置井屏障部件(3P)。在该情况下,在套管(12)用参考的申请GB1011290.2描述的装置削弱,和/或使用本发明的牵引车实施方式削弱或推动井下导管之后,内导管(图36的11)已经被切割,下端(图37的11U)向下压缩。
图39显示通过地下井和地层的切面的图示性正视图并且描绘方法(1Q)的实施方式,其可与环空活塞元件(2Q)一起使用,断开线代表移除的部分。该图显示报废部分(4Q)套管(12),其在活塞元件已经离开切割导管(11U)之后,在地层孔(17)中水泥胶结(20)。活塞元件(2Q)包括可变形袋(2QB),其用例如,卡瓦(滑片,slips)(2QS)接合导管(11L)并且用常规的递变颗粒例如递变砂或水泥或递变可膨胀的颗粒元件(图26A的2K)填充,借此可断裂的膜可用于临时隔离,或可部署的工具可用于接合袋或导管连接(2QC),以在所述袋部署穿过已经被切割的安装的导管(11U)的上端的最内通道(25)期间或之后,通过混合可膨胀的递变混合物和反应物流体启动膨胀反应。接合(2QS)保持切割导管的下端(11L),并且从可循环的流体柱(31C)施加的压力迫使其向下,这例如通过破碎或螺旋弯曲下导管柱(11L)直到袋离开上导管(11U)并且落入套管(12)中的环状空间(24)。其后,捕获的流体可通过减压单向阀(2QV)释放。在套管之后(12)的水泥(20)测井和放置包括例如帽或塞子以隔离接合至上连接器(2QC)的阀(2QV)的井屏障部件(3Q)之后,水泥可放置在整个元件(2Q)的顶部。
图40是图示性正视横截面图,断开线代表通过地下井孔的切面的上和下移除的部分,其显示方法(1R)实施方式,该方法可与一组(2R)跨式管道元件(2R2)或轴向可滑动的环空障碍物旁路例如图28至30的(2M)——适于环空活塞元件(2R1)实施方式——一起使用。环空活塞元件(2R1)实施方式可组合作为生产封隔器使用,以形成另一元件(2R)实施方式,以用包括可变形袋(2RB)和/或另一屏障例如由袋轴向向上支撑的水泥的井屏障部件(3R)流体隔离井的下部(4R)。下活塞部分(2RL)进一步接合(2RS)切割导管(11)的下端,所述下活塞部分(2RL)具有袋(2RB),其用可充填的常规递变材料填充或用可膨胀的递变可充填的材料填充,在从上切割导管(11U)的孔落下并且接合套管(12)的周围之后能够隔离环状空间(24)中的流体流动。在用可循环的流体柱(31C)向下迫使活塞元件部分(2R1)之后,测井可确认套管后的水泥并且跨式元件部分(2R2)和上跨件部分(2RU)可接合至活塞元件部分(2R1)和上导管(11U),以形成具有内部孔和阻挡的环状空间的假生产封隔器。
图41,通过海平面(122A)和地下地层下方的地面(121)或海床(122)海底井的切面的左半部分的图示性正视图,其描绘方法(1S)的实施方式,该方法可与环空活塞(2S1)、流变学可控的和环状空间可放置的流体(2S2)、可膨胀的可扩张筛网膜元件(2S3)和震击(2S4)元件一起使用。该图显示放置井屏障部件(3S),用于报废井的下部(4S)。如所显示的,操作开始于切割油管(11U、11L),放置活塞元件(2S1),和使用施加压力至可循环的流体柱(31C),以压缩固定至套管(12)的油管(11L)的下部,所述套管(12)用在可开采层(95E)上方的生产封隔器(40)和套管(12)鞋(16)水泥胶结(20)在地层孔(17)中。通过施加压力至活塞(2S1)和通过用震击元件(2S4)震击流体柱(31C)二者增加环状空间(24),所述震击元件(2S4)包括适于该任务的任何常规的震击器或本发明的实施方式,例如图42的(2T2)——其用最内通道(25)导管(11U)操作。
测井元件可然后在活塞元件(2S1)上方扩大的内通道空间(25E)中使用,以测定地层壁(17)和生产套管(12)之间的初次注水泥(20)水平和/或胶结,从而允许通过套管(12)在需要的深度处选择性放置下穿透(129L)。对于海底井,环状空间而不是生产环状空间(24)的环状空间进入通道一般不容易获得。因此生产套管(12)和中间套管(15)之间的中间环状空间(24A)不容易进入。在地面井上,如果例如环状空间进入阀被卡住(seize)或从未安装,则该阀也可能不可用。这种常规上不可进入的环状空间可用例如钻孔元件穿透井导管来进入。
然后放置通过生产油管(11U)和套管(12)的上穿透(129U)并且放置可膨胀的可扩张筛网膜元件(2S3)以覆盖油管(11U)中的穿透,从而使用可循环的流体柱(31C),循环路径通过中间环状空间(24A)是可能的。加重的研磨料清洁和/或粘性流体可用于阻塞可扩张筛网的孔隙空间,或例如清洁反应物可激活膜的膨胀以关闭筛网孔,其后通过该通道的循环可继续,直到表面足够清洁和可湿润的,以提供用随后流体井屏障部件(3S)的好的胶结,这潜在地使用震击元件(2S4)帮助开始中间套管(15)环状空间(24A)中的循环,其后放置井屏障部件元件(3S)。
现参看图42,显示通过地下井和地层的图示性正视横截面图,断开线代表上和下移除的部分,并且该图图解方法(1T)的实施方式,该方法可与元件组(2T)一起使用,所述元件组(2T)包括流变学可控的和环状空间可放置的流体(2T1)、震击(2T2)、环空活塞(2T3)和可膨胀的可扩张筛网膜(2T4)元件。至地下裂缝(18)的套管渗漏(228B)防止用可循环的流体柱(31C)施加足够的压力(229)来迫使活塞元件(2T3)在套管(12)中轴向向下。可膨胀的可扩张筛网膜元件(2T4)可放置横跨油管渗漏(228A),以允许油管(11U)的加压驱动可放置在内通道(25)中的液压震击元件(2T2),并且可以用部署柱(例如图9的187)张力和流体压力(229)操作,以作用在例如,可循环的粘化材料的流变学可控的流体元件和LCM,或凝胶状油泥——可用于密封渗漏(228)裂缝(18)和围绕活塞(2T3)元件的任何渗漏(228C),用于压缩下油管(11L)。利用由向下驱动活塞产生的足够的空间,测井元件可用于测量套管(12)后的水泥胶结,并且井屏障部件(3T),比如水泥,可放置用于报废井部分(4T),其中过多粘性流体和LCM循环离开,或油泥可使用具有例如牵引车元件的旋转线缆配置移除,其中在清洁导管之后,活塞(2T3)以及破碎部分上方的任何剩余粘性流体或剩余油泥(2T1)元件,可用于支撑屏障(3T)放置,以符合适当的工业实践(图15的211-220)。
流变学可控的流体(例如2T1)和可膨胀的可扩张筛网膜(例如2T4)元件——其包括例如常规的高粘性材料、LCM、常规的可扩张导管和/或本发明的实施方式——的应用可用于本发明方法实施方式(图16至147的1A-1BU)的任何一种,用于进入和报废井,其中使用期间,超过井的寿命,其结构完整性可能已经被削弱或移除,从而阻止完整的压力控制。通过例如,放置井屏障部件(图16至147的3A-3BU)以报废部分井(图16至147的4A-4BU),流变学可控的流体和/或可膨胀的可扩张筛网膜元件可用于临时或永久恢复压力控制。
震击元件(2T2)可例如用线缆柱(187)张力可操作和使用,以提起震击元件活塞的下部和压缩其加速弹簧(144),其中其被锁入上部并且接合至油管(11U),其后压力可施加至内通道(25),以释放流体压力脉冲(230),其通过释放压缩的弹簧增加,震击活塞作用于接合活塞元件(2T3)的流变学流体元件(2T1),以进一步用流体锤击作用向下驱动。向上反射的流体锤击作用(230U)可进一步通过,例如,在环状空间出口(图16的13或图17的13A)放置减压阀可控制。
图43显示通过部分地下井筒和地层的切面的图示性正视图并且描绘方法(1U)实施方式,该方法可与元件组(2U)实施方式一起使用,所述元件组(2U)实施方式包括震击(2U2)实施方式、常规的震击元件(2U3)和环空活塞元件(2U1),用于图解断开线之间表示的扩大的内通道(25E)的明显长度,对于例如,10,000-ft或3,000米的深井其是可形成的,长导管柱能够被压缩、弯曲、破碎、扯碎、磨碎或以其他方式碾压。例如,如果考虑各种地下参数,比如套管(12)中的倾斜和摩擦抗性,切割导管(11L)的下端在1000米的长度内可压缩25%,250米的扩大的内通道空间可然后用于测井套管(12)后的水泥(20)并且放置井屏障部件元件(3U),以报废部分井(4U),借此各种地下参数的不利作用,例如弯折、倾斜和摩擦可通过各种震击元件(2U2、2U3)减弱。
震击元件(2U2),显示为虚线代表任何可使用的配置,也施加至爆炸物填料对活塞元件(2U1)的液压震击作用,以轴向向下转移任何导管(11A),从而提供扩大的最内通道(25E)。可能使用的配置包括,但是不限于:i)压缩空气或重力可部署的压头型震击布置,类似于接合井口装置或阀门树顶部的打桩机,用于震击整个流体柱,ii)爆炸物填料工具,其使用能够在可循环的流体柱(31C)中爆炸和震击可循环的流体柱(31C)的一系列轻爆炸物(light explosive),而不出现对井组件的横向或向上损伤,和iii)在可循环的流体柱中转移气体的突然释放,包括,例如,压缩空气和/或氮气,其突然释放转移的液体流体柱,允许震击塞子或段塞加速向下,同时向上释放气体。当震击器激发时,震击器通过突然释放存储在部署柱、相关子组件和/或可循环的流体柱(31C)中的能量起作用。以使用落锤类似的方式,当其摆动时,动能存储在落锤中,并且当落锤冲击钉子时,突然释放至钉子和板。方法(1U)包括使用常规的机械或液压震击元件(2U3)和/或震击元件实施方式(2U2),以进一步压缩活塞元件(2U1),例如图46的(2X2),其中常规的震击元件(2U3)可接合活塞元件(2U1)或流体落锤震击(2U2)接合震击活塞元件(2U1)的可循环的流体柱(31C)。
现参看图44,显示图示性正视横截面图,断开线代表移除的部分,并且该图描绘可用于压缩元件和/或井屏障部件(3V)的分开部分的震击元件(2V)实施方式的方法(1V)实施方式,其显示在激发期间震击活塞(2V2)的虚线图上方的在激发以前处于其锁住位置的震击活塞(2V1)。活塞壳体(182)提供可与密封件(66)一起使用的震击活塞(2V2)的气缸,以保持来自加压(229)和压缩活塞上方和靠着其的可循环流体柱(31C)的能量,例如,利用流体连通自流体柱通过移动杆(184)的内部孔,直到持住簧闩(186)的弹簧(144B)被迫使远离移动活塞杆(184)以释放流体柱的压缩能并且激发震击活塞,产生具有其运动的流体脉冲(230),这等同于具有其由加速弹簧(144A)辅助的初始运动的流体落锤,其中穿过壳体(182)的孔口(59)的流体脉冲可用于轴向向下流体冲击或震击器井下装置,例如图36的2O3。
粘性流变学可控的流体元件可放置在油管(11)和套管(12)之间的环状空间(24)中,以通过抑制流体向上移动和压缩进一步增加轴向向下震击力。柱(187)的线张力可用于保持震击器(2V1)在适当的位置,同时压力(229)可用于接合卡瓦(180)并且将震击器锚定至导管(11)的周围,其后在震击器已经激发之后移动杆(184)可用于再结合簧闩(186)。压力(229)可用于保持卡瓦(180)接合和推动移动杆经过簧闩(186)弹簧(144B),活塞依靠这孔口(59)壳体(182)的底部。
图45描绘通过安装的井导管的切面的图示性正视图,断开线表示方法(1W)实施方式的移除的部分。该图显示震击元件(2W)实施方式的上和下部,并且图解图上部的震击壳体(182A)和震击活塞(2W2),其已经激发并且现在静置在图下部的移动活塞杆(187)的底部。当激发时,震击活塞(2W2)沿着震击杆(184)移动,在激发之后杆(184)提升活塞(2W2),用于再锁入壳体(187A)。通过重复的激发和再锁入,元件(2W1)可用于压缩元件和/或井屏障部件(3W),例如常规的水泥混合物、流变学可控的递变颗粒和/或有机土和水泥元件,以报废部分井(4W)。
震击器(2W1)可通过柱(187)上的拉线张力提起在其下端的移动活塞杆(184)和活塞(2W2),以在壳体接受器(2W3)凹处(102)接合和锁住簧闩(186)进行再锁。在锁住和激发期间,可通过压力端口(2W4)施加压力迫使锁销(2W5)向下,靠着锁销弹簧(144C)。当在锁住位置时,压力可用锁销(2W5)弹簧(144C)移除,迫使簧闩(186)进入壳体(182A)的接受器(102)。然后,移动活塞杆(184)可轴向下降准备震击器(2W1)进行激发。再加压元件上方的可循环流体柱(31C)可用于压缩可循环流体柱,从而存储能量,并且通过端口(2W4)为锁销(2W5)提供压力,其将使弹簧(144C)以定义的压力压下,并且锁销从接受器(2W3、102)释放簧闩(186)并且激发活塞,其使得突然释放在压缩的流体中存储的能量以驱动活塞并且随着活塞(2W2)移动至杆(184)的末端使得流体压力脉冲轴向向下。利用选择性放置活塞,释放的存储的能量的量是可控的,其中在活塞上方压缩相对大量的流体并且将其施加至活塞下方相对小值的相对不可压缩的流体,导致最大的能量释放。结果,当例如,工具被布置和定位时,震击活塞(2W2)可用于诱导对轴向下方的井下装置的流体脉冲或液压落锤作用,使得将移动杆的下端放置静止在导管、装置或震击的活塞元件上,从而活塞移动短的距离至移动杆上中间停止接合,从而随着活塞冲击中间停止接合,杆的下端输送机械震击力。
如果卡瓦(180)例如,通过接合套管(图46的12)周围的可扩张定中心装置(图46的2X3)被延长,并且震击活塞(2W2)用于套管(图46的12)周围例如图46的(2X2)上,震击元件(2W1)可在扩大的最内通道(图37的25E)中用于对井下装置(例如图43的2U1)液压和/或机械震击。当可循环的流体柱不被液压加压时,方法(1W)可用于当将活塞(2W2)锁至壳体(182A)时,使用井压力抗柱张力,容易将卡瓦(180)与油管(11)或套管(图46的12)的周围接合,并且当使用,例如,接合元件(2W1)上端的常规机械/液压震击器向上震击时断开卡瓦(180)。因此,元件(2W1)可用于液压和机械震击导管和相关的装置同时随着压缩的导管和装置被迫使往井下,追赶它们。
现参看图46,显示通过两个在定向井中倾斜的安装的井导管的切面的正视图,并且该图描绘方法(1X)实施方式,其可与一组(2X)震击(显示为虚线的2X5)、常规的测井(2X6)、环形分隔(2X3、2X4)和由流变学可控的粘性流体密封元件(2X7)补充的活塞(2X1、2X2)元件一起使用,其可用于报废部分井(4X)。如图46所显示,上导管(11U,也显示在图42中)和下导管(11L)被切割,并且由接合下端切割导管(11L)且通过在可循环的流体柱(31C)和震击元件(2X5)上施加的压力迫使向下的活塞元件(2X2)迫使分开,以形成扩大的最内通道(25E),用于放置井屏障部件(3X)。在最内通道(25)和常规尺寸的环状空间(24)之间的扩大最内通道(25E)中形成足够的高度(图15的219)用于放置井屏障部件例如水泥之后,测井元件(2X6)可用于确认套管(12)和地层孔(17)之间的水泥(20)。钻井期间的地质记录可用于确认强不渗透地层,以及通过测井(2X6)确认的套管后的初次注水泥胶结(图15的218)。一旦使用在套管(12)下侧上的环形流(图22和24的226),放置通过油管孔(25)和穿透(129),可循环的流体柱(31C)的轻质流体返回通过环状空间(24)的上部,悬挂器(2X4)和可扩张分开元件(2X3)可用于提供余隙(图15的211),用于密封水泥(图15的217)中油管(11U)的两侧,从而将所有导管(11U、12)嵌入(图15的215)水泥。
图47是示例性现有技术挠性轴和钻头(174)的图示性正视图,其显示柔性(174B)可旋转轴上的可旋转钻头(174A),其可用于形成选择性通过导向表面(图48的2Y1、2Y2)的井导管和地层壁的孔穿透。
现参看图48,描绘了图示性等距图,其显示方法(1Y)实施方式,该方法可与一组(2Y)环状空间钻孔进入(2Y3)和环状空间进入导向元件部件(2Y1、2Y2)一起使用,仅仅具有部分(4Y)井地层和屏障(3Y、20)。该图图解由腔连接(43)和孔选择器(47)引导的挠性轴和钻头(174),其可用于,例如,进入和/或穿透通过其进行部署的导管(11)的壁,其包括例如任何周围导管,和地层壁(17)以放置测井元件(2Y4)和/或以进入可开采层(95F),用于生产和随后放置井屏障部件(3Y)。当孔选择器(47)放置在腔连接(43)中,挠性轴和钻头(174)可以是可旋转的(231)、可回收的和可替换的——通过腔连接(43)的出口导管(39)和孔选择器(47)的孔口(59),当不与轴和钻头(174)冲突时,孔选择器(47)也可旋转(231A)的,这使用旋转引导尖头(176)和相关的引导表面(176)对齐孔选择器孔口(59)与出口孔导管(39)进行。利用孔选择器(47)、挠性轴和钻头(147)的往复,可进行多个选择性可放置的穿透通过井导管和地下地层的壁。
图76和77分别是腔连接(43)和可旋转孔选择器(47)的等距图,虚线显示图47中的隐藏表面,其图解孔选择器可插入腔连接(43)的腔(41)并且可用作具有腔连接孔口(59)的选择性导向元件,并且孔选择器可对齐以选择性进入出口孔导管(39)。例如,活塞、分开、流体、挠性轴和钻头实施方式可用与井最内通道的腔连接和孔选择器一起使用,以选择性钻孔或进入壁穿透,以通过各种导管和地层孔壁进入和再进入多个穿透,从而用作穿透可选择导向元件。
现参看图78和79,棘轮旋转导杆(分别176A(也显示在图48中)和176B)的等距图,其描绘孔选择器的(47)上端或下端以及腔连接的腔(41A)的导向表面,其中任何导向表面形状,比如螺旋表面,可用于对齐孔选择器孔口(图77的59)和出口导管(图76的39)孔口(图76的59),以当使用或报废井,选择性接合出口导管(图76的39),用于接合例如钻头与导管壁或地层壁。
图49是方法(1Z)实施方式的图示性正视图,该方法可与导管销连和分开元件(2Z)和钻头接合导管(2Z1和2Z2)元件的实施方式一起使用,仅仅部分井(4Z)正视径向剖视图在右上下方显示仅仅销连轴元件的(2Z1、2Z2、2Z2A、174B)直径的横向侧视图正视横截面图,不同的左手侧和右手销连轴配置中的直径显示在右上侧。该图图解挠性轴和钻头(174)如何可用于钻穿导管(11、12、15),挠性轴(174B)可单独使用或作为连锁的部分导管元件(2Z1)的中心(spine),其可结合固定和/或变硬部分导管元件(2Z2、2Z2A)。变硬导管元件(2Z2)可与连锁的元件(2Z1)一起布置,以在它们凝固的移除之前销钉导管(11、12、15),或支撑放置在环状空间中的井屏障部件(3Z)。如果变硬元件可折叠边缘围绕连锁元件(2Z1)固定,则变硬元件可成为固定元件(2Z2A),以防止组件分开。如果变硬元件(2Z2)没有围绕连锁元件(2Z1)折叠,则它们可在穿过周围导管的壁中的穿透之后分开,防止钻头(174A)收回并且允许挠性轴(174B)拉紧以分开导管,从而产生余隙(图15的211),用于放置和支撑活塞元件和/或井屏障部件(3Z)。钻头接合导管元件,无论包括销连支撑或流体通道,选择性从最内通道放置,可用于接合和支撑轴从钻头接合导管销连元件上方放置的轴向可移动活塞元件和/或井屏障部件,以使用时,在井的环状空间中选择的深度处选择性放置轴向活塞和屏障部件。
现参看图50,显示通过地下井和地层的左半部分切面的正视图,并且描绘方法(1AA)实施方式,其可与元件组(2AA)一起使用,该元件组(2AA)包括环状空间钻孔进入(2AA1)和可膨胀的可扩张筛网膜(2AA2)元件,图解钻孔通过油管(11)和套管(12、15)以进入环状空间(24、24A、24B),然后放置可膨胀的可扩张筛网膜(2AA2),以修补通过油管(11)的孔。可循环的流体柱可在(31C2)中通过环状空间(24B)井口装置(7)进入循环并且通过其他环状空间(24、24A)井口装置进入(13)返回,以放置重水泥,例如,井屏障部件(3AA1、3AA2),来报废部分井(4AA)地层壁(17),在那里水可开采层(95F)存在于中间套管(15)鞋(16)的下方,使用沟槽流(图22和24的226),轻质流体向上移动和重流体向下移动。一系列钻孔(2AA1)和可扩张膜(2AA2)可在不同的深度处使用,以用源自清洁砂滤层像可扩张筛网渗透性的精细微粒,全面清洁导管壁(11、12、15),以提供清洁水湿润表面,用于好的井屏障部件(3AA1、3AA2)胶结(图15的113)。另外地,如果油管(11)有裂口并且井完整性已失去,则方法(1AA)可通过如下用于恢复井完整性,用于进一步从可开采层(95E)生产:例如,施加筛网膜(2AA2)和使用滑动侧门(123),以放置,例如,水泥在生产环状空间(24)中,水泥关闭筛网的渗透性以修补裂口。使用可膨胀的可扩张筛网膜(2AA2)用于放置水泥在生产环状空间是对常规扩张油管补片的明显改善,这是因为造成第一裂口的油管条件将导致不能用单个补片修补的进一步裂口是高概率的,但是可通过本方法(1AA)修补,这是因为筛网的渗透性提供减压,以防止当水泥硬化时油管毁坏,并且使得释放与水泥凝固相关的游离水,这与固体油管补片不一样。
图51描绘显示方法实施方式(1AB)的图示性正视横截面图,该方法可与一组(2AB)环状空间钻孔进入元件(2AB1)、测井工具(2AB2)和钻头接合导管(2AB3、2AB4)元件一起使用,虚线显示挠性轴(174B)的隐藏表面。该图图解引导通过指导元件的孔口(59)的挠性轴和钻头(174)的踪迹,其选择性定向携带钻孔元件(2AB1)的环状空间(24)进入导管,调节操作线张力和流体柱泵送速度,以选择性控制方向,并且通过将信号(173C)反射(173D)回用卡瓦(180)接合至导向元件和油管(11)的播报和接收测井工具(2AB2)元件测量其位置。携带的导管元件(2AB3)具有可旋转切割部分(图52的2AC1),可通过挠性轴(174B)穿过钻头(174A)携带的导管可旋转,进一步可用于放置井屏障部件(3AB)以报废导管(2AB3)进入的部分井(4AB)。柔性线缆可通过如下与可扩张的携带导管一起使用:例如,将用作扩张器的钻头(174A)拉过携带的导管(2AB3)以使导管靠着油管(11)的侧钻孔(59T)扩张,其后第二可旋转切割器(2AB4)可用于切断在侧钻(59T)处接合至油管(11)的扩张的携带导管(2AB3)。
现参看图52,显示通过可与方法实施方式(1AC)一起使用的钻头接合导管元件(2AC)实施方式的切面的图示性正视图,其描绘具有在其下端的接合独立的可旋转(231)切割导管(2AC1)的携带的导管(2AC2),其可用齿轮齿(174AT)啮合驱动,以旋转一致并且用挠性轴(174B)和钻头组件(174)的可旋转(231)钻头(174A)钻孔。可循环的流体柱(31C)可泵(31P)过壳体的孔口(59),钻头(174A)旋转以润滑钻孔。方法(1AC)可用于,例如,通过一个或多个井壁钻孔,以在可通过元件(2AC)产生的壁穿透进入的部分井(4AC)中放置井屏障部件(3AC)。
图53,钻头接合分开或导管元件(2AD)实施方式的方法(1AD)实施方式的图示性正视横截面图,其图解挠性轴(174B)和可旋转钻头(174A),其接合至刚性导管部分(2AD3)、弯曲壳体(2AD2)和更柔性导管部分(2AD1),其可用于在钻孔期间定向地控制钻孔方向和方位,例如利用形成刚性导管部分(2AD3)的钻孔分开元件(图80-82的2AZ)。其后,分开元件可被扩张或元件装置可用放置穿过井的孔穿透壁部分(4AD)的井屏障部件(3AD)放置。
图54,通过地下井和地层的切面的左半部分的图示性正视图,其显示方法(1AE)实施方式,该方法可与元件组(2AE)环状空间钻孔进入(2AE1)、环空活塞(2AE2)和流变学可控的递变颗粒(2AE3)元件一起使用,其描绘通过油管(11)和套管(12、15)的钻孔,其可用于放置环空活塞(2AE2、2AE3),例如图56的(2AG)或图58的(2AI),在充胀以毁坏油管(11)的生产环状空间(24)中,以径向向内提供可移动活塞,并且可进一步用于井屏障部件(3AE1、3AE2、3AE3)支撑,以防止当凝固(图15的212)时水泥移动、滑动和气窜,来报废部分井(4AE)和隔离可开采层(95E)。井屏障部件(3AE1、3AE2、3AE3),例如水泥,可使用通过离开或进入井口装置环状空间进入(13)的油管(11)孔(25)和环状空间(24、24A、24B)的可循环流体柱(31C)放置在中间套管(15A)水泥(20)鞋(16)下方,这取决于循环方位,和在普通深度处使用U型油管力的沉降(图25的3I2)。而且,流变学可控的递变颗粒(2AE3)元件可被例如球囊或可膨胀的活塞(图55的2AF)或挠性球囊活塞元件(图60的2AK)替换。
现参看图55,通过井孔和地层的切面的图示性平面图,其显示可与环形球囊或可膨胀的活塞(2AF)元件实施方式一起使用的方法(1AF)实施方式,所述元件实施方式显示可例如通过挠性轴和钻头元件产生的内油管(11)通道(25)和壁穿透孔放置的可填充的球囊和/或可膨胀的活塞部件(2AF),其可在导管例如与地层孔(17)壁部分(4AF)水泥胶结(20)的油管(11)和生产套管(12)之间的环状空间(24)中扩张,以用作和/或支撑井屏障部件(3AF)。如果部件(2AF)充胀或以其他方式过度扩张,它们可用于形成图56的(2AG)。
图56和58是通过井孔的图示性俯视横截面图,其描绘可与环形气囊或可膨胀的环空活塞元件(分别2AG、2AI)实施方式一起使用的方法实施方式(分别1AG、1AI),并且这些图图解可例如通过挠性轴和钻头元件产生的内油管(11)通道(25)和壁穿透孔放置的可填充的球囊和/或可膨胀的活塞部件(2AG、2AI),其可通过在导管例如在地层孔(17)壁部分(分别4AG、4AI)中水泥胶结(20)的油管(11)和生产套管(12)之间扩张,在环状空间(24)中扩张以破碎油管(11)通道(25),以用作和/或支撑井屏障部件(分别3AG、3AI)。流变学可控的流体递变可膨胀的颗粒元件可在部件(2AG、2AI)上方和/或围绕部件(2AG、2AI)使用,以提供承压式能力和屏障(3AG、3AI)支撑。
现参看图57,显示通过地下井筒的切面的图示性平面图。该图描绘可与环形通道分开元件(2AH)实施方式一起使用的方法(1AH)实施方式,所述元件(2AH)实施方式图解可例如通过挠性轴和钻头元件产生的内油管(11)通道(25)和孔放置的可填充的球囊或可膨胀的活塞部件(2AH),其可在环状空间(24)中膨胀,以分开导管,例如与地层孔(17)壁井部分(4AH)水泥胶结(20)的油管(11)和生产套管(12),以提供余隙(图15的211),用于井屏障部件(3AH)放置。如果部件(2AH)被充胀或以其他方式过度扩张,其可用于形成图58的(2AI)。
现参看图59,描绘可与一组(2AJ)环形通道分开元件(2AJ1-2AJ3)实施方式一起使用的放置方法实施方式(1AJ)的图示性等距图。该图显示各种放置位置(2AJ1-2AJ3)中的可填充球囊或可膨胀的活塞部件,例如,在被输送通过套管(12)扩大的最内通道(25E)之后,在用不同实施方式压缩油管之后,然后用,例如,导向元件(图119和120的2BL)和用来自可循环的流体柱(图36的1O)的压力离开挠性轴和钻头元件通过生产套管(12)制造的壁穿透孔,从而用系绳(2AJ4、2AJ5)纵向(2AJ1)放置通过孔,并且随着系绳到达它们的尽头转动放置位置(2AJ2),以沿圆周(2AJ3)将部件放置在中间套管(15)环状空间(24A)中,以例如,提供放置图57中的可填充的球囊或可膨胀的活塞部件(2AH),并且其中三个这样的部件可如图55的(2AF)所显示放置。系绳(2AJ4)可用于通过如下充胀球囊型可充胀的和/或可膨胀的部件:将流体放置在,例如喷射少量的油进入油可膨胀的球囊,并且使得一部分扩张并且将油推向下一部分直到球囊充分膨胀。可选地,系绳(2AJ4)可包括具有周围球囊和螺钻钻头的挠性轴,用于在导管之间钻孔,另一系绳(2AJ5)在环状空间中造成定向旋转,以钻孔之间并且提起或将生产套管(12)与中间套管(15)分开,从而提供余隙(图15的211)。而且,图59包括井屏障部件(3AJ),其可被生产套管(12)和/或中间套管(15)或井的壁部分(4AJ)支撑。
图60是方法实施方式(1AK)的图示性平面图,导管(11、12)显示为虚线,其可与关于可处理挠性轴和钻头元件(2AK)实施方式的可膨胀的导管元件一起使用。该图显示环状空间(24)中部署的螺旋模式,其来自例如,放置在油管(11)中的螺旋通路导杆,其围绕油管(11)和套管(12)之间的环状空间盘绕可膨胀的导管(2AK),其中系绳(图59的2AJ5)可用于在适当的深度附近用螺钻如钻头(174A1)——可用于在导管(11、12)之间螺钻并且分开导管(11、12)——盘绕可膨胀的材料,以提供余隙(图15的211),同时保持轴向流动通过螺旋线圈,用于放置井屏障部件(3AK)。放置之后,可膨胀的反应物,例如用于水可扩张导管的水或用于油可膨胀的导管的油,围绕螺钻钻头(174A1)的挠性轴,以提供进一步余隙,用于例如轴向下定向钻孔的拆开的线圈或密封通道——如果线圈紧致压紧围绕油管(11),这通过例如使用重力液压震击元件以轴向向上定向钻孔,来压紧线圈,以支撑(图15的212)用环形和和重力活塞流方案放置的井屏障部件(3AK),以报废井部分(4AK)。
现参看图61,描绘可与作为放置实施方式的球囊和可膨胀的活塞元件(2AL)一起使用的方法(1AL)的图示性平面图。该图显示自压缩位置的扇形或手风琴型部署(1AL),其可用于通过更小的穿透直径放置元件(2AL),并且可用于密封或支撑(图15的212)井屏障部件(3AL),以报废井部分(4AL),这在图55至58的部件(2AF、2AG、2AH、2AI)通过例如挠性轴和钻头元件的壁穿透孔放置之后,例如利用其进行。
图62描绘通过地下井和地层的正视横截面左侧视图,其显示方法(1AM)实施方式,该方法可与一组(2AM)轴向可滑动的环空障碍物旁路(2AM1)、环状空间钻孔进入(2AM2)、测井(2AM3)和钻头接合导管(2AM4)元件一起使用,其描绘首先报废可开采层(95E),之后侧钻至新的可开采层(95G),用于另外的生产(34P),然后对泥线(122)处的陆上(121)或海上海底水平(122A)井口装置(7)最终报废。油管(11)中的穿透可使用具有挠性轴和钻头(174)的环状空间钻孔进入(2AM2)元件放置在生产封隔器(40)上方——通过油管(11)和生产套管(12),和封隔器(40)下方——通过油管(11),其后轴向可滑动的环空障碍物旁路(2AM1)元件可用于跨立穿透并且在临近水泥胶结中间套管(15)鞋(16)的环状空间(24、24A)中放置水泥井屏障部件(3AM1),并且横跨(3AM2)可开采层(95E),来报废下部井(4AM1),这使用可循环的流体柱(31C),以用各种流动方案的任何一种放置水泥,其后U型油管使得环状空间(24、24A)中的水泥变平进行。
钻头接合导管(2AM4)元件可然后用于侧钻至新的可生产的地层(95G),留下可膨胀的有护套的和/或可扩张导管在孔中,以密封侧钻通道,其后测井工具元件(2AM3)可用于确认胶结和密封,然后从新的可开采层(95G)生产(34P)。如果其可使用低成本线缆兼容的无钻机操作进入,则尽管新可开采层可能在井建造期间没有保证完井,例如,其可能现在提供足够的边际生产以延迟最终报废的成本和因此可能经济上可生产的。一旦从可开采层的生产结束,测井工具元件(2AM3)可再次用于测定胶结,然后放置井屏障部件(3AM3),以报废该部分井(4AM2)。
现参看图63,显示方法(1AN)实施方式的图示性等距图,其提供可与多个挠性轴和钻头(174)一起使用的机动化环状空间进入元件(2AN)。图63描绘多个水力发动机,其包括在防旋转元件(2AN1、2AN2)之间接合的转子(109)和定子(108)并且可从接合上旋转连接(72)的线缆运转。可循环的流体柱(31C)可由密封件(2AN3),通过孔口(59)泵送和转向,以旋转定子(108)中的转子(109),以随后旋转多个例如可处理挠性轴和钻头(174D),其可旋转接合转子(109)的下端,用于钻孔通过导管以通过所得壁穿透和环状空间进入来进入井部分(4AN),用于放置井屏障部件(3AN)。
可处理挠性轴和钻头(例如174D)可用于各种任务,包括将导管销连在一起,然后从例如海上平台井砂轮切割并且移除井口装置和升降器或提供测井元件传感器,如果例如,挠性轴也包括配线或,可选地转发器或发送器——用于将测量信号传递至钩住至井另一部分的接收器,以例如,测量套管后和套管和来自任何环状空间内地层之间的初次注水泥的胶结和存在。
因为常规水力发动机的外径可以是,例如,1.68英寸,它们用于同时井下钻孔多个小直径孔,因此其可行的在例如51/2英寸油管(11)的4.67英寸内径内提供例如三个水力发动机,或用不同导向元件,例如,图122和123的(2BM),明显更多的水力发动机,如果挠性轴延伸通过水力发动机之间的空隙(2AP7)的话。尽管更大的发动机提供更多的功率用于钻孔更大的流体连通孔,但是多个具有更少功率和更小挠性轴和钻头的更小的发动机可用于例如提供多个用于测量水泥胶结和存在的测井传感器,或改善螺旋盘绕(图60的1AK)和阻塞环状空间的井下切割能力,以支撑例如放置流变学可控的递变颗粒元件和/或永久性井屏障部件通过和/或在井下切割的多个可处理挠性轴和钻头(174D)的上方。
图64是显示方法(1AO)实施方式的通过安装的井导管(11)的横截面的图示性平面图,该方法可与一组(2AO)元件一起使用,所述一组(2AO)元件以左平面图显示,包括环状空间进入导向元件(2AO1)实施方式,临近挠性轴(174B)钻头接合导管(2AO2,2AO3)实施方式的右侧放大的详细平面图。该图显示接合导向造斜器的三个卡瓦(180),用于通过在挠性轴(174B)的末端旋转(231)钻头至井的三个不同部分(4AO1、4AO2、4AO3)侧钻出油管(11)。例如,一部分(4AO1)可以是传导管环状空间(图65的24C),另一部分(4AO2)可以外中间套管环状空间(图65的24B),并且剩余部分(4AO3)可以是内中间套管环状空间(图65的24A)。外钻头接合导管(2AO2)可以是,例如,机械可扩张金属导管,内导管(2AO3)是化学可膨胀的材料,或反之亦然,可旋转挠性轴(174B)在其中,其中单个导管或任何多个导管,分层,和材料类型是可能的。导管(2AO2、2AO3)和挠性轴(174B)之间的环状空间可用于流体连通并且可用井屏障部件(3AO)填充,以将导管(2AO2、2AO3)嵌入,例如,水泥(图15的217),其中填充也可包括使膜充胀,从而成为环空活塞元件,类似于图55至60中描述的那些。
现参看图65,显示方法(1AP)实施方式的平面图,该方法可与元件组(2AP)一起使用,所述元件组(2AP)包括环状空间进入导向(2AP)和环状空间钻孔进入元件或钻头接合导管环状空间进入元件(2AP1-2AP6)实施方式。该图进一步描绘30英寸外径(OD)传导管(14)的井口装置下方的常见常规的井导管尺寸配置,具有20英寸OD外中间套管(15A)、133/8英寸OD内中间套管(15)、95/8英寸OD生产套管(12)和51/2英寸OD和4.67英寸内径生产油管,其中三个1.68英寸OD水力发动机可安装入3.625英寸外径侧钻造斜器导向元件(2AP)。元件(2AP1-2AP6)可延伸至和进入任何环状空间(24、24A、24B、24C),以放置井屏障部件(3AP)在井部分(4AP1-4AP4)中或以进入可开采层,而不使用常规的射孔枪,以产生比常规的射孔枪隧道更大的和更长的可生产地层壁穿透,其中导向元件(2AP)可被旋转以提供各种径向布置,比如显示使用三个或六个独立钻孔的两个同时钻孔的具有例如60度旋转的布置。
图66描绘方法(1AQ)实施方式的正视图,断开线显示移除的井部分,该方法可与一组(2AQ)环状空间进入导向(2AQ1)和钻头接合导管(2AQ2)元件实施方式一起使用。该图显示具有具有挠性轴和钻头(174)的单个发动机元件(2AQ3)和钻头导管组件(2AQ2),其可以两个相对位置使用,其中导向元件(2AQ1)旋转180度,并且进一步可用于进入井部分(4AQ1-4AQ4),包括井导管(11、12、14、15、15A)之间的环状空间(24、24A、24B、24C),这取决于使用的挠性轴和钻头或环状空间进入钻头的长度和接合导管(2AQ2)元件,其中由钻头组件(2AQ2)携带的导管可作为井屏障部件(3AQ1)留下,用于在井部分(4AQ1-4AQ4)中放置流体井屏障部件(3QA2)。
现参看图67和68,显示图示性等距图,虚线显示隐藏表面,和图68A和68B显示包括可膨胀的可扩张筛网膜元件(2AR2)的元件组实施方式(2AR)的方法(1AR)实施方式的放大的详细视图。这些图描绘可膨胀的可扩张筛网膜(2AR2),其可用扩张器(2AR1)、爆炸物启动震击器(2AR4)和底部支撑密封件(66A)放置,可用作临时LCM屏障,直到大部分井屏障部件(3AR)可放置在井部分(4AR)中,其包括油管(11)中的裂口或穿透。也可存在密封弹性体材料、LCM、递变颗粒和/或流变学可控的递变颗粒元件的涂覆或封装(2AR5)。
尽管常规的油管补片技术可与本发明一起使用,但是其主要目的和相关的成本是用于施加持久的补片以修补裂口油管至生产可操作规格,其中丢失循环方法(1AR)可用于放置堵塞的砂滤层,像筛网,以允许泵送,同时裂口后的环状空间被例如水泥充填以不仅仅修补明显的裂口,而且也移除磨损的导管中潜在的进一步裂口。本发明可膨胀的可扩张筛网膜提供对常规可扩张油管补片的明显改善,因为其提供LCM可堵塞的筛网,其可用可膨胀的材料、递变颗粒混合物、化学活性流体和/或常规的LCM填充,以提供薄膜,其可用于抵抗循环压力,用于放置井屏障部件,例如在生产环状空间中放置水泥横跨渗漏而不对随后的工具通路(图50的1AM)产生明显的圆周阻塞。另外地,例如,如果不再需要该膜或该膜阻碍操作,其可能更容易用本发明的旋转线缆工具移除,其可用于利用,例如,钻头和牵引车移除筛网的结构完整性。而且,膜(2AR2)可设计为减压膜,如果例如,仅仅可膨胀的材料或LCM仅仅放置在筛网的孔隙空间中的话,这省略密封水泥,从而允许孔隙空间被清除或膜断裂,过多的压力用于驱逐或断裂密封部分。
图67图解元件组(2AR),其包括扩张器(2AR1)和支撑可变形密封件(66A)之间的可扩张筛网膜,可放置在线缆柱(187)上。图68显示元件组(2AR)布置,在爆炸物启动震击器已经激发并且在轴向向下方向作用以破裂涂覆或封装(图67的2AR5)之后,将可膨胀的材料暴露与膨胀试剂,迫使LCM和/或化学反应流变学可控的流体通过裂口或穿透并且接合可扩张顶密封件(66B)至油管(11),这提供密封件并且允许压力轴向向下施加以用可循环的流体柱(31C)继续扩张筛网,同时保持柱(187)张力。如果,例如,使用电缆,爆炸物启动震击器可通过在地平面启动信号激发,或如果使用钢丝或非电编织丝,爆炸物启动震击器可用计时器、压力和/或其他井下参数设定。震击器的爆炸初始用施加的可循环流体柱(31C)压力迫使顶密封件(66B)并且破坏涂覆或封装(图67的2AR5),其可用于轴向向下对钢管(2AR3)操作扩张器(2AR1)直到支撑密封件(66A)接合钢管(2AR3)末端,流体离开裂口或穿透(4AR)或通过组件下方最内通道(25),使得支撑密封件(66A)向下变形,可膨胀的可扩张筛网膜(2AR2)接合油管(11)的周围以在裂口或穿透(4AR)上形成井屏障部件(3AR)。当通过筛网(2AR2)用柱(187)线张力轴向向上拉组件时,不被扩张器(2AR1)充胀的任何部分筛网(2AR2)可然后被扩张,这通过释放柱张力使得扩张器向下移动和/或通过使用可变形密封件(66A)的向下弯曲的表面进行。
图68A显示元件组(2AR)部分的放大正视图,其包括可膨胀的可扩张筛网膜元件(2AR2),具有类似于可扩张砂滤层的金属筛网(2ARX)并且封装的或涂覆的可膨胀的材料(2ARS)或LCM接合在其孔隙空间中,该涂覆防止接触膨胀试剂,例如水。当可膨胀的可扩张筛网膜的(2AR2)周围被扩张(2ARE)以接合油管的(图67-68的11)内侧周围时,涂覆破裂,将膜暴露于膨胀试剂,从而造成材料(2ARS)膨胀,以保持筛网的形状,从而当其靠着金属筛网(2ARX)密封时提供压力完整性。部分筛网(2ARX)孔隙空间可能未被可膨胀的材料(2ARS)填充,直到材料膨胀为密封孔隙空间形成膜,而其他部分孔隙空间可被填充以一旦膨胀提供保持力。可选地,在扩张之前和之后,可扩张金属筛网(2ARX)可设计为形成选择性尺寸的孔隙空间,从而,例如,可循环的LCM淤浆用于填充孔隙空间。
图68B显示元件组(2AR)部分的放大正视图,其包括可膨胀的可扩张筛网膜(2AR2),虚线显示任选的层,其中金属筛网(2ARX)可用作唯一的层或可放置在可膨胀的膜(2ARS)内侧、外侧或之间上,图68A的菱形是例如周围可膨胀的膜上凸起的表面或仅仅出现在筛网(2ARX)的孔隙空间中,这通过例如,泵送递变颗粒尺寸的流体淤浆通过筛网以阻塞其孔隙空间,其中可膨胀的递变颗粒的涂覆可被筛网破裂以提供暴露于可循环的流体柱中的膨胀试剂,从而将颗粒固定在筛网中并且加固它。
现参看图69、70和71,通过地下井和地层的切面的图示性正视图,其通过3阶段的报废部分(4AS)和进入新的可开采层(95K),然后最终报废,如所显示的。该图描绘可与元件组(分别2AS、2AT、2AU)一起使用的方法(分别1AS、1AT、1AU)实施方式,其包括环状空间钻孔进入(2AS1、2AT1)、可膨胀的可扩张筛网膜(2AS2、2AU2)、环空活塞或流变学可控的流体(2AU1)、钻头接合导管(2AT1)和可盘绕的可膨胀的导管,挠性轴和钻头(2AT3)元件实施方式,其可与测井工具(2AT2)和圆周接合打孔(2AU3)元件一起使用。图69描绘清洁井产生可湿润表面,用于好的胶结(图15的213)。图70图解确认临近不可渗透的地层和强地层的初次注水泥的密封胶结(图15的214)。图71显示提供管道圆周余隙,以防止串槽(图15的212),用轴向向下水泥支撑防止水泥移动、滑动和气窜(图15的212),以提供嵌入(图15的215)最小高度水泥(图15的219)的套管和油管,其中可进行边际生产直到最终报废,当测井发生时,确认胶结,并且水泥被挤入地层,填充生产油管(11)以用水泥(图15的217)中的水泥密封导管。因此,密封永久性报废塞子(图15的216)提供在地层不渗透性和强度的深度,套管(图15的218)后的水泥包含将来压力(图15的220)以,在使用时符合公开的最小工业最佳实践。
现参看图69,显示可与被穿透(129)或切割的油管(11)一起使用的元件组(2AS),添加至泵送(2SAP)的可循环流体柱(31C)清洁化学品清洁套管(12、14、15),并且油管(11)通过生产封隔器(40)在下端保持至生产套管(12),其中环状空间钻孔进入(2AS1)元件已经用于穿透通过导管(11、12、15)的壁,其显示在放置井屏障部件(3AS)的上方和/或临近,以密封断裂的地层(18),并且潜在地穿透地层壁(17),以通过最内孔(25)和环状空间(24、24A、24C)提供流体连通(2ASP)并且流体处理至可渗透耗竭的储层(95ED)和/或井断裂的(18)地层部分(4AS),可膨胀的可扩张筛网膜(2AS2)覆盖通过通过油管(11)的穿透,以提供循环路径,用于清洁循环,然后密封裂缝(3AS)。
图70显示可用于放置井屏障部件(3AT)的元件组(2AT)以隔离下耗竭的储层并且使用钻头接合导管(2AT1)用于提供进入生产环状空间(24)的导向导管,用于测井元件(2AT2),以测定生产套管(12)环状空间(24)或中间套管(15)之后的水泥(20)的存在和胶结,如果例如,导管延伸至该环状空间(24A)的话。可盘绕的可膨胀的导管、挠性轴和钻头(2AT3)然后可用于围绕油管(11)螺钻可膨胀的线圈,用于余隙和随后放置例如常规的聚合物、LCM和/或递变颗粒材料或本发明的实施方式的粘性混合物,以支撑随后放置井屏障部件元件(3AT),其可位于环状空间中,以支撑井中的井屏障部件(4AT)。
图71描绘元件组(2AU)的使用,其包括放置在可盘绕可膨胀的导管顶部上的环空活塞或流变学可控的流体(2AU1)、可用于形成可渗透井下切割钢屑团(图70的AT3)的挠性轴和钻头,以为环状空间(24、24A、24C)中的水泥提供支撑。可膨胀的可扩张筛网膜(2AU2)可保持在环状空间进入导管(图70的2AT1)下方,同时,例如,使用沿一个或多个环状空间向下泵送并且通过最内通道(25)返回,或反之亦然的可循环的流体柱(31C)将水泥(20)放置在环状空间(24、24A、24C)中,爆炸物设备启动震击和可膨胀的可扩张筛网膜(2AU2)的扩张,其设定为时间和压力活化。在达到设计的激发时间和压力之前,膜(2AU2)可被升高以覆盖穿透(图70的2AT1),在水泥胶结之后,为扩张和保持水泥在环状空间中,环状空间之间用U管力初始保持重水泥,产生水泥(20)的平的顶部,从而在井部分(4AS)上方提供永久性井屏障部件(3AT)。一旦水泥已经凝固,测井可确认油管的水泥胶结并且穿孔元件(2AU3)可用于穿透临近新可开采层(95K)的导管(11、12)和水泥。在开采该层(95K)之后,可再次运行测井元件,以确认油管(11)的水泥胶结,并且井屏障部件(3AT)可被移除以挤入流变学和烃反应物可控的流体,随着其进入烃可开采层,其反应并且阻塞渗透性,以在使用时,在注入新层(95K)和耗竭的可开采层(95ED)的期间,防止气窜和支撑拖尾水泥,从而永久性报废剩余的井下部。
现参看图72,显示通过地层中井筒的横截面的图示性正视左侧视图,其显示可与元件组(2AV)一起使用的方法(1AV)实施方式,所述元件组(2AV)包括圆周扯碎和磨铣(2AV1)、活塞或流变学可控的递变颗粒(2AV2、2AV5)、圆周磨铣(2AV3)、环状空间钻孔进入(2AV4)、钻头接合导管销连(2AV6)元件实施方式,其可与油管塞子(25A1-25A3)和磨粒切割和/或爆炸物切断(2AV7)元件一起使用。该图描绘初次注水泥密封(3AV1、3AV2、3AV3),其邻近不渗透并且强(图15的214)的地层井部分(4AV1、4AV2、4AV3),并且使用各种元件提供管道圆周余隙以防止串槽(图15的212),用轴向向下水泥支撑(2AV2、2AV5)以防止水泥移动、滑动和气窜(图15的212),从而提供在最小高度的水泥(图15的219)中嵌入(图15的215)的套管和油管。生产油管(11)可用水泥(图15的217)中的水泥密封,进一步在地层不渗透性和强度的深度处提供密封永久性报废塞子(图15的216),测井套管(图15的218)之后的初次注水泥以确保其包含将来压力(图15的220),从而符合公开的工业最佳实践。在销连(2AV6)作为单元提起的各种导管(11、12、15)以安全节省分别处理它们的成本之后,通过用常规的无钻机砂轮切割机或爆炸物切割井口装置接合的导管(11、12、15、15A、14),地面(121)可返回至其初始状态。另外地,通过测井初次注水泥胶结和放置初次井屏障部件(3AV1、3AV2)在扩大的最内通道(25E、25AE)中,本发明模拟通过钻井装置(图10的172A)报废,以明显更低水平的资源利用和相关的成本获得所有的其固有的优势。
方法(1AV)的一种可能的顺序是设定最低的油管塞子(25A1)元件并且然后用元件(2AV1),包括例如用图73的(2AW)、图74的(2AY)或图146的(2BT)扯碎和/或磨铣油管(11),在用活塞元件向下压缩任何扯碎和/或磨铣之后,使用扩大的内通道(25E)中的测井元件以确认生产套管(12)之后的水泥胶结(图15的213);并且然后,放置井屏障部件(3AV1),例如水泥,在扩大的最内通道(25E)中,以报废井的下部(4AV1)。如果生产套管(12)之后的好的水泥胶结不存在,则其可被磨碎和/或扯碎,然后放置屏障(3AV1)。
在该实施方式中,建造井期间进行的测井的回顾显示必要的水泥不存在于中间套管(15)环状空间(24A)中,所以接下来的步骤是放置中间油管塞子(25A2)元件,随后操作磨铣元件(2AV3),以破坏油管(11)和生产套管(12),允许向井下落下和/或用活塞元件压缩它,其后测井元件可用在扩大的最内通道(25AE)中,以确认外中间套管(15A)之后的水泥胶结,其后流变学可控的流体、可膨胀的递变颗粒混合物和/或活塞元件(2AV2)可放置在环状空间(24、24A)中,在来自磨铣的任何岩屑之上,以支撑放置在扩大的最内通道(25AE)中的井屏障部件(3AV2),以报废井的邻近部分(4AV2)。
利用井中原位的初次(3AV1)和二次(3AV2)永久性井屏障部件,接下来的步骤可包括使用环状空间钻孔进入元件(2AV4)以提供与环状空间(24、24A、24B、24C)的流体连通,其后活塞和/或流变学可控的流体、可膨胀的递变颗粒元件(2AV5)可用于在环状空间中为井屏障部件(3AV3)提供支撑,以报废井的最终部分(4AV3)。另外地,如果穿透放置在活塞和/或充填的和部分固化的流变学流体(2AV5)的上方和下方,则轴可滑动的环形旁路元件方法(图28-30的1M)可用于跨立孔(2AV4)和穿透以液压震击和填充(压实)环空障碍物(2AV5)以确保它们可支撑井屏障部件(3AV3)。在放置最终屏障之后,地平面(121)可返回到其初始状态,这潜在地使用钻头接合导管销连(2AV6)元件,例如图49的(2Z),以将导管固定在一起用于提升,随后操作常规的砂轮切割或爆炸物切断元件(2AV7),以切割接合井口装置(7)的所有导管,从而其可能使用,例如,海上井的移动或漂浮起重机提起,以完成井的报废。
图73描绘通过安装的井导管的切面的图示性正视图,并且显示方法(1AW)实施方式,其可与元件组(2AW)一起使用,所述元件组(2AW)包括圆周方钻杆磨铣(2AW1)、轴向导管扯碎(2AW2)、轴向可移动螺杆牵引车(2AW3)元件实施方式和/或常规的牵引车(2AW3C),其显示油管的扯碎和磨铣,以产生扩大的最内通道(25E),可用于放置部分显示的井屏障部件(3AW),以报废井部分(4AW)。线缆柱(187)可操作方钻杆磨机(2AW1)可通过方钻杆衬套(2AW4)旋转,其可通过泵送(31CP)可循环流体柱(31C)转动的转子(109)操作,所述可循环流体柱(31C)通过定子(108)和发动机之间的密封件(66)转向,所述定子(108)通过轴向向上拉组件以接合扯碎切割器(2AW2)和油管(11)的牵引车(2AW3或2AW3C)保持,防旋转元件(2AW5)具有弹簧操作防旋转轮以越过阻塞并且防止线缆柱(187)的旋转。可通过牵引车施加恒力以扯碎油管,同时用柱(187)张力轴向操作旋转方钻杆磨机并且轴向滚动圆周防旋转水龙头元件(2AW5)在固定柱(187)和旋转方钻杆磨机之间可接合,并且进一步可用于使旋转磨机和油管接合和断开,从而防止卡住扯碎磨机元件(2AW)。在各种其他实施方式中,牵引车装置(2AW3)可用于削弱油管,然后扯碎和磨铣。
一旦接合,元件(2AW)可用柱张力操作,可用于操作磨机和循环流体柱(31C)的流体压力,可用于操作牵引车和扯碎组件,其后该工具可通过机械和/或液压向下震击断开,以剪切元件(2AW)中的各种销以从油管释放切割器和磨机,从而允许其被收回至地面用于修补和/或替换。可选地,常规的可处理的或可释放的发动机可与低成本扯碎和磨铣组件一起使用,其可用于处理井下磨损的扯碎、切割和磨铣设施,其可能通过,例如,切割其接合的油管并且使得其落入通过磨铣和/或扯碎形成的扩大的最内通道,以进一步支撑在其上方轴向放置的流变学流体元件和/或井屏障部件。
现参看图74,显示方法(1AY)实施方式的图示性等距图,其可与圆周磨铣(2AY)元件实施方式一起使用,所述圆周磨铣(2AY)元件包括环形分开肘管(2AY2)、辊磨机(2AY3)、肘连接器(2AY1)、螺杆轴(2AY4)和肘螺杆(2AY5)部件。该图包括扩大的最内通道(25AE)的形成,其可用于放置部分显示的井屏障部件(3AY),以报废井部分(4AY)。磨机可与线缆柱(187M)的发动机元件一起使用,所述发动机用于旋转螺杆轴(2AY4)以轴向向上旋拧(screw)下肘连接器(2AY5),延长分开的肘(2AY2)和辊磨机(2AY3),并且在固定至螺杆轴(2AY4)的上肘连接器(2AY1)上绕轴旋转。在该情况下,油管已经被轴向向下压缩,形成扩大的生产通道(25E)并且测井元件已经发现水泥胶结是不可接受的,或在生产套管(12)之后没有水泥胶结,从而磨铣组件(2AY)正被操作以扩大(25AE)最内通道成中间套管(15)环状空间(24A)。分开肘和可旋转磨铣套筒(2AY3)可延伸直到磨机接合生产套管(12)或分开肘接合中间套管(15),其中当通过在其上端与线缆柱接合的发动机元件(187M)旋转时,组件(2AY)的扩张集中在生产套管并且研磨生产套管。因此,尽管使用例如容积式水力发动机的发动机可用于转动旋转磨机(2AY3)时,但是肘磨机(2AY)可用保持磨机靠着套管(12)的柱线张力操作。用松开磨机部署的相反的旋转回收和收回磨机是可能的,从而其可使用线缆柱收回。
因为线缆兼容的操作一般不能以钻井装置上铰接管道操作的稳健方式操作,所以旋转线缆操作中的目标小于铰接管道钻井装置常规意义上的磨铣,并且更类似于磨机继续旋转的研磨侵蚀套管(12)和/或差水泥胶结,同时限制放置在挠性线缆柱上的张力,以防止堵塞或以其他方式不能旋转。尽管常规的钻井装置操作平均上以足够可用的扭矩可研磨足够长度的套管,以在大约数小时和数天中提供可接受的屏障高度,但是线缆兼容的操作可明显更长以使用明显更低扭矩磨损导管并且可在数天和数周中测量。但是,进行低扭矩线缆兼容的研磨套管腐蚀的成本明显小于使用例如钻井装置,即使这种磨铣要求的时间不一致。
图80、81和82分别是平面、正视和投影视图,图80截面线A-A与图81沿着线A-A的横截面相关,和图82是图81的投影,其显示毁坏的环形通道分开元件(2AZ)实施方式的方法(1AZ)实施方式。这些图图解挠性轴连接器(2AZ1),其可用于用螺纹和钻头(174C)在其下螺纹驱动轴(2AZ2),接合螺母(2AZ6),用于用流体连通端口(2AZ4)压缩、弯折和/或弯曲柔性刀片(2AZ2)。柔性刀片(2AZ2)可被由钻头(174C)产生的孔(223)或导向元件(例如图117-118的2BK)的通道保持,并且可用作钻井组件上的稳定器,通过旋转组件的钻头(174C)制造的穿透(1AZH)组件(2AZ)旋转可放置或,例如,使用螺钻型钻头用于将组件拉入先前制造的壁穿透或使用组件并且放置其而不用使用挠性轴的钻头并且在插入环状空间之后旋转以通过旋转螺纹上的螺母(2AZ6)扩张柔性刀片(2AZ2),刀片(2AZ2、2AZ6)可用于提供油管(11)和生产套管(12)之间的余隙(图15的211),以放置部分显示的井屏障部件(3AZ)并且报废井部分(4AZ)。
现参看图83,显示沿着图80线A-A的等距横截面视图,其显示扩张环形通道分开元件(图80-82的2AZ)的方法(1BA)实施方式。该图包括具有足够刚性的轴(2AZ3),以促进螺纹和螺母移动,其已经使得挠性轴旋转连接器(2AZ1)旋转造成螺母(2AZ6)在轴的螺纹部分上前行,其正在造成穿透(2AZ4)刀片(2AZ2)弯曲并且进一步提供例如油管(11)和套管(12)之间的余隙,从而部分显示的井屏障部件(3BA)可放置,以报废井部分(4BA),从而提供用水泥(图15的217)中的水泥密封的油管导管。如果测井元件通过穿透(图80的1AZH)放置,然后放置分开元件(2AZ),并且确认好的水泥胶结(图15的213),然后方法(1AZ和1BA)可用于提供套管(12)和油管(11)之间的余隙,从而每个可嵌入水泥(图15的215)。元件(2AZ)可通过由使用螺钻组头的其他钻孔元件和/或通过使用如此元件形成的穿透放置,所述元件接合挠性轴用于钻孔,并且用从最内通道可部署的和可操作的线缆兼容的发动机分隔。
图84描绘方法(1BB、1BC、1BD)实施方式正视图上方的平面图,其可分别与环形通道分开元件(2BB、2BC、2BD)实施方式一起使用,用于描绘与左可弯曲部分(2BB2、2BC2、2BD2)和右可弯曲部分(2BB3、2BC3、2BD3)接合的中心元件部分(2BB1、2BC1、2BD1),其可在生产套管(12)和中间套管(15)的导管圆周壁之间放置和接合,以通过转移它们的壁至更同心的位置提供导管之间的余隙(图15的211),用于放置部分显示的井屏障部件(3BB、3BC、3BD)用于报废井部分(4BB、4BC、4BD)。该余隙可用于提供可嵌入水泥(图15的215)的导管,其当结合提供测井元件以测量套管之后水泥的存在然后放置分开元件(2BB、2BC、2BD)时,可用于提供永久性井屏障部件。分开和测井元件都可,例如,通过穿透导管壁的其他元件制造的孔放置,以进入环状空间。方法(1BB)图解导管余隙右元件(2BB2)和左元件(2BB3)可用同心环状空间导管的曲率,围绕元件(2BB1)定向,以允许元件的充分扩张。方法(1BC)显示元件(2BC)部件(2BC2)可弯曲以充分扩张和提供余隙,或如所显示,右手方法(1BD)一个或多个轴管节可添加至元件部件以提供更好的扩张,这取决于其中元件(2BB、2BC、2BD)被扩张用于余隙的环状空间,其中通过从最内孔中发动机延长的挠性轴旋转中心元件(2BB1、2BC1、2BD1),使得通过导管壁中的穿透至环状空间,弯曲分开元件以提供元件部件和它们分开的导管之间的余隙。
现参看图85和86,显示分别方法(1BE)实施方式的具有和沿着线B-B的平面图和正视横截面图,断开线代表移除的部分,其可与轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2BE)实施方式一起使用。这些图图解循环通过元件(2BE)和生产油管(11)之间的上穿透(129U)和下穿透(129L),以绕过在油管(11)和生产套管(12)之间接合的生产封隔器(40)并且放置部分显示的井屏障部件(3BE),以报废井部分(4BE)。
可滑动的导管(177),具有上活塞(177UP)和下活塞(177LP),在壳体(178)中移动,其可用于接合油管(11)与卡瓦(180),滑动活塞指(179)保持的卡瓦(180)穿过壳体(178)中的滑动指通道(179P),其中元件(2BE)可用线缆柱使用接受器(45E)和靠着滑动活塞指(179)施加的压力放置,以接合滑动接受器(图91的180R)中的卡瓦(180),从而造成它们接合油管,其后元件锚定并且线缆柱可被移除。上活塞(177UP)和下活塞(177LP)上分别的上密封件(66U1)和下密封件(66L1)抗可循环的流体柱(31C)的方位和循环压力,以移动可滑动的导管(177),这取决于循环的方向,以打开和关闭主体的(178)上循环通道(31CP2)和可滑动的导管(177)中的孔口(59U1)。主体的(178)上循环通道(31CP2)和可滑动的导管(177)中的孔口(59U1)在逆循环(图89-90的31CR)中打开并且在正向循环(图89-90的31CF)中关闭。
一旦用跨立穿透(129U、129L)和封隔器(40)的上密封件(66U2)和下密封件(66L2)锚定,元件(2BE)可用可循环的流体柱(31C)使用下述操作:正向循环(图89-90的31CF),轴向向下通过工具最内孔(25BE)并且轴向向上返回流体通过生产环状空间至下穿透(129L),然后在元件(2BE)和油管(11)之间,直到离开上穿透(129),已经绕过封隔器(40)并再进入生产环状空间;和逆循环(图89-90的31CR),轴向向下通过封隔器(40)上方的生产环状空间并且轴向向上返回通过上穿透(129U)、主体(178)中的循环通道(31CP)和通过可滑动的导管(177)中的孔口(59U1)并且进入元件的内孔(25BE)。
图87描绘图86的投影视图,移除对应相关断开线的横截面,细节线C和D分别与图88和89轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2BE)相关。该图图解在壳体中(图91的178)具有上活塞(177UP)和下活塞(177LP)的可滑动的导管(177)。
现参看图88和89,显示分别图87的细节线C和D内部分轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2BE)的放大视图,其图解逆循环(31CR)位置的元件(2BE),上可滑动的活塞(177UP)允许循环发生轴向向下通过封隔器(40)上方的生产环状空间和上穿透(129U),以轴向向上返回通过主体的(178)上流体通道(31CP2),以通过靠着油管(11)的密封件(66U1)转向进入孔口(59U1)并且然后在元件的(2BE)孔(25BE)中轴向向上或向下。因为最大循环压力对着上可滑动的活塞(177UP)的下侧,后者在逆循环保持在升高的位置,逆循环位置可用于,例如,首先用正向循环在生产封隔器(40)的下方放置水泥塞,并且然后逆循环从生产封隔器上方移除过多的水泥,其后塞子可放置在油管中,以隔离生产封隔器下方的地层。可选地,逆循环可用于清洁生产环状空间然后水泥胶结,直接喷射废弃清洁流体进入可渗透储层,然后正向循环并且充填流体元件进入储层的孔隙空间以支撑生产油管和生产环状空间中的水泥并且防止气窜。
正向循环从上可滑动的活塞(177UP)上方轴向向下移动保持其在关闭状态,并且因此,用活塞的下面关闭主体的(178)上流体通道(31CP2)孔口(59U2),同时放置可滑动的孔口(59U1)靠着主体的孔以也关闭它们。循环(31CF)继续轴向向下直到到达环状空间并且返回轴向向上返回至下穿透(129L)并且由于生产封隔器(40)或其他环空障碍物而转向进入油管和元件(2BE)之间的空间至更低主体(178)流体通道(31CP1),直到到达关闭的上流体通道(31CP2)孔口(59U2)并且,然后,离开通过上穿透(129U)在生产环状空间中继续。该正向循环方法可用于例如清洁生产环状空间和油管,同时间歇关闭环状空间,以重复将废弃流体注入可渗透储层,直到获得清洁循环流体。一旦清洁,水泥、流变学可控的流体和/或可膨胀的递变颗粒元件可间歇挤入可渗透储层直到其锁上并且能够支撑水泥柱,其后循环可在逆循环和正向循环之间摆动,相对交替打开和关闭环形和油管孔,以液压震击和填充储层,以充分流体隔离它,并且停止向上气窜,同时清洁循环通路用于随后放置井屏障部件,例如水泥。
现参看图90,描绘与图85至89相关的等距图,其显示图85至89的轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2BE)中往复可滑动的跨式活塞(177),并且描绘具有中间循环孔口(59U1)的上活塞(177UP)和下活塞(177LP)。
现参看图91,显示往复可滑动的跨式活塞壳体主体(178)的等距图,其与图85至90的轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2BE)部件相关,其描绘临近用于通过滑动接受器(180R)接合卡瓦(图93的180)的滑动接合指(图92的179)通道(179P)的上流体通道(31CP2)和下流体通道(31CP1)。
图92,具有用于致动与图85至91的轴向可滑动的环空障碍物旁路元件(2BE)部件相关的卡瓦(图93的180)的滑动接合指(179)的活塞的等距图,其显示活塞具有上卡瓦(180U)和下卡瓦(180L)(图93的180)表面上方的循环孔口(59U1),当上活塞用来自循环系统的压力被迫使向下时,其保持卡瓦在原位,并且其中震击器向上震击柱可用于移除卡瓦的接合用于收回组件。
图93显示与图85至92的轴向可滑动的环空障碍物旁路元件的(2BE)部件相关的等距图,其描绘可与元件(2BE)和各种其他实施方式一起使用的卡瓦区段。
现参看图94至104,显示方法(1BF至1BH),使用环状空间震击元件用可循环的流体柱提供爆炸物液压脉冲以转移元件和/或导管壁,以在使用时,提供空间用于放置井屏障部件以永久性流体隔离(图15的211-220)至少一个可开采层或环状空间与井口装置。
图94至96图解准备击发的震击器(2BF)的方法(1BF)实施方式,和图97至99描绘激发的震击器(2BG)的方法实施方式(1BG),用于图解激发顺序,其中相同的装置以不同的位置关系(2BF、2BG)在图94至99中使用,而图100至104的方法实施方式(1BH)图解液压壳体和活塞组件(2BH)的锁住的(图102的2BH1)、正在锁住的(图103的2BH2)和未锁住的(图104的2BH3)位置。
现参看图94,显示可与震击元件(2BF)实施方式一起使用的方法(1BF)实施方式的正视图,断开线显示与图95至104相关的移除的部分,该图描绘元件(2BF)在切割的生产油管上端(11U)中的准备击发位置并且由两个可膨胀框架元件(2BF2)定中心,从而提供油管与本发明人活塞元件(2BF1)上方生产套管(12)的余隙(图15的211),所述活塞元件(2BF1)接合切割的生产油管的下端(11L),其中该布置用于形成扩大的最内通道(25E),用于放置部分显示的井屏障部件(3BF),以报废部分地下井(4BF)。扩大的最内通道(25E)进一步通过用施加在可循环的流体柱(31C)上的压力和通过活塞元件(2BF1)由其他元件(图97的2BG)液压震击迫使活塞(2BF1)轴向向下被扩大。
震击器(2BF)可悬挂器(181)的卡瓦(180)接合上油管(11U),其通过作用在接合油管(11U)的摩擦阻力块(185)的线缆柱(图9的1875)中释放张力的快速向下移动启动,其后压力可施加至可循环的流体柱(31C),以充分致动和固定液压震击器(2BF)用于随后的操作。操作之后,用线缆柱(187)的向上张力释放震击器,其中机械震击器可添加至组件(2BF)——悬挂器(181)上方以帮助收回。活塞移动杆(184)已经用施加至循环柱的压力收回进入其最上位置以确保震击活塞(图96的186)锁在(2BF3)震击活塞壳体(182)中。
图95,与图94和97相关的正视图,其显示从锁住位置(2BF3)的套管(图94的12)和油管(图94的11U、11L)移除的震击元件(2BF)的实施方式。上端接合线缆柱(187)、挠性油管或铰接管道布置,卡瓦(180)从悬挂器(181)延长,其可当快速释放线张力时使用阻力块(185)摩擦固化,其后卡瓦可通过挤压静压柱固化并且可用柱(187)的向上移动释放,任选地使用向上作用机械震击器以释放该组件。液压震击器的(2BF)活塞(183)显示接合在活塞壳体(182)中,其中活塞(183),当激发时,从壳体(182)移动至活塞移动杆(184)的下端的弹簧(144)。
图96,与图95相关的正视图,其显示震击元件(图95的2BF)的部件(2BF4),其包括活塞(183),簧闩(186)可沿着活塞移动杆(184)移动,柱(187)连接在其上端并且阻尼弹簧(144)在其下端,其中锚定器(图95的181)和活塞壳体(图95的182)被移除。
现参看图97,显示震击元件(2BG6)的方法(1BG)实施方式的正视图,断开线显示与图94至96和图98至100相关的移除的部分。该图描绘切割的(2BG2)生产油管的上端(11U)内的处于激发位置(2BG6)的元件(2BG),由本发明人的活塞和悬挂器元件(2BG3)上方的两个可膨胀框架元件(2BG4)定中心,所述活塞和悬挂器元件(2BG3)接合切割和压缩的(2BG1)生产油管的下端(11L),其中该布置用于形成扩大的最内通道(25E),用于放置部分显示的井屏障部件(3BG),以报废部分地下井(4BG)。扩大的最内通道(25E)进一步通过用施加在可循环的流体柱(31C)的压力、用通过元件(2BG)的液压震击迫使活塞(2BG3)轴向向下扩大,以进一步压缩或压碎(2BG1)生产油管的切割的(2BG2)下端(11L)。
在锁住液压震击器(图94的1BF)之后,压力施加至作用在活塞(186)的密封件(66P)的流体柱(31C)使得其激发(2BG6),其后其沿着杆(184)移动,以在杆(184)的下端接合阻尼柱(144),已经输送突然震击液压脉冲(2BGJ)至活塞和悬挂器元件(2BG3)的上端,以进一步以例如,螺旋弯曲、塑料破裂和/或扭曲压缩(2BG1)切割的(2BG2)油管(11L),从而使扩大的最内通道(25E)变得更大,从而井屏障部件(3BG)可临近井部分(4BG)放置,其中粘性流变学流体(2BG5)可用于桥连套管中的裂口(4BGX)。在增加扩大的内通道空间足够允许测井之后,可确定裂口的垂直范围用于随后的水泥挤压或可在套管之后(12)确认水泥胶结。定中心(2BG4)元件可在震击操作期间使用,但是不是必须的。如果需要测井,定中心元件(2BG4)可,例如,被移除以提供空间用于测井元件,然后替换以提供油管(11U)余隙。
图98是与图94和97相关的从套管(图97的12)和油管(图97的11U、11L)移除在激发位置(2BG6)的震击元件(2BG)实施方式的正视图。活塞(183),具有簧闩(186)和密封件(66P),可位于临近冲击阻尼和锁住弹簧(144)的移动活塞杆(184)的下端。
图99,与图98相关的正视图,其显示震击元件(图97的2BG)的部件(2BG7),其包括活塞(183),簧闩(186)可沿着活塞移动杆(184)移动,柱(187)连接在其上端并且锁住和阻尼弹簧(144)在其下端,其中锚定器(图97的181)和活塞壳体(图97的182)被移除。
现参看图100和101,分别显示具有线E-E和沿着线E-E的平面图和正视横截面图,断开线代表与图94-99相关的方法(1BH)和震击元件(2BH)实施方式的移除的部分,其中图101具有与图102至104相关的细节线F,其描绘线缆柱(187)可部署的震击元件(2BH)的锁住位置(2BH1),该元件可用于扩大内通道(图95和97的25E)并且临近待使用或报废的井部分(4BH)放置井屏障部件(3BH)。活塞(183)可用于随着其被活塞上方的压缩加压流体驱动并且沿着再锁住杆(184)移动离开壳体(182),直到其到达阻尼和锁住弹簧(144),产生爆炸物液压震击流体脉冲。
图102、103和104分别是图101细节线F内部分的锁住的(2BH1)、正在锁住的(2BH2)和未锁住(2BH3)的震击元件位置实施方式的放大视图,其显示移动杆(184)穿过活塞(183),活塞密封件(66P)固定至活塞主体(183A),并且密封件(66)和维修连接(189)显示为螺栓用于修补和替换部件,如活塞壳体(182)中的簧闩(186)。活塞主体(183A)中上弹簧(144U)和下弹簧(144L)之间的触发凸轮(188),在锁住和激发震击元件期间从活塞壳体(182)致动和释放簧闩(186)。
图102显示在锁住位置(2BH1)的液压震击活塞组件(2BH),触发凸轮(188)被上弹簧和下弹簧(144U、144L)定位,以延伸簧闩(186)进入壳体(182)中的接受器,以保持活塞组件原位抵抗被在其体积上液压压缩的可循环的流体柱(31C)的压力,以存储能量用于激发震击元件,激发压力由弹簧的(144U、144L)抗性限定。
图103显示在正在锁住位置(2BH2)的液压震击活塞组件(2BH),当柱张力被释放并且上弹簧(144U)向下推凸轮(188)时触发凸轮(188)被施加至移动杆(184)的柱(图101的187)张力向上推,并且锁住/阻尼弹簧(144)对抗流体柱(31C)和上弹簧(144U)以允许簧闩(186)靠着凸轮的表面缩回并且进入壳体(182)向上移动直到到达壳体(182)中的接受器,当移动杆(184)下降时,锁住/阻尼弹簧(144)原位保持活塞(183)。因此,簧闩(186)允许延伸进入壳体(182)的接受器并且原位锁住(图102的2BH1)活塞组件(2BH)。
图104,显示在正在激发位置(2BH3)的活塞,其中施加在可循环的流体柱(31C)上的压力增加直到触发凸轮(188)向下推,以从壳体(182)中的接受器释放簧闩(186),从而激发液压活塞,来自压缩流体柱的压力首先扩张并作用在抵靠壳体(182)的活塞主体(183A)上的密封件(66)并且,然后,作用在接合导管(图101的11)的活塞(183)上的密封件(66P),从而对活塞下方的流体捕获的流体和/或流体元件形成爆炸物液压压力脉冲或流体落锤作用,从而将动能震击力转移到井下设施上(例如图97的2BG3)。
现参看图105至122,显示使用以缩回的可部署位置(2BI)和延伸的钻孔位置(2BJ)的环状空间钻孔进入元件的方法(1BI、1BJ),其可与各种其他方法和线缆兼容的无钻机柱可操作元件实施方式一起使用,以在一个或多个地下深度(图15的218-219)穿透导管和/或地层壁和进入环状空间,以永久流体隔离(图15的211-220)至少一个可开采层或环状空间与井口装置。
现参看图105和106,分别显示具有线G-G和沿着线G-G的平面图和横截面正视图,并且包括方法实施方式(1BI),其可与环状空间钻孔进入(2BI1)、钻头接合导管(2BI2)、可膨胀的导管(2BI3)、压力辅助活塞(2BI4)、钻孔导管(2BI5)和环状空间进入导向(2BI6)元件实施方式一起使用,其与图107至111相关。该图进一步描绘在收回(2BI1)可部署位置的挠性轴(174B)和钻头(174A)组件(174),其可用井下发动机(111)操作并且使用部署柱的线张力并且在选择的深度处对辅助活塞(2BI4)施加的可循环的流体柱(31C)的压力通过导向器(例如,造斜器)(2BI6)穿透导管壁(11),用于放置部分显示井屏障部件(3BI)以使用和/或报废井部分(4BI)。
造斜器导向元件(2BI6)可用发动机(111),例如本发明人的发动机组件(图123的2BO)部署,并且可与任何形式的造斜器(2BI6)和导管(11)之间的接合(180A)一起使用,可用柱张力和/或流体压力,比如卡瓦或充胀的部件卡子操作,其中钻孔之后导向器可通过从导向器在连接器接合(45R)处释放发动机组件(111)留在原位。因为导向器可用于例如放置测井元件或引导流体比如水泥,它们可永久性留在井下或在它们的连接器接合(45R)处在断开放置它们的导管上的保持力(180A)之后回收。
可放置的导管(2BI2、2BI3)可或不可与挠性轴和钻头(174)一起存在,后者是通过导向器和/或导管可回收的或可分开的并且可处理的。在一些情况下,挠性轴(174B)和/或钻头(174A)可从发动机(111)剪断并且留在环状空间中,以例如,释放卡住的组件和/或提供余隙(图15的211)。随着钻头(174A)从其孔通过拉挠性轴(174B)回收,钻头也可用作机械扩张器,以扩张放置在环状空间中并且由辅助活塞(2BI4)支撑的可扩张导管(2BI2)。导向器(2BI6)可以是相对直的或弯曲的,如在描绘的方法(1BI)中所显示的,以适应放置期间需要保护免于不利应力的相对刚性或延展性材料的导管。可选地,如果导向造斜器的轴向长度是明显的,例如10米,则可用于在环状空间中引导和部署,例如,长测井工具的相对直的导管元件可被使用,而没有对大部分导管材料的不利作用,这是因为倾斜和相关的曲率是相对低的。
图107,与图106相关的环状空间钻孔进入(2BI1)元件的实施方式和图108至111的接合元件的旋转等距图,其显示具有挠性轴(174B)和钻头(174A)组件(174)的发动机(111),孔口(59B)穿过钻头用于流体连通,和接合孔口(59A)用于用例如剪切销钻孔导管(图111的2BI5)。钻头(174A)显示没有切割表面,因为其可为任何类型或角度,包括,例如,牵引车或螺钻在环状空间中的邻近导管圆周之间蠕动(crawl)和/或钻孔,以产生余隙(图15的211)和分隔或偏心导管(图13的167C)之间的流动,其中螺钻推进通过试样切割(coupon cut),例如,通过切割导管(图111的2BI5)。
现参看图108和109,分别显示与图105和106相关的钻头接合导管(2BI2)和可膨胀的导管(2BI3)元件实施方式的等距图,虚线图解隐藏的表面,并且显示取决于应用导管可以是例如刚性的、柔性的、可扩张的和/或可膨胀的,例如可膨胀的导管(2BI3)可在通过可扩张导管(2BI2)靠着通过导管的壁的孔扩张之后在环状空间中产生压力密封件。取决于应用,导管可用挠性轴和钻头(图107的174)旋转或通过导向器(图105-106的2BI6)保持固定。在非旋转导管(2BI2)下端的座圈或轴承接合(190B)使得下端导管(图111的2BI5)旋转和钻孔圆试样,用于在钻孔操作期间螺钻钻头推过或辅助钻头(图107的174A)。辅助活塞(图110的2BI4)可用于将导管插入钻孔和/或压力辅助钻头的穿透速度,这通过将推动表面(图110的96B)结合导管的末端或载荷肩(96A),可进一步用于接合导管(11)壁,从而确定导管何时完全插入并且防止过度插入。导管边缘(96A)也用于连接钻头接合导管(2BI2)至钻孔的导管(图105-106的11),这通过例如成形边缘为钻孔导管的内径,并且在边缘和导管之间放置密封材料和/或通过建造导管和可膨胀金属的边缘变形为安装的内径,其中边缘连接器(96A)可保持流体压力差。钻头接合导管(2BI2)和可膨胀的导管(2BI3)也可包括,例如,可膨胀的可扩张筛网膜(97)。
图110,与图105和106相关的可用于增加施加至钻头和导管力的环状空间接合元件的压力辅助环空活塞部件(2BI4)的等距图,其图解通道的内部孔口(59C),其用于以角偏移表面在孔口中布置挠性轴(图107的174B),以当穿过环形导向元件(图105和106的2BI6)时防止挠性轴的结合。活塞部分(143)可布置为提供用于继续压力辅助的表面,一旦导管接合边缘(96A)已经离开导向器(图105-106的2BI6),导管接合表面(96B)至导管边缘连接(96A)以,例如,使可密封弹性体或金属材料变形至导管(图105-106的11)的周围。
图111是与图105和106相关的可接合挠性轴和钻头(图107的174)的可旋转钻头接合导管元件(2BI5)实施方式的等距图,其可例如用孔口(59A)接合剪切销锚定切割结构(100)可旋转导管(2BI5)至钻头(图107的174A),该图图解轴向固定的导管接合座圈或轴承(190A),用于围绕旋转或非旋转导管(图108的2BI2)旋转,其中元件(2BI5)可用钻头(图107的174A)旋转,以例如,扩大孔用于穿过拖尾导管(图108的2BI2)。
现参看图112和113,显示分别具有线H-H和沿着线H-H的部分平面图和正视横截面,与图105至111和图114,115和116放大视图相关,其分别显示图113细节线J、K和L中的部分,并且描绘方法(1BJ)和钻头接合导管元件(2BJ)实施方式,其图解延伸位置(2BJ1)的挠性轴和钻孔(174)布置,已经穿孔通过安装的井导管以进入环状空间(24、24A、24B、24C)并且放置部分显示井屏障部件(3BJ),从而使用和/或报废临近井部分(4BJ)的环状空间(24C)。导管可用钻头放置或在移除钻头之后放置并且,取决于导管沿着其轴的承压性质,一个或多个环状空间可流体进入。
延展性或硬材料的直的或弯曲的和相对刚性或柔性导管可与布置(1BJ1)一起使用,其显示刚性导管可通过内孔(25)、同心导管(11、12、15、15A)和环状空间(24、24A、24B)放置,以到达其中包含常见尺寸的同心导管中的外环状空间(24C)中,例如,30英寸外径传导管(14)套管。可选地,可通过(180A)最内导管(25)部署和接合最内导管(25)的造斜器(2BI6)的曲率和倾斜可改变并且布置为以柔性或刚性导管元件进入任何数量的同心或偏心导管和它们相关的环状空间。
图114、115和116是分别图113的细节线J和图114的细节线K和L内的延伸位置(2BJ1)的部分钻头接合导管元件(2BJ)的放大详细视图,其图解导管元件(2BJ),后者包括,例如,可扩张金属导管(2BI2)与弹性体导管护套(2BI3),或刚性金属导管(2BJ2)与可膨胀的弹性体护套(2BJ3),或其他适当的组合,其可相对穿透井导管(11、12、15、15A)壁的孔放置和密封以提供,例如,最内通道(25)和外环状空间(24C)之间的选择性流体连通,其中导管壁(2BI2、2BJ2、2BI3、2BJ3)的长度和密封能力可改变,以进入和在最内通道(25)和一个或更多个环状空间(24、24A、24B、24C)之间选择性连通。
挠性轴和钻头组件(174)包含在导管中,其能够流体连通可循环的流体柱(31C),以提供流体钻头润滑和冷却,同时穿透通过井导管壁,流体在挠性轴(174B)与压力辅助活塞(2BI4)、携带的导管(2BI2、2BJ2、2BI3、2BJ3)和钻头(174A)通道孔口(59B)之间流动。可旋转钻孔导管(2BI5)可接合钻头(174A),例如,使用剪切销(92)通过孔口(59A),从而提供比钻头(174A)稍微更大的直径孔,用于易于导管放置、导管扩张、钻头收回和/或流体循环、清洁、润滑和/或冷却。
压力辅助活塞(2BI4)可锁入导向器(2BI6),以将导管(2BI2、2BJ2、2BI3、2BJ3)保持在孔中,同时抽出挠性轴(174B)和钻头(174A)。导管可固定和密封在通过导管(11、12、15、15A)的壁穿透中,其通过使用由钻头抽出扩张的可扩张金属导管(2BI2)、由化学反应或其他方式——比如可固化材料如胶水、水泥或楔入导管之间的空间——扩张的可膨胀的导管护套(2BJ3)。在将放置的导管(2BI2、2BJ2、2BI3、2BJ3)固定在安装的导管(11、12、15、15A)穿透中之后,钻头和压力辅助活塞可用导向元件(2BI6)收回或导向元件可仍引导进一步的元件或流体连通,其后导向器(2BI6)可永久留在井下或收回。
现参看图117和118,分别具有线M-M和沿着线M-M的平面图和正视横截面图,虚线显示方法(1BK)和环状空间进入导向元件(2BK)实施方式,其可与挠性轴和钻头一起使用以进入井的环状空间(24、24A),用于临近井部分(4BK)使用和/或放置井屏障部件(3BK)。导向造斜器元件,例如(2BK)可用于在一个或多个地下深度处利用穿过多个导管(11、12)圆周壁的多个穿透(232)进入多个环状空间(24、24A),用于使用井和/或放置永久性屏障。导向造斜器是可用各种导管(11)接合方式(180A)可放置、可使用和可回收,为图解目的显示为卡瓦和连接(45R),其中当,例如,检查造斜器下压力和/或操作容积式水力发动机(positive fluid displacement motor)时,弹簧操作止回阀(84)可用于从上方流体布置。
造斜器元件(例如2BK)可形成多发动机组件(图63的2AN)的部分或具有多个部分(图48的43、47)可旋转造斜器(图48的2Y)的单个发动机组件(图123的2BO)。方法(1BK)也可结合各种可旋转接合(图51的180)和/或分度装置(indexing means)(例如图78-79的176A、176B)以产生图65的方法(1AP)中显示的模式,当旋转一次产生6个孔或,例如,两次以产生9个孔。多个孔可用于清洁导管壁以确保可湿润表面用于胶结(图15的213),和例如,围绕环状空间导管壁的周围放置流变学可控的流体元件以支撑(图15的212)或形成桥连整个环状空间的井屏障部件。
现参看图119和120,分别显示具有线N-N和沿着线N-N的并且与图121和122相关的平面图和横截面正视图,虚线描绘隐藏的表面。该图描绘方法(1BL)和环状空间进入导向元件(2BL)实施方式,其可用于引导另一环状空间进入元件以放置部分显示井屏障部件(3BL)用于使用和/或报废井部分(4BL)。
元件(2BL)可与任何常规的无钻机输送和/或锚定装置(例如图117-118的45R和180B)一起使用,以在一个或多个选择的深度放置元件,其中横向设置尺寸或流体可移动的任何环状空间接合(2BL4、2BL5)或井屏障部件(3BL)元件部件可穿过任何元件的(2BL)导向通道(2BL1、2BL2、2BL3)。测井元件(2BL5)的线缆、钻头的挠性轴、或任何适当尺寸的或流体作用的元件是在方法(1BL)中以可导向(引导)的和可使用的。
包括,例如,可膨胀的封隔器部件和/或可膨胀的递变颗粒(2BL4)的可膨胀和/或流体元件可使用密度、流变学性质和/或施加在可循环的流体柱上的压力,从主通道(2BL4)中排出并且迫使向下通过套管(12)中扩大的最内通道(25E)至元件(2BL)下端,反应物膨胀流体和/或隔离的活性反应物通过每个更小的通道(2BL2、2BL3)排出至扩大的通道(25E)中混合,形成油泥和/或可膨胀的充填,其桥跨套管(12)的内壁。各种常规的压力可爆裂的分开元件可放置在,例如,更小的通道(2BL2、2BL3)的下端,以在限定的压力下释放反应物。另外地,发动机元件(例如图123的2BO)可接合,和旋转元件(2BL)的上端以辅助混合流变学可控的流体元件。
图121和122分别是方法(1BM)和环状空间进入导向元件(2BM)实施方式的平面图和正视图,虚线显示隐藏的表面,其描绘可各种其他实施方式一起使用以进入或放置其它元件的角偏移元件堆(图119和120的2BL),包括在一个(4BM)或多部分多个环状空间中的同时部分显示的井屏障部件(3BM)。导向元件包括更大通道(2BM1、2BM3、2BM5),可用于保持和部署适当尺寸的机械、弹性体或流体环状空间接合元件,其中更大的通道从更小的连接通道(2BM2、2BM4)轴向向下延伸,更小的连接通道(2BM2、2BM4)可用于,例如,从可循环的流体柱传递压力并且从空间中部署可用的机械或电缆、挠性轴或其他元件部件,其中多个角偏移通道可在各种深度处使用,以引导(导向)另一元件的环形接合,并且其中导向元件可选择性可旋转,重复围绕相同深度处的周围,这利用例如棘轮设备(图78、79的176A、176B)。
方法(1BM)可用于,例如,引导比来自图117和118的(2BK)可能的钻头更大的钻头,其中挠性轴(174B、2BM6、2BM7)可通过通道(2BM2、2BM4)放置,以接合从相关联的更大的通道(2BM1、2BM3、2BM5)中延伸的更大直径的钻头(174A)并且可用于钻孔通过接合在导管和套管(12)之间环状空间(24)的最内通道导管(11),用于放置部分显示的井屏障部件(3BM),以报废井部分(4BM)。服务中断(2BM8、2BM9)可用于进入挠性轴和钻头,以修补和替换,导管和相关的通道可放置在服务中断之间以改变穿透之间的深度。另外地,通过旋转该元件(2BM),可能同时在不同深度使用机动化元件(例如图63的2AN)形成多个通道(例如图65的1AP)。
现参看图123至147,描绘使用环状空间接合元件磨铣和扯碎导管以形成扩大的最内通道的方法(1BO至1BU),并且可用于测井和水泥放置以永久性流体隔离(图15的211-220)至少一个可开采层或环状空间与井口装置并且仿效钻井装置报废,其中方法和元件也可在各种其他实施方式中使用。
图124是方法(1BN)和轴向螺杆牵引车元件(2BN)实施方式的等距图,中间部分被移除以显示内部转子(109)和定子(108),其中细节线P、Q和R分别与图125、126和127相关。上端旋转连接器(72U)可使用防旋转设备接合钢丝或编织丝线缆,以防止在牵引车(2BN)打滑的情况下,线缆非期望的扭转,并且下端旋转连接器可与例如磨铣(图143-145的1BT)、适当的跨接和/或振动阻尼设备一起使用,其中该组件可与例如导管扯碎元件(135-140的1BR)一起使用,以形成扩大的最内通道(图127的25E),用于放置部分显示井屏障部件(图127的3BN),用于使用和/或报废部分(图127的4BN)。
现参看图125、126和127,分别显示图124的细节线P、Q、R内的部分轴向可移动螺杆或牵引车元件(图124的2BN)的放大视图,并且图解使用由上密封件(2BN1)转向的可循环的流体柱(31C)流入上通道(2BN2)并且至内部容积式水力发动机,其包括定子(108)中的转子(109),以驱动下旋转连接器(72L)——可接合至例如旋转清洁、切割和钻孔元件,接合至井口装置的地下导管内的轴向牵引车,比如井导管(11)或掩埋的管线接合通过生产集管和阀门树至井口装置,以轴向向上、向下或横向在井的最内通道或管线导管的垂直和水平部分(4BN)内移动组件(2BN),这取决于螺杆布置(2BQ)对地下导管壁的定向并且,当然,地下导管本身的定向。
方法(1BN)和装置(2BN)可用于进入和使用接合可开采层的部分(4BN)地下导管,和/或用井屏障部件(3BN)报废井导管。用来自转子(109)的反扭矩启动牵引车(2BN),牵引车螺杆(2BQ)固定至定子(108),其中随着流体在通过流体的转子和定子之间正向转移(positivelydisplace),定子促进牵引车(2BN)的螺杆(2BQ)接合至导管(11)并且推或拉轴向驱动牵引车以操作,例如,切割器(图129的2BP2)受限于油管或其他设备的扯碎。
来自水力发动机的流体可排出通过横向端口(2BN3)和/或轴向向下围绕固体轴或通过旋转导管流体通道——接合至例如钻井钻头或清洁刷,喷射液喷嘴由牵引车轴向向下拉,其中可通过钻孔钻井钻头可使用用于冷却、润滑和向下喷射以移除钻孔物体,例如之前放置的可扩张导管、可膨胀筛网和/或水泥或例如喷嘴刷子的排出液体可用于机械冲刷和液压喷射清洁来自安装的导管的结垢,从而提供清洁可湿润表面,用于永久水泥胶结。
图128和129是地层和一半截面移除的导管的正视图,其中图128底部处的断开线下方的部分连接至图129上端的断开线下方显示的部分。方法实施方式(1BP)可与使用线缆柱张力和可循环的流体柱无钻机可操作的一组(2BP)圆周磨铣(2BP1)、轴向导管扯碎(2BP2)和轴向可移动螺杆牵引车(2BP3)元件实施方式一起使用,以驱动水力发动机和方钻杆(233)。流体柱(31C)可在最内通道(25)向下循环,由密封件(2BP6)通过端口(2BP5)转向,以驱动水力发动机(239),常规的磨机(238)和拉动导管扯碎机(2BP2)的牵引车螺杆(2BP3、2BP4),其中循环流体通过环状空间(24)返回经过最内导管(11U)的下端,导致该布置形成扩大的最内通道(25E),其可用于放置部分显示的井屏障部件(3BP)和报废井部分(4BP)。
元件(2BP)可用于磨铣生产油管(11U)的下端,以形成接合生产环状空间(24)的扩大的最内环状空间(25E),其使用常规的磨机(238)或实施方式(例如图74的2AY或图146的2BT),其中延伸通过发动机(239)至水龙头(234)的内部方钻杆(233)可通过接合发动机中转子的方钻杆衬套旋转,从而在其已经通过实施方式(2BP2)扯碎之后,方钻杆和磨机轴向可移动(237),以磨铣导管(11U),所述实施方式(2BP2)被上(2BP4)和下(2BP3)螺杆牵引车用径向圆周固定或有轮子的螺杆切割器拉动,用定子的反扭矩操作,以螺旋地切割和削弱(236)导管。导管(11U)的螺旋削弱(236)辅助扯碎机(2BP2)抑制,并且被牵引车拉动以分裂导管,同时磨机(238)被发动机旋转并且向上和向下(237)往复,以使发动机的卡住和停止最小化,从而用组件(2BP)破坏油管(11U)。
使用水龙头(234)的轴承和座圈防止往复(237)方钻杆(233)和磨机(238)的旋转转移、损坏和潜在地破坏挠性钢丝或编织丝线缆柱(187),进一步的防旋转设备(235)用于保持水龙头(234)的上端,从而防止旋转的转移。如果进一步需要,则本发明人的可旋转线缆工具防旋转设备接合导管的壁(11U)和弹簧操作辊,以允许工具穿过限制,比如接头,而不损坏内壁。
现参看图130和131,显示分别方法(1BQ)和轴向可移动螺杆元件(2BQ)实施方式的具有线S-S和沿着线S-S的平面和横截面正视图,虚线显示图130中隐藏的表面,并且图131的细节线T与图133相关。这些图图解一系列螺旋放置旋转螺杆轮切割器(240),其布置为用作包含的和部署导管(11)的壁中的移动旋转螺杆牵引车,其随着使用其螺旋放置和可旋转螺杆轮(screw wheel)转动,切割和削弱(236)壁。螺杆牵引车的(2BQ)上端(2BQ1)或下端(2BQ2)接合水力发动机的定子或井下电气发动机的壳体并且布置为,例如,用导管扯碎机向上移动,或,例如,用钻头向下移动,其中接合钻头、磨机或其他旋转设备的固体轴或流体导管随着牵引车推或拉该设备,可在中心通道(247)中旋转。因此,牵引车(2BQ)可用于相对地下井壁使用任何井下发动机的反扭矩施加轴向力至旋转设备,例如,以形成扩大的最内通道(图129的2BP3),用于放置部分显示的井屏障部件(3BQ),以使用或报废井部分(4BQ)。
图132、133和134分别描绘图131的等距投影视图、线T中图131的放大部分和轴向可移动螺杆(图130的2BQ)的组件部分的分解图,其显示牵引车(2BQ)可与可部署的和可收回的壁接合一起布置,以经过限制,比如地下安全阀和接头,这使用例如凸轮可收回的和可部署的切割轮(240),以削弱(图129的236)壁,或使用由增强的弹性体轮胎或车胎材料组成的非损伤握式轮,所述材料使用施加至上(2BQ1)或下(2BQ2)连接的反扭矩与壁接合和断开,以工具的周围用作阻力块。例如,当与本发明人的线缆可部署的井下发动机一起使用时,牵引车(2BQ)可部署为,其轮收回穿过生产油管(图130的11)中的限制,然后使用发动机的反扭矩部署以推动或拉动水力发动机,其用流体循环在选择深度处启动,以旋转内部凸轮板(242U、242L)并且接合轮(240)与导管的壁(11)。
上连接器(2BQ1)可具有齿轮齿(245)或接合相关齿轮齿的齿条或凸轮板(241、241U、241L)的齿条(246),用于驱动相关联的阶梯的或倾斜的凸轮轮导杆(242U、242L)中的螺杆轮轴(243),其布置为用来自发动机的反扭矩的右手旋转部署螺杆轮(240)并且用来自以相反方向旋转的发动机反扭矩的左手旋转收回轮子,或反之亦然,这取决于涉及的旋转连接和牵引车轴向移动的方向。形成螺杆沿着壁推动或拉动牵引车的轮(240)的螺旋弯曲是可用阶梯的上凸轮导杆(242U)和下(242L)凸轮导杆使用偏心填隙垫圈(244)成角度对齐轮子,以围绕元件周围形成螺旋螺杆。可选地,例如,表面可倾斜代替阶梯状,而不需要偏心填隙垫圈,其中穿过轴(243)的轮子(240)的偏心轴承通道用于形成螺旋螺杆。
现参看图135、136、137和138,分别显示平面图、正视图、等距投影图和等距分解图,安装的井导管的一半截面被移除,并且图135的线U-U与图139和140相关。这些图描绘方法(1BR)和轴向导管扯碎元件(2BR)实施方式,上端(2BR1)可旋转穿过内部轴凸轮(260)轴(251),其接合例如牵引车、发动机或编织电缆线路,其被能够提供足够的线张力的表面绞盘装置拉动,以扯碎通过其元件被部署的导管,以在使用之后布置部分显示的井屏障部件元件(3BR)以永久性密封井部分(4BR)。
描绘的方法(1BR)使用元件(2BR)在轴方向上利用施加至上端的线张力或通过接合设备,例如,接合上端的牵引车施加的张力,剪切或扯碎削弱的(236)导管(11U)。切割可延伸的和可回收的刀(248)可延伸进入和接合生产套管(12)中的环状空间(24),以产生切割(250),其中相关联的切割轮(249)也可用于削弱导管(11U)然后接合刀(248)。
一系列切割轮(249)接合枢转臂(258)并且可用枢转臂(258)部署,其通过来自空穴(255)中主体(252)的轴支撑(261)用销(未显示)铰接,其可通过轴凸轮(260)致动,其中凸轮(260)也以类似的轴支撑(253)和来自主体(252)中的刀凹处(knife recess)(254)用于部署刀(248)。主体(252)的凹处(254、255)由用连接器(256)固定至主体(252)的上(257)和下(259)板支撑。
现参看图139和140,沿着图135的U-U的正视横截面图,其显示与轴向导管扯碎元件(2BR)相关的方法(1BR1)和与图135至138的轴向导管扯碎元件(2BR)相关的方法(1BR),其图解未启动(inactivated)部署位置(2BR3)的可旋转轴(图139的251)和凸轮(图139的260),轮切割器(249)和刀(248)可部署通过最内导管(11U)的内通道(25)并且在启动位置(图140的260),并且切割器(249)和刀(248)部署为切割(250)和扯碎导管(11U),该导管(11U)在图140中已经通过牵引车的螺杆切割器削弱(136)。
方法(1BR1)可与挠性线缆柱和绞盘起油管装置一起使用,其部署在先前未切割的导管(显示为虚线的11)中,其中凸轮可布置为以施加的柱张力延伸切割器,其使用,例如,机械和/或液压震击器以在深度选择性致动工具,向上加速和/或震击,并且用,例如,向下震击从导管壁释放工具。扯碎元件可用刀(248)和轮切割器(148)二者或之一形成,在有或没有牵引车切割器削弱(136)的情况下。在该方法中,一旦组件(1BR、2BR)已经离开切割的导管(11U),元件是可部署的,利用压缩的下端,或例如使用表面提升和/或绞盘装置,直接从未切割导管(11)中。另外地,在已经完成他们的目的之后待报废的井中,元件的复杂性和相关的建造成本可使得它们可在井下处理。例如,在放置在期望的深度之后,扯碎机可用小的爆炸物填料启动,随后用绞盘扯碎导管,一旦已经扯碎足够长的油管,断开挠性线缆柱并且将扯碎机留在井下。这可随后循环、清洁和放置水泥或,例如,切割扯碎的导管部分上方的油管和处理元件,然后放置活塞元件以压缩扯碎的导管,留下生产套管中扩大的最内孔,以模拟钻井装置报废(图10的172A)。
图141和142是轴向可调节的凸轮布置方法(1BS)的正视图和等距视图,其用于方钻杆可滑动的凸轮元件(2BS),其可与轴向导管扯碎元件(图135至140的2BR、2BR1)和六边形方钻杆(图129的233)一起使用,以允许穿过方钻杆(233),通过轴凸轮(260)套筒(262),用于致动扯碎(2BR)和部署(2BR1)之间的轴向导管扯碎元件。凸轮可接合任何元件,例如牵引车(图129的2BP2),以允许轴向移动(图129的237)和旋转方钻杆,连同通过向上或向下移动套筒(262)致动和停止扯碎机。该方法可与轴向可移动和旋转的磨机、切割器、钻孔设备和/或其他环状空间进入元件一起使用,以转移至少一个井壁,用于放置部分显示的井屏障部件(3BS),其可用于报废井部分(4BS),例如,井的地层壁(17)。
现参看图143、144和145,显示分别是具有线V-V、沿着线V-V和与图143相关的平面图、正视横截面和等距分解图,并且描绘圆周磨铣元件(2BT)实施方式,其可在方法(图146的1BT)中使用,以放置井屏障部件(图146的3BT),用于报废井部分(图146的4BT),其中装置代表如果卡住则井下可处理的低成本磨铣元件。
上旋转连接器(72)可利用上球节壳体(263)的旋转,用于接合磨机与例如线缆可部署的水力发动机(图17的2B1),和球节可用于以旋转的离心力向外部署磨铣臂(2BT3),磨铣套筒(2BT2)可围绕臂(2BT3)旋转,从而在磨机臂上端的球节(265)和可旋转套筒(2BT2)以及相关的切割结构降低需要的扭矩和卡住磨机的倾向,因为卡住力被离心部署和旋转套筒限制。
接合下球节壳体(264)与上球节壳体(263)的释放螺栓(266),在旋转期间抵抗剪切,但是被可震击出下球节壳体(264),以回收发动机组件的剩余部分,如果磨铣臂(2BT2、2BT3)被卡住的话。
球节(265)的弹性、可旋转研磨套筒(2BT2)和可处理的下端磨机提供经济方式,用于磨铣套管(12)和/或差胶结的水泥,这是因为该方法可与低的空间要求和可用的旋转钢丝装置操作的扭矩一起使用,尽管以明显比钻井装置更低的日常成本需要另外的时间。其中常规的无钻机方法使用一般需要比例如最小装置(分别图4和6的170A和170B)可承受的更多扭矩的工具,但本发明套管磨铣方法可用于在足够的时间段中磨铣,其中如果工具被卡住,它们可留在井下而不明显的产生操作或报废井的成本。
图146是与图143至145相关的多个安装的导管中方法实施方式(1BT)的等距图,移除一半截面,以显示圆周磨铣元件(2BT),其图解在离心力部署位置(2BT1)的磨机已经磨铣导管(11、12)并且通过旋转发动机接合旋转连接器(72)接合环状空间(24、24A),以允许放置部分显示的井屏障部件(3BT)在环状空间(24、24A)中和中间套管(15)的扩大的最内通道(25AE)中,以报废井部分(4BT)。
图147是方法(1BU)和圆周扯碎和磨铣臂元件(2BU)实施方式的等距图,其描绘可与图143至146的磨机一起使用的具有球节(265)的臂。臂(2BU1)具有轴(268)用于可旋转切割轮(267),其可用于降低磨机的扭矩要求和卡住或粘着,从而在其中磨铣和扯碎并且包括传导管(14),和放置部分显示的井屏障部件(3BU),以报废井部分(4BU)。
从而,本发明的实施方式提供方法和元件的系统,其可以以任何顺序、深度或井配置使用,如图16至19、图21至46、图48至74和图80至147中表明的,以无钻机进入环状空间以用比常规的钻井装置操作可能更好的经济学使用和/或报废井,所述系统可与最小支撑装置一起使用和可用在受限的空间中和/或在环境敏感区域中,比如海上或北极,以根据公开的工业最小的要求无钻机放置永久性屏障暂停、侧钻和/或报废井。
尽管已经强调描述了本发明的各种实施方式,但是应理解在所附权利要求的范围内,本发明可能不以本文的具体描述实践。
参考数字并入权利要求中,仅仅为了帮助审查期间的理解。
Claims (48)
1.提供(220)或确保(211-219)地下井的可开采层的至少部分(4A-4BU)的盖层恢复的方法(1A-1BU),所述方法包括下述步骤:
在可操作使用的空间中放置和支撑至少一个水泥等价井屏障部件(3A-3BU、20、216),所述可操作使用的空间由至少一个线缆可操作和无钻机柱可操作的环状空间接合元件(2A-2BU)形成,所述环状空间接合元件(2A-2BU)包括为可传输通过最内通道(25、25E、25AE)的线缆和无钻机柱的组件,所述最内通道(25、25E、25AE)可被由安装的导管(11、12、14、15、15A、19)形成的多个环状空间的至少一个环状空间围绕,所述安装的导管(11、12、14、15、15A、19)从井口装置(7)在地下地层(17)中向下延伸,用于形成多个通道(24、24A、24B、24C、25、25E、25AE),其通过所述盖层与所述可开采层流体连通;和
使用在所述多个通道中可传导通过所述无钻机柱或通过可循环的流体柱的可移动流体(31C)的能量操作所述至少一个环状空间接合元件;和
使用所述至少一个环状空间接合元件从所述最内通道进入所述至少一个环状空间,转移围绕所述最内通道的至少一个导管的至少一部分壁,以提供可操作空间,桥跨所述可操作空间,和通过所述可操作空间放置所述至少一个水泥等价井屏障部件,临近所述盖层,以形成至少一个地质时期-框架空间,其可用于流体隔离所述地下井的所述至少一部分,而不用从相关盖层的一个或多个地下深度(218)下方移除所述安装的导管和相关的岩屑,以提供或确保在所述可开采层上方所述盖层的所述恢复。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括下述步骤:提供所述流体隔离和侧钻以进入另一所述可开采层,以提供地下井生产(34P)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中所述提供永久所述流体隔离和所述盖层的所述恢复的步骤通过使用所述可操作空间以测量(2A1-2A3、2L1、2AB2、2AM3、2AT3)或提供(214)横跨导管足够轴向长度(219)的水泥样(216)胶结(213),所述导管嵌入(215)或填充并且嵌入(217)水泥胶结,导管之间具有余隙(211),和在临近不渗透地层盖层的所述地下深度(218)处支撑(212)所述水泥胶结,然后通过所述可操作地质时期-框架空间进行所述至少一个水泥等价井屏障部件的所述放置,用于确保在所述可开采层上方所述盖层的所述恢复。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法,进一步包括提供研磨料、爆炸物或切割组件,用于从所述最内通道的所述至少一个环状空间的所述进入,或所述至少一部分所述导管的所述壁的所述转移,以提供所述可操作空间。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法,进一步包括下述步骤:提供机动化元件(2B1、2AN、2AM2、2BN、2BO、2BP),其包括至少一个井下发动机,其从线缆悬挂并且可用来自所述无钻机柱或所述可循环的流体柱的能量操作以驱动至少一个可旋转切割组件或机械联动组件。
6.根据权利要求5所述的方法,进一步包括下述步骤:提供轴向牵引车可操作元件(2AW3、2BN、2BP3-2BP4、2BQ),其包括所述机械联动组件或至少一个切割组件,其接合所述导管的所述壁以轴向移动通过所述最内通道,用于转移另一井屏障部件或所述壁。
7.根据权利要求4所述的方法,其中所述切割组件包括导管扯碎元件(2E2、2AW2、2BP2,2BR),其包括一个或更多个外围切割边缘组件,其中所述一个或多个外围切割边缘组件包括轮、刀片或其组合,和其中所述导管扯碎元件可用固体或方钻杆贯通凸轮轴向和径向向外从所述最内通道部署,以扯碎和转移所述壁。
8.根据权利要求4所述的方法,其中所述切割组件包括环状空间磨铣元件(2E6、2AV3、2AW1、2AY1、2BP1、2BT1-2BT3),其包括一个或更多个可旋转外围切割边缘组件,其中所述一个或多个可旋转外围切割边缘组件包括轮、刀片或其组合,用于轴向地、旋转地和沿圆周地穿透和切割所述壁。
9.根据权利要求1至权利要求5任一项所述的方法,进一步包括下述步骤:提供导向元件(2C1、2D3、2E4、2N6、2Y1、2Y2、2Z1、2AB3-2AB4、2AC、2AM2、2AO1、2AP、2AQ1、2AQ2、2AT1、2BI2-2BI3、2BJ、2BI6、2BK、2BL、2BM),其包括选择性可定向导向造斜器(2Y2、2AB1、2AQ1、2BI6、2BK、2BL、2BM、47)、导管(2D2、2AE3、2AF、2AK、2AL、2AO3、2AS2、2AT3、2AV2、2AV5、2BI3、2AB3、2AC1、2BI5)、环状空间桥(2X3、2AH、2AJ1-2AJ3、2AU1、2AY2、2AZ、2BB、2BC、2BD、2BM2)或其组合,其可接合和可定向在所述最内通道中,以使用所述最内通道和所述壁中至少一个穿透之间的对齐的孔选择器,促进另一井屏障部件或所述可移动流体穿过所述壁。
10.根据权利要求9所述的方法,其中至少一部分所述选择性可定向导向造斜器或所述导向导管在所述壁中多个穿透之间从所述最内通道中旋转用所述孔选择器可旋转定向和选择。
11.根据权利要求9所述的方法,进一步包括下述步骤:提供流体连通导管组件,其通过所述最内通道或通过所述导向元件,利用对所述流体连通导管组件的壁的所述可移动的流体压力,可放置在所述可操作空间中。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述导向导管的所述壁包括对所述安装的导管的所述壁可密封的刚性材料、机械可扩张材料、化学可膨胀材料或刚性且可扩张材料。
13.根据权利要求5或权利要求9所述的方法,其中提供机动化元件的步骤进一步包括:提供机动化环状空间钻孔进入元件(2B3、2C1、2E4、2L3、2Y3、2Z1、2Z2、2AA1、2AB1、2AC、2AD、2AE1、2AN、2AM2、2AQ2、2AS1、2AV4和2BI1),其包括至少一个可旋转切割组件,所述组件具有用于穿透和转移部分所述安装的导管的所述壁的挠性轴和钻头。
14.根据权利要求5或权利要求13所述的方法,其中提供机动化元件的所述步骤进一步包括提供转移至少一部分所述导管的所述壁的机动化可钻口机械联动组件,以提供余隙转移或防止从另一部分进一步转移至少一部分所述安装的导管的所述壁。
15.根据权利要求11和14所述的方法,进一步包括在所述可操作空间中提供所述流体连通导管可钻孔机械联动组件,以桥跨或穿过所述多个通道的至少两个通道,以进入所述可操作空间。
16.根据权利要求15所述的方法,进一步包括下述步骤:提供流体连通筛网壁导管组件,所述流体连通导管的至少一部分所述壁包括可渗透孔隙空间,其尺寸适于充填和取出颗粒或组合物,所述颗粒或组合物可用于使用所述可循环的流体柱的流动定向、所述孔隙空间尺寸、或所述颗粒或组合物,选择性防止或提供通过所述孔隙空间的流体连通。
17.根据权利要求11所述的方法,进一步包括下述步骤:提供跨式元件(2B4、2C2、2D1、2E1、2E5、2L2、2M、2N2、2R2),所述流体连通导管组件用于桥跨所述导管的所述壁中至少两个穿孔,以隔离所述至少两个穿孔和所述多个通道的另一通道之间的流动,以流体连接所述环状空间中障碍物上方和下方的环状空间,以围绕所述环空障碍物流体连通。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述跨式元件包括可滑动的活塞,用于使用来自所述可循环的流体柱的压力转移或撞击所述多个通道中的所述可移动流体或另一井屏障部件,其中所述可滑动的活塞形成阀,用于打开和关闭所述导管的所述壁中的至少一个穿透,以通过所述至少一个穿透,在一个循环定向中选择性和流体绕过部分所述可循环的流体柱,或在相反的循环定向中通过所述可循环的流体柱的更长部分流体连通。
19.根据前述权利要求任一项所述的方法,进一步包括提供机械或流体可放置的承压式封隔器元件(2F-2K、2N5、2S2、2T1、2B7、2D4、2E7、2N4、2O2、2P、2Q、2R1、2S1、2T3、2U、2V1-2V2、2W2、2X2、2AE2、2AG、2AI、2AK、2AL、2BF1、2BF3、2BI4),其在所述可操作空间中可扩张,并且在所述多个通道的至少一个中轴向可固定或可移动,以提供:所述导管的所述至少一部分所述壁的所述转移以提供所述可操作空间、所述可操作空间的所述桥跨或通过所述可操作空间的所述至少一个水泥等价井屏障部件的所述放置,以流体隔离所述至少一部分所述地下井。
20.根据权利要求19所述的方法,其中所述流体可放置的承压式封隔器元件包括具有圆柱形、袋形或伞形组件的机械封隔器。
21.根据权利要求19所述的方法,其中所述流体可放置的承压式封隔器元件包括凝胶状封隔器,其中颗粒或流变学流体组件流体可放置和凝胶状可固定在所述多个通道的至少一个中。
22.根据权利要求21所述的方法,其中所述颗粒包括具有中等孔隙空间的递变颗粒,其可由形成所述凝胶状封隔器的化学反应物混合物填充。
23.根据权利要求19或权利要求21所述的方法,进一步包括在轴向邻近可操作空间中用所述流体可放置的承压式封隔器元件轴向压缩邻近井组件,用于形成或扩大所述可操作空间。
24.根据权利要求19至22所述的方法,进一步包括下述步骤:在径向邻近可操作空间中用所述流体可放置的承压式封隔器元件横向压缩井组件,用于形成所述可操作空间,用于通过所述可操作空间所述放置所述至少一个水泥等价井屏障部件,以流体隔离所述至少一部分所述地下井。
25.方法根据前述权利要求任一项,进一步包括下述步骤:提供震击元件(2E3、2S3、2T2、2U2、2V1、2W1、2X5、2BF3、2BG6、2BH1-2BH3),其包括可锁定和可释放的活塞,所述活塞可密封在所述最内通道中并且用来自压缩所述可循环的流体柱释放的能量激发,以沿着钢管或再锁定棒移动并且输送爆炸物液压震击脉冲、机械冲击或其组合,至所述可释放活塞下方的物体。
26.提供(220)或确保(211-219)地下井的可开采层的至少部分(4A-4BU)的盖层恢复的系统,包括:
至少一个线缆兼容的装置元件(2A-2BU),其是线缆和无钻机柱可操作和环状空间可接合的,用于形成可操作空间和可放置、可处理和可回收部件的组件,其是可传输通过最内通道(25、25E、25AE)的线缆和无钻机柱,所述最内通道(25、25E、25AE)可被由安装的导管(11、12、14、15、15A、19)形成的多个环状空间的至少一个环状空间围绕,所述安装的导管(11、12、14、15、15A、19)从井口装置(7)在地下地层(17)中向下延伸,用于形成多个通道(24、24A、24B、24C、25、25E、25AE),其通过所述盖层与所述可开采层流体连通,和
放置在所述可操作空间中的至少一个水泥等价井屏障部件(3A-3BU、20、216),其通过如下形成:在所述可操作空间中操作所述至少一个线缆兼容的和环状空间接合装置元件,使用在所述多个通道中可传导通过所述无钻机柱或通过可循环的流体柱的可移动流体(31C)的能量操作所述至少一个线缆兼容的装置元件以提供所述可操作空间,通过从所述最内通道进入所述至少一个环状空间,转移围绕所述最内通道的至少一个导管的至少一部分壁以提供临近所述盖层的可操作空间,桥跨所述可操作空间,以形成至少一个所述地质时期-框架空间,其可用于放置所述井屏障部件,以流体隔离所述地下井的所述至少一部分,而不用从相关盖层的一个或多个地下深度(218)下方移除所述多个安装的导管和相关的岩屑,以提供或确保在所述可开采层上方所述盖层的所述恢复。
27.根据权利要求26所述的系统,进一步包括至少一个切割组件,其包括可旋转或可拉动切割端,用于从所述最内通道的至少一个环状空间的所述进入,或所述导管的所述壁的所述至少一部分的所述转移,以提供所述可操作空间。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的系统,进一步包括机动化元件,其包括至少一个井下发动机,其从线缆悬挂并且可用来自所述无钻机柱或所述可循环的流体柱的能量操作以用机械联动组件驱动所述至少一个可旋转或可拉动的切割组件和机械联动组件。
29.根据权利要求28所述的系统,进一步包括轴向螺纹牵引车,其可用所述至少一个井下发动机的反扭矩操作,用于驱动螺杆布置接合所述导管的所述壁并且旋拧通过所述最内通道,以转移所述壁或拉动所述至少一个可旋转或可拉动的切割组件。
30.根据权利要求27所述的系统,其中所述切割组件包括导管扯碎元件,其包括一个或更多个外围切割边缘轮、一个或多个刀片、或其组合,其中所述导管扯碎元件可用固体或方钻杆贯通凸轮轴向和径向向外从所述最内通道部署,以扯碎和转移所述壁。
31.根据权利要求27所述的系统,其中所述切割组件包括环状空间磨铣元件,其包括方钻杆可部署的、柔性接合球节磨铣切割布置,其具有一个或多个可旋转的、外围切割边缘轮或刀片,可用于用所述井下发动机或所述井下发动机和另一元件轴向地、旋转地和沿圆周地穿透和切割所述导管的所述壁。
32.根据权利要求26-28所述的系统,进一步包括导向元件,其包括选择性可定向导向造斜器、导管或导管和造斜器,其中所述导向元件可接合和可定向在所述最内通道中以使用所述最内通道和所述壁中至少一个穿透之间的对齐的孔选择器,促进另一井屏障部件、所述可移动流体或其组合穿过所述至少一个壁。
33.根据权利要求32所述的系统,其中至少一部分所述选择性可定向导向造斜器或所述导向导管孔选择器在所述壁的多个穿透之间从所述最内通道中用所述孔选择器可旋转定向和可选择。
34.根据权利要求32所述的系统,进一步包括流体连通导管组件,其通过所述最内通道或通过所述导向元件,利用对所述流体连通导管组件的壁的所述可移动的流体压力,可放置在所述可操作空间中。
35.根据权利要求34所述的系统,其中所述流体连通导管组件的所述壁包括对至少一个所述安装的导管可密封的刚性材料、机械可扩张材料、化学可膨胀材料或刚性且可扩张材料。
36.根据权利要求28或权利要求32所述的系统,其中所述机动化元件包括具有至少一个可旋转切割组件的机动化环状空间钻孔进入元件,所述组件包括用于穿透和转移至少一部分所述至少一个壁的挠性轴和钻头。
37.根据权利要求28或权利要求36所述的系统,其中所述机动化元件包括转移至少部分所述导管的所述壁的机动化可钻孔机械联动组件,以提供余隙转移或防止从另一部分进一步转移至少部分所述壁。
38.根据权利要求34或37所述的系统,其中所述流体连通导管组件、可钻孔机械联动组件或导管和机械联动组件在所述可操作空间中,用于桥跨或穿过所述多个通道的至少两个通道,以进入所述可操作空间。
39.根据权利要求38所述的系统,其中所述流体连通导管组件包括所述流体连通导管组件的部分壁中的可渗透孔隙空间,其尺寸适于充填和取出颗粒或组合物,所述颗粒或组合物可用于使用所述可循环的流体柱的流动定向、所述孔隙空间尺寸、或所述颗粒或组合物,选择性防止或提供通过所述孔隙空间的流体连通。
40.根据权利要求34所述的系统,进一步包括跨式元件,其包括桥跨所述壁中的至少两个穿孔的所述导管组件,其中所述跨式元件隔离所述至少两个穿孔和所述多个通道的另一通道之间的流动,以流体连接所述环状空间中障碍物上方和下方的环状空间并且围绕所述环空障碍物流体连通,以使用时,在围绕所述环空障碍物的所述环状空间中流体转移所述可移动流体或另一井屏障部件。
41.根据权利要求40所述的系统,其中可滑动的活塞转移或冲击所述可移动的流体、另一流体元件或其组合。
42.根据权利要求41所述的系统,其中所述可滑动的活塞可用于形成阀,以打开和关闭所述导管的所述壁中的至少一个穿透,以通过所述穿透,在一个循环定向中选择性和流体绕过部分所述可循环的流体柱,或在相反的循环定向中通过部分所述可循环的流体柱流体连通。
43.根据权利要求26所述的系统,其中当具有袋的封隔器或封隔器袋和减压阀组件用非化学活性颗粒、化学活性颗粒或其组合填充并且接合所述壁时,形成承压式密封件。
44.根据权利要求26或权利要求43所述的系统,进一步包括具有流变学流体组合物的封隔器和可充填的递变颗粒封隔器组件,其流体可放置的在分区部分的所述可操作空间中,以在所述导管的所述壁的所述部分和另一部分之间形成承压式桥,其中所述中等孔隙空间的可充填的递变颗粒可通过包括化学反应物混合物或油泥的所述流变学流体组合物填充。
45.根据权利要求44所述的系统,其中所述化学反应物混合物或油泥的化学反应物组合物包括:
与水合凝胶剂混合的有机土的第一流体混合物,所述有机土按重量计占组合物的5%至60%,所述水合凝胶剂足以用放置在按重量计占组合物15%至60%的水中的加重材料和碱性源组分悬浮所述有机土,其中所述第一流体可与下述混合和化学反应:
至少第二流体,其包括按重量计占所述组合物15%至60%的水,与按重量计占组合物15%至75%的液压水泥混合,或按重量计占组合物的从15%至60%的油基泥,与按重量计占组合物15%至75%的加重材料混合。
46.根据权利要求43或权利要求44所述的系统,进一步包括轴向活塞组件,其可用于通过轴向压缩轴向邻近空间中的轴向邻近组件,轴向转移至少部分所述壁、所述可移动流体或其组合,以形成或扩大所述可操作空间。
47.根据权利要求43或权利要求44所述的系统,进一步包括横向活塞组件,用于在径向邻近可操作空间中用所述封隔器横向压缩井组件,以形成所述可操作空间,用于所述井屏障部件的所述放置,以流体隔离所述至少一部分所述地下井,而不用从一个或多个地下深度(218)下方移除所述多个安装的导管和相关的岩屑,以提供或确保所述可开采层上方所述盖层的所述恢复。
48.根据权利要求26或权利要求32-34或权利要求37-47所述的系统,进一步包括震击元件,其包括可锁定和可释放的活塞,其中所述震击元件可密封在所述最内通道中并且可用来自压缩所述可循环的流体柱释放的能量激发,以沿着钢管或再锁定棒移动,并且输送爆炸物液压震击脉冲、机械冲击或其组合至另一元件、所述可移动流体或其组合。
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