CN1922384A - 用来在井孔中使管状元件膨胀的系统 - Google Patents
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Abstract
提供有一种用来使延伸到在地层中形成的井孔中的管状元件膨胀的系统。该系统包括：一个扩张器，布置成依靠扩张器穿过管状元件的轴向运动使管状元件膨胀；一个致动系统，用来引起扩张器穿过管状元件运动，致动系统包括至少一个致动工具；及一个控制系统，用来控制致动系统，包括一个远程控制单元和用于每个致动工具的一个相应控制器。远程控制单元布置成把一个声频信号传输到从延伸到井孔中的所述管状元件和另一个细长部件选择的声学导体，每个控制器布置成从声学导体接收所述声频信号，并且在接收到所述声频信号时控制对应的致动工具。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来使延伸到在地层中形成的井孔中的管状元件膨胀的系统。一般地这种系统包括：一个扩张器，布置成依靠扩张器穿过管状元件的轴向运动使管状元件膨胀；和一个致动系统，用来引起扩张器穿过管状元件运动，该致动系统包括至少一个致动工具。
背景技术
传统井孔管，如井孔套，具有随井孔深度逐步减小的直径。这是因为每个下部管必须穿过以前安装的上部管降下，并因此必须具有比上部管小的直径。
已经设法以各种方式使下部井孔套膨胀，借此普通的概念是穿过下部套拉动或泵送一个扩张器(也称作心棒)。在这种过程中的一个问题是，难以从地面控制井下致动系统，因为这样的致动系统一般包括装有诸如阀或马达之类的元件的各种致动工具，这些元件以特定顺序操作。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种用来使在井孔中延伸的管状元件膨胀的改进系统，该系统克服了上述问题。
按照本发明，提供有一种用来使延伸到在地层中形成的井孔中的管状元件膨胀的系统，该系统包括：
-一个扩张器，布置成依靠扩张器穿过管状元件的轴向运动使管状元件膨胀；
-一个致动系统，用来引起扩张器穿过管状元件运动，致动系统包括至少一个致动工具；及
-一个控制系统，用来控制致动系统，包括一个远程控制单元和用于每个致动工具的一个相应控制器，远程控制单元布置成把一个声频信号传输到从延伸到井孔中的所述管状元件和另一个细长部件选择的声学导体，每个控制器布置成从声学导体接收所述声频信号，并且在接收到所述声频信号时控制对应的致动工具。
通过经管状元件、或经其它细长部件传输一个特定声频信号，实现特定控制器仅对特定信号起反应，而其它控制器对不同的特定信号作出反应。以这种方式，通过把在对应序列中的特定声频信号引入到管状或细长部件中，能操作致动工具。
所述另一个细长部件适当地是包含在管状元件中的流体本体。
优选地每个控制器装有相应能量源，该能量源布置成在由控制器接收到所述声频信号时致动对应的致动工具。例如，这样的能量源是液压能量源、电能量源及机械能量源之一。
附图说明
下面参照附图、更详细地和通过例子将描述本发明，在附图中：
图1示意表示用来使在井孔中的套膨胀的一个实施例；和
图2-7示意表示在膨胀过程的各个阶段处图1的实施例的细节，如下面更详细地描述的那样。
在附图中类似附图标记涉及类似元件。
具体实施方式
参照图1，表示形成在地层2中的一个井孔1，井孔1装有一个从地面处的井口5延伸的上部套4、和一个从井口5穿过上部套4延伸到井孔1的底部附近的深度的下部套6。一个运行钻具组8从在地面处的钻探机(未表示)穿过下部套管6延伸，并且连接到一个用来使下部套管6径向膨胀的扩张器10上。扩张器10刚好布置在下部套6的下端下面。运行钻具组8装有一个与提供在扩张器10中的一个通孔连通的流体通道，用来把液压流体泵送到扩张器10下面的空间。
提供一个致动系统12，用来穿过下部套6拉动和泵送扩张器10，以便使下部套管6膨胀。致动系统12包括三个致动工具，即一个液压拉动工具14(下文称作“力倍增器”)；一个可膨胀锚16，用来把力倍增器14的上端锚定到下部套6的内表面上；及一个可膨胀栓塞18，用来密封下部套6的内部。栓塞18由一个可释放连接器20连接到扩张器10上。力倍增器14包括两个可伸缩部件22、24，可伸缩部件22、24是可操作的，以在把液压动力经运行钻具组8供给到力倍增器时能彼此相对地轴向向内运动。
提供一个控制系统，用来控制力倍增器14、可膨胀锚16及可膨胀栓塞18。控制系统包括一个布置在地面处的远程控制单元26、和用于每个致动工具14、16、18的一个相应控制器(未表示)，该相应控制器布置在相应控制器从属的致动工具处。远程控制单元26由控制线28连接到一个声频发射机30上，声频发射机30用来把声频信号发射到下部套6中。每个控制器包括一个声频接收机，该声频接收机布置成允许控制器从下部套6接收声频信号。此外，每个控制器装有一个相应能量源，该能量源布置成在由控制器接收到声频信号时致动对应的致动工具。这样的能量源能是液压能量源、电能量源或机械能量源。建立能量源以在相互不同的声频信号下致动相应的致动工具。例如，声频信号的频率和音量可以不同。
一种能用在本发明的用途中的具有一个声频发射机和声频接收机的适当控制系统，公开在WO 92/06278中。
在图2中表示的是下部套6在其膨胀之前的下部，借此可膨胀锚16已经膨胀成靠压套6的内表面，从而把力倍增器14的上端锚定到套管6上。
在图3中表示的是在扩张器10已经由力倍增器14拉入下部套6的下部中一段短距离之后的致动系统12。
在图4中表示的是在通过泵送位于扩张器10下面的流体使下部套6进一步膨胀期间的致动系统12。
在图5中表示的是在第一和第二下部套4、6的重叠部分膨胀之后的致动系统12。
在图6中表示的是在可膨胀栓塞18重新连接到扩张器10上之后的致动系统12。
在图7中表示的是在应急操作期间的致动系统12。
在通常使用期间，上部套4安装和粘结在井孔中，此后井孔1被进一步钻探并且下部套6被降入井孔1中。下部套与运行钻具组8同时伸到井孔1中，运行钻具组8悬挂液压拉动工具14、力倍增器14及可膨胀栓塞18。可选择地套6在下降期间由扩张器10、力倍增器14及运行钻具组8悬挂。
远程控制单元26然后被操作，以借助于发射机30把一个第一声频信号引导到下部套管6中。选择第一声频信号，从而可膨胀锚16的能量源对信号作出反应。信号由可膨胀锚16的控制器借助于其声频接收器拾取，并因此，可膨胀锚16使其本身膨胀而靠压套6，借此力倍增器的上端锚定到套6上，如图2中所示。
在下个步骤中，远程控制单元26被操作，以借助于发射机30把一个第二声频信号引导到下部套6中，该第二声频信号是这样的，从而力倍增器14由其相应能量源致动。力倍增器14由此把扩张器10(有栓塞18连接到其上)拉入下部套6的下部中一段短距离，并由此使所述下部膨胀，如图3中所示。
然后远程控制单元26被操作，以借助于发射机30把一个第三声频信号引导到下部套6中。第三声频信号是这样的，从而可膨胀锚16的能量源使可膨胀锚16从套6的内表面退回。
一个第四声频信号然后被引导到下部套6中，从而可膨胀栓塞18的能量源使栓塞18膨胀而靠压下部套6的膨胀部分的内表面由此密封下部套6，并且通过脱开连接器20从扩张器10解锁栓塞18。此后液压流体经运行钻具组8和扩张器10的通孔泵送到在扩张器10与栓塞18之间的空间中。这种泵送作用使扩张器10穿过下部套6向上运动，并由此使下部套6膨胀，如图4中所示。
当扩张器10到达在上部套5与下部套6的重叠段处时，这些重叠段同时膨胀，如图5中所示。要理解，使扩张器10穿过重叠段运动所需要的力比以前大。鉴于这点，如果上部套4的重叠部分具有减小的强度，则可能是有利的。
在一个另外步骤中，扩张器10在运行钻具组8上穿过第二套6下降，直到扩张器10借助于连接器20再次锁定到栓塞18上。在这方面注意，膨胀套6的内径自然稍大于扩张器10的外径，从而扩张器10的下降应该没有障碍。然后致动系统12借助于运行钻具组8被收回到地面，如图6中所示。
如果下部套6被损坏，则穿过下部套6的扩张器10的泵送借助于布置在套6的下端处的栓塞18不是始终可能的。这是因为损坏段可能不能承受高的内部流体压力。在这样的情况下，栓塞18能设置在离下部套6的下端的一段距离处，即在套6的损坏段的上方。这种情形表示在图7中。
Claims (10)
1.一种用来使延伸到在地层中形成的井孔中的管状元件膨胀的系统，该系统包括：
-扩张器，布置成依靠扩张器穿过管状元件的轴向运动使管状元件膨胀；
-致动系统，用来引起扩张器穿过管状元件运动，致动系统包括至少一个致动工具；及
-控制系统，用来控制致动系统，包括远程控制单元和用于每个致动工具的相应控制器，远程控制单元布置成把声频信号传输到从延伸到井孔中的所述管状元件和另一个细长部件中选择的声学导体，每个控制器布置成从声学导体接收所述声频信号，并且在接收到所述声频信号时控制对应的致动工具。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，管状元件是一个井孔套。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述另一个细长部件是包含在管状元件中的流体本体。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其中，每个控制器装有相应能量源，该能量源布置成在由控制器接收到所述声频信号时致动对应的致动工具。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，能量源是液压能量源、电能量源及机械能量源之一。
6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其中，第一所述致动工具是一个用来拉动扩张器穿过管状元件的液压拉动工具。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，第二所述致动工具是一个可膨胀锚，该可膨胀锚布置成在锚膨胀时把拉动工具锚定到管状元件的内表面上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其中，第三所述致动工具是一个用来密封管状元件的端部的可膨胀栓塞，所述栓塞可释放地连接到扩张器上。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，扩张器和所述栓塞设有一个用来把栓塞锁定到扩张器上的锁定机构。
10.大体上如在此之前参照附图描述的那样的系统。
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