非沖擊管件射孔系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種非沖擊管件射孔系統(tǒng)，包括：管件，所述管件具有壁，所述壁具有貫穿其的射孔；和塞，所述塞定位在所述射孔內(nèi)，其構(gòu)造成響應暴露于第一環(huán)境而溶解，從而產(chǎn)生能夠溶解混凝土或者增加混凝土孔隙率的次生環(huán)境。
【專利說明】非沖擊管件射孔系統(tǒng)和方法
[0001]相關領域的交叉引用
[0002]本申請要求在2012年I月18日提交的美國申請N0.13/352969的權益，其全部內(nèi)容在此以援引的方式并入本發(fā)明。

【背景技術】
[0003]在將管件放置在結(jié)構(gòu)內(nèi)之后打開貫穿管件壁的射孔以允許流體經(jīng)其流動這并不罕見。打開這種射孔的一種方法是通過點燃稱作槍的沖擊裝置。由于槍的爆炸性質(zhì)，因此不允許運輸它們經(jīng)過某些行政轄區(qū)。因此，本領域通常樂于接受在不需要槍的情況下打開管件中的射孔的替代方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在此公開了一種非沖擊管件射孔系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:管件，所述管件具有壁，所述壁具有貫穿其的射孔；和塞，所述塞定位在所述射孔內(nèi)，且構(gòu)造成響應暴露于第一環(huán)境而溶解，從而產(chǎn)生能夠溶解混凝土或者增加混凝土孔隙率的次生環(huán)境。
[0005]在此還公開了一種打開管件系統(tǒng)中的穿孔的方法。所述方法包括:將管件定位在井眼內(nèi)，所述管件具有可降解的塞，所述塞堵塞所述管件中的射孔；用混凝土澆注所述管件和所述井眼之間的環(huán)形空間；使得可降解塞暴露于使所述可降解塞溶解的第一環(huán)境；溶解所述可降解塞；使得所述射孔徑向上的所述混凝土暴露于溶解所述混凝土或者增加所述混凝土孔隙率的次生環(huán)境；和通過所述射孔和在所述混凝土中溶解形成的開口或者孔通道使得所述管件內(nèi)部與所述井眼流體連通。
[0006]在此還公開了一種非沖擊管件射孔系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:管件，所述管件具有壁，所述壁具有貫穿其的射孔；塞，所述塞定位在所述射孔內(nèi)，且構(gòu)造成響應暴露于第一環(huán)境而溶解；和剛毛，所述剛毛在所述射孔附近沿著所述管件的徑向定向，所述剛毛構(gòu)造成能夠被降解移除，以便留下包圍所述管件的貫通混凝土的徑向通道。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]不應以任何方式將以下描述視為限制。參照附圖，相同的元件用相同的附圖標記表不:
[0008]圖1示出了在此公開的處于堵塞狀態(tài)中的非沖擊管件射孔系統(tǒng)的局部側(cè)剖視圖；
[0009]圖2示出了圖1的處于非堵塞且打開射孔狀態(tài)中的非沖擊管件射孔系統(tǒng)的局部側(cè)首丨J視圖;
[0010]圖3示出了在此公開的處于堵塞狀態(tài)中的非沖擊管件射孔系統(tǒng)的替代性實施例的局部側(cè)剖視圖；和
[0011]圖4示出了圖3的非沖擊管件射孔系統(tǒng)的在箭頭4-4處獲得的端部剖視圖。【具體實施方式】
[0012]參照附圖以示例性而非限制的方式在此給出公開的設備和方法的一個或多個實施例的詳細描述。
[0013]參照圖1,以附圖標記10表不在此公開的非沖擊管件射孔系統(tǒng)的實施例。系統(tǒng)10包括管件14，所述管件14具有壁18，所述壁18具有貫穿其的射孔22。塞26定位在射孔22內(nèi)，從而防止流體流動通過所述射孔22。塞26由這樣材料制成，所述材料如下文詳細闡述的那樣能夠在選定的環(huán)境中溶解。在限定于管件14和在地層38中的井眼34之間的環(huán)形空間中、在管件14的徑向上能夠定位混凝土 30，所述井眼34在這個實施例中限定井筒。當暴露于選定的環(huán)境時，至少在射孔22的徑向區(qū)域42中的混凝土 30可被溶解或者變得多孔或者其孔隙率增加。
[0014]參照圖2，在塞26溶解并且在射孔22的徑向上定位的混凝土 30溶解或者孔隙率增加之后，管件14的內(nèi)部44通過射孔22和混凝土 30中的開口或者孔通道50與井眼34的壁46流體連通。這種構(gòu)造將允許例如通過泵送處理流體向下通過管件14的內(nèi)部44、向外穿過射孔22和開口或者孔通道50進入地層38來處理地層38。這種處理包括壓裂、泵送支撐劑和進行酸處理。另外，系統(tǒng)10能夠允許從地層38開采生產(chǎn)諸如烴類的流體。
[0015]塞26能夠由可降解的材料制成，所述可降解的材料諸如高強度可控電解金屬材料，所述高強度可控電解金屬材料能夠在鹽水、酸或者水性流體中降解。例如，在美國專利申請公報N0.2011/0135953 (Xu等人)中描述了多種適當材料和制造它們的方法，所述專利申請公報的全部內(nèi)容在此以援引的方式并入本發(fā)明。然而,本發(fā)明并不局限于這種材料,塞26能夠由其它可降解或者可溶解材料制成。例如，塞26能夠由碳酸鈣或者包含當暴露于致使碳酸鈣溶解的溶液中時足以致使塞26溶解的量的碳酸鈣的材料制成。
[0016]可選地,混凝土 30還能夠由當暴露于次生環(huán)境(second environment)時能促使混凝土溶解的材料制成。這種材料能夠包括在上述塞26中應用的材料，例如，如果混凝土30由極其容易降解的材料制成，則其可以僅在區(qū)域42中由極其容易降解的材料制成。此時，操作者能夠進一步控制在暴露于特定環(huán)境時可溶解或者變得多孔或者其孔隙率增加的混凝土 30的量，從而更好地控制保留混凝土 30的哪一部分并且向井眼34的壁45提供結(jié)構(gòu)支撐。
[0017]不管是否全部混凝土 30、沒有混凝土 30或者僅區(qū)域42的混凝土 30由更易于降解的材料或者具有可調(diào)節(jié)的孔隙率的材料制成，混凝土 30的溶解都能夠進行?；炷恋娜芙饣蚩紫堵试黾幽軌蛟谥辽俨糠值赜扇芙馊?6產(chǎn)生的副產(chǎn)品產(chǎn)生的次生環(huán)境中發(fā)生。這種次生環(huán)境還能夠包括用于形成能夠溶解塞26的第一環(huán)境(first environment)的流體。
[0018]能夠通過設置混凝土 30暴露于溶解環(huán)境中的時間來完成針對溶解混凝土 30的哪一部分或者使混凝土的哪一部分的孔隙率增加的附加控制。這至少通過兩種不同的方式來完成。一種方式是僅僅使得混凝土 30通過穿孔22暴露于次生環(huán)境。這種方法確保首先暴露出毗鄰穿孔22的混凝土 30，因而確保其在所有混凝土 30中暴露時間最長。
[0019]能夠通過尺寸參數(shù)來完成對混凝土 30降解所實施的進一步的控制。這種控制基于能夠選擇材料使其具有與時間成比例——可能成線性比例——的溶解深度速率的能力。在通過使得區(qū)域42中的管件14和井眼34之間的徑向尺寸54小于毗鄰的穿孔22之間的尺寸58的一半的方案中，開口或者孔通道50 (因混凝土 30溶解而形成)在它們延伸以打開毗鄰的開口或者孔通道50之間的空間之前將首先從管件14延伸到壁46。這是理想的，因為這能夠使得混凝土 30中的一些在區(qū)域42中從結(jié)構(gòu)上接合在壁46和管件14之間。
[0020]另一個實施例能夠應用如下的次生環(huán)境，所述次生環(huán)境構(gòu)造成沿著不同方向以不同速率溶解混凝土 30。例如，通過在徑向上比在垂直于徑向的方向上更加快速地溶解混凝土 30，混凝土 30將形成長度大于闊度的開口或者孔通道50。
[0021]參照圖3和圖4,用附圖標記110表不在此公開的非沖擊管件射孔系統(tǒng)。系統(tǒng)110與系統(tǒng)10的不同之處在于區(qū)域42中的混凝土 30制成為多孔。在區(qū)域42中，可降解的剛毛112定位成從管件14徑向向外延伸。剛毛112可以附接到能夠固定在管件14周圍的帶116，以便簡單地將剛毛112附接到管件14。剛毛112具有撓性，以便允許剛毛112在穿過井眼34、與井眼34的壁46接觸時彎曲而不發(fā)生斷裂。剛毛112制成具有足夠的彈性，以便在將混凝土 120填充管件14和壁46之間的環(huán)形空間中之后使得其自身徑向定向(如附圖所示)。因為在這個實施例中，剛毛112能夠由可降解材料制成，所以混凝土 120不必由可降解材料制成。剛毛112可以由聚合物制成，例如，所述聚合物在低于會對構(gòu)成非沖擊管件射孔系統(tǒng)110的部件中的其余部件帶來不利影響的溫度下可降解或者可熔融。一旦可降解剛毛112降解并且基本上移除所述剛毛12之后，它們在混凝土 120中留下曾經(jīng)由剛毛占據(jù)的空間。這些空間提供了穿孔22和地層38之間的流體連通。
[0022]盡管已經(jīng)參照示例性實施例或者多個實施例描述了本發(fā)明，但是本領域中的技術人員應當理解的是，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以做出多種變形方案并且等效物可以替代本發(fā)明的元件。另外，可以在不背離本發(fā)明的基本范圍的前提下，針對本發(fā)明的教導，實施多種修改方案以應用特殊情況或者材料。因此，本發(fā)明并不旨在被局限于公開為用于實施本發(fā)明的最好模式的特別實施例，而是本發(fā)明將包括處于權力要求范圍內(nèi)的所有實施例。而且，在附圖和描述中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實施例，盡管已經(jīng)應用了專用名詞，但是除非另有說明，否則僅僅以通用和描述性意義使用而非限制，因此，本發(fā)明的范圍并不受此限制。而且，術語第一、第二等的使用并不表示任何順序和重要性，而是用于將元件相互區(qū)別開。此外，使用術語a、an等并不表示限制數(shù)量，而是表示存在引用項中的至少一個。
【權利要求】
1.一種非沖擊管件射孔系統(tǒng)，所述非沖擊射孔系統(tǒng)包括: 管件，所述管件具有壁，所述壁具有貫穿其的射孔；和 塞，所述塞定位在所述射孔內(nèi)，且構(gòu)造成響應暴露于第一環(huán)境而溶解，從而產(chǎn)生能夠溶解混凝土或者增加混凝土孔隙率的次生環(huán)境。
2.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述混凝土定位在所述管件和所述塞的徑向外部。
3.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述塞防止混凝土暴露于所述次生環(huán)境，直到所述塞溶解為止。
4.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述管件構(gòu)造成定位在地層中的井眼內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求4所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，在所述塞溶解并且所述混凝土的至少一部分的孔隙率增加之后，流體能夠在所述地層和所述管件的內(nèi)部之間流動。
6.根據(jù)權利要求5所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，能夠通過所述射孔泵送流體，以便處理所述地層。
7.根據(jù)權利要求5所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，在開采烴類期間，流體能夠從所述地層流動通過所述射孔進入到所述管件中。
8.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，由所述第一環(huán)境和溶解在其中的所述塞的副產(chǎn)品產(chǎn)生所述次生環(huán)境。
9.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述第一環(huán)境和所述次生環(huán)境中的至少一個包括鹽水、酸和水性溶液中的至少一種。
10.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述塞和所述混凝土中的至少一種包括加速其溶解的材料。
11.根據(jù)權利要求10所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述材料包括高強度可控電解金屬材料。
12.根據(jù)權利要求10所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述材料包括碳酸鈣。
13.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊射孔系統(tǒng)，其中，所述管件相對于井眼的尺寸使得所述管件能夠定位在所述井眼內(nèi)，從而所述井眼的壁和所述射孔之間的徑向尺寸小于毗鄰的射孔之間的最小尺寸的一半。
14.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述次生環(huán)境在徑向上比在垂直于徑向的方向上以更快的速率溶解所述混凝土或者增加所述混凝土的孔隙率。
15.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，通過定位第一流體控制所述第一環(huán)境，通過定位具有所述塞的溶解的副產(chǎn)品的第二流體來控制所述次生環(huán)境。
16.根據(jù)權利要求1所述的非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其中，所述混凝土的溶解深度與暴露于所述次生環(huán)境的時間成比例。
17.一種打開管件系統(tǒng)中的射孔的方法，所述方法包括: 將管件定位在井眼內(nèi)，所述管件具有可降解的塞，所述塞堵塞所述管件中的射孔； 用混凝土澆注所述管件和所述井眼之間的環(huán)形空間； 使得可降解塞暴露于使所述可降解塞溶解的第一環(huán)境； 溶解所述可降解塞； 使得所述射孔徑向上的所述混凝土暴露于溶解所述混凝土或者增加所述混凝土孔隙率的次生環(huán)境；和 通過所述射孔和在所述混凝土中溶解形成的開口或者孔通道使得所述管件內(nèi)部與所述井眼流體連通。
18.根據(jù)權利要求17所述的打開管件系統(tǒng)中的射孔的方法，其中，暴露所述可降解塞包括通過所述管件泵送流體至所述射孔，以便在所述可降解塞處產(chǎn)生用于溶解所述可降解塞的所述第一環(huán)境。
19.根據(jù)權利要求17所述的打開管件系統(tǒng)中的射孔的方法，所述方法還包括只有在所述塞溶解之后才使所述混凝土暴露于所述次生環(huán)境。
20.根據(jù)權利要求17所述的打開管件系統(tǒng)中的射孔的方法，其中，所述次生環(huán)境至少部分由所述可降解塞的溶解而產(chǎn)生。
21.根據(jù)權利要求17所述的打開射孔的方法，所述方法還包括在選定時間之后收回能夠降解所述混凝土的所述次生環(huán)境，以便中止所述混凝土的溶解。
22.根據(jù)權利要求17所述的打開管件系統(tǒng)中的射孔的方法，所述方法還包括用剛毛來代替通過所述混凝土的徑向通道。
23.根據(jù)權利要求22所述的打開管件系統(tǒng)中的射孔的方法，所述方法還包括移除所述剛毛。
24.一種非沖擊管件射孔系統(tǒng)，其包括: 管件，所述管件具有壁，所述壁具有貫穿其的射孔； 塞，所述塞定位在所述射孔內(nèi)，且構(gòu)造成響應暴露于第一環(huán)境而溶解；和 剛毛，所述剛毛在所述射孔附近沿著所述管件的徑向定向，所述剛毛構(gòu)造成能夠被降解移除，以便留下包圍所述管件的貫通混凝土的徑向通道。
【文檔編號】E21B43/112GK104136712SQ201380004789
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年1月3日 優(yōu)先權日:2012年1月18日
【發(fā)明者】B·M·理查德, O·A·馬齊亞 申請人:貝克休斯公司