CN110337526B - 采用能分离锚固密封件的过油管地下完井单元 - Google Patents

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Abstract

提供了用于过油管完井的系统和方法，包括地下完井单元(SCU)系统，该系统包括：SCU无线收发器，其借助于与布置在井的井筒中的井下无线收发器进行的无线通信来与井的地面控制系统通信；一个或多个SCU锚固密封件，其具有收拢位置(使得SCU能够穿过布置在井的井筒中的采油管)和展开位置(以对井筒的裸眼部分的目标区域的壁密封，以在井筒中的相邻区域之间提供区域隔离)；以及一个或多个SCU扶正器，其具有收拢位置(使得SCU能够穿过布置在井的井筒中的采油管)和展开位置(以将SCU定位在井筒的裸眼部分的目标区域中)。

Description

采用能分离锚固密封件的过油管地下完井单元
技术领域
本发明总体上涉及完井系统，并且更具体地涉及过油管完井系统。
背景技术
井一般包括井筒(或“井眼”)，其在地下钻取以提供进入位于地表下面的地理地层(通常称为“地下地层”)的通道，以便于从地层中提取诸如烃和水等的自然资源，便于将流体注入地层，或便于评价和监测地层。在石油工业中，通常钻出井以从地下地层中提取(或“采出”)诸如油和气等的烃。术语“油井”通常用于指设计用于采出油的井。在油井的情况下，通常与油一起采出一些天然气。采出油和天然气两者的井有时被称为“油气井”或“油井”。
开发油井通常包括钻井阶段、完井阶段和采出阶段。钻井阶段通常涉及在地下地层的一部分中钻出井筒，该部分预期含有能够采出的烃浓度，通常称为“烃储层”或“储层”。钻井过程通常由地面系统促进，该地面系统包括位于地表的钻机。钻机例如可以操作钻头以切割井筒，提升、降低和转动钻杆、工具以及井筒(通常称为“井下”)中的其它装置，使钻井流体在井筒中循环，以及一般情况下控制各种井下操作。完井阶段通常涉及使井准备好采出烃。在一些情况下，完井阶段包括安装套管，对套管进行穿孔，安装采油管，安装用于调节采出流量的井下阀，以及将流体泵送到井中以压裂、清洁或以其它方式准备地层和井以便采出烃。采出阶段涉及经由井从储层中采出烃。在采出阶段期间，钻机通常由位于地面处的一组阀(通常称为“采油树(production tree)”)代替。采油树与井下阀协同操作，以调节井筒中的压力，控制来自井筒的采出流量，以及倘若需要附加完井工作(通常称为“修井”)则提供进入井筒的通道。抽油机(pump jack)或其它机构可以提供举升，该举升协助从储层中提取烃，尤其是当井中的压力太低以至于烃不能自由地流到地面时。来自采油树的出口阀的流动通常连接到中游设施的分配网络，例如将采出物运输到诸如炼油厂和出口终端等的下游设施的罐、管线和运输车辆。倘若完成的井需要修井操作，例如修复井筒或者移除并更换井下部件，则可能需要安装用于移除和安装工具、阀和采油管的修井机。
发明内容
本发明的申请人认识到，常规的井构造可能在钻井、完井和采出操作的各个方面产生复杂性。例如，通常在安装套管之后安装采油管，以避免额外的时间和成本，否则这些额外的时间和成本将涉及需要移除和重新安装采油管的修井操作。例如，在需要对井筒的一部分进行套管的修井操作的情况下，修井可能涉及将套管操作之前安装的已安装采油管收回，然后在套管操作完成之后重新运送采油管。因此，对于井操作员来说重要的是策划用于完成井的完整计划(包括完井计划)，以避免潜在的延迟和成本。不幸的是，井经常遇到不可预测的问题，甚至设计良好的井计划也易于改变，这会增加开发井的时间和成本支出。例如，随着时间的推移，井可能会使诸如水或气体等的不期望的物质从地层流入井筒中(通常称为“突破(breakthrough)”)。突破可能导致不希望的物质抑制采出流体或与采出流体的混合。例如，进入井筒的一部分中的水和气体可能与来自井筒的相邻部分的油采出物混合。突破经常发生在井筒的无套管(或“裸眼”)区段中，因为对于从地层流入井筒的流体来说没有实质性障碍。尝试的解决方案可以涉及给井筒的一部分加衬，以防止不希望的物质进入井筒。如果井筒的一部分严重受损，则可能需要放弃井筒的该部分。这可包括将井筒的受损部分密封，并且如果需要，钻取新的井筒区段，例如横向区段，该区段避开井筒的受损部分或以其它方式绕开井筒的受损部分。
不幸的是，当井发生诸如突破或其它损坏等的不可预见的问题时，井操作员可能不得不修改用于井的井计划。这可能包括进行昂贵的修井操作以试图解决该问题。例如，如果需要套管以给井筒的一部分加衬从而补救突破问题，则井操作员可能需要从井筒中移除已经安装的采油管、阀和工具，执行套管操作以修复井筒，并且最后将采油管、阀和工具重新安装到井筒中。这可能由于执行修井操作的成本以及与修井操作的时间跨度内的损失产量相关联的收益损失而增加了成本。不幸的是，这些类型的问题会随着时间的推移而出现，并且对于较旧的现有井而言甚至更常见。因此，重要的是提供能够有效解决这些类型的问题同时对井计划的影响最小的修井解决方案，从而实际上有助于减少传统上与修井操作相关联的成本或延迟并提高井的净利润率。
随着认识到现有系统的这些和其它缺点，本发明的申请人已开发出使用采用地下完井单元(SCU)的过油管完井系统(TTCS)来操作井的新系统和方法。在一些实施例中，在适当位置处具有采油管柱的井筒中，TTCS具有在井下展开的一个或多个SCU。例如，SCU可以被递送穿过采油管到达井筒的需要完井的目标区域，例如井筒的相对于采油管的井下端(down-hole end)位于井下且遇到突破的裸眼部分。在一些实施例中，操作展开的SCU以提供井筒的相关联目标区域的完井。例如，可以操作展开的SCU的密封件和阀，以提供井筒的位于SCU周围的环状区域的区域流体隔离，以便控制突破流体流入到在井筒和采油管中向上流动的采出流体流中的流动。
在一些实施例中，SCU包括由一个或多个SCU模块(SCUM)形成的模块化SCU。例如，多个SCUM可以端对端地串联堆叠，以形成可提供井筒的相对长区段的完井的相对长的SCU。这可以提供额外的灵活性，因为可以将合适数量的SCUM堆叠在一起以在井筒中提供期望的完井长度。在一些实施例中，SCUM可以在地面或井下组装。这可以通过减少安装SCU所需的向井下运送的次数、通过提供要通过采油管和井筒运送的SCU的物理尺寸的灵活性、以及通过提供由于井随时间推移的演变而后续添加或移除SCUM的灵活性来进一步增强系统的灵活性。将SCU运送通过采油管的能力可以使SCU能够提供完井功能，例如给井的井筒加衬层以抑制突破，而不必在SCU的安装或收回期间移除采油管以及将采油管重新运送到井中。
在一些实施例中提供了一种过油管完井系统，包括：SCU，其适于穿过布置在烃井的井筒中的采油管，并且布置在井筒的裸眼部分的目标区域中。SCU包括小于采油管的内径的收拢外径，以使得SCU能够穿过采油管。SCU包括SCU主体，SCU主体具有小于采油管的内径的外径。SCU主体包括井下端、井上端以及中心通道，中心通道从SCU主体的井下端延伸到SCU主体的井上端，以使物质通过SCU主体。SCU主体的井下端适于先于SCU主体的井上端前进到井筒中。SCU包括能分离SCU锚固密封件，能分离SCU锚固密封件适于定位于收拢位置和展开位置。能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得能分离SCU锚固密封件能够穿过采油管，并且能分离SCU锚固密封件的展开位置提供SCU主体与井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在井筒的位于能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与井筒的位于能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离。能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至SCU主体并且具有内径等于或大于SCU主体的外径的内部通道，使得能分离SCU锚固密封件适于在井筒中展开并从SCU主体上解除联接，以使得SCU主体能够移动穿过在井筒中展开的SCU锚固密封件的内部通道。
在一些实施例中，SCU主体包括SCU联接元件，SCU联接元件适于以能释放的方式联接至能分离SCU锚固密封件的互补部分。在某些实施例中，SCU联接元件包括扩展环，扩展环适于扩展成与SCU主体的内部通道接触，以将SCU主体联接至能分离SCU锚固密封件，以及从与SCU主体的内部通道的接触缩回，以使SCU主体从能分离SCU锚固密封件上解除联接。在一些实施例中，能分离SCU锚固密封件包括袋，袋适于被填充有物质以使袋鼓胀，以在SCU主体与井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间提供流体密封。在某些实施例中，物质包括以流体形式注入袋中并随后在袋中硬化成固体形式的物质。在一些实施例中，物质包括水泥或环氧树脂。
在某些实施例中，SCU包括SCU锚固密封件控制系统，SCU锚固密封件控制系统适于控制能分离SCU锚固密封件的展开、以及SCU主体与能分离SCU锚固密封件的联接和解除联接。在一些实施例中，SCU包括第二能分离SCU锚固密封件，第二能分离SCU锚固密封件适于定位于收拢位置和展开位置。第二能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得第二能分离SCU锚固密封件能够穿过采油管，并且第二能分离SCU锚固密封件的展开位置提供SCU主体与井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在井筒的位于第二能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与井筒的位于第二能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离。第二能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至SCU主体并且具有内径等于或大于SCU主体的外径的内部通道，使得第二能分离SCU锚固密封件适于在井筒中展开并从SCU主体上解除联接，以使得SCU主体能够移动穿过在井筒中展开的第二能分离SCU锚固密封件的内部通道。在某些实施例中，能分离SCU锚固密封件和第二能分离SCU锚固密封件适于定位于展开位置，以在井筒的目标域区与井筒的井下区域之间以及在井筒的目标区域与井筒的井上区域之间提供区域隔离。
在一些实施例中，SCU进一步包括SCU扶正器，SCU扶正器适于定位于收拢位置和展开位置。SCU扶正器的收拢位置使得SCU扶正器能够穿过采油管以及能分离SCU锚固密封件的内部通道，并且SCU扶正器的展开位置使SCU主体偏置远离井筒的裸眼部分的目标区域的壁。在某些实施例中，SCU进一步包括SCU流量控制阀，SCU流量控制阀适于控制井筒的目标区域与SCU主体的中心通道之间的物质的流动。SCU流量控制阀适于定位于关闭位置和打开位置，所述关闭位置阻挡井筒的目标区域与SCU主体的中心通道之间的物质的流动，所述打开位置允许井筒的目标区域与SCU主体的中心通道之间的物质的流动。在一些实施例中，SCU进一步包括SCU无线收发器，SCU无线收发器适于借助于与布置在烃井的井筒中的井下无线收发器进行的无线通信来提供与烃井的地面控制系统的双向通信。在某些实施例中，系统进一步包括：地面控制系统、采油管、井下无线收发器以及井下牵引器，井下牵引器适于提供动力以使SCU穿过采油管、井筒的裸眼部分以及在井筒中展开的SCU锚固密封件的内部通道。
在一些实施例中提供了一种方法，包括：使适于处于收拢位置的SCU前进穿过布置在烃井的井筒中的采油管并进入井筒的裸眼部分的目标区域。SCU包括小于采油管的内径的收拢外径，以使得SCU能够穿过采油管。SCU包括SCU主体，SCU主体具有小于采油管的内径的外径。SCU主体包括井下端、井上端以及中心通道，该中心通道从SCU主体的井下端延伸至SCU主体的井上端，以使物质通过SCU主体。SCU主体的井下端适于先于SCU主体的井上端前进到井筒中。SCU包括能分离SCU锚固密封件，能分离SCU锚固密封件适于定位于收拢位置和展开位置。能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得能分离SCU锚固密封件能穿过过采油管，并且能分离SCU锚固密封件的展开位置提供SCU主体与井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在井筒的位于能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与井筒的位于能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离。能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至SCU主体并且具有内径等于或大于SCU主体的外径的内部通道。方法进一步包括以下步骤：控制SCU以使能分离SCU锚固密封件扩展到展开位置，以在井筒的位于分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与井筒的位于能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离；控制SCU以使能分离SCU锚固密封件从SCU主体上解除联接；以及使SCU主体前进穿过能分离SCU锚固密封件的内部通道。
在一些实施例中，SCU主体包括SCU联接元件，SCU联接元件适于以能释放的方式联接至能分离SCU锚固密封件的互补部分，并且使能分离SCU锚固密封件从SCU上主体解除联接包括：使SCU联接元件从能分离SCU锚固密封件的互补部分上解除联接。在某些实施例中，SCU联接元件包括扩展环，扩展环适于扩展成与SCU主体的内部通道接触，以将SCU主体联接至能分离SCU锚固密封件，以及从与SCU主体的内部通道的接触缩回，以使SCU主体从能分离SCU锚固密封件上解除联接，并且使能分离SCU锚固密封件从SCU主体上解除联接包括：使扩展环从与SCU主体的内部通道的接触缩回，以使SCU主体从能分离SCU锚固密封件上解除联接。在一些实施例中，方法进一步包括：控制SCU以使扩展环扩展成与SCU主体的内部通道接触，以将SCU主体联接至能分离SCU锚固密封件。在某些实施例中，能分离SCU锚固密封件包括袋，袋适于被填充有物质以使袋膨胀，以在SCU主体与井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间提供流体密封，并且方法进一步包括：控制SCU以使袋因物质而鼓胀，以在SCU主体与井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间提供流体密封。在一些实施例中，物质包括以流体形式注入袋中并随后在袋中硬化成固体形式的物质。
在某些实施例中，SCU包括第二能分离SCU锚固密封件，第二能分离SCU锚固密封件适于定位于收拢位置和展开位置。第二能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得第二能分离SCU锚固密封件能够穿过采油管，并且第二能分离SCU锚固密封件的展开位置提供SCU主体与井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在井筒的位于第二能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与井筒的位于第二能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离。第二能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至SCU主体并且具有内径等于或大于SCU主体的外径的内部通道，使得第二能分离SCU锚固密封件适于在井筒中展开并从SCU主体上解除联接，以使得SCU主体能够移动穿过在井筒中展开的第二SCU锚固密封件的内部通道。方法进一步包括：控制SCU以将能分离SCU锚固密封件和第二能分离SCU锚固密封件定位于展开位置，以在井筒的目标区域与井筒的井下区域之间以及在井筒的目标区域与井筒的井上区域之间提供区域隔离。
在一些实施例中，SCU进一步包括SCU扶正器，SCU扶正器适于定位于收拢位置和展开位置。SCU扶正器的收拢位置使得SCU扶正器能够穿过采油管以及能分离SCU锚固密封件的内部通道，并且SCU扶正器的展开位置使SCU主体偏置远离井筒的裸眼部分的目标区域的壁。方法进一步包括：控制SCU以将SCU扶正器定位于展开位置，以使SCU主体偏置远离井筒的裸眼部分的目标区域的壁，并且控制SCU以将SCU扶正器定位于收拢位置，以使得SCU扶正器能够穿过采油管以及能分离SCU锚固密封件的内部通道。在某些实施例中，SCU进一步包括SCU流量控制阀，SCU流量控制阀适于控制井筒的目标区域与SCU主体的中心通道之间的物质的流动。SCU流量控制阀适于定位于关闭位置和打开位置，关闭位置阻挡井筒的目标区域与SCU主体的中心通道之间的物质的流动，打开位置允许井筒的目标区域与SCU主体的中心通道之间的物质的流动。方法进一步包括：控制SCU以将SCU流量控制阀进行定位，以调节井筒的目标区域与SCU主体的中心通道之间的物质的流动。在一些实施例中，SCU进一步包括SCU无线收发器，SCU无线收发器适于借助于与布置在烃井的井筒中的井下无线收发器进行的无线通信来提供与烃井的地面控制系统的双向通信。方法进一步包括：控制SCU无线收发器，以使SCU无线收发器借助于与布置在烃井的井筒中的井下无线收发器进行的无线通信与烃井的地面控制系统进行通信。
附图说明
图1是示出根据一个或多个实施例的井环境的示意图。
图2A至图4B是示出根据一个或多个实施例的地下完井单元(SCU)的示意图。
图5A至图5C是示出根据一个或多个实施例的可分离锚固密封件的示意图。
图6A至图6D是示出根据一个或多个实施例的模块化SCU的示意图。
图7是示出根据一个或多个实施例的使用采用SCU的过油管完井系统(TTCS)来操作井的方法的流程图。
图8是示出根据一个或多个实施例的示例性计算机系统的示意图。
虽然本公开易于做出各种修改和替换形式，但是在附图中以实例的方式示出了具体实施例，并且将对它们进行详细描述。附图可能未按比例绘制。应当理解的是，附图和详细描述并非旨在将本公开限制于所公开的特定形式，而是旨在公开落入由权利要求书所限定的本公开的精神和范围内的修改、等同物和替代物。
具体实施方式
这里描述了使用采用地下完井单元(SCU)的过油管完井系统(TTCS)来操作井的系统和方法的实施例。在一些实施例中，在适当位置处具有采油管柱的井筒中，TTCS具有在井下展开的一个或多个SCU。例如，SCU可以被递送穿过采油管到达井筒的需要完井的目标区域，例如井筒的相对于采油管的井下端位于井下侧且正经历突破的裸眼部分。在一些实施例中，可以操作展开的SCU以提供井筒的相关联目标区域的完井。例如，可以操作展开的SCU的密封件和阀，以提供井筒的位于SCU周围的环状区域的区域流体隔离，以便控制突破流体进入到在井筒和采油管中向上流动的采出流体流中的流动。
在一些实施例中，SCU包括由一个或多个SCU模块(SCUM)形成的模块化SCU。例如，多个SCUM可以端对端地串联堆叠，以形成相对长的SCU，相对长的SCU可提供井筒的相对长区段的完井。这可以提供额外的灵活性，因为可以将合适数量的SCUM堆叠在一起以在井筒中提供期望的完井长度。在一些实施例中，SCUM可以在地面或井下组装。这可以通过减少安装SCU所需的向井下的运送次数、通过提供待运送穿过采油管和井筒的SCU的物理尺寸的灵活性、以及通过提供由于井随时间推移的演变而后续添加或移除SCUM的灵活性来进一步增强系统的灵活性。将SCU运送穿过采油管的能力可以使SCU能够提供完井功能，例如给井的井筒加衬层以抑制突破，而不必在SCU的安装或收回期间移除采油管以及将采油管重新运送到井中。
图1是示出根据一个或多个实施例的井环境100的示意图。在所示实施例中，井环境100包括位于地下地层(“地层”)104中的烃储层(或“储层”)102、以及烃井系统(或“井系统”)106。
地层104可以包括在地表(或“地面”)107下方驻留在地下的多孔或破裂岩层。在井系统106是烃井的情况下，储层102可以包括地层104的含有(或者被确定或预期含有)诸如油和气体等地下烃池的部分。地层104和储层102可以各包括具有不同特性(例如，不同程度的突破率、孔隙度和电阻率)的不同岩石层。在井系统106作为生产井操作的情况下，井系统106可以促进从储层102中提取(或“采出”)烃。在井系统106作为注入井操作的情况下，井系统106可以促进将诸如水等的流体注入到储层102中。在井106作为监测井操作的情况下，井系统106可以促进监测储层102的诸如储层压力或水侵入等的特征。
井系统106可以包括烃井(或“井”)108以及地面系统109。地面系统109可以包括用于开发和操作井108的部件，例如地面控制系统109a、钻机、采油树和修井机。地面控制系统109a可以提供控制和监测各种井操作，例如钻井操作、完井操作、井采出操作以及井和地层监测操作。在一些实施例中，地面控制系统109a可以控制地面操作和井下操作。这些操作可以包括本文中描述的地下定位装置123和SCU 122的操作。例如，地面控制系统109a可以向地下定位装置123或SCU 122发出命令以控制各个装置的操作，包括本文中描述的各种操作。在一些实施例中，地面控制系统109a包括计算机系统，该计算机系统与至少关于图8描述的计算机系统1000相同或相似。
井108可以包括井筒110，该井筒110从地面107延伸到地层104和储层102中。井筒110可以包括例如主孔(mother bore)112以及一个或多个侧向孔114(例如，侧向孔114a和114b)。井108可以包括完井元件，例如套管116和采油管118。套管116可以包括例如给井筒110的内径加衬的管状段的钢管，以便为井筒110提供结构完整性。套管116可以包括布置在钢管的外表面和井筒110的壁之间的填充材料，例如水泥，以进一步增强井筒110的结构完整性。井筒110的安装有套管116的部分可以被称为井筒110的“有套管”部分；井筒110的没有安装套管116的部分可以被称为井筒110的“裸眼”或“无套管”部分。例如，所示井筒110的安装有套管116的上侧部分可以被称为井筒110的有套管部分，并且井筒110的在套管116的下端下方(或者相对于套管116的下端“位于井下侧”)的下侧部分被称为井筒110的无套管(或裸眼)部分。
采油管118可以包括管状管道，该管状管道从地面系统109延伸到井筒110中并且提供用于使采出流体在井筒110与地面107之间流动的导管。例如，井筒110中的采出流体可以在采油管118的井下端118a处进入采油管118，采出流体可以沿着采油管118中的中心通道向上行进到采油树，采油树在地面107处联接至采油管118的井上端118b，并且采油树可以以采出收集和分配网络的路线运送采出流体。采油管118可以布置在井筒110的有套管部分和无套管部分中的一者或两者中。采油管118的内径(ID)可以具有足以便于采出流体流过采油管118的尺寸。采油管118的外径(OD)可以小于该采油管118穿过的部件(例如，套管116或井筒110的裸眼部分)的ID，以便于采油管118安装在井筒110中。例如，井筒110的裸眼部分的ID可以约为6英寸(约15厘米(cm))，并且采油管118的OD可以约为5英寸(约13cm)并且ID可以约为4英寸(约10cm)。在一些实施例中，井筒110的在采油管118的井下端118a之下的部分是裸眼的。例如，在所示实施例中，井筒110的相对于采油管118的井下端118a位于井下侧的部分包括主孔112的裸眼水平定向部分以及裸眼侧向孔114a和114b。
在一些实施例中，井系统106包括过油管完井系统(TTCS)120。TTCS 120可以包括一个或多个地下完井单元(SCU)122。每个地下完井单元122可以布置在井筒110的相应目标区域124中，并且提供井筒110的相应目标区域124的完井。例如，可以将第一SCU 122a布置在井筒110中的第一目标区域124a中，以控制第一目标区域124a处的不期望的水突破，可以将第二SCU 122b布置在井筒110中的第二目标区域124b中，以控制第二目标区域124b处的不期望的气体突破，并且可以将第三SCU 122c布置在井筒110中的第三目标区域124c处，以将侧向孔114b密封，从而控制侧向孔114b的相对于目标区域124c位于井下侧的末端(或“井下”)部分中的不期望的水突破。在一些实施例中，第一、第二或第三SCU 122a、122b或122c可以与本文中描述的SCU(例如，SCU 122、122'、122”、122”'以及模块化SCU 170、170'、170”和170”')相同或相似。
在一些实施例中，SCU 122经由采油管118前进到目标区域124。例如以SCU 122a为准，SCU 122a可以穿过采油管118的内部通道前进，使得它在采油管118的井下端118a处离开采油管118并进入井筒110的裸眼部分，然后穿过井筒110的裸眼部分前进到目标区域124a。
在一些实施例中，SCU 122以收拢构造穿过采油管118前进。在收拢构造中，SCU122的一个或多个可扩展元件(例如，扶正器(centralizer)和锚固密封件)被置于缩回(或“收拢”)位置。在收拢构造中，SCU 122的总体尺寸与处于展开构造的SCU 122(其可以包括SCU 122的被置于伸展(或“展开”)位置的一个或多个可扩展元件)的总体尺寸相比可以相对较小。收拢构造可以使SCU 122能够通过采油管118的内部通道，且通过井筒110的位于采油管118的井下端118a与目标区域124之间的居间部分的最小横截面。例如，在采油管118的ID约为4英寸(约10cm)且井筒110的位于采油管118的井下端118a与目标区域124a之间的居间裸眼部分的最小横截面直径约为5英寸(约13cm)的情况下，处于收拢构造的SCU122a的OD可以约为4英寸(约10cm)以下。这可以使SCU 122a能够从地面107经由采油管118和井筒110的居间部分自由地通过并到达目标区域124a。作为另一实例，在采油管的ID约为4英寸(约10cm)且井筒110的位于采油管118的井下端118a与目标区域124b之间的居间裸眼部分的最小横截面直径约为3英寸(约7.5cm)的情况下，处于收拢构造的SCU 122b的OD可以约为3英寸(约7.5cm)以下。这可以使SCU 122b能够从地面107经由采油管118和井筒110的居间部分自由地通过并到达目标区域124b。
在SCU 122的展开构造中，SCU 122的一个或多个可扩展元件(例如，扶正器和锚固密封件)被置于伸展(或“展开”)位置，以便于提供完井操作，例如SCU 122将目标区域124的至少一部分密封。例如，SCU 122可以具有例如扶正器的定位装置、以及锚固密封件，定位装置径向向外扩展成展开构造以使SCU 122在井筒110中居中，锚固密封件径向向外扩展以接合井筒110的位于SCU 122周围的壁并相对于该壁进行密封。扶正器可以包括诸如臂或箍等的构件，该构件径向伸展以接合井筒110的壁并使SCU 122的主体偏置远离井筒110的壁。该偏置可以使SCU 122的主体在井筒110中“居中”。锚固密封件可以包括密封构件，例如围绕SCU 122的主体的外部布置的环形可鼓胀袋，密封构件径向扩展以在SCU 122的主体的外部与井筒110的壁之间提供流体密封。这可以在密封构件的相反各侧上的区域之间提供流体密封，并且实际上在密封构件的相反各侧上的区域之间提供“区域流体隔离”。在SCU 122的展开操作中，首先可以使SCU 122的扶正器伸展，以使SCU 122的主体偏置远离井筒110的壁并使SCU 122居中，其次可以使SCU 122的锚固密封件扩展以将SCU 122固定在井筒110内，并且提供井筒中的位于各锚固密封件的相反各侧上的区域的区域流体隔离。
在展开构造中SCU 122的横截面尺寸(例如，SCU 122的OD)与处于收拢构造的SCU122的横截面尺寸相比可以相对较大。SCU 122的OD可以等于或大于井筒110的目标区域124的横截面尺寸(例如，ID)。例如，SCU 122的扶正器在其展开状态下的完全扩展尺寸可以大于井筒110的目标区域124的尺寸，以提供使SCU 122的主体远离井筒110的壁移动的偏置力。作为另一实例，SCU 122的锚固密封件在其展开状态下的完全扩展尺寸可以大于井筒110的目标区域124的尺寸，以在锚固密封件128与井筒110的壁的界面处提供密封接触。在一些实施例中，在SCU 122从地面107经由采油管118以及井筒110的位于采油管的井下端118a与目标区域124之间的居间部分前进到目标区域124时，SCU 122被维持处于SCU 122具有相对小尺寸的收拢构造。一旦SCU 122定位在目标区域124中，就可以展开SCU 122，包括使其扶正器和锚固密封件扩展，以提供完井操作，例如目标区域124的至少一部分的区域流体隔离。因此，SCU 122可以具有柔性以便通过井筒110中的相对小的采油管118，并且仍然在井筒110的具有相对大的横截面积的部分中提供完井操作。
在一些实施例中，SCU 122是可收回的。例如，SCU 122a可以被递送到目标区域124a并在目标区域124a中展开，并且稍后当目标区域124a中不再需要SCU 122a时或者当为其它装置提供穿过目标区域124a的通道时，可以从目标区域124a收回SCU 122a。在一些实施例中，可以将可收回的SCU 122重新定位在井筒110内。例如，可以使SCU 122a在目标区域124a中展开，以解决目标区域124a处的突破，并且在目标区域124a中的突破已解决并且在目标区域124c中发生新的突破之后，可以使SCU 122a从目标区域124a移动到目标区域124c以解决目标区域124c处的突破。
在一些实施例中，SCU 122与包括地面系统109在内的系统的其它部件无线通信。例如，SCU 122可以包括SCU无线收发器，SCU无线收发器可以与井下无线收发器125进行无线通信。井下无线收发器125可以用作中介装置(intermediary)，用于中继地面控制系统109a与SCU 122之间的通信。井下无线收发器125可以例如布置在采油管118的井下端118a处或附近。例如，井下无线收发器125可以位于采油管118的井下端118a的约20英尺(约6米)范围内。井下无线收发器125可以通信地联接至地面控制系统109a。例如，无线收发器125可以具有与地面控制系统109a的有线或无线连接。结果，在一些实施例中，SCU 122可以在井筒110中展开，在物理上不受采油管118和地面系统109的约束，并且SCU 122可以作为独立单元操作，其借助于井下无线收发器125与地面控制系统109a进行无线通信。
在一些实施例中，通过诸如牵引器等的地下定位装置123促进SCU 122的定位。地下定位装置123能够在采油管118的内部通道和井筒110的内部行驶，并且能够提供使SCU122前进穿过采油管118和井筒110所需的动力(例如，推动或拉动)。例如，在安装操作期间，定位装置123可以在SCU 122a位于地面107时联接至SCU122a的后(或“井上”)端，并且将SCU122a向井下推动，穿过采油管118并沿着井筒110的居间裸眼部分，到达目标区域124a的位置。在收回操作期间，定位装置123可以在SCU 122a定位在目标区域124a中时联接至SCU122a的井上端，并且将SCU 122a从目标区域124a向井上拉动，沿着井筒100的居间裸眼部分并穿过采油管118，到达地面107。在重新定位操作期间，定位装置123可以在SCU122a位于目标区域124a中时联接至SCU 122a的井上端，将SCU122a从目标区域124a向井上拉动，沿着井筒110的裸眼部分，并且将SCU 122a推到另一目标区域124，例如目标区域124c。
在一些实施例中，地下定位装置123可以不是刚性联接到地面系统109。例如，地下定位装置123可以包括具有本地推进系统的井下牵引器，该本地推进系统提供推进地下定位装置123和SCU 122穿过采油管118和井筒110所需的动力。本地推进系统可以例如包括机载电池、由电池驱动的电动机以及由电动机驱动的轮子或轨道。在一些实施例中，地下定位装置123系在地面系统109上。例如，地下定位装置123可以具有与地面系统109的有线连接以及从地面系统109到定位装置123的电力传输，该有线连接提供定位装置123与地面系统109之间的数据通信。在一些实施例中，地下定位装置123不直接系在地面系统109上。例如，地下定位装置123可以具有无线收发器123a，无线收发器123a提供与地面系统109或井下无线收发器125的无线通信。在这样的实施例中，地下定位装置123可以直接地或借助于无线收发器123a与井下无线收发器125之间的无线通信地同地面系统109进行无线通信。例如，响应于确定可以在无线收发器123a与地面系统109之间直接建立无线通信(例如，SCU122具有足够的可用功率并且地面系统109处于无线收发器123a的通信范围内)，无线收发器123a可以借助于无线通信与地面系统109直接通信。响应于确定无法在无线收发器123a与地面系统109之间直接建立无线通信(例如，SCU 122没有足够的可用功率或者地面系统109不在无线收发器123a的通信范围内)，无线收发器123a可以借助于井下无线收发器125同地面系统109间接通信(例如，井下无线收发器125可以中继无线收发器123a与地面系统109之间的通信)。在一些实施例中，无线收发器123a可以借助于井下无线收发器125同地面系统109间接通信，而不管是否可以在无线收发器123a与地面系统109之间直接建立无线通信。定位装置123与地面系统109之间的通信可以例如包括来自地面系统109的命令，以控制定位装置123的操作，或者包括来自定位装置123的报告数据，例如提供与定位装置123的状态和操作或者井下环境状况相关的反馈。
在一些实施例中，地下定位装置123可以与SCU 122无线通信。例如，在来自位于目标区域124a中的SCU 122a的无线通信不能到达井下无线收发器125的情况下，定位装置123可以被移动到井下无线收发器125与目标区域124a之间的位置，并且无线定位装置123可以借助于无线收发器123a中继井下无线收发器125与SCU 122a的无线收发器之间的通信。在一些实施例中，地下定位装置123可以包括电感耦合器123b，电感耦合器123b使定位装置123能够与SCU 122的互补电感耦合器通信。例如，如果定位装置123的井下端包括第一电感耦合器123a，则SCU 122a的井上端包括第二电感耦合器，并且定位装置123的井下端耦合到SCU 122a的井上端，使得第一和第二电感耦合器电感耦合并且能够发送通信，定位装置123和SCU 122a可以借助于第一和第二电感耦合器彼此通信。
图2A至图4B是示出根据一个或多个实施例的示例性SCU 122(包括SCU 122'、122”和122”')的纵向截面图的示意图。图2A、图3A和图4A示出了根据一个或多个实施例的处于展开构造的示例性SCU 122，并且图2B、图3B和图4B示出了处于收拢构造的示例性SCU 122。
在一些实施例中，SCU 122包括一个或多个定位装置，该一个或多个定位装置提供SCU 122在井筒110中的定位或井筒110内的区域的区域流体隔离。定位装置可以包括一个或多个扶正器126以及一个或多个锚固密封件128。SCU 122的扶正器126可以展开以使SCU122的主体偏置远离井筒110的壁。该偏置可以有效地将SCU 122在井筒110内“居中”。SCU122的锚固密封件128可以展开以将SCU 122固定(或“锚固”)在井筒110内并且提供井筒110的相邻区域之间的流体密封，这称为相邻区域的区域流体隔离。
在一些实施例中，SCU 122包括主体130。SCU 122和SCU 122的主体130可以被限定为具有第一(“前”或“井下”)端132和第二(“后”或“井上”)端134。SCU 122和主体130的井下端132可以指在SCU 122和主体130的相反的井上端134之前首先前进到井筒110中的SCU122和主体130的端部。当定位在井筒110中时，SCU 122和主体130的井下端132可以指SCU122和主体130的与井筒110的井下端最靠近的端部，并且SCU 122和主体130的井上端134可以指SCU 122和SCU主体130的经过井筒110最靠近地面107的端部。在一些实施例中，主体130包括限定中心通道136的管状构件。中心通道136可以用作在井筒110的位于SCU 122的井下侧的部分与井筒110的位于SCU 122的井上侧的部分之间引导流体流过SCU 122的导管。参见图2A和图2B的SCU 122'、图3A和图3B的SCU 122”以及图4A和图4B的SCU 122”'，SCU122'、122”和122”'中的每一个以及相应的SCU主体130包括井下端132和井上端134。
在一些实施例中，SCU 122的扶正器126包括一个或多个构件，该一个或多个构件从缩回(或“收拢”)位置径向向外扩展到扩展(或“展开”)位置，以接合(例如，压靠)井筒110的壁并使SCU 122的主体130偏置远离井筒110的壁。这可以使SCU 122的主体130在井筒110中“居中”。主体130的居中可以涉及在井筒110的壁与主体130的外部之间形成围绕主体130的环状区域。扶正器126可以是柔性臂或箍，在SCU 122被移动穿过采油管118和井筒110到达井筒110的目标区域124内时该臂或箍保持处于缩回(收拢)位置，并且在SCU 122位于目标区域124中时臂或箍扩展(展开)以使SCU 122的主体130偏置远离井筒110的壁。
参见图2A和图2B的示例性SCU 122'，SCU 122'的每个扶正器126可以包括相应一组臂，臂在沿着SCU 122'的主体130的长度的相应纵向位置处围绕SCU 122'的主体130的外部布置。每个扶正器126例如可以从缩回(收拢)位置旋转到扩展(展开)位置，以压靠在井筒110的壁的将SCU 122'的主体130包围起来的横向相邻部分上。参见图3A和图3B的示例性SCU 122”，SCU 122”的每个扶正器126可以包括相应一组细长构件，该细长构件在沿着SCU122”的主体130的长度的相应纵向位置处围绕SCU 122”的主体130的外部布置。第一(或“井下”)扶正器126a可以位于锚固密封件128与主体130的井下端132之间，并且第二(或“井上”)扶正器126b可以布置在锚固密封件128与SCU主体130的井上端134之间。每个扶正器126可以包括一组箍形构件，该箍形构件从缩回(收拢)位置(其中构件相对平坦)伸展到扩展(展开)位置(其中构件形成相对弯曲的新月形状)，以压靠在井筒110的壁的将SCU 122”的主体130包围起来的横向相邻部分上。参见图4A和图4B的示例性SCU 122”'，SCU 122”'的每个扶正器126可以包括相应一组细长构件，该细长构件在沿着SCU 122”'的主体130的长度的相应纵向位置处围绕SCU 122”'的主体130的外部布置。例如，每个扶正器126可以从缩回(收拢)位置旋转到扩展(展开)位置，以压靠在井筒110的壁的将SCU 122”'的主体130包围起来的横向相邻部分上。
在一些实施例中，SCU 122的锚固密封件128包括一个或多个密封元件，密封元件从缩回(或“收拢”)位置径向向外扩展到扩展(或“展开”)位置，以将SCU 122固定(或“锚固”)在井筒110内并密封井筒110的相邻区域。在一些实施例中，锚固密封件128是环形元件，环形元件围绕SCU 122的主体130的外周横向地伸展，并且径向地扩展(展开)以接合井筒110的壁的与SCU主体132在横向上相邻的部分，并在SCU主体132的外部和井筒110的横向相邻部分之间形成流体密封。这可以在锚固密封件128的相反各侧上的区域之间提供流体屏障或密封，并且实际上在锚固密封件128的相反各侧上的区域之间提供“区域流体隔离”。例如，SCU 122的锚固密封件128可以是围绕SCU主体130的外周定位的可鼓胀环(例如，圆环形囊)。锚固密封件128可以在SCU 122经由采油管118和井筒110的居间部分前进到井筒110的目标区域124的同时保持处于未鼓胀(收拢)位置。锚固密封件128可以鼓胀(展开)以填充SCU 122的主体130与井筒110的壁之间的环状区域。鼓胀的锚固密封件128可以接合(例如，密封)井筒110的在目标区域124中的壁，以将SCU 122锚固在目标区域124中，并且在主体130的外部与井筒110的壁之间提供流体密封。所得到的流体密封可以在井筒110的相对于锚固密封件128位于井下侧的区域与井筒110的相对于锚固密封件128位于井上侧的区域之间提供区域流体隔离。
参见图2A和图2B的示例性SCU 122'，SCU 122'的每个锚固密封件128可以包括可鼓胀环，可鼓胀环围绕SCU 122'的主体130的外部布置。每个锚固密封件128可以从未鼓胀(收拢)状态鼓胀到鼓胀(展开)状态，以将SCU 122'固定在目标区域124中并在SCU 122'的SCU主体130与井筒110的壁之间形成流体密封。流体密封可以在井筒110的相对于锚固密封件128位于井下侧的区域与井筒110的相对于锚固密封件128位于井上侧的区域之间提供区域流体隔离。例如，SCU 122'的第一展开锚固密封件128a可以在井筒110的第一区域110a与第二区域110b之间提供区域流体隔离，SCU 122'的第二展开锚固密封件128b可以在井筒110的第二区域110b与第三区域110c之间提供区域流体隔离，并且SCU 122'的第三锚固密封件128c可以在井筒110的第三区域110c与第四区域110d之间提供区域流体隔离。
参见图3A和图3B的示例性SCU 122”，SCU 122”的每个锚固密封件128可以包括围绕SCU 122”的主体130的外部布置的可鼓胀环。每个锚固密封件128可以从未鼓胀(收拢)状态鼓胀到鼓胀(展开)状态，以将SCU 122'固定在目标区域124中并在SCU 122'的SCU主体130与井筒110的壁之间形成流体密封。该流体密封可以在井筒110的相对于锚固密封件128位于井下侧的区域与井筒110的相对于锚固密封件128位于井上侧的区域之间提供区域流体隔离。例如，SCU 122”的第一展开锚固密封件128d可以在井筒110的第一区域110e与第二区域110f之间提供区域流体隔离，并且SCU 122”的第二锚固密封件128e可以在井筒110的第二区域110f与第三区域110g之间提供区域流体隔离。
参见图4A和图4B的示例性SCU 122”'，SCU 122”'的锚固密封件128可以包括围绕SCU 122”'的主体130的外部布置的可鼓胀环。锚固密封件128可以从未鼓胀(收拢)状态鼓胀到鼓胀(展开)状态，以将SCU 122”'固定在目标区域124中并在SCU 122”'的SCU主体130与井筒110的壁之间形成流体密封。流体密封可以在井筒110的相对于锚固密封件128位于井下侧的区域与井筒110的相对于锚固密封件128位于井上侧的区域之间提供区域流体隔离。例如，SCU 122”'的展开的锚固密封件128可以在井筒110的第一区域110h与第二区域110i之间提供区域流体隔离。
SCU 122的尺寸可以由SCU 122的横截面轮廓的范围限定。SCU 122的展开尺寸可以例如由当SCU 122的扶正器126和锚固密封件128处于伸展(展开)位置时SCU 122的横截面轮廓的范围来限定。SCU 122的收拢尺寸可以例如由当SCU 122的扶正器126和锚固密封件128处于缩回(收拢)位置时SCU 122的横截面轮廓的范围来限定。SCU 122的收拢尺寸137例如是当SCU 122的扶正器126和锚固密封件128处于缩回(收拢)位置时SCU 122的横截面轮廓的最大直径。SCU 122的收拢尺寸137可以例如小于其从地面107行进到目标区域124所沿路径的最小横截面轮廓(例如，采油管118的ID和井筒110的位于地面107与目标区域124之间的居间部分的ID中的最小值)。图2B、图3B和图4B示出了处于收拢构造的SCU122'、122”和122”'，以及它们各自的收拢尺寸137。SCU 122'、122”和122”'中的每一个的收拢尺寸137可以由其横截面轮廓(例如，包围SCU整个横截面轮廓的最小直径)的范围限定。
在一些实施例中，锚固密封件128是可分离。可分离锚固密封件128可以设计成与SCU 122的主体130分离(或“解除联接”)。这可以使SCU 122能够将锚固密封件128在目标区域124中展开，以与锚固密封件128分离，并且从目标区域124移走，从而留下在井筒110中展开的锚固密封件128。例如在需要进入井筒110的相对于目标区域124位于井下侧的区域的情况下，这可以是有利的。在这种情况下，可以移除SCU 122(而不必将锚固密封件128收拢)，可以穿过保持在目标区域124中展开的锚固密封件128中的中心通道来进入井筒110的相对于目标区域124位于井下侧的区域，并且一旦不再需要进入，则可以将SCU 122返回到目标区域124中的位置并且重新附接(“重新联接”)到仍然在目标区域124中展开的锚固密封件128上。在一些实施例中，通过围绕主体130的外周设置的径向扩展构件(例如，可扩展环或囊)来促进SCU 122的可分离锚固密封件128与主体130之间的联接。锚固密封件128与主体130的附接(或“联接”)可以通过使径向扩展构件沿径向扩展以接合并密封锚固密封件128的中心通道的内径来提供。锚固密封件128与主体130的分离(或“解除联接”)可以通过使径向扩展构件沿径向缩回以脱离锚固密封件128的中心通道的内径来提供。图5A是示出根据一个或多个实施例的与SCU 122的主体130联接的可分离锚固密封件128的示意图。例如，SCU 122的主体130包括径向向外扩展成与可分离锚固密封件128的中心通道504的内表面502密封接合的径向扩展构件500。图5B是示出根据一个或多个实施例的与SCU 122的主体130解除联接的可分离锚固密封件128的示意图。例如，SCU 122的主体130包括径向向内缩回以与可分离锚固密封件128的中心通道504的内表面502脱离的径向扩展构件500。图5C是示出根据一个或多个实施例的与SCU 122的主体130解除联接且在井筒110中保持展开的可分离锚固密封件128的示意图。在径向扩展构件500缩回以脱离可分离锚固密封件128的中心通道504的内表面502的状态下，可以使SCU 122的其它部分(例如，包括主体130和扶正器126)沿着井筒110的长度前进通过并远离可分离锚固密封件128，如箭头所示，从而留下在井筒110中展开的可分离锚固密封件128。在一些实施例中，径向扩展构件500包括扩展环，例如围绕SCU 122的主体130的外周布置的环形可鼓胀袋。扩展环可以例如鼓胀以接合可分离锚固密封件128的中心通道504的内表面502，并且可以被放气以脱离可分离锚固密封件128的中心通道504的内表面502。
可分离锚固密封件128的中心通道504可以是由内径506限定的圆柱形通道。可分离锚固密封件128的中心通道502的横截面尺寸可以等于或大于SCU 122的主体130以及处于缩回位置的径向扩展构件500的横截面尺寸，以便于从可分离锚固密封件128上移除SCU122。在一些实施例中，为了便于井下部件穿过在井筒110中保持展开的可分离锚固密封件128，可分离锚固密封件128的中心通道502的横截面尺寸可以等于或大于井筒110中的采油管118的横截面尺寸。例如，在采油管118的最小ID约为4英寸(约10cm)的情况下，可分离锚固密封件128的中心通道502的ID 506可以约为4英寸(约10cm)以上。因此，例如，能够通过采油管118的部件也可以在不可收回的锚固密封件128在井筒110中保持展开的情况下通过锚固密封件128的中心通道504。
在一些实施例中，锚固密封件128是可收回的。可收回的锚固密封件128可以设计成在有或没有SCU 122的情况下从井筒110的目标区域124收回。例如，在SCU 122前进到目标区域124的过程中，可收回的锚固密封件128可以是联接到SCU 122的，可以展开SCU 122(例如，包括展开锚固密封件128)，可以操作SCU 122以提供完井操作(例如，阻止突破物质进入井筒110中的采出流体流)，可以收拢SCU 122(例如，包括收拢锚固密封件128)，并且可以从目标区域124收回SCU 122(包括锚固密封件128)。作为另一实例，在SCU 122前进到目标区域124的过程中，可收回的锚固密封件128可以是联接到SCU 122的，可以展开SCU 122(例如，包括展开锚固密封件128)，可以操作SCU 122以提供完井操作(例如，阻止突破物质进入井筒110中的采出流体流)，可以收拢SCU 122(例如，包括将锚固密封件128从SCU 122的SCU主体130上解除联接)，可以从目标区域124收回SCU 122(不包括锚固密封件128)，并且随后可以从目标区域124收回锚固密封件128。例如在需要将装置放置在相对于目标区域124位于井下侧的位置并且SCU 122和锚固密封件128的解除连接便于装置通过目标区域124的情况下，可收回的锚固密封件128可以是有利的。
在一些实施例中，锚固密封件128是不可收回的。SCU 122的不可收回的锚固密封件128可以设计成与SCU 122的主体130分离并保持在井筒110的目标区域124中，即使当SCU122的其余部分从目标区域124收回时也是如此。例如，在SCU 122前进到目标区域124的过程中，不可收回的锚固密封件128可以是联接到SCU 122的，可以展开SCU 122(例如，包括展开锚固密封件128)，可以操作SCU 122以提供完井操作(例如，阻止突破物质进入井筒110)，可以收拢SCU 122(例如，包括将锚固密封件128从SCU 122的SCU主体130上解除联接)，可以从目标区域124收回SCU 122(不包括锚固密封件128)，并且锚固密封件128可以保持在目标区域124中展开。在一些实施例中，不可收回的锚固密封件128包括呈现硬化形式并因此不能缩回(收拢)的锚固密封件128。例如，SCU 122的不可收回的锚固密封件128可以包括可扩展囊，可扩展囊因诸如水泥或环氧树脂等的流体形式的物质而鼓胀，这种物质随后硬化以形成在SCU 122的主体130与井筒110的壁之间延伸的固体刚性密封构件。这种固体密封构件可以提供锚固密封件128和SCU 122在井筒110中的相对永久的可靠定位。
在一些实施例中，SCU 122包括控制SCU 122的功能性操作的机载(或“本地”)控制系统138。例如，本地控制系统138可以包括本地通信系统140、本地处理系统142、本地能量系统143、本地感测系统144、本地流量控制系统146和定位控制系统147。在一些实施例中，本地控制系统138包括计算机系统，该计算机系统与至少关于图8描述的计算机系统1000的计算机系统相同或相似。
在一些实施例中，本地通信系统140包括SCU无线收发器148或类似的无线通信电路。SCU无线收发器148可以提供与系统的其它部件(例如，无线井下收发器125、动力装置123的无线收发器123a或位于井筒110中的其它SCU 122)的双向无线通信。无线收发器可以包括例如电磁和/或声学无线收发器。在一些实施例中，SCU无线收发器148包括一个或多个无线天线151。无线天线151可以便于SCU 122与具有互补无线天线的另一装置之间的无线通信。例如，SCU 122可以包括布置在SCU 122的井上端(例如，在SCU 122的主体130的长度的井上端的最后25％中)的第一(或“井上”)天线151a和布置在SCU 122的井下端(例如，在SCU 122的主体130的长度的井下端的最后25％中)的第二(或“井下”)天线151b中的一者或两者。在SCU 122中放置井上天线151a可以有助于改善与相对于SCU 122位于井上侧的装置(例如，无线井下收发器125、动力装置123的无线收发器123a或井筒110中的相对于SCU 122位于井上侧的其它SCU 122)的通信。在SCU 122中放置井下天线151b可以有助于改善与相对于SCU 122位于井下侧的装置(例如，井筒110中的相对于SCU 122位于井下侧的其它SCU122或动力装置123的无线收发器123a)的通信。
在一些实施例中，本地通信系统140包括一个或多个SCU电感耦合器152。电感耦合器可以通过SCU 122的电感耦合器与其它装置的互补电感耦合器之间的电感耦合来实现与其它装置(例如，其它SCU 122)的通信。例如，SCU 122可以包括布置在SCU 122的主体130的井上端处的第一(或“井上”)电感耦合器152a和布置在SCU 122的主体130的井下端处的第二(或“井下”)电感耦合器152b中的一者或两者。这样的构造可以使SCU 122能够通过电感耦合彼此通信。例如，两个SCU 122可以组装成使得两个SCU 122的第一SCU 122的主体130的井下端132与两个SCU 122的第二SCU 122的主体130a的井上端134配合(或以其它方式抵接)，并且使得第一SCU 122的井下电感耦合器152b与第二SCU 122的井上电感耦合器152a对准。在这样的实施例中，第一SCU 122和第二SCU 122的本地通信系统140可以借助于第一SCU 122的井下电感耦合器150b与第二SCU 122的井上电感耦合器152a之间的电感耦合彼此通信。
在一些实施例中，SCU 122的本地处理系统142包括处理器，该处理器提供数据(例如，借助于本地感测系统144获得的传感器数据)的处理并控制SCU 122的各种部件。这可以包括控制定位控制系统147(例如，包括扶正器126和锚固密封件128的展开，控制主体130与可分离锚固密封件128的联接)，控制本地能量系统143的操作，控制本地感测系统144的操作，控制本地流量控制系统146的操作，以及控制本地通信系统140的操作。在一些实施例中，本地处理系统包括与至少关于图8描述的计算机系统1000的处理器1006相同或相似的处理器。
在一些实施例中，SCU 122的本地能量系统143包括本地能量源。本地能量源可以包括例如设计用于从井下环境收集能量的能量收集系统，例如流动能量收集器、振动能量收集器或热能收集器。本地能量源可以包括本地能量存储器，例如可充电电池、超级充电电容器或机械能量存储装置(例如，飞轮)。在一些实施例中，SCU122的本地能量系统143可以从流过SCU 122的中心通道136或以其它方式存在于SCU 122的中心通道136中的采出流体或其它物质收集能量。例如，SCU 122的本地能量系统143可以包括具有涡轮机的流动能量收集器，该涡轮机布置在SCU 122的SCU主体130的中心通道136中，并且被操作以从流过中心通道136的采出流体中提取能量。提取的能量可以用于对SCU 122的电池充电。产生的能量和存储的能量可以用于为SCU 122的功能性操作提供动力。
在一些实施例中，SCU 122的本地感测系统144包括用于检测各种井下状况的传感器，例如温度传感器、压力传感器、流量传感器、含水率传感器和水饱和度传感器。在一些实施例中，可以设置一组传感器来获取区间隔离区域的井况的测量值。参见图2A的示例性SCU122'，例如，相应的第一、第二、第三和第四组传感器150a、150b、150c、150d(例如，温度传感器、压力传感器、流量传感器、含水率传感器和水饱和度传感器的相应组)可以检测相应的第一、第二、第三和第四区域110a、110b、110c和110d中的相应组井况(例如，温度、压力、流量、含水率和水饱和度的相应组)。参见图3A的示例性SCU 122”，例如，相应的第一、第二和第三组传感器150e、150f和150g可以检测相应的第一、第二和第三区域110e、110f和110g中的相应组井况。参见图4A的示例性SCU 122”'，例如，相应的第一和第二组传感器150h和150i可以检测第一和第二区域110h和110i中的相应组井况。
在一些实施例中，SCU 122的本地流量控制系统146包括阀或类似的流量控制装置，用于控制来自目标区域124的流体流动、来自SCU 122和目标区域124的井下侧的采出流体的朝向上游的流动以及来自SCU 122和目标区域124的井上侧的注入流体的朝向下游的流动。在一些实施例中，SCU 122的中心通道136提供由SCU 122形成的所有区间隔离区域中的一些区域之间的流体连通，并且SCU122的本地流量控制系统146包括一个或多个阀，以选择性地控制区间隔离区域与中心通道136之间的流体流动。参见图2A的示例性SCU 122'，例如，第一、第二、第三和第四阀162a、162b、162c和162d可以控制流体从相应的第一、第二、第三和第四区域110a、110b、110c和110d进入中心通道136的流动。可以打开第一阀162a和第四阀162d，并且可以关闭第二阀162b和第三阀162c，以使得采出流体能够从第四区域110d向上游流入第一区域110a，同时防止第二区域110b和第三区域110c中的突破流体流入采出流体和第一区域110c。第二区域110b和第三区域110c可以被称为目标区域124中的展开SCU122'的目标区域。参见图3A的示例性SCU 122”，例如，第一、第二和第三阀162e、162f和162g可以控制流体从相应的第一、第二和第三区域110e、110f和110g进入中心通道136的流动。可以打开第一阀162e和第三阀162g，并且可以关闭第二阀162f，以使得采出流体能够从第三区域110g向上游流入第一区域110e，同时防止第二区域110f中的突破流体流入采出流体和第一区域110e。第二区域110f可以被称为目标区域124中的展开SCU 122”的目标区域。参见图4A的示例性SCU 122”'，例如，相应的第一、第二和第三阀162h、162i和162j可以控制流体从相应的第一和第二区域110h和110i进入中心通道136的流动。
阀可以包括例如滑动套管、球阀或类似装置。参见图3A的示例性SCU 122”，例如，阀162b可以包括具有管状套管163的流入控制阀(ICV)，该管状套管163布置在SCU 122”的中心通道136中并且与径向地延伸穿过SCU 122”的主体130的穿孔164相邻地布置。管状套管163可以具有径向地延伸穿过管状套管163的互补的穿孔166。在阀162b的操作期间，可以使套管163前进(例如，在中心通道136内横向地旋转或沿中心通道136的长度纵向地滑动)到打开位置，包括将管状套管163的穿孔166与SCU 122”的主体130的互补穿孔164对准，以在中心通道136与主体130外部的第二区域110f之间限定开放路径，使得允许中心通道136与第二区域110f之间的物质的流动。可以使套管163前进到闭合位置，包括将管状套管163的穿孔166和SCU 122”的主体130的穿孔164彼此完全偏移，以阻止中心通道136和第二区域110f之间的物质的流动。可以使套管163前进到部分打开位置，包括将管状套管163的穿孔166与SCU122”的主体130的穿孔164部分地对准(或“部分地偏移”)，以在中心通道136与第二区域110f之间限定部分打开路径，以使得允许通道160与第二区域110f之间的物质的受限制的(或“节流”)流动。
在一些实施例中，SCU 122的定位控制系统(也称为“扶正器控制系统”或“锚固密封件控制系统”)147包括用于控制SCU 122的扶正器126、锚固密封件128和径向扩展构件(“扩展构件”)500的操作的一个或多个装置。例如，SCU 122的定位控制系统147可以包括提供动力以使扶正器126在收拢位置与展开位置之间移动的一个或多个机械致动器。作为另一实例，SCU 122的定位控制系统147可以包括提供流体压力以使一个或多个锚固密封件128展开或收拢的流体泵。锚固密封件128的展开可以包括：流体泵将流体从机载流体贮存器泵送到锚固密封件128的可鼓胀囊中，以使囊鼓胀。锚固密封件128的收拢可以包括：流体泵将流体从锚固密封件128的可鼓胀囊中泵出到机载流体贮存器中，以使囊收缩。作为另一实例，SCU 122的定位控制系统147可以包括供应流体压力以使SCU122的径向扩展构件500展开或收拢的流体泵。径向扩展构件500的展开可以包括：流体泵将流体从机载流体贮存器泵送到径向扩展构件500的可鼓胀囊中以使囊鼓胀，并使囊径向扩展成与可分离锚固密封件128的中心通道504的内表面502密封接触。径向扩展构件500的收拢可以包括：流体泵将流体从径向扩展构件500的可鼓胀囊中泵出到机载流体贮存器中以使囊收缩，并使囊径向缩回而不与可分离锚固密封件128的中心通道504的内表面502密封接触。
在一些实施例中，SCU 122由一个或多个SCU模块(SCUM)形成。例如，多个SCUM可以组装起来(例如，端对端联接)以形成在目标区域124中展开或者能够在目标区域124中展开的SCU122。在一些实施例中，SCUM单独地或与其它SCUM预先组装起来地被递送到目标区域124。例如，可以使多个SCUM逐个地通过采油管118和井筒110，并且端对端地联接，以在目标区域124a中在井下形成SCU 122a。在一些实施例中，可以将多个SCUM在向井下运送之前预先组装起来，以形成要布置在目标区域124中的SCU 122中的一些或全部。例如，可以在地面107将三个SCUM端对端地联接，以在地面107处形成SCU 122b，并且可以将组装起来的SCU122b(包括三个SCUM)运送通过采油管118和井筒110进入目标区域124b。如果需要额外的SCUM，则可以在单独的运送中提供额外的SCUM。例如，在目标区域124b中需要五个SCUM的情况下，可以将两个额外的SCUM运送通过采油管118和井筒110进入目标区域124，并且联接到已经位于井筒110的目标区域124b中的三个SCUM的井上端上，以形成SCU 122。因此，SCUM可以以模块化方式定位和组装以在井下形成模块型SCU 122，而不必移除井系统106的采油管118。
在一些情况下，单独地运送SCUM或者至少以较少数量组装的SCUM可能是有利的，因为较小尺寸可以便于通过采油管118和井筒110。例如，与完全组装的SCU 122相比，较少数量组装的SCUM可以具有相对较短的总长度，这便于通过采油管118和井筒110中的相对急转的弯曲。此外，与完全组装的SCU 122相比，较少数量组装的SCUM可以具有相对轻的重量，这便于使SCUM前进通过采油管118和井筒110。在一些情况下，运送更多数量组装的SCUM或者甚至完全组装的SCU 122可能是有利的，这减少将SCU 122递送到目标区域124所需的运送次数。如何递送模块化SCU 122的SCUM可以基于井108的复杂性，例如尺寸长度，以及采油管118和井筒110的轨迹。
图6A是示出根据一个或多个实施例的由多个SCUM 172(包括SCUM 172a、SCUM172b和SCUM 172c)形成的模块化SCU 170的示意图。每个SCUM 172可以具有第一(“前”或“井下”)端174和第二(“后”或“井上”)端176。在一些实施例中，两个相应SCUM 172的第一和第二端174和176彼此联接(或以其它方式抵接)，以形成模块化SCU 170。尽管出于说明的目的在由三个SCUM172形成的模块化SCU 170的背景下描述了某些实施例，但是模块化SCU170可以包括任何合适数量的SCUM 172。在一些实施例中，SCU 122可以是模块化SCU 170。例如，SCU 122a、SCU 122b或SCU 122c可以是模块化型SCU 122。此外，尽管为了说明的目的将模块化SCU 170的模块化部件描述为SCUM 172，但是在一些实施例中，SCUM 172可以包括本文中描述的SCU 122中的一个。例如，模块化SCU 122可以由端对端联接的多个SCU 122'、端对端联接的多个SCU 122”、端对端联接的多个SCU 122”'或端对端联接的这三者的任意组合形成。例如，图6B、图6C和图6D是示出根据一个或多个实施例的由多个SCU 122(SCUM172)形成的示例性模块化SCU 170的示意图。图6B是示出根据一个或多个实施例的由端对端联接的多个SCU 122'(SCUM 172')形成的示例性模块化SCU 172'的纵向截面图的示意图。图6C是示出根据一个或多个实施例的由端对端联接的多个SCU 122”(SCUM 172”)形成的示例性模块化SCU 170”的纵向截面图的示意图。图6D是示出根据一个或多个实施例的由端对端联接的多个SCU 122”'(SCUM 172”')形成的示例性模块化SCU 170”'的纵向截面图的示意图。
在一些实施例中，模块化SCU 170的多个SCUM 172协同操作以提供一组扩展的井下完井操作。参见图6D的模块化SCU 122，例如，在三个SCU 122”'(SCUM 172”')在目标区域124中端对端联接的情况下，三个SCU 122”'(SCUM 172”')的第一阀162h和第三阀162j可以打开，并且三个SCU 122”(SCUM 172”')的第二阀162i可以关闭，以使采出流体能够从模块化SCU 170”的井下侧的区域110m向上游流动到模块化SCU 170”的井上侧的区域110j，并防止区域110k和110l中的突破流体流入采出流体以及区域110j和110m。
在一些实施例中，模块化SCU 170的SCUM 172被单独地递送到目标区域124。例如，多个SCUM 172可以逐个地通过采油管118和井108的井筒110，并且在目标区域124中端对端地联接在一起以在井下形成模块化SCU 170。参见图6A，例如，可以使第一SCUM 172a通过采油管118和井108的井筒110，并且布置在目标区域124中。然后，可以使第二SCUM 172b通过采油管118和井108的井筒110，并且布置在目标区域124中，使得第二SCUM 172b的前端174联接到第一SCUM 172a的后端176。然后，可以使第三SCUM 172b通过采油管118和井108的井筒110，并且布置在目标区域124中，使得第三SCUM 172b的前端174联接到第二SCUM 200a的后端176。在一些实施例中，将模块化SCU 170的SCUM 172与模块化SCU 170的其它SCUM 172预先组装起来以递送到目标区域124。例如，参见图6A，可以把三个SCUM 172a、172b和172c在地面107处端对端地组装(例如，使得第二SCUM 172b的前端174联接到第一SCUM 172a的后端176，并且第三SCUM 172b的前端174联接到第二SCUM 200a的后端176)，并且作为组装单元运送通过采油管118和井筒110，到达目标区域124。在一些实施例中，可以在单独的运送中提供额外的SCUM 172。例如，在目标区域124中需要五个SCUM 172的情况下，可以在地面107处将两个额外的SCUM 172组装起来，并且作为组装单元运送通过采油管118和井筒110，到达到目标区域124。可以将这两个额外的SCUM 172与已经布置在目标区域124中的三个SCUM 172组装起来(例如，联接到它们的井上端上)。因此，SCUM 172可以以模块化方式定位和组装以在井下形成模块化SCU 170，而不必从井108中移除采油管118。如所指出的，在一些实施例中，模块化SCU 170作为完整系统运送。例如，在目标区域124中需要五个SCUM172的情况下，可以在地面107处组装五个SCUM 172，并且将其作为组装单元运送通过采油管118和井筒100，到达目标区域124中。
在一些实施例中，模块化SCU 170的每个SCUM 172可以与井下无线收发器125单独地通信。例如，参见图6C的端对端联接的模块化SCU 170”(由多个SCU 122”形成)(SCUM172a”、172b”和172c”)，第一SCUM 172a”、第二SCUM 1720b”和第三SCUM 172c”中的每一个的无线收发器148可以借助于其井上天线151a与井下无线收发器125直接通信。在一些实施例中，模块化SCU 170的SCUM172可以彼此通信。例如，再次参见图6C的模块化SCU 170”，第一SCUM 172a”可以与第二SCUM 172b”借助于它们相应的本地通信系统140进行通信。这可以包括例如借助于它们相应的无线收发器148之间的无线通信进行的通信，或者借助于它们之间的电感耦合进行的通信(例如，借助于第二和第一SCUM 172b”和172a”相应的井上和井下电感耦合器152a和152b之间的电感耦合进行的通信)。第一SCUM 172a”可以与第三SCUM 172c”借助于它们相应的本地通信系统140进行通信。这可以包括例如借助于它们相应的无线收发器148之间的无线通信，或者借助于它们之间的电感耦合(例如，借助于第三和第二SCUM 172c”和172b”相应的井上和井下电感耦合器152a和152b之间的电感耦合，以及第二和第一SCUM 172b”和172a”相应的井上和井下电感耦合器152a和152b之间的电感耦合)。
在一些实施例中，模块化SCU 170的SCUM 172可以与井下无线收发器125进行协同通信。模块化SCU 170的最井上SCUM 172可以与相对于SCU 170位于井上侧的装置(例如，井下无线收发器125)直接通信，并且模块化SCU的最井下SCUM 172可以与相对于SCU 170位于井下侧的装置直接通信。例如，再次参见图6C的模块化SCU 170”，第一SCUM 172a”的无线收发器148可以借助于其第一天线151a与井下无线收发器125直接通信，并且作为中间装置来中继井下无线收发器125与第二和第三SCUM 172b”和172c”之间的通信。此外，第三SCUM172b”的无线收发器148可以借助于其第二天线151b与位于模块化SCU 170的井下侧的诸如另一SCU 122等装置的无线收发器125直接通信，并且作为中间装置来中继位于模块化SCU170的井下侧的装置与第一和第二SCUM 172a”和172b”之间的通信。
图7是示出根据一个或多个实施例的使用采用SCU的过油管完井系统来操作井的方法700的流程图。方法700通常可以包括将采油管安装在井中(方框702)，将SCU经由采油管安装在井的目标区域中(方框704)，使用SCU进行采出操作(方框706)，以及重新定位SCU(方框708)。
在一些实施例中，将采油管安装在井中(方框402)的步骤包括：将采油管安装在井的井筒中。例如，将采油管安装在井中的步骤可以包括将采油管118安装在井108的井筒110中。在一些实施例中，安装采油管包括将井下无线收发器安装在采油管的端部。例如，安装采油管118可以包括将井下无线收发器125安装在采油管118的井下端118a的约20英尺(约6m)内。
在一些实施例中，将SCU经由采油管安装在井的目标区域中(方框404)的步骤包括：将SCU 122经由采油管118以及井108的井筒110的居间部分安装在井108的目标区域124中。例如，将SCU经由采油管安装在井的目标区域中的步骤可以包括：使SCU 122a通过采油管118的内部以及井筒110的位于采油管118的井下端118a与目标区域124a之间的居间部分的内部，以将SCU 122a定位在目标区域124a中。在一些实施例中，SCU 122借助于由定位装置123提供的动力(例如，推动和拉动)前进通过采油管118或井筒110进入目标区域124。在一些实施例中，将SCU 122安装在目标区域124包括：使定位装置展开，以将SCU 122固定在目标区域124中并提供目标区域124中的区域的区域流体隔离。例如，将SCU 122a安装在目标区域124a中可以包括：使SCU 122a的一个或多个扶正器126展开，以使SCU 122a在井筒110中居中，然后使SCU 122a的一个或多个锚固密封件128展开，以将SCU 122a固定在目标区域124a中，并在SCU 122a的主体130与井筒的目标区域124a的壁之间形成流体密封，以提供目标区域124a中的区域的区域流体隔离。图2A、图3A和图4A示出了包括安装在井筒110的相应目标区域124中的SCU 122'、122”和122”'在内的示例性SCU 122。
在一些实施例中，将SCU经由采油管安装在井的目标区域中的步骤包括安装模块化型SCU。例如，参见图6A，可以使三个SCUM 172a、172b和172c通过采油管118并安装在目标区域124中，以提供安装在目标区域124中的模块化SCU 172。如所描述的，SCUM 172可以单独地或与其它SCUM 172一起被递送到目标区域124。例如，可以使多个SCUM 172逐个地通过井108的采油管118，并且在目标区域124中端对端地联接在一起，以在井下形成模块化SCU170。作为另一实例，可以在向井下运送之前预先组装多个SCUM 172，以形成布置在目标区域124中的模块化SCU 170中的一些或全部。图6B、图6C和图6D是示出根据一个或多个实施例的包括模块化SCU170'、170”和170”'的示例性模块化SCU 170的示意图。
在一些实施例中，使用SCU进行采出操作(方框406)的步骤包括操作SCU以提供各种功能性采出操作。例如，使用SCU进行采出操作的步骤可以包括：操作安装的SCU 122的阀以调节采出流量并获取井下状况的测量值。在一些实施例中，使用SCU进行采出操作的步骤包括操作SCU 122的阀以提供期望水平的区域隔离。参见图2A，例如，可以操作第一、第二、第三和第四阀162a、162b、162c和162d来控制从相应的第一、第二、第三和第四区域110a、110b、110c和110d进入SCU 122'的通道136内的流体流动。参见图3A的示例性SCU 122”，例如，可以操作第一、第二和第三阀162e、162f和162g以控制流体从相应的第一、第二和第三区域110e、110f和110g进入SCU 122”的通道136内的流体流动。参见图4A的示例性SCU122”'，例如，可以操作相应的第一、第二和第三阀162h、162i和162j以控制从相应的第一和第二区域110h和110i进入SCU 122”'的通道136内的流体流动。
在一些实施例中，使用SCU进行采出操作的步骤包括使用SCU监测井下状况。例如，使用SCU进行采出操作的步骤可以包括使用安装的SCU 122的传感器监测各个区域。参见图2A的示例性SCU 122'，例如，相应的第一、第二、第三和第四组传感器150a、150b、150c、150d可以检测第一、第二、第三和第四区域110a、110b、110c和110d的相应组井况。参见图3A的示例性SCU 122”，例如，相应的第一、第二和第三组传感器150e、150f和150g可以检测第一、第二和第三区域110e、110f和110g的相应组井况。参见图4A的示例性SCU 122”'，例如，相应的第一、第二和第三组传感器150h和150i可以检测第一和第二区域110h和110i的相应组井况。指示出所感测的井况的感测数据可以在本地进行处理(例如，由本地处理系统142进行处理)以生成经处理的传感器数据，并且经处理的传感器数据可以被发送到地面控制单元109a(例如，借助于SCU无线发射器148和井下无线发射器125)用于进一步处理。在一些实施例中，原始感测数据可以被发送到地面控制单元109a。
在一些实施例中，重新定位SCU(方框408)的步骤包括将SCU经由采油管从井中移除。例如，如果SCU 122a的所有锚固密封件128都是可收回的，则从目标区域124a重新定位SCU 122a的步骤可以包括：使SCU 122a的锚固密封件128和扶正器126收拢，以及将SCU122a(包括可收回的锚固密封件128)穿过井筒110和采油管118从目标区域124a移除。作为另一实例，如果SCU 122b的一些锚固密封件128是可分离的，则从目标区域124b重新定位SCU 122b的步骤可以包括：使扶正器126以及任何可收回的锚固密封件128收拢，使可分离锚固密封件128与SCU 122b的主体130分离，并将SCU 122b(除了分离的锚固密封件128之外)穿过井筒110和采油管118从目标区域124b移除。在这样的实施例中，分离的锚固密封件128可以保持固定在目标区域124b中。在一些实施例中，重新定位SCU 122的步骤包括在井筒110内移动SCU 122，而不将SCU 122返回到地面107。例如，如果SCU 122a的所有锚固密封件128都是可收回的，则从目标区域124a卸除SCU 122a的步骤可以包括：使SCU 122a的锚固密封件128和扶正器126收拢，并将SCU 122a(包括可收回的锚固密封件128)从目标区域124a移动穿过井筒110到达目标区域124c。SCU 122a可以在目标区域124c中重新展开以在目标区域124c中提供完井操作。在一些实施例中，使用诸如牵引器等定位装置123重新定位SCU 122，以提供动力(例如，拉动或推动)以使SCU 122前进穿过井筒110和采油管118中的一些或全部。
采用SCU的井系统的这种实施例可以提供按需和模块化完井解决方案，该解决方案可以在没有传统上与需要移除采油管的修井过程相关联的时间和成本的情况下采用。例如，代替必须引入修井机来移除采油管柱以提供在井筒中的目标区域上工作的通道，井操作员可以简单地使SCU通过采油管到达井筒内的目标区域内的位置，以提供所需的修井操作。根据井况指示，这可以便于按需进行完井操作。此外，在不同目标区域中安装不同SCU的能力提供了可针对各种井下条件定制的灵活解决方案。例如，可以根据条件指示来安装、收回和重新定位不同组合和类型的SCU和SCUM。因此，TTCS的实施例可以提供灵活、成本和时间有效的完井解决方案，解决了不断变化的井况和采出目标的问题。
图8是示出根据一个或多个实施例的示例性计算机系统1000的示意图。在一些实施例中，系统1000可以是可编程逻辑控制器(PLC)。系统1000可以包括存储器1004、处理器1006和输入/输出(I/O)接口1008。存储器1004可以包括非易失性存储器(例如，闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))，易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM))，大容量存储器(例如，CD-ROM和/或DVD-ROM、硬盘驱动器)和/或类似物。存储器1004可以包括存储程序指令1010的非暂时性计算机可读存储介质。程序指令1010可以包括程序模块1012，程序模块1012可由计算机处理器(例如，处理器1006)执行，以引起本文中描述的功能性操作，包括关于地面控制系统109a、本地控制系统138以及方法700描述的那些功能性操作。
处理器1006可以是能够执行程序指令的任何合适的处理器。处理器1006可以包括中央处理单元(CPU)，中央处理单元执行程序指令(例如，程序模块(一个或多个)1012的程序指令)以进行本文中描述的算术、逻辑和输入/输出操作。处理器1006可以包括一个或多个处理器。I/O接口1008可以提供用于与诸如操纵杆、计算机鼠标、键盘、显示屏(例如，用于显示图形用户界面(GUI)的电子显示器)或类似物等的一个或多个I/O设备1014通信的接口。I/O设备1014可以包括一个或多个用户输入设备。I/O设备1014可以借助于有线(例如，工业以太网)或无线(例如，Wi-Fi)连接而连接到I/O接口1008。I/O接口1008可以提供用于与诸如其它计算机、网络和/或类似物等的一个或多个外部设备1016通信的接口。在一些实施例中，I/O接口1008可以包括天线、收发器和/或类似物。在一些实施例中，外部设备1016可以包括牵引器、传感器、扶正器、锚固密封件和/或类似物。
鉴于本描述，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，该描述仅被解释为说明性的，并且是为了教导本领域技术人员执行实施例的一般方式的目的。应理解的是，本文中示出和描述的实施例的形式将被视为实施例的实例。本文中示出和描述的元件和材料可以被其他元件和材料代替，可以颠倒或省略部件和过程，并且可以独立地利用实施例的某些特征，在受益于对实施例的描述之后，对于本领域技术人员来说，这一切都是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的实施例的精神和范围的情况下，可以对本文中描述的元件进行改变。本文使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制说明书的范围。
应当理解的是，本文中描述的过程和方法是可以根据所描述的技术采用的过程和方法的示例性实施例。可以修改过程和方法以便于其实现和使用的变化。可以改变所提供的过程和方法以及操作的顺序，并且可以添加、重新排序、组合、省略、修改各种元件等。可以用软件、硬件或其组合来实现过程和方法的一部分。可以通过本文中描述的处理器、模块或应用程序中的一个或多个来实现过程和方法的一些或所有部分。
如在整个本申请所使用的，措辞“可以”以允许的意义使用(例如，意味着具有...的潜力)，而不是强制意义(例如，意味着必须)。措辞“包括”、“包括了”和“包含”意味着包括但不限于。如在整个本申请所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。因此，例如，对“一个元件”的引用可以包括两个或更多元件的组合。如在整个本申请所使用的，短语“基于”并不将相关联的操作限制为仅基于特定项目。因此，例如，“基于”数据A的处理可以包括至少部分地基于数据A并且至少部分地基于数据B的处理，除非上下文另有明确说明。如在整个本申请中所使用的，术语“从”并不将相关联的操作限制为直接从。因此，例如，“从”实体接收项目可以包括直接从实体接收项目或者间接地从实体接收项目(例如，经由中间实体)。除非另有明确说明，否则从讨论中可以明显看出，应理解的是，在整个说明书中，利用诸如“处理”、“推算”、“计算”、“确定”或类似术语的讨论指的是特定装置(例如，专用计算机或类似的专用电子处理/计算设备)的动作或过程。在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子处理/计算设备能够操纵或变换信号，这种信号通常表示为在存储器、寄存器或其它信息存储器、传输设备、或者专用计算机或类似的专用电子处理/计算设备的显示设备内的物理、电子或磁性量。

Claims (24)

1.一种过油管完井系统，包括：
地下完井单元(SCU)，其构造为穿过布置在烃井的井筒中的采油管，并且布置在所述井筒的裸眼部分的目标区域中，所述SCU包括小于所述采油管的内径的收拢外径，以使得所述SCU能够穿过所述采油管，所述SCU包括：
SCU主体，其具有小于所述采油管的所述内径的外径，所述SCU主体包括井下端、井上端以及中心通道，所述中心通道从所述SCU主体的所述井下端延伸到所述SCU主体的所述井上端，以使物质通过所述SCU主体，所述SCU主体的所述井下端构造为先于所述SCU主体的所述井上端前进到所述井筒中；以及
能分离SCU锚固密封件，其构造为定位于收拢位置和展开位置，所述能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得所述能分离SCU锚固密封件能够穿过所述采油管，并且所述能分离SCU锚固密封件的展开位置提供所述SCU主体与所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在所述井筒的位于所述能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与所述井筒的位于所述能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离，所述能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至所述SCU主体并且具有内径等于或大于所述SCU主体的外径的内部通道，使得所述能分离SCU锚固密封件构造为在所述井筒中展开并从所述SCU主体上解除联接，以使得所述SCU主体能够移动穿过在所述井筒中展开的所述SCU锚固密封件的所述内部通道。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SCU主体包括SCU联接元件，所述SCU联接元件构造为以能释放的方式联接至所述能分离SCU锚固密封件的互补部分。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述SCU联接元件包括扩展环，所述扩展环构造为扩展成与所述SCU锚固密封件的所述内部通道接触，以将所述SCU主体联接至所述能分离SCU锚固密封件，以及从与所述SCU锚固密封件的所述内部通道的接触缩回，以使所述SCU主体从所述能分离SCU锚固密封件上解除联接。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能分离SCU锚固密封件包括袋，所述袋构造为被填充有物质以使所述袋鼓胀，以在所述SCU主体与所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间提供流体密封。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述物质包括以流体形式注入所述袋中并随后在所述袋中硬化成固体形式的物质。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述物质包括水泥。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述物质包括环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SCU包括SCU锚固密封件控制系统，所述SCU锚固密封件控制系统构造为控制所述能分离SCU锚固密封件的展开、以及所述SCU主体与所述能分离SCU锚固密封件的联接和解除联接。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SCU包括第二能分离SCU锚固密封件，所述第二能分离SCU锚固密封件构造为定位于收拢位置和展开位置，所述第二能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得所述第二能分离SCU锚固密封件能够穿过所述采油管，并且所述第二能分离SCU锚固密封件的展开位置提供所述SCU主体与所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在所述井筒的位于所述第二能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与所述井筒的位于所述第二能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离，所述第二能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至所述SCU主体并且具有内径等于或大于所述SCU主体的外径的内部通道，使得所述第二能分离SCU锚固密封件构造为在所述井筒中展开并从所述SCU主体上解除联接，以使得所述SCU主体能够移动穿过在所述井筒中展开的所述第二能分离SCU锚固密封件的所述内部通道。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述能分离SCU锚固密封件和所述第二能分离SCU锚固密封件构造为定位于所述展开位置，以在所述井筒的目标区域与所述井筒的井下区域之间以及在所述井筒的目标区域与所述井筒的井上区域之间提供区域隔离。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SCU进一步包括SCU扶正器，所述SCU扶正器构造为定位于收拢位置和展开位置，所述SCU扶正器的收拢位置使得所述SCU扶正器能够穿过所述采油管以及所述能分离SCU锚固密封件的所述内部通道，并且所述SCU扶正器的展开位置使所述SCU主体偏置远离所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SCU进一步包括SCU流量控制阀，所述SCU流量控制阀构造为控制所述井筒的目标区域与所述SCU主体的所述中心通道之间的物质的流动，所述SCU流量控制阀构造为定位于关闭位置和打开位置，所述关闭位置阻挡所述井筒的目标区域与所述SCU主体的所述中心通道之间的物质的流动，所述打开位置允许所述井筒的目标区域与所述SCU主体的所述中心通道之间的物质的流动。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SCU进一步包括：SCU无线收发器，所述SCU无线收发器构造为借助于与布置在所述烃井的所述井筒中的井下无线收发器进行的无线通信来提供与所述烃井的地面控制系统的双向通信。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括：所述地面控制系统、所述采油管、所述井下无线收发器以及井下牵引器，所述井下牵引器构造为提供动力以使所述SCU前进穿过所述采油管、所述井筒的裸眼部分以及在所述井筒中展开的所述SCU锚固密封件的所述内部通道。
15.一种用于过油管完井的方法，包括：
使构造为处于收拢位置的地下完井单元(SCU)前进穿过布置在烃井的井筒中的采油管并进入井筒的裸眼部分的目标区域，所述SCU包括小于所述采油管的内径的收拢外径，以使得所述SCU能够通过所述采油管，所述SCU包括：
SCU主体，所述SCU主体具有小于所述采油管的内径的外径，所述SCU主体包括井下端、井上端以及中心通道，所述中心通道从所述SCU主体的所述井下端延伸至所述SCU主体的所述井上端，以使物质通过所述SCU主体，所述SCU主体的所述井下端构造为先于所述SCU主体的所述井上端前进到所述井筒中，以及
能分离SCU锚固密封件，其构造为定位于收拢位置和展开位置，所述能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得所述能分离SCU锚固密封件能够穿过所述采油管，并且所述能分离SCU锚固密封件的展开位置提供所述SCU主体与所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在所述井筒的位于所述能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与所述井筒的位于所述能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离，所述能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至所述SCU主体并且具有内径等于或大于所述SCU主体的外径的内部通道；
控制所述SCU以使所述能分离SCU锚固密封件扩展到所述展开位置，以在所述井筒的位于所述能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与所述井筒的位于所述能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离；
控制所述SCU以使所述能分离SCU锚固密封件从所述SCU主体上解除联接；以及
使所述SCU主体前进穿过所述能分离SCU锚固密封件的所述内部通道。
16.根据权利要求15所述的用于过油管完井的方法，其中，所述SCU主体包括SCU联接元件，所述SCU联接元件构造为以能释放的方式联接至所述能分离SCU锚固密封件的互补部分，并且使所述能分离SCU锚固密封件从所述SCU主体上解除联接包括：使所述SCU联接元件从所述能分离SCU锚固密封件的所述互补部分上解除联接。
17.根据权利要求16所述的用于过油管完井的方法，其中，所述SCU联接元件包括扩展环，所述扩展环构造为扩展成与所述SCU锚固密封件的所述内部通道接触，以将所述SCU主体联接至所述能分离SCU锚固密封件，以及从与所述SCU锚固密封件的所述内部通道的接触缩回，以使所述SCU主体从所述能分离SCU锚固密封件上解除联接，并且使所述能分离SCU锚固密封件从所述SCU主体上解除联接包括：使所述扩展环从与所述SCU锚固密封件的所述内部通道的接触缩回，以使所述SCU主体从所述能分离SCU锚固密封件上解除联接。
18.根据权利要求17所述的用于过油管完井的方法，进一步包括：控制所述SCU以使所述扩展环扩展成与所述SCU锚固密封件的所述内部通道接触，以将所述SCU主体联接至所述能分离SCU锚固密封件。
19.根据权利要求15所述的用于过油管完井的方法，其中，所述能分离SCU锚固密封件包括袋，所述袋构造为被填充有物质以使所述袋鼓胀，以在所述SCU主体与所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间提供流体密封，所述方法进一步包括：控制所述SCU以使所述袋因物质而鼓胀，以在所述SCU主体与所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间提供流体密封。
20.根据权利要求19所述的用于过油管完井的方法，其中，所述物质包括以流体形式注入所述袋中并随后在所述袋中硬化成固体形式的物质。
21.根据权利要求15所述的用于过油管完井的方法，其中，所述SCU包括第二能分离SCU锚固密封件，所述第二能分离SCU锚固密封件构造为定位于收拢位置和展开位置，所述第二能分离SCU锚固密封件的收拢位置使得所述第二能分离SCU锚固密封件能够穿过所述采油管，并且所述第二能分离SCU锚固密封件的展开位置提供所述SCU主体与所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁之间的密封，以在所述井筒的位于所述第二能分离SCU锚固密封件的井下侧的井下区域与所述井筒的位于所述第二能分离SCU锚固密封件的井上侧的井上区域之间提供区域隔离，所述第二能分离SCU锚固密封件以能释放的方式联接至所述SCU主体并且具有内径等于或大于所述SCU主体的外径的内部通道，使得所述第二能分离SCU锚固密封件构造为在所述井筒中展开并从所述SCU主体上解除联接，以使得所述SCU主体能够移动穿过在所述井筒中展开的所述第二能分离SCU锚固密封件的所述内部通道，所述方法进一步包括：控制所述SCU以将所述能分离SCU锚固密封件和所述第二能分离SCU锚固密封件定位于所述展开位置，以在所述井筒的目标区域与所述井筒的井下区域之间以及在所述井筒的目标区域与所述井筒的井上区域之间提供区域隔离。
22.根据权利要求15所述的用于过油管完井的方法，其中，所述SCU进一步包括SCU扶正器，所述SCU扶正器构造为定位于收拢位置和展开位置，所述SCU扶正器的收拢位置使得所述SCU扶正器能够穿过所述采油管以及所述能分离SCU锚固密封件的所述内部通道，并且所述SCU扶正器的展开位置使所述SCU主体偏置远离所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁，所述方法进一步包括：控制所述SCU以将所述SCU扶正器定位于展开位置，以使所述SCU主体偏置远离所述井筒的裸眼部分的目标区域的壁，并且控制所述SCU以将所述SCU扶正器定位于收拢位置，以使得所述SCU扶正器能够穿过所述采油管以及所述能分离SCU锚固密封件的所述内部通道。
23.根据权利要求15所述的用于过油管完井的方法，其中，所述SCU进一步包括SCU流量控制阀，所述SCU流量控制阀构造为控制所述井筒的目标区域与所述SCU主体的所述中心通道之间的物质的流动，所述SCU流量控制阀构造为定位于关闭位置和打开位置，所述关闭位置阻挡所述井筒的目标区域与所述SCU主体的所述中心通道之间的物质的流动，所述打开位置允许所述井筒的目标区域与所述SCU主体的所述中心通道之间的物质的流动，所述方法进一步包括：控制所述SCU以将所述SCU流量控制阀进行定位，以调节所述井筒的目标区域与所述SCU主体的所述中心通道之间的物质的流动。
24.根据权利要求15所述的用于过油管完井的方法，其中，所述SCU进一步包括SCU无线收发器，所述SCU无线收发器构造为借助于与布置在所述烃井的所述井筒中的井下无线收发器进行的无线通信来提供与所述烃井的地面控制系统的双向通信，所述方法进一步包括：控制所述SCU无线收发器，以使所述SCU无线收发器借助于与布置在所述烃井的所述井筒中的井下无线收发器进行的无线通信与所述烃井的地面控制系统进行通信。
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