CN1950585B - 展开组件进入井中 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种技术，该技术操纵隔离装置进入井中并使用隔离装置形成密封以产生井的第一区域，其从井的第二更高压区域隔离井的表面。该技术还包括：操纵组件进入第一区域并连接隔离装置和所述组件以消除密封。在消除密封后，操纵隔离装置连同组件一起再次进入井中。采用这种技术可将比使用传统润滑器可能实现的更长的组件插入井中。

Description

展开组件进入井中

技术领域

本发明总体涉及展开组件进入井中，例如筛网组件的展开。

背景技术

一般地下井包括微粒，经常被称为“沙子”，其可能缩小井下生产流路。而且，在井中具有高压的沙子可能腐蚀井下生产设备。因此，一般的地下井可依靠砾石的过滤基底来在井中将沙子从井下的井流体中分离。

更具体地说，井一般包括圆柱形筛网，其形成缓冲，以在筛网和地层之间径向地保持砾石。筛网的内部与生产管柱的中心通道液体连通。因此，砾石从井流体中过滤沙子，而筛网阻止砾石进入筛网的内部。由于这种设置，井流体流过砾石，进入筛网的内部并进入生产管柱的中心通道至井表面。

一般在具有正表面压的井中安装筛网时会有问题。安装筛网的传统技术包括：通过引入重质量流体进入井中“压井(killing)”，来平衡井产生的压力。另一种技术包括使用相对较短的筛网组件并通过井的润滑器插入这些筛网组件。

然而，安装筛网的传统技术会耗费大量时间且可能使用相当昂贵的修井流体和设备。因此，还不断需要更好的系统和/或技术用以在井中安装例如筛网组件的组件。

发明内容

在本发明的实施例中，一种可用于井中的技术包括：操纵隔离装置进入井中并使用隔离装置形成密封以产生井的第一区域，其将井的表面与井的第二更高压区域隔离。该技术包括操纵组件进入第一区域并连接隔离装置和所述组件以消除密封。在消除密封后，操纵隔离装置连同组件一起再次进入井中。

本发明的优点和其它特点将通过以下说明、附图和权利要求变得显见。

附图说明

图1为描述根据本发明实施例在井中展开组件的技术的流程图。

图2和图3为描述根据本发明实施例安装用以隔离来自井表面的井压的隔离装置的井的示意图。

图4为描述根据本发明实施例的操纵筛网组件进入由隔离装置建立的隔离区域的井的示意图。

图5为描述根据本发明实施例在安装筛网组件中的冲洗操作的井的示意图。

图6为描述根据本发明实施例筛网组件位于最终位置时的井的示意图。

图7为描述根据本发明实施例井在生产状态下的示意图。

图8为示出根据本发明实施例在井中安装筛网组件的技术的流程图。

图9为示出根据本发明实施例在井中安装液压射孔器管柱的技术的流程图。

具体实施方式

参考图1，技术10可用于在具有正表面压的地下井中安装组件。该组件可为仅在井下安装的隔离子系统，其可被启动以使该子系统与井的其它部分隔离。该组件可具有一个或多个部分(例如，多孔部分)，其在该组件在井下展开时不会与井的润滑器形成足够的密封。然而，由于技术10，不能依靠润滑器的密封来隔离来自井表面的井的正压。

技术10包括靠近井表面建立隔离区域以容纳所述组件。该隔离区域为用以将井的表面与该隔离区域下方的井压隔离的压力缓冲区域。因此，该组件可展开入井中，穿过井的润滑器并进入隔离区域，而不需要在润滑器和组件之间形成密封。当组件完全容纳在隔离区域中后，去除该区域以允许该组件在井下的进一步展开。

更具体地说，按照技术10，操纵隔离装置进入井中直至隔离装置到达即将创建的隔离区域的低端的深度(方框12)。这样，该深度位于或低于组件清除润滑器并完全容纳在隔离区域中后组件低端所到达的深度。然后设定绝缘装置以形成隔离区域的低端(方框14)。随后，操纵组件进入隔离区域。当组件清除润滑器后，润滑器从井表面密封该隔离区域，以使得隔离装置解封以去除密封从而消除隔离区域。

由此，按照技术10，操纵该组件进入井中(方框16)直至该组件连接隔离装置(方框1 8)。该连接用来解封隔离装置，以释放隔离装置而使其运动，还消除由隔离装置在前面产生的密封。然后，继续按照技术10操纵该组件和隔离装置(连接至该组件底部)进入井中。

在本发明的一些实施例中，作为更具体的例子，该组件可为筛网组件，其用于(当完全安装时)将过滤砾石基底径向保持在井的特定区域。该筛网组件为相对多孔的筛网，且不会形成对于井的润滑器的足够密封。然而，使用技术10，可在不使用加重压井液以“压井”或不展开筛网组件在更小的部分中进入井中的情况下操纵该筛网组件进入井中。为了进一步结合筛网组件描述技术10，图2示出根据本发明实施例的地下井50。

地下井50包括排布有井套管柱52的井道，虽然在本发明的一些实施例中并50可为无套管的。生产管柱54通过由套管柱52限定的通道延伸。如图2所示，在本发明的一些实施例中，在生产管柱54的外部和套管柱52的内表面之间可形成有环形密封56。

井50包括一个或多个生产区域，例如图2中所示的示例性生产区域60。该生产区域60包括一个或多个形成在套管柱52中的钻孔，以及一个或多个对应的延伸入周围结构的钻孔管道。如下面结合图2～7所述，漏网(图2中未示出)安装在生产区域60中并在区域60中保持过滤砾石基底。这样，井中的流体流过砾石使沙子被从流体中去除。过滤后的流体进入筛网的内部并流经生产管柱54的中心通道至井的表面。筛网为按照技术10(图1)在井下操作的筛网组件(图2中也未示出)的一部分。

更具体地说，为了安装筛网，首先在靠近井50的表面形成隔离区域69以容纳包括筛网的筛网组件。根据本发明的一些实施例，使用例如封隔器(packer)70的隔离装置形成隔离区域69。封隔器70具有中心通道和用以在封隔器70的外部和生产管柱54的内表面之间形成密封的环形密封构件80。需要注意，封隔器70是根据本发明的各个实施例可用的很多不同类型的隔离装置中的一种。例如，在本发明的其它实施例中，桥塞可代替封隔器70使用。

在本发明的一些实施例中，在管柱68上在井下(在生产管柱54的中心通道内)操纵封隔器70。根据本发明的一些实施例，管柱68可为线圈式管柱，虽然其它类型的管柱(例如，连接管柱)也可在本发明的其它实施例中使用。而且，根据本发明的各个实施例，可用另一输送装置代替管柱68，例如钢缆、钢丝等，依据本发明的具体实施例而定。

对于图2中所示的本发明实施例，封隔器70设置在管柱68的底端并下降至井下直到封隔器70达到一深度(称为“D”，见图2)，该深度为即将形成的隔离区域69的底部的深度。这样，在读取该深度D后，设定封隔器70，也就是启动封隔器70而产生环形密封80，以扩展而在封隔器70的外部管体和生产管柱54的内表面之间形成密封。在本发明的一些实施例中，封隔器70可包括封隔器底座和释放工具(未示出)。环形密封80形成向上延伸至井表面的隔离区域69的底部。

可根据本发明的具体实施例，使用各种不同的机构设定封隔器70。例如，在本发明的一些实施例中，封隔器70可为液压型封隔器，而在本发明的其它实施例中，封隔器70可为重力型封隔器。因此，很多变形都是可以的，也都包括在所附权利要求的范围之内。

这样，封隔器70的底座在封隔器70上方建立隔离区域69，以将封隔器70下方的井压与井表面隔离。这样，由于这种隔离，润滑器64(管柱68穿过该润滑器延伸)不需要与多孔筛网组件形成密封。取而代之，在井的表面，展开筛网组件延伸穿过润滑器64并穿过井的井头62。当达到深度D后，筛网组件清除润滑器64，以使得筛网组件完全容纳在隔离区域69中，且润滑器64与筛网组件上方的线圈管柱形成密封。

由于下面要解释的原因，在本发明的一些实施例中，封隔器70可包括止回阀82，其为允许经过封隔器70的中心通道从止回阀82的上方区域通至止回阀82下方区域的一条流路的装置。而且，如图2所示，在本发明的一些实施例中，冲洗喷嘴84可位于止回阀82下方的封隔器70的端部。如下面进一步所述，冲洗喷嘴84可用于冲洗砾石充填的操作中。在本发明的其它实施例中，例如没有采用冲洗砾石充填的操作的实施例中，封隔器70可不包括冲洗喷嘴84。

图3示出在封隔器70上方的管柱68的一部分74(图2)已从封隔器70断开并从井中移除后，留下封隔器70在井中时的井50的情况。在这种状态下，隔离区域69形成在封隔器70的上方。

参考图4，利用隔离区域69，筛网组件(也称为“底洞组件”)，例如示例性的筛网组件100，可被降低至井中隔离区域69的内部。在本发明的一些实施例中，在其它可能的组件中，筛网组件100包括：补救或释放工具109、封隔器108，筛网102和释放工具104。在本发明的其它实施例中，筛网组件100可具有其它和/或不同组件。

封隔器108(初始在解封状态)连接至筛网102的顶端；而释放工具104连接至筛网102的底端。释放工具104设计为连接封隔器70的配套的连接器77(例如，接头)以将筛网组件100和封隔器70锁在一起。

在本发明的一些实施例中，当筛网组件100和封隔器70锁在一起后，可向筛网组件100施加向上的力(从井的表面)以提升筛网组件100并产生抵抗封隔器70的向上的力以使封隔器70解封。筛网组件100与解封的封隔器70可在井下被进一步降低。需要注意，此时，润滑器64在包括筛网组件100的管柱和井之间形成密封。

在本发明的一些实施例中，筛网组件100(和连接的封隔器70)可在井下被降低直至筛网100位于生产区域60中。然后，环形砾石浆流被注入井中，使得浆流流出筛网组件102上方的管柱并占据筛网1 02和套管柱52内部之间的环形区域。然而，在本发明的其它实施例中，可使用冲洗型砾石充填操作以达到沿筛网1 02周围放置砾石的目的。

更具体地说，根据本发明的一些实施例，在操纵封隔器70进入井中之前，向井中引入砾石以在区域60内产生砾石区域112。然后，如下所述操纵封隔器70和筛网组件100进入井中。

参考图5，在封隔器70解封后，筛网组件100在井下下降。当筛网组件100接近砾石区域112时，通过输送筛网102的管柱的中心通道施加冲洗流体，从而冲洗流体流出位于封隔器70底端上的冲洗喷嘴84。流出喷嘴84的流体将靠近喷嘴84的区域112中的砾石“流态化”以提升筛网102周围的砾石。这样，随着筛网组件100在井下下降，施加流体以取代区域112中的砾石，并在围绕筛网1 02的环形区域中移动砾石。

参考图6，基于上述冲洗操纵的结果，筛网102位于区域60内部，而砾石围绕筛网102和套管柱52之间的环形区域。在管柱的这个位置，封隔器108可设置为确保筛网组件100在适当的位置。在本发明的一些实施例中，筛网组件100包括与生产管柱54的对应轮廓(图6未示出)对准或定位的轮廓，从而可在井表面处确定(例如，通过重量偏置)筛网102的适当位置。当在这个位置时，封隔器108被设置为在筛网组件100和生产管柱54之间形成密封。然后可连接设置在封隔器108上方的释放工具109，以达到从封隔器108下方的管柱部分断开封隔器108上方的管柱部分的目的。因此，例如，一旦设定封隔器108，向管柱施加向上的力以启动释放工具109而达到从封隔器108下方的管柱部分释放封隔器108上方的管柱部分的目的。这样，封隔器108上方的管柱可从井中收回以将井置于生产状态，如图7所示。

总的来说，参考图8，根据本发明的一些实施例，技术200可用于在地下井中安装筛网。技术200包括操纵(方框202)隔离装置进入井中至一定深度，该深度位于井中完全容纳筛网组件所需的深度的下方。然后，按照技术200，设置隔离装置(方框204)以密封隔离装置上方的井中区域与该隔离装置下方的井中区域隔离。从而，此时，建立隔离区域69(见图2)以将表面与井的正压隔离。然后，按照技术200，操纵筛网组件(方框206)进入井中直至筛网组件连接隔离装置。然后解封该隔离装置(方框208)，然后操纵连接有隔离装置的筛网组件直至生产区域的顶部，如方框212所示。接下来，按照方框214使用隔离装置上的冲洗喷嘴使砾石流态化。然后，筛网装置移至其最终位置(方框216)。这使得筛网装置可以从生产管柱悬挂(方框218)，且使得传送管从井中分离(方框220)并从井中收回。

在本发明的一些实施例中，可能不出现冲洗喷嘴84(例如，见图2)。对于本发明的这些实施例，可用另一种类型的密封装置代替封隔器70，例如桥塞或圆头组件(bull nose assembly)。这样，在本发明的一些实施例中，密封装置中可能不出现构成隔离区域69底端的通道。

虽然上面已经讨论了展开筛网的情况，需要注意，这里所描述的技术可用于筛网组件之外的组件。具体地说，这里公开的技术可用于相对较长的具有多孔部分的管柱，从而在形成润滑器和这些部分之间的密封时出现挑战。例如，在本发明的其它实施例中，液压射孔器管柱可按类似方法展开进入井中。

更具体地说，参考图9，用于展开液压射孔器管柱进入井中的技术250包括：操纵隔离装置(方框252)进入井中至一深度，该深度允许当液压射孔器完全容纳在井中时，液压射孔器管柱占据隔离装置上方的空间。然后，设定隔离装置(方框254)从隔离装置下方区域密封井的表面以产生隔离区域。接下来，操纵液压射孔器管柱(方框256)进入井中直至管柱连接隔离装置。这个连接用于解封(方框258)隔离装置。然后操纵连接有隔离装置的液压射孔器管柱进入该区域(方框262)。接下来，液压射孔器管柱可从生产管柱悬挂(方框266)。最后，用来操纵液压射孔器管柱进入井中的传送管分离(方框270)并收回至井的表面。需要注意，在本发明的一些实施例中，液压射孔器管柱可为管压传送-启动枪，其中，通过传送管的压力可用于开启液压射孔器管柱的成形电荷。然而，根据本发明的其它实施例，也可使用其它技术开启液压射孔器管柱。

虽然这里使用了例如“较上”、“较下”、“上”和“下”的方位和方向术语以简化前面的描述，应该理解：本发明实施例不限于上述方位和方向。例如，在本发明的一些实施例中，上述技术和系统也可用于横向钻井中。

虽然描述了本发明的有限数量的实施例，但可取益于本说明的本领域技术人员应该理解为可对本发明做出很多修改和变化。所附权利要求覆盖这些在本发明精神和范围内的修改和变化。

Claims (22)

1.一种用于井中的方法，包括：

在井的井套管柱内布置生产管柱；

操纵隔离装置进入生产管柱中；

使用隔离装置形成密封以产生生产管柱的第一区域，该第一区域将井的表面与井的第二更高压力区域隔离；

操纵筛网组件通过润滑器进入第一区域而筛网组件和润滑器之间不形成密封；

连接隔离装置和所述筛网组件以消除密封；以及

在消除密封后，操纵隔离装置连同组件一起再次进入井中。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述隔离装置包括封隔器，而所述连接动作包括解封所述封隔器。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

在所述筛网组件到达隔离装置之前以筛网组件的上端清除井的润滑器。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

在密封形成后和操纵所述筛网组件之前，从井中收回在操纵隔离装置中使用的传送装置。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

在隔离装置中设置止回阀以建立通过隔离装置的单向流体连通。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

提供连接至隔离装置的喷嘴，以允许冲洗砾石充填操作。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述隔离装置包括封隔器和桥塞之一。

8.一种用于井中的方法，包括：

操纵隔离装置进入井中；

设置隔离装置以产生井的第一区域，该第一区域将井的表面与井的第二更高压区域隔离；

操纵筛网组件通过润滑器，而筛网组件和润滑器之间不形成密封；

以管柱移动筛网组件进入第一区域直至筛网组件到达隔离装置；

管柱和润滑器之间形成密封；

连接隔离装置与筛网组件以解封隔离装置；以及

继续操纵筛网组件和隔离装置进入井中。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

在筛网组件到达隔离装置之前以筛网组件的上端清除润滑器。

10.如权利要求8所述的方法，还包括：

提供连接至隔离装置的喷嘴，以允许冲洗砾石充填操作。

11.如权利要求8所述的方法，其中在生产管柱中操纵所述筛网组件，所述方法还包括：

在筛网组件和生产管柱之间形成密封。

12.如权利要求8所述的方法，还包括：

将止回阀连接至隔离装置以响应被设定的隔离装置控制通过所述隔离装置的流体连通。

13.一种用于井中的系统，包括：

靠近井口设置的润滑器；

在井套中从井口向下延伸的生产管柱；

隔离装置，在生产管柱中，以与下面的正井压隔离开一个区域；

包括设置在不与润滑器形成密封的位置的筛网组件的管柱；以及

连接筛网组件底端的释放工具，用以释放隔离装置形成的密封。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述释放工具适用于连接隔离装置至筛网组件，以允许筛网组件和隔离装置一起在井下工作。

15.如权利要求13所述的系统，其中所述隔离装置包括止回阀，其用以允许通过隔离装置的单向连通。

16.如权利要求13所述的系统，其中所述隔离装置包括喷嘴，其允许流体为了冲洗砾石充填操作而通过隔离装置连通。

17.如权利要求13所述的系统，其中所述筛网组件包括：

筛网；以及

用以在所述筛网组件和生产管柱之间形成密封的装置。

18.一种用于井中的系统，包括：

从表面位置向下延伸入井的管；

隔离装置，包括所述管内的可释放的封隔器；所述封隔器暂时产生相对于所述可释放的封隔器下面的井压的隔离区域；

包括所述隔离区域内的组件的管柱；以及

连接所述组件底端的释放工具，其用以释放可释放的封隔器和围绕的管之间形成的密封。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述释放工具适用于连接隔离装置至筛网组件，以允许所述筛网组件和隔离装置一起在井下工作。

20.如权利要求18所述的系统，其中所述隔离装置包括止回阀，其用以允许通过隔离装置的单向连通。

21.如权利要求18所述的系统，其中所述隔离装置包括喷嘴，其允许流体为了冲洗砾石充填操作而通过隔离装置连通。

22.如权利要求18所述的系统，其中所述组件包括液压射孔器管柱和筛网之一。

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