CN111684142A - 完井方法和完井系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对具有顶部的井进行完井的完井方法，包括：在第一金属井管结构的下方在井中钻设井孔；使泥浆至少部分地在钻设井孔时循环；提供第二金属井管结构，其具有至少一个未膨胀的环状屏障，环状屏障具有由可膨胀金属套筒包围的管状部件，可膨胀金属套筒能借助经由阀组件从第二金属井管结构内进入位于管状部件与可膨胀金属套筒之间的环形空间中的加压流体膨胀。第二金属井管结构具有最靠近顶部的第一端部和第二端部，阀组件具有其中第二金属井管结构的内部与空间之间的流体连通被阻断的第一状态并且具有允许第二金属井管结构的内部与环形空间之间流体连通的第二状态；将第二金属井管结构下入井中至至少部分位于该第一金属井管结构的下方的位置；在第一压力下使清洁流体循环而经由第二端部离开以除去至少部分的泥浆；使水泥在第二压力下向下移位通过第二金属井管结构并且经由第二端部离开进入位于第二金属井管结构与井孔的壁部之间的环空中；对第二金属井管结构的内部加压至高于第一压力和第二压力的第三压力，从而断开阀组件中的可断裂元件，这将状态从第一状态改变为第二状态；对第二金属井管结构的内部进一步加压，从而使可膨胀金属套筒膨胀至紧贴井孔的壁部。本发明还涉及一种用于对具有顶部的井进行完井的完井系统。

Description

完井方法和完井系统

技术领域

本发明涉及一种用于对具有顶部的井进行完井的完井方法。本发明还涉及一种用于对具有顶部的井进行完井的完井系统。

背景技术

为了防止井喷，首先在完井时获得安全性。这还确保井筒流体不污染环境。尽管焦点放在尽可能快地完成完井和开发完井中以最少化完井步骤，但也会将焦点放在不危及安全性上。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种不会危及安全性的改进的完井方法和完井系统。

从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过一种用于对具有顶部的井进行完井的完井方法来实现，该完井方法包括：

-在第一金属井管结构的下方位置在井中钻设井孔；

-在钻设该井孔时使泥浆至少部分地循环；

-提供第二金属井管结构，该第二金属井管结构具有至少一个未膨胀的环状屏障，所述环状屏障具有管状部件，该管状部件由可膨胀金属套筒包围，该可膨胀金属套筒能借助于经由阀组件而从该第二金属井管结构内进入位于该管状部件与该可膨胀金属套筒之间的环形空间中的加压流体膨胀，该第二金属井管结构具有第二端部和最靠近该顶部的第一端部，该阀组件具有第一状态并且具有第二状态，在该第一状态中，该第二金属井管结构的内部与该空间之间的流体连通被阻断，在该第二状态中，允许该第二金属井管结构的内部与该环形空间之间流体连通；

-将该第二金属井管结构下入井中至至少部分地位于该第一金属井管结构的下方的位置；

-在第一压力下使清洁流体循环而经由该第二端部离开以除去至少部分的泥浆；

-使水泥在第二压力下向下移位通过该第二金属井管结构并且经由该第二端部离开以进入位于该第二金属井管结构与该井孔的壁部之间的环空中；

-对该第二金属井管结构的内部加压至高于该第一压力和该第二压力的第三压力，从而断开位于该阀组件中的可断裂元件，这将状态从该第一状态改变为该第二状态；和

-对该第二金属井管结构的内部进一步加压，从而使该可膨胀金属套筒膨胀至紧贴该井孔的壁部。

此外，该第一压力可基本上等于该第二压力。

此外，该完井方法可进一步包括通过使泥浆循环而经由该第二金属井管结构的第二端部离开来清洁泥浆。

以此方式，获得的是，该环状屏障将不会在执行操作如在特定压力下进行的清洁和注水泥时意外地膨胀，其中，这确保了例如注水泥可在不会使环状屏障过早膨胀从而堵塞环空的情况下如预期地执行。因此，在与环状屏障中的膨胀开口相对的压力激活的阀处于其关闭位置的情况下下入水泥，并且该阀可在达到特定压力时被激活/打开，即剪切销断开，从而在注水泥作业结束之前，该阀不会打开，从而该环状屏障不会过早膨胀。

该阀组件可包括第一活塞，该第一活塞能从该第一状态至该第二状态地在第一内孔中移动，该第一活塞借助于该可断裂元件而被维持在该第一状态下。

此外，该完井方法可进一步包括在水泥的顶部上引入移位流体，如盐水或类似的轻质流体，以使该水泥移位通过该第二金属井管结构。

此外，使水泥移位可通过使刮塞移位来执行。

此外，使水泥移位可通过使在水泥顶部上的顶部刮塞和在水泥下方的所述刮塞移位来执行。

此外，该阀组件可具有保持元件，该保持元件利用保持弹性件提供能量，以用于将该第一活塞锁定在该第二位置中。

根据本发明的完井方法可进一步包括通过将钻管连接至该第二金属井管结构的第一端部来执行该第二金属井管结构的下入。

所述完井方法可进一步包括在该可膨胀金属套筒膨胀之后使该钻管断开连接。

根据本发明的完井方法可进一步包括确定该第一压力。

此外，该第一压力的确定可基于例如水泥的种类、环空尺寸和高度。

根据本发明的完井方法可进一步包括在水泥的顶部或该刮塞的顶部引入移位流体如盐水或类似的轻质流体，以便使水泥移位。

所述完井方法可进一步包括在该轻质流体(其在水泥的顶部上)的顶部上引入重质流体以能够在之后控制该井。

此外，该完井方法可进一步包括在将该第二金属井管结构下入井孔中的同时使该第二金属井管结构转动。

根据本发明的完井方法可进一步包括将生产油管下入井中至与该第二金属井管结构部分地重叠的位置或位于该第二金属井管结构的上方的位置。

此外，在下入该第二金属井管结构的同时，该环形空间可向该环空中泄压。

本发明还涉及一种用于对具有顶部的井进行完井的完井系统，其包括：

-井孔；

-第一金属井管结构；

-第二金属井管结构，该第二金属井管结构包括至少一个环状屏障，该至少一个环状屏障具有管状部件，该管状部件安装为该第二金属井管结构的一部分并且被可膨胀金属套筒包围，该可膨胀金属套筒能借助于经由阀组件而从该第二金属井管结构内进入位于该管状部件与该可膨胀金属套筒之间的环形空间中的加压流体膨胀，该第二金属井管结构具有第二端部和最靠近该顶部的第一端部，该阀组件具有第一状态并具有第二状态，在该第一状态中，该第二金属井管结构的内部与该环形空间之间的流体连通被阻断，在该第二状态中，允许该第二金属井管结构的内部与该环形空间之间流体连通；

-第一输送机构，其用于以第一压力将清洁流体输送通过该第二金属井管结构；和

-第二输送机构，其用于以第二压力将水泥输送通过该第二金属井管结构，

其中该阀组件包括可断裂元件，该可断裂元件能在高于该第一压力和该第二压力的第三压力下断开，从而使该阀组件从该第一状态改变至该第二状态。

该第一状态可以是第一位置并且该第二状态可以是第二位置，并且该阀组件可包括第一活塞，该第一活塞能在该第一位置与该第二位置之间在第一内孔中移动，该第一活塞借助于该可断裂元件被维持在该第一位置中，并且该第一内孔具有第一开口和第二开口，该第一开口与该第二金属井管结构的内部流体连通，该第二开口与该环形空间流体连通。

此外，该弹簧元件可布置在第一内孔中，该弹簧元件配置成在该第一活塞从该第一位置向该第二位置移动时被压缩。

所述第一内孔可具有第三开口，该第三开口与该环空流体连通，用于在该第一活塞处于该第一位置时将该环形空间中的压力泄放至该环空。

此外，该阀组件可具有第二活塞，该第二活塞能在第一位置与第二位置之间在第二内孔中移动，该第二内孔具有与该第一内孔的第二开口流体连通的第一开口，并且该第二内孔具有与该环形空间流体连通的第二开口。

此外，该第二内孔可具有第三开口，该第二内孔的第三开口与该环空流体连通，用于在该第二活塞位于该第二位置时将该环形空间中的压力泄放至该环空。

此外，该阀组件可具有第二可断裂元件，该第二可断裂元件用于将该第二活塞维持在该第一位置中。

该完井系统可包括刮塞。

此外，该完井系统可包括顶部刮塞，该顶部刮塞位于水泥的顶部上并且该刮塞位于水泥的下方。

该阀组件可具有保持元件，该保持元件利用保持弹性件提供能量，以用于将该第一活塞锁定在该第二位置中。

此外，该第二金属井管结构可包括多个环状屏障。

最后，可在两个相邻的环状屏障之间布置入流控制装置。

附图说明

下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示意图出于示例目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：

图1示出了井下完井的局部剖视图；

图2示出了另一井下完井的局部剖视图；

图3示出了具有阀组件的环状屏障的剖视图；

图4示出了阀组件的剖视图；

图5示出了另一阀组件的剖视图；

图6A示出了另一阀组件的剖视图，其中，活塞处于其初始位置；

图6B示出了处于其关闭位置的图6A的活塞；和

图7示出了又一阀组件的局部剖视图。

所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。

具体实施方式

图1和2示出了用于对具有顶部51的井50进行完井的完井系统100。该完井系统100包括井孔52、第一金属井管结构103和第二金属井管结构104。该第二金属井管结构包括至少一个环状屏障1，该环状屏障具有安装为金属井管结构的一部分的管状部件7。该管状部件由金属制成并且被可膨胀金属套筒8包围，该可膨胀金属套筒能借助于经由阀组件11从第二金属井管结构内进入位于管状部件与可膨胀金属套筒8之间的环形空间15(在图3中示出)中的加压流体膨胀。第二金属井管结构104具有第二端部54和最靠近顶部的第一端部53。该阀组件具有第一状态，在该第一状态下，第二金属井管结构的内部14与环形空间之间不流体连通，并且该阀组件具有第二状态，在该第二状态下，允许第二金属井管结构的内部14与环形空间之间流体连通。完井系统还包括第一输送机构60和第二输送机构61，该第一输送机构用于在第一压力下将清洁流体输送经过第二金属井管结构，该第二输送机构用于在第二压力下将水泥输送经过第二金属井管结构。该阀组件包括可断裂元件24(在图4中示出)，该可断裂元件可在大于该第一压力和该第二压力的第三压力下断裂，从而使该阀组件能从第一状态改变为第二状态。

当进行完井作业时，该完井方法包括在第一金属井管结构103的下方而在井中钻设井孔52、在钻设井孔时使泥浆至少部分地循环、和提供第二金属井管结构104以及通常在使第二金属井管结构转动的同时而将该第二金属井管结构下入井中的至少部分地位于该第一金属井管结构的下方的位置。在将该第二金属井管结构下入井中(RIH)之后，该方法包括在第一压力下使清洁流体循环而经由该第二金属井管结构的第二端部离开以除去泥浆，该泥浆也在存在于位于金属井管结构与井孔的壁部5之间的环空2中。在清洁之后，该方法包括以第二压力使水泥向下移位通过第二金属井管结构并经由第二端部离开以进入环空2。在注水泥的步骤期间，该阀组件处于其第一位置，从而水泥不会进入环状屏障的空间并且因此不会使可膨胀金属套筒过快膨胀，即不会在注水泥过程结束前被膨胀。如果环状屏障过快膨胀，该环状屏障将在环空中提供妨碍流体经其通过的环状屏障并且因此水泥的循环便不再可能，因为通过水泥移位的流体或者水泥本身无法通过已膨胀的环状屏障。在注水泥之后，该方法包括将该第二金属井管结构的内部加压至高于该第一压力和该第二压力的第三压力，从而使该阀组件中的可断裂元件24断开。这将状态从第一状态改变为第二状态，并且之后通过进一步地对第二金属井管结构的内部加压，该可膨胀金属套筒被膨胀至紧贴井孔的壁部。

如图1所示，该完井系统的第二金属井管结构借助于连接至该第二金属井管结构104的第一端部的钻管67被下入井中。水泥借助于着落在第二端部54中并且封闭该第二金属井管结构的刮塞66而沿第二金属井管结构104被向下移位。之后对第二金属井管结构的内部加压，从而首先打开阀组件以将状态改变为第二状态，并且之后使环状屏障1的可膨胀金属套筒8膨胀。之后，断开钻管67并下入生产油管105，并且例如如图2所示地使该生产油管与该第二金属井管结构至少部分重叠，或者，该生产油管可布置在第二金属井管结构104的上方，其中环状屏障位于该生产油管的外表面与该第一金属井管结构103的内表面之间。

在图3中，环状屏障1被示出处于其已膨胀状态下并且因此阀组件被示出处于其第二状态下。环状屏障1在井下于位于该第二金属井管结构104与井孔6的壁部5之间的环空2中膨胀，以便在井孔的具有第一压力P1的第一区域101与具有第二压力P2的第二区域102之间提供区域隔离。该环状屏障包括管状部件7，该管状部件适于安装为第二金属井管结构104的一部分并且具有内部14，该内部14为第二金属井管结构的内部并且因此管状部件的内部与第二金属井管结构的内部之间流体连通。环状屏障1还包括可膨胀金属套筒8，该可膨胀金属套筒围绕管状部件7并且具有面向管状部件的套筒内表面9和面向井孔6的壁部5的套筒外表面10。在图3所示的已膨胀位置处，该套筒外表面紧贴该壁部。可膨胀金属套筒8的每个端部12均与管状部件7连接，从而在可膨胀金属套筒的套筒内表面9与该管状部件之间形成环形空间15。环状屏障1具有第一开口16，该第一开口与第二金属井管结构的内部14流体连通并且因此与管状部件流体连通。环状屏障1还具有第二开口17，该第二开口与环形空间15流体连通。当管状部件7的内部14被加压至第三压力时，该阀组件的状态从第一状态改变为第二状态，并且流体流入环形空间15中，从而使可膨胀金属套筒8膨胀至已膨胀位置，如图3所示。

在图4中，该第一状态是第一位置并且该第二状态是第二位置。该阀组件包括第一活塞21，该第一活塞能在第一位置与第二位置之间在第一内孔18中移动。该第一活塞借助于可断裂元件24被维持在该第一位置中。该第一内孔具有第一开口16和第二开口17，该第一开口与该第二金属井管结构104的内部14流体连通，该第二开口与环形空间15流体连通。在注水泥之后，将第二金属井管结构104的内部的压力增大至第三压力并使可断裂元件24断开，使第一活塞21移动至虚线示出的位置并建立第一开口16与该第二开口17之间的流体连通，并且当例如通过维持压力或通过进一步增大压力而进一步加压时，环状屏障1的可膨胀金属套筒8膨胀，如图1所示。如果活塞返回，则密封元件34密封该第一开口。第一内孔18具有第三开口37，当第一活塞处于第一位置且当将第二金属井管结构下入井中时，该第三开口与环空2流体连通，用于使环形空间15中的压力泄放至环空2，从而使可膨胀金属套筒8不会塌缩。

只要第一压力和第二压力不超过第三压力，则即使是在高于期望的压力的压力下执行清洁和注水泥，环状屏障也不会在阀组件处于关闭位置时而在清洁和注水泥时意外地膨胀。因此，确保了例如注水泥能在不过早使环状屏障膨胀而堵塞环空的情况下如所期望地执行。因此，在与环状屏障中的膨胀开口相对的压力激活的阀处于其关闭位置的情况下下入水泥。该阀在达到第三压力时被激活/打开，即剪切销断开，从而在注水泥作业结束之前，该阀不会被打开，从而该环状屏障不会过早膨胀。

图3的环状屏障1还包括第一内孔18，该第一内孔具有内孔延伸长度并包括具有第一内径的第一内孔部分19和具有大于该第一内孔部分的内径的内径的第二内孔部分20。该第一开口16和该第二开口17布置在该第一内孔部分19中并且它们沿该内孔延伸长度移位/间隔开。环状屏障1还包括第一活塞21，该第一活塞布置在该第一内孔18中。该活塞包括第一活塞部分22，该第一活塞部分具有基本上对应于第一内孔部分19的内径的外径。该第一活塞包括第二活塞部分23，该第二活塞部分具有基本上对应于第二内孔部分20的内径的外径。环状屏障1还包括破坏元件24C，该破坏元件阻止第一活塞21移动，直至在内孔18中达到预定压力。破坏元件24C的强度基于作用在活塞的端部的面积上的预定压力设定，并且因此外径之差导致第一活塞在压力超过预定压力时移动。第一活塞21包括为通孔的流体通道25，该通孔提供第一内孔部分19与第二内孔部分20之间的流体连通。

通过具有带流体通道的第一活塞，第一内孔部分与第二内孔部分之间的流体连通被提供成使得一旦破坏元件破裂/断裂，活塞便能移动，这导致至管状部件的内部的流体连通被阻断。以这种方式，提供了没有另外的流体通道的简单方案，并且由于第二活塞部分的外径大于第一活塞部分的外径的事实，流体压力施加至其上的表面积大于第一活塞部分的流体压力施加至其上的表面积。因此，当环状屏障被膨胀并且已建立用于使破坏元件24C断裂从而允许活塞移动的压力时，允许活塞移动。

在图3中，破坏元件24C是剪切盘并且活塞尚未移动至其关闭位置，并且在图6A和6B中，破坏元件24C也是剪切销。在图6A中，剪切销完好无损并且延伸穿过第一活塞和插入件43，并且在图6B中，该剪切销被剪切并且该活塞被允许移动，并且该插入件43已朝向内孔18的中心移动。取决于所需的用于提供井下隔离的隔离方案，基于膨胀压力来选择破坏元件24C，从而在比膨胀压力高但比会破坏可膨胀金属套筒或会危及井下的其他完井部件的功能的压力低的压力下断裂。在图3中，内孔18和活塞21布置在将可膨胀金属套筒8与管状部件7连接的连接部件26中。在另一实施例中，内孔18和活塞21布置在该管状部件7中。

在图6A中，可断裂元件24例如剪切盘在第一开口16与第二开口17之间布置在第一内孔部分19中，从而当达到第三压力时，该可断裂元件24断开并且阀组件从图6A所示的第一状态改变至第二状态。在环状屏障膨胀之后，第一活塞21移动至图6B所示的位置，其中破坏元件24C也已断开。

在图6A和6B中，第一活塞21具有在第一活塞部分22处的第一活塞端部27和在第二活塞部分23处的第二活塞端部28。第一活塞端部具有第一活塞端面29并且第二活塞端部具有第二活塞端面30。此外，第二活塞端面30的端面面积大于第一活塞端面29的端面面积，以便能使活塞21朝向第一内孔部分19移动。端面面积之差导致了作用在活塞21上的力的差异，从而导致活塞移动至断开/结束第一开口16与第二开口17之间的流体连通。

如图6A所示，第一活塞部分22在活塞21的初始位置中部分地延伸到第二内孔部分20中并且在活塞与内孔的内壁32之间形成环状空间31。当流体压在第二活塞端面30上时，活塞21在第二活塞部分23到达第一内孔部分19时停止移动，从而导致第二活塞部分抵靠由第一内孔部分19的内径与第二内孔部分20的内径之差而形成的环形端面33上，这在图6B中示出。环状空间31与位于金属井管结构与井孔的内壁之间的环空流体连接并且因此经由第三开口37泄压，从而允许活塞21的移动。

第一活塞部分22包括两个环形密封元件34，每个环形密封元件均布置在第一活塞部分22中的环形凹槽35中。这两个环形密封元件34以预定距离布置并且从而在活塞21的关闭位置中布置在第一开口16的相对侧，如图6B所示。此外，第二活塞部分23包括布置在环形凹槽35B中的两个密封元件34B。

在图6A和6B中，该环状屏障还包括锁定元件38，该锁定元件适于在活塞处于关闭位置时机械地锁定活塞21，从而堵塞该第一开口16，如图6B所示。

在图6A中，第二活塞部分23包括锁定元件38，该锁定元件布置在活塞21的第二活塞端部28处。形状类似夹套/筒夹的锁定元件38在活塞移动至阻塞第一开口16时被释放，并且因此，该夹套径向向内移动，如图6B所示。

当使用机械锁来阻止活塞的逆向移动时，无需止回阀来防止活塞在环状屏障内部的压力增大时返回。以这种方式，消除了污垢阻碍止回阀关闭的风险以及屏障的环形空间中的压力增加迫使活塞返回并再次提供从管状部件的内部的流体连通的风险。在已知的使用止回阀的方案中，当用更冷的流体如海水压裂地层时，可膨胀金属套筒具有断裂或破裂的潜在风险。通过永久地阻断环形空间与金属井管结构的内部之间的流体连通，可膨胀金属套筒将不会经受这样的温度和压力的大改变，这显著降低了断裂的风险。

在图5中，阀组件包括弹簧元件65，该弹簧元件布置在第一内孔18中并配置成在第一活塞21从第一位置向第二位置移动时被压缩。在可膨胀金属套筒膨胀完成后，该弹簧元件的压缩力推动该第一活塞返回至其第一位置，使得环形空间15与环空流体连通，以用于使空间内部的压力与环空中的压力平衡。第三开口也可与换向阀流体连接，该换向阀具有与第一区域(在图3中示出)流体连通的第一出口和与第二区域流体连通的第二出口，从而使空间可与第一区域或第二区域中的最高压力平衡。

在图7的视图中，为了便于理解，阀组件示出为其所有的流体通道均在相同平面中。然而，当将阀组件布置在管状部件的外表面上时，这当然并非是必须的情况。阀组件具有第二活塞71，该第二活塞在第一位置与第二位置之间在第二内孔72中移动。该第二内孔具有第一开口73，该第一开口73与第一内孔18的第二开口17流体连通。该第二内孔具有第二开口74，该第二开口与环形空间15流体连通。当将第二金属井管结构下入井中时，该第二活塞71处于第一位置，即打开位置，但第一活塞21处于其关闭的第一位置，使得不允许流体流入第二内孔72中，直至达到第三压力。但当RIH时，空间15通过开口74、73、17和37与环空2平衡。当达到第三压力时，可断裂元件24由于环空与第二金属井管结构的内部14之间的压差而断开，并且第一活塞21移动至其位于第二开口17与第三开口37之间的第二位置，从而能经由开口17、73和74而实现第一开口16与空间15之间的流体连通。在第一活塞21的第二位置中，该第二开口17与第三开口37不流体连通。在可膨胀金属套筒膨胀之后，第二活塞71如上所述地相对于图6A和6B中的第一活塞移动，并且在开口74与75之间提供流体连通，用于使空间中的压力与环空中的压力平衡，同时永久地关闭开口74与开口73之间的流体连通，并且因此断开空间15与第二金属井管结构的内部14之间的流体连通。

因此，第二内孔具有第三开口75，该第三开口与环空2流体连通，用于在第二活塞71处于第二位置时将环形空间15中的压力泄放至环空。第三开口75可与上述换向阀流体连通，以用于使空间中的压力与第一区域或第二区域中的最大压力平衡。因此，该阀组件具有第二可断裂元件24B，该第二可断裂元件等同于用于将第二活塞71维持在第一位置(如上所述)的破坏元件24C。

如能在图1和2中看到的，该第二金属井管结构包括多个环状屏障和布置在两个相邻的环状屏障之间的、用于允许生产流体进入金属井管结构中并沿生产油管105进一步上行的入流控制装置108。当清洁和注水泥时，压力可大约相同，使得第一压力基本上等于该第二压力。

水泥的移位通过移动刮塞66来执行。刮塞66可用作底部塞，以使水泥推动该刮塞在井中前进并且使得该刮塞66坐落在第二金属井管结构的第二端部54中，如图1所示。系统100还可包括顶部刮塞68(如图2所示)，该顶部刮塞布置在水泥的顶部，从而将水泥从第二金属井管结构的内表面刮掉。该完井方法可进一步包括在水泥的顶部例如顶部刮塞的顶部上引入移位流体，如盐水或类似的轻质流体，以使水泥移位通过该第二金属井管结构。使用作为移位流体的轻质流体使得它能够在之后被容易地转移/移位。该完井方法可进一步包括在轻质的移位流体的顶部引入重质流体以能够在以后控制该井。该完井方法进一步包括确定该第一压力，例如基于水泥种类、环空尺寸和高度和因此井孔的壁部与第二金属井管结构的外表面之间形成的距离来确定该第一压力。

在图7中，阀组件11在第一内孔中包括保持元件57，该保持元件利用保持弹性件/保持弹簧58提供能量，以使得当第一活塞21移动通过保持元件57和第二开口17时，保持弹性件58将保持元件57推动至突出至第一内孔18中，从而防止第一活塞21返回。

流体或井筒流体是指存在于油井或气井井下的任何类型的流体，如天然气、石油、油基泥浆、原油、水等。气体是指存在于井、完井、或裸井中的任何类型的气体组分，并且油是指任何类型的油组分，例如原油，含油流体等。气体、油和水流体可因此均分别包括除气体、油和/或水之外的其它元素或物质。

套管或金属井管结构是指井下使用的与石油或天然气生产有关的任何类型的管、管道、管结构、衬管、管柱等。

尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领域技术人员来说将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种用于对具有顶部(51)的井(50)进行完井的完井方法，包括：

-在第一金属井管结构(103)的下方位置在井中钻设井孔(52)；

-在钻设该井孔时使泥浆至少部分地循环；

-提供第二金属井管结构(104)，该第二金属井管结构具有至少一个未膨胀的环状屏障(1)，所述环状屏障具有管状部件(7)，所述管状部件由可膨胀金属套筒(8)包围，该可膨胀金属套筒能借助于经由阀组件(11)而从该第二金属井管结构内进入位于该管状部件与该可膨胀金属套筒之间的环形空间(15)中的加压流体膨胀，该第二金属井管结构具有第二端部(54)和最靠近该顶部的第一端部(53)，该阀组件具有第一状态并且具有第二状态，在该第一状态中，该第二金属井管结构的内部(14)与该环形空间之间的流体连通被阻断，在该第二状态中，允许该第二金属井管结构的内部与该环形空间之间流体连通；

-将该第二金属井管结构下入井中到至少部分地位于该第一金属井管结构的下方的位置；

-在第一压力下使清洁流体循环而经由该第二端部离开以除去至少部分的泥浆；

-使水泥在第二压力下向下移位通过该第二金属井管结构并且经由该第二端部离开以进入位于该第二金属井管结构与该井孔的壁部(5)之间的环空(2)中；

-对该第二金属井管结构的内部加压至高于该第一压力和该第二压力的第三压力，从而断开位于该阀组件中的可断裂元件(24)，这将状态从该第一状态改变为该第二状态；和

-对该第二金属井管结构的内部进一步加压，从而使该可膨胀金属套筒膨胀至紧贴该井孔的壁部。

2.根据权利要求1所述的完井方法，其中，该阀组件包括第一活塞(21)，该第一活塞能从该第一状态至该第二状态地在第一内孔(18)中移动，该第一活塞借助于该可断裂元件而被维持在该第一状态。

3.根据权利要求1或2所述的完井方法，其中，使水泥移位通过使刮塞(66)移位来执行。

4.根据前述权利要求中任一项所述的完井方法，进一步包括通过将钻管(67)连接至该第二金属井管结构的第一端部来执行该第二金属井管结构的下入。

5.根据权利要求4所述的完井方法，进一步包括在该可膨胀金属套筒膨胀之后使该钻管断开连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的完井方法，进一步包括确定该第一压力。

7.根据前述权利要求中任一项所述的完井方法，进一步包括在水泥的顶部或刮塞的顶部引入移位流体如盐水或类似的轻质流体，以便使水泥移位。

8.根据前述权利要求中任一项所述的完井方法，进一步包括将生产油管(105)下入井中至与该第二金属井管结构部分地重叠的位置或位于该第二金属井管结构的上方的位置。

9.根据前述权利要求中任一项所述的完井方法，其中，在下入该第二金属井管结构的同时，使该环形空间向该环空中泄压。

10.一种用于对具有顶部(51)的井(50)进行完井的完井系统(100)，其包括：

-井孔(52)；

-第一金属井管结构(103)；

-第二金属井管结构(104)，该第二金属井管结构包括至少一个环状屏障(1)，该至少一个环状屏障具有管状部件(7)，该管状部件安装为该第二金属井管结构的一部分并且被可膨胀金属套筒(8)包围，该可膨胀金属套筒能借助于经由阀组件(11)而从该第二金属井管结构内进入位于该管状部件与该可膨胀金属套筒之间的环形空间(15)中的加压流体膨胀，该第二金属井管结构具有第二端部(54)和最靠近该顶部的第一端部(53)，该阀组件具有第一状态并具有第二状态，在该第一状态，该第二金属井管结构的内部(14)与该环形空间之间的流体连通被阻断，在该第二状态，允许该第二金属井管结构的内部与该环形空间之间流体连通；

-第一输送机构(60)，其用于以第一压力将清洁流体输送通过该第二金属井管结构；和

-第二输送机构(61)，其用于以第二压力将水泥输送通过该第二金属井管结构，

其中该阀组件包括可断裂元件(24)，该可断裂元件能在高于该第一压力和该第二压力的第三压力下断开，从而使该阀组件从该第一状态改变至该第二状态。

11.根据权利要求10所述的完井系统，其中，该第一状态是第一位置并且该第二状态是第二位置，该阀组件包括第一活塞(21)，该第一活塞能在该第一位置与该第二位置之间在第一内孔(18)中移动，该第一活塞借助于该可断裂元件(24)维持在该第一位置，该第一内孔具有第一开口(16)和第二开口(17)，该第一开口与该第二金属井管结构的内部(14)流体连通，该第二开口与该环形空间流体连通。

12.根据权利要求11所述的完井系统，其中，该第一内孔具有第三开口(37)，该第一内孔的第三开口与该环空(2)流体连通，用于在该第一活塞位于第一位置时将该环形空间中的压力泄放至该环空。

13.根据权利要求11或12所述的完井系统，其中，该阀组件具有第二活塞(71)，该第二活塞能在第一位置与第二位置之间在第二内孔(72)中移动，该第二内孔具有与该第一内孔的第二开口流体连通的第一开口(73)，并且该第二内孔具有与该环形空间流体连通的第二开口(74)。

14.根据权利要求13所述的完井系统，其中，该第二内孔具有第三开口(75)，该第二内孔的第三开口与该环空流体连通，用于在该第二活塞位于第二位置时将该环形空间中的压力泄放至该环空。

15.根据权利要求13或14所述的完井系统，该阀组件具有第二可断裂元件(24B)，该第二可断裂元件用于将该第二活塞维持在该第一位置。

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