帶有可移除阻擋物的貫穿油管可膨脹壓裂套筒的制作方法
【專(zhuān)利摘要】薄壁套筒被插入到井中，并膨脹至與周?chē)苤纬擅芊獾拿芊馕恢?。每個(gè)套筒具有球座。在對(duì)一區(qū)域穿孔之前，將套筒固定在穿孔下方的適當(dāng)位置處。使球下落到該座上，積累壓力以完成壓裂。在全部區(qū)域被穿孔和壓裂之后，優(yōu)選通過(guò)溶解這些球來(lái)移除這些球，薄壁套筒留在管柱中，所述薄壁套筒已膨脹抵靠該管柱。然后就能從選定區(qū)域中開(kāi)始開(kāi)采。對(duì)于每個(gè)套筒來(lái)說(shuō)，物體可以具有相同尺寸。套筒可以貫穿油管并進(jìn)入到套管中。可以泵送酸來(lái)溶解這些物體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶有可移除阻擋物的貫穿油管可膨脹壓裂套筒
[0001]發(fā)明人:GraemeKelbie, Richard Yingqing Xu 和 Steve Rosenblatt【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】為壓裂技術(shù)，更尤其是涉及替換橋塞的技術(shù)，所述橋塞在利用快速布置的可膨脹套筒完成壓裂之后必須被磨銑掉，并且阻擋物在全部區(qū)域被壓裂之后被移除。
【背景技術(shù)】
[0003]壓裂方法通常包括在井底開(kāi)始的技術(shù)或是利用塞來(lái)隔離井的沒(méi)有被穿孔和壓裂的部分，然后對(duì)第一區(qū)域進(jìn)行穿孔和壓裂，接著將另一塞放在剛穿孔的區(qū)域上方，沿自底向上方向重復(fù)該過(guò)程，直到全部區(qū)域被穿孔和壓裂。在該過(guò)程結(jié)束時(shí)，磨銑掉全部阻擋物。為有助于磨銑過(guò)程，塞可以由非金屬材料或復(fù)合材料制成。雖然該技術(shù)可行，但即使是磨銑掉較軟的橋塞并將磨銑碎屑從井眼移除仍然需要花費(fèi)大量時(shí)間。
[0004]過(guò)去，已經(jīng)使用過(guò)如USP7，533，721中所述的被磨銑掉的塞。一些塞被用力打碎，以打開(kāi)通道，諸如在USP6，026，903中所描述的那樣。其他設(shè)計(jì)利用具有如下特性的材料提供了一種塞:當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，該材料響應(yīng)于該磁場(chǎng)，當(dāng)移除該磁場(chǎng)時(shí)，該材料被移除。該設(shè)計(jì)描述在USP6，926，089和6，568，470中。在多支線(xiàn)應(yīng)用中，在支線(xiàn)完成之后，從造斜器內(nèi)溶解塞以重新打開(kāi)主孔。這在USP6，145,593中進(jìn)行了描述。在USP5，425，424中描述了阻擋物，該阻擋物幫助展開(kāi)伸縮通道，然后被移除以便進(jìn)行巖層壓裂。在USP7，661，470中顯示了縱向延伸徑向膨脹式封隔器，以使它們被釋放。
[0005]本發(fā)明需要和提供的是一種壓裂系統(tǒng)，其中具有外部密封件、卡瓦或錨固件以及球座的薄壁套筒按順序被送入并安置。下一區(qū)域被穿孔，球被放置在座上，并且剛剛被穿孔的區(qū)域被壓裂。重復(fù)該過(guò)程，直到全部區(qū)域被壓裂，此時(shí)，優(yōu)選通過(guò)溶解所述球而將球從座移除。薄壁套筒留下，但其足夠薄以避免實(shí)質(zhì)性地妨礙隨后的開(kāi)采流。套筒可以與撓性管或線(xiàn)纜一起送入，并利用已知的安置工具膨脹成密封接觸，所述安置工具可以例如推動(dòng)井下套管整形器通過(guò)套筒以使套筒以及能夠與套筒一起使用的外部密封件膨脹。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)從優(yōu)選實(shí)施例描述以及相關(guān)附圖的閱讀中很好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面，同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的全部范圍都將在附帶的權(quán)利要求書(shū)中找到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]將薄壁套筒插入到井中，并膨脹至與周?chē)苤纬擅芊獾拿芊馕恢?。每個(gè)套筒具有球座。在將套筒固定在穿孔下方的位置處之后，對(duì)一區(qū)域進(jìn)行穿孔。球下落到該球座上，并且累積壓力以完成壓裂。在全部區(qū)域被穿孔和壓裂之后，優(yōu)選通過(guò)溶解所述球來(lái)移除這些球，薄壁套筒留在管柱中，所述薄壁套筒已經(jīng)膨脹抵靠該管柱。然后可以從選定區(qū)域開(kāi)始開(kāi)采。對(duì)于每個(gè)套筒來(lái)說(shuō)，物體可具有相同的尺寸。套筒可以貫穿油管并進(jìn)入到套管中?？梢员盟退醽?lái)溶解這些物體?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是在設(shè)定位置的薄壁套筒的剖視圖，球安放在座上；和
[0008]圖2是圖1中球從座被移除的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]圖1示出了套筒10，所述套筒優(yōu)選為具有卡瓦12的薄壁金屬管，所述卡瓦具有鋸齒形部14，所述鋸齒形部用來(lái)在套筒10由來(lái)自通道16內(nèi)的作用力而徑向向外膨脹時(shí)刺入周?chē)墓苤?未顯示)。密封組件18在膨脹期間也被推靠在周?chē)墓苤?。傳送裝置可以是用附圖標(biāo)記22示意性示出的撓性管或線(xiàn)纜，這僅僅是舉幾個(gè)例子，膨脹裝置20可以是能夠使處于套筒內(nèi)的固定直徑或可變直徑的井下套管整形器24前進(jìn)的各種已知工具之一?？梢韵氲绞古蛎浹b置20和套筒10之間可釋放地連接，以便使二者在初始彼此保持以便于送入。隨著套筒開(kāi)始膨脹，初始保持件(未顯示)被破壞，并且初始的膨脹使套筒10錨固，使得膨脹裝置可以使井下套管整形器24前進(jìn)，所述膨脹裝置可以包括可重新放置的錨固件和支撐井下套管整形器24的推送器(stroker)的組合。
[0010]套筒具有漸縮的環(huán)狀球座26，所述球座用來(lái)接收諸如球28的阻塞物以封閉通道
16。在特定套筒10上方的區(qū)域已被穿孔并且槍從井眼下落或移除之后，球28下落。一旦槍移開(kāi)并且所述區(qū)域被穿孔，球28可以下落而坐放在座26上，這樣，來(lái)自于地表的壓力可以增大，并且套筒10上方的新穿孔的區(qū)域可以被壓裂。一旦完成壓裂，就可以將另一個(gè)套筒10送到較高的位置或更靠近井地表的位置，重復(fù)該過(guò)程，直到在一間隔中的全部區(qū)域被壓裂。當(dāng)完成自底向上的壓裂之后，將一化學(xué)品添加到套筒10中，如箭頭30示意性所示，該化學(xué)品優(yōu)選與球28反應(yīng)以將球28破碎到使座26處的通道16再次被清通的程度。球28可以是金屬的或非金屬的，所添加的物質(zhì)可以是強(qiáng)酸或弱酸或者是將導(dǎo)致球28喪失結(jié)構(gòu)完整性或者進(jìn)入到溶液中的其他物質(zhì)。雖然溶解球或使球破碎從而使得碎屑從井眼被移除是再次打通各個(gè)套筒的優(yōu)選方式，但是作為替代，可以將每個(gè)布置好的套筒中的球28吹過(guò)一個(gè)或多個(gè)座26。
[0011]通道16在套筒膨脹之前的內(nèi)部尺寸可以是恒定的，或者作為替代，具有卡瓦12和密封組件18的上段可以具有初始較小的直徑以便送入，在完成膨脹之后，該直徑膨脹為如圖1所示的恒定直徑。該膨脹在未到達(dá)球座26的地方停止。
[0012]在優(yōu)選自底向上進(jìn)行壓裂的方法中，對(duì)球28來(lái)說(shuō)，各套筒可使用相同的球尺寸。移除球28的替代性的可行方案是將其吹過(guò)球座26。作為替代，球座可以由可溶解材料制成，該材料與球28的材料相同，使得當(dāng)兩者都被移除時(shí)，僅僅由于其徑向膨脹而目前稍微減小的套筒壁厚是由增加套筒10而在偏移直徑上的唯一減小。作為替代，各套筒10可以具有位于卡瓦12和密封件18上方和下方的內(nèi)槽，所述內(nèi)槽可以被工具卡住以縱向延伸套筒從而使其直徑減小，以便作為溶解球而使套筒在開(kāi)采期間留在原位的替換方案，使套筒與球28 —起從井眼物理移除。
[0013]與通過(guò)自底向上的分區(qū)進(jìn)行壓裂的已知方法相比的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的。套筒留在原處不動(dòng)，優(yōu)選通過(guò)添加溶劑而使每個(gè)座上的球溶解并利用循環(huán)或反循環(huán)進(jìn)一步使得任何未溶解的片段移除到地表的方式，打開(kāi)套筒中的通道。套筒可以穿過(guò)已有的生產(chǎn)油管下入，并根據(jù)兩個(gè)嵌套管柱之間的尺寸差而膨脹到下面的殼體。套筒10的初始壁厚在膨脹后必須足夠堅(jiān)固以承受由壓裂期間作用在坐放的球上的壓力引起的拉伸應(yīng)力，在膨脹期間，套筒稍微變薄，以使套筒由周?chē)奶坠苤?，?duì)于每個(gè)套筒，所述套管已經(jīng)在膨脹位置上方被穿孔。套筒材料必須順從膨脹而沒(méi)有開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，并且應(yīng)該與井流體足夠相容，以在穿孔和壓裂需要壓裂的全部區(qū)域的整個(gè)過(guò)程中保持結(jié)構(gòu)完整性。作為另一個(gè)選擇，套筒10材料還可以由可溶解材料制成，使得通過(guò)溶解所述球而有機(jī)會(huì)移除套筒和座，并且如果卡瓦和密封組件從周?chē)墓苤诿撾x，還有可能移除所述卡瓦和密封組件。如果這樣，來(lái)自留在后面的套筒和座的偏移直徑減少量可以進(jìn)一步減到最小。
[0014]套筒的初始壁厚優(yōu)選為初始0.25英寸，由于膨脹并根據(jù)膨脹的百分比，壁厚可減少5%以下。利用撓性管單元(如果可用)或利用更經(jīng)濟(jì)、能更容易展開(kāi)的線(xiàn)纜快速傳送套筒的能力意味著對(duì)于待壓裂的每個(gè)區(qū)域傳送套筒會(huì)花費(fèi)更少的時(shí)間。根據(jù)井眼的方向，可以向下泵送球28或者使球簡(jiǎn)單地下落。雖然球的優(yōu)選形狀為球體，但是，也可以使用能夠坐放在座26上的其他物體，例如刮塞或其他細(xì)長(zhǎng)物體。
[0015]大部分的時(shí)間節(jié)省是因?yàn)闊o(wú)需磨銑掉過(guò)去用于分隔區(qū)域以便壓裂的橋塞。與仍然可能要在井眼中留下某些塞部件的磨銑工藝相比，優(yōu)選的溶解工藝更快，并且在壓裂后傳送更大的特定偏移直徑。
[0016]上文的說(shuō)明示出了優(yōu)選實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行許多修改，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)的文字和等效范圍確定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于壓裂多個(gè)區(qū)域的壓裂方法，所述方法包括: 對(duì)第一區(qū)域進(jìn)行穿孔和壓裂； 將至少一個(gè)套筒定位在所述第一區(qū)域附近，所述套筒具有穿過(guò)該套筒的通道； 將所述套筒固定到周?chē)苤希? 用一物體堵塞所述通道； 用被堵塞的所述通道壓裂至少一第二區(qū)域； 從所述套筒移除所述物體； 通過(guò)所述套筒進(jìn)行開(kāi)采。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 通過(guò)徑向膨脹固定所述套筒。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 在所述套筒中提供座。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，包括: 將所述物體放置在所述座上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，包括: 通過(guò)溶解所述物體而移除物體。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，包括: 通過(guò)將所述座和所述物體一起溶解而移除所述物體。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，包括: 通過(guò)迫使物體通過(guò)所述座而移除物體。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，包括: 用卡瓦組件固定所述套筒。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，包括: 提供具有外部鋸齒形部的卡瓦環(huán)，所述外部鋸齒形部用于刺入周?chē)苤潭ㄋ鎏淄病?br> 10.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 將所述套筒密封到周?chē)苤稀?br> 11.如權(quán)利要求10所述的方法，包括: 使用用于所述密封的彈性套筒。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 用撓性管或線(xiàn)纜定位所述套筒。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，包括: 通過(guò)使所述物體下落或泵送所述物體，使所述物體放置在所述座上。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其包括: 使用球體作為所述物體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，包括: 使用漸縮的環(huán)作為所述座。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，包括: 使用多個(gè)套筒分開(kāi)所述第一區(qū)域之外的多個(gè)區(qū)域；在每個(gè)套筒中提供座； 當(dāng)被固定的套筒的座上方的區(qū)域準(zhǔn)備好被壓裂時(shí)，順次地使物體下落到被固定的套筒的座上。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，包括: 對(duì)于每個(gè)座，使用同樣尺寸的物體； 在全部區(qū)域被穿孔之后，所有物體被一起移除。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，包括: 通過(guò)溶解這些物體而移除球形的所述這些物體。
19.一種用于壓裂多個(gè)區(qū)域的壓裂方法，所述方法包括: 對(duì)第一區(qū)域進(jìn)行穿孔和壓裂； 將至少一個(gè)套筒定位在所述第一區(qū)域附近，所述套筒具有穿過(guò)該套筒的通道； 將所述套筒固定到周?chē)苤希? 用物體堵塞所述通道； 用被堵塞的所述通道壓裂至少一第二區(qū)域； 在壓裂所述第二區(qū)域后，縱向延伸所述套筒；移除所述套筒。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，`包括: 將所述物體與所述套筒一起移除。
【文檔編號(hào)】E21B33/12GK103620157SQ201280028669
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月29日
【發(fā)明者】G·凱爾比, R·應(yīng)清·許, S·羅森布拉特 申請(qǐng)人:貝克休斯公司