專利名稱：用于使井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的改進系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于使井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的改進系統(tǒng)和方
法。美國專利No.6，006，838公開了一種管柱，其包括帶滑動套筒的模塊， 可用于在井眼的單次下鉆中使井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)。本發(fā)明公開了將 美國專利No.6，006，838中公開的管柱定位在并眼內(nèi)的期望位置，接著利 用酸溶性水泥將管柱粘結(jié)在適當(dāng)位置。沿管柱向下泵送水泥，水泥從管 柱的端部出來，沿管柱向上并環(huán)繞管柱直徑的外側(cè)。允許水泥固化從而 將管柱粘結(jié)在期望位置。
在泵送水泥之后并且優(yōu)選在驅(qū)替流體之前沿管柱向下泵送刮塞，以 從管柱的內(nèi)徑刮除任何殘余水泥。刮塞還有助于使酸溶性水泥與在刮塞 之后沿管柱向下泵送的酸分開。還可在刮塞之后沿管柱向下泵送至少一 個刮球?？稍诟綦x流體內(nèi)沿管柱向下泵送刮球，以有助于保護刮球不被 酸溶液損壞。刮球可有助于從模塊的內(nèi)孔移除任何殘余水泥，從而允許 滑動套筒在被致動時滑動。在管柱內(nèi)泵送的酸還防止任何殘余水泥在管 柱內(nèi)固化。
在水泥繞管柱外側(cè)固化之后，沿管柱向下泵送流體。泵送流體的液 壓使最下方模塊的滑動套筒移動到打開位置。在模塊的滑動套筒打開之 后，管柱內(nèi)的酸破壞管柱周圍的水泥。接著，水壓可使打開的模塊附近 的巖層破裂。含支撐劑的漿液可隨酸之后而行以擴充并支撐斷層。 一旦 巖層破裂，可使適當(dāng)尺寸的球沿管柱向下掉落而落座在下一個最下方模 塊的球座中。坐置的球阻止流至第一模塊的流動，管柱內(nèi)的壓力將會積 累直至第二模塊的滑動套筒運動至打開位置。接著，酸破壞第二模塊附 近的水泥，并且液壓可使該位置處的巖層破裂。重復(fù)該過程，直至各模 塊附近的水泥己被破壞，并且各指定產(chǎn)層已破裂。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于使油井和氣井中的裸眼井眼的產(chǎn)層增產(chǎn)的改進系統(tǒng) 和方法。在先公開的是用于不使用膨脹式裸眼封隔器而有選擇地使井眼 增產(chǎn)的組件。該組件特別適于在單次下鉆中在井眼的多個產(chǎn)層處執(zhí)行基 巖酸化作業(yè)和近井眼侵蝕作業(yè)的組合。
在公開該組件以前，關(guān)注對裸眼井眼中的多個產(chǎn)層進行增產(chǎn)的操作 者可利用工作管柱和膨脹式裸眼封隔器一次一層地使這些層增產(chǎn)。這樣 的方法和組件需要操作者在想要增產(chǎn)的各層上方設(shè)置膨脹式封隔器(或 者其它類似裝置)，接著在增產(chǎn)作業(yè)之后，解除封隔器(或者多個封隔器)， 并將封隔器組件下鉆到為下一增產(chǎn)操作而應(yīng)重新設(shè)置的新位置。對關(guān)注 的各期望層重復(fù)該過程。然而，由于下鉆時間以及將密封件設(shè)定并保持 在裸眼井眼中的膨脹式封隔器中的難度，這樣的方法既耗時又相對不可 靠。此外，膨脹式裸眼封隔器(或其它類似裝置)租用或購買都很昂貴。 由于利用膨脹式裸眼封隔器的相對不可靠性和成本，證實這樣的組件在 邊際油氣田(例如西德州和東新墨西哥的二疊紀(jì)盆地區(qū)中的油氣田)中 是不經(jīng)濟的。
在先公開的組件不需要膨脹式封隔器，并且對于構(gòu)建和保持來說非 常經(jīng)濟。因而，操作者可以以小的邊際成本利用該組件，花費該成本進 行酸化作業(yè)不僅收到基巖酸化處理的益處，而且通過腐蝕掉近井眼表皮 損傷還可收到促進近井眼區(qū)流動的益處。該組件還允許操作者將組件準(zhǔn) 確定位在井眼中，以確保使所關(guān)注的產(chǎn)層增產(chǎn)。
本發(fā)明是對在先公開的用于不使用膨脹式裸眼封隔器而有選擇地使 井眼增產(chǎn)的組件的改進。具體地說，公開了用于用水泥將該組件粘結(jié)在 井眼內(nèi)的期望位置的系統(tǒng)和方法。使用沿著組件的管柱向下泵送的酸溶 性水泥使得組件可利用水泥粘結(jié)在井眼內(nèi)的適當(dāng)位置。使用刮塞和至少 一個刮球可以從管柱內(nèi)部移除任何殘余水泥。酸溶性水泥還使得能夠使 用管柱內(nèi)的酸來防止管柱內(nèi)的任何殘余水泥固化
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施方式涉及一種用于有選擇地使油井和氣井中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括管柱，該管柱利用水泥粘結(jié)在井眼中；在所述管柱中在預(yù)定位置處間隔開的多個模塊，其中各模塊均包括殼體，
該殼體具有從其貫通的中央通道；貫通所述殼體徑向延伸的多個通道；以及以可滑動的方式安裝在所述殼體內(nèi)的移位套筒，其中該移位套筒可從位于所述徑向通道上方的閉合位置運動到打開位置，所述徑向通道借此與所述殼體的所述中央通道連通，并且其中所述移位套筒包括用于接納致動球的球座，該致動球用于使所述移位套筒從所述閉合位置移位至所述打開位置。組件中的最下方模塊適于接納致動球，并且所述組件中的各接連模塊與其緊下方的模塊相比適于接納更大的致動球。所述球座的尺寸因模塊而異，最下方模塊具有最小的球座，所述組件中的各接連模塊與其緊下方的模塊相比具有更大的球座。各徑向通道均可包括噴射嘴。
可沿管柱向下泵送水泥以將管柱在期望位置粘結(jié)在井眼中?？稍谒嘀笱毓苤蛳卤盟凸稳詮墓苤纬龤堄嗨?。刮塞還可有助于使水泥與在水泥之后沿管柱向下泵送的驅(qū)替流體分離。刮塞可適于穿過在管柱的模塊中存在的不同尺寸的球座。
所用的水泥可是酸溶性水泥，在刮塞之后泵送的流體可以是防止任何殘余水泥在管柱內(nèi)固化的酸溶液。可在刮塞之后沿管柱向下泵送可由橡膠構(gòu)成的刮球。受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，刮球可由天然橡膠或合成橡膠構(gòu)成。刮球也可有助于從管柱內(nèi)移除任何殘余水泥。刮球可在隔離流體內(nèi)泵送，以防止酸溶液損壞刮球。酸溶液可沿管柱向下泵送以在最上方模塊上方填充管柱，從而防止管柱內(nèi)的任何殘余水泥固化，同時允許管柱外部上的水泥固化而將管柱固定在井眼中。受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，所述酸溶液可以是鹽酸或其它酸溶液。
在另一實施方式中，所述殼體可以包括可互換的噴嘴體，其中所述通道貫通該噴嘴體徑向延伸。所述殼體還可包括連接至所述噴嘴體的上端的頂部接頭以及連接至所述噴嘴體的下端的底部接頭。
各模塊還可包括在所述移位套筒中位于所述球座下方的一個或多個徑向延伸的流體端口，當(dāng)所述移位套筒處于打開位置時，所述流體端口與所述殼體中的一個或多個流體端口連通。
本發(fā)明的另一實施方式涉及一種用于有選擇地使油井和氣井中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括連接在管柱中的多個模塊，所述管柱被水泥粘結(jié)在井眼中。各模塊均包括具有貫穿的中央通道的殼體、貫通所述殼體徑向延伸的一個或多個通道以及以可滑動的方式安裝在所述殼體內(nèi)的移位套筒，其中所述移位套筒可從位于所述徑向通道上方的閉合位置移動至打開位置，所述徑向通道借此與所述殼體的所述中央通道連通，并且其中所述移位套筒適于接納用于使所述移位套筒從所述閉合位置移位至所述打開位置的致動裝置。所述致動裝置可包括球、飛鏢、棒、塞或類似裝置。
本發(fā)明的一個實施方式為一種用于有選擇地使油井和氣井中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的方法。該方法包括將一組件定位在所述井中，該組件包括連接至管柱的多個模塊，其中各模塊鄰近待增產(chǎn)的產(chǎn)層定位，并且各模塊均包括具有中央通道的殼體、貫通所述殼體徑向延伸的一個或多個通道以及以可滑動的方式安裝在所述殼體內(nèi)的移位套筒，其中所述移位套筒適于接納一致動球，該致動球用于使所述移位套筒從位于所述徑向通道上方的閉合位置移為至打開位置，所述徑向通道借此與所述殼體的所述中央通道連通。
該方法還包括沿著所述管柱向下泵送水泥，直至水泥退出所述管柱的端部并填充所述管柱與井眼之間的環(huán)形部，并且還沿著所述管柱向下泵送刮塞。該方法還包括沿著所述管柱向下泵送酸溶液并允許所述環(huán)形部中的水泥固化。 一旦環(huán)形部中或者說管柱外部的水泥固化，該方法包括利用針對各接連模塊的逐漸增大的致動球，以最下方模塊為開始以最上方模塊為結(jié)束，依次將各模塊中的所述移位套筒移動至所述打開位置，借此有選擇地從與各產(chǎn)層相鄰的模塊開始從最下方產(chǎn)層至最上方產(chǎn)層依次毀壞固化的水泥并對各產(chǎn)層進行增產(chǎn)。
所述方法還包括沿所述管柱向下泵送至少一個刮球。所述刮球可以是天然橡膠刮球，并且可在隔離流體中沿所述管柱向下泵送。


圖1示出用于有選擇地使裸眼井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的組件的局部剖視圖。
圖2示出圖1中所示的組件中所用的模塊的一個實施方式的局部剖視圖。
圖3示出圖2的模塊，其中移位套筒處于打開位置。
圖4示出用在用于有選擇地使井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的組件中的模塊的另選實施方式的局部剖視圖。
圖5示出可被水泥粘結(jié)在井眼中并用于有選擇地使裸眼井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的系統(tǒng)的局部剖視圖。
圖6示出用于有選擇地使多個產(chǎn)層增產(chǎn)的局部剖視系統(tǒng)，該系統(tǒng)被水泥粘結(jié)在井眼中。
雖然易于對本發(fā)明進行各種修改并做出另選形式，但是以示例方式在附圖中示出了具體實施方式
，并且將在這里詳細描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不應(yīng)限于所公開的具體形式。而且，本發(fā)明應(yīng)覆蓋落于所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價物和變更。
具體實施例方式
以下示出了本發(fā)明的示例性實施方式，它們可在用于有選擇地刺激多重產(chǎn)層或地下油井或氣井內(nèi)的層段的方法和系統(tǒng)中采用，該系統(tǒng)被水泥粘結(jié)在井內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員受益于本公開將會意識到本公開的教導(dǎo)將會在采用示例性實施方式的一般教導(dǎo)的任何數(shù)量的另選實施方式中找到應(yīng)用。為清楚起見，在本說明書中并未描述實際實施的全部特征。自然可以理解，在任何這樣的實施方式的研發(fā)中，必須做出多種具體實施決策以實現(xiàn)研發(fā)者的具體目的，例如符合與系統(tǒng)有關(guān)以及與商業(yè)有關(guān)的約束，這些約束因不同實施而異。而且，應(yīng)當(dāng)理解，這樣的研發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時的，但是對于受益于本公開教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說會是常規(guī)事務(wù)?？紤]以下描述和附圖將會清楚本發(fā)明的各種實施方式的其它方面和優(yōu)點。
參照圖1至圖3，現(xiàn)在將描述用于有選擇地使地下井眼中的產(chǎn)層增產(chǎn)的組件的優(yōu)選實施方式。組件1包括安裝至尾管4的多個模塊(以剖視圖示出以反映模塊之間的縱向距離)。圖1中的組件包括模塊5、 10、15和20。尾管4從在裸眼井眼2上方設(shè)定在套管6內(nèi)的工作封隔器3懸垂。該工作封隔器例如可以是壓縮封隔器，例如可從BJ Services公司獲得的SD-1或MR1220封隔器。管狀的工作管柱、鉆管等從封隔器3延伸至地面。從封隔器3懸垂的尾管柱延伸到套管鞋下方的裸眼中。在一優(yōu)選實施方式中，模塊5、 10、 15和20在尾管管柱中在預(yù)定位置處間隔開，使得各個模塊與期望增產(chǎn)的產(chǎn)層相鄰。尾管管柱可包括管材、鉆管等，并且相鄰模塊之間的尾管長度取決于所關(guān)注的產(chǎn)層或目標(biāo)之間的距離?？商鎿Q的是，應(yīng)當(dāng)理解，封隔器可以重新設(shè)置在套管中的不同位置，以將組件的一個或多個模塊定位在一個或多個所關(guān)注的產(chǎn)層或目標(biāo)附近。換言之，整個組件可在井眼中重新定位，從而不用將組件從井眼起出就可以使一些模塊更精確地定位。
如圖2中所示，各模塊均包括大致管狀的殼體21，該殼體包括帶螺紋的上端和下端，以用于將模塊連接至尾管管柱。中央通道25穿過殼體21縱向延伸。各模塊均包括適于沿著殼體21的內(nèi)壁縱向運動的移位套筒22。移位套筒22包括圍繞該套筒的周向布置的一個或多個徑向延伸的端口 28。殼體21還包括繞殼體周向間隔開的一個或多個徑向延伸的端口28。移位套筒22中的端口 28的數(shù)量對應(yīng)于殼體21中的流體端口 27的數(shù)量。移位套筒22包括聯(lián)頂座或球座35。球座35的尺寸因組件中的模塊而異，最下方模塊20具有最小的球座，而最上方的模塊5具有最大的球座。
殼體21可包括多個噴嘴孔23，其貫通殼體21的壁縱向延伸，用于接納可互換的噴射嘴24。噴射嘴24可以以任何合適的手段保持在噴嘴孔23中，例如通過配合螺紋、卡環(huán)、焊接等。噴射嘴可具有多種孔口尺+。噴嘴口的尺寸可預(yù)先確定，以實現(xiàn)用于具體酸化作業(yè)的期望流體液壓。一部分噴嘴孔可以被有選擇地堵塞，以實現(xiàn)最佳流率和橫過其余噴嘴的壓降。通常，工作噴射嘴的數(shù)量和尺寸反映出用于處理給定產(chǎn)層的期望動能。
最初，通過一個或多個剪切螺釘30在閉合位置將移位套筒22安裝至殼體21，使得移位套筒跨騎噴嘴孔23、噴射嘴24和流體流端口 27。密封件32密封移位套筒22與殼體21之間的環(huán)形空間。彈性體密封件32可以是O形環(huán)密封件、模制密封件或其它油田中常用的密封件。模塊的其余部件可由普通油田材料制造，包括各種鋼合金。
如圖3中所示，可將對中聯(lián)接器40安裝至殼體21的下端。對中聯(lián)接器40不僅將模塊連接至下尾管4，而且使模塊和組件在井眼中對中。對中聯(lián)接器40包括多個對中肋，對中肋之間具有相鄰的流體流動通道。
如圖1中所示，用于有選擇地使井眼中的多個層段或目標(biāo)增產(chǎn)的組件包括組裝在尾管管柱中的多個模塊。通過改變模塊之間的尾管長度，操作者可將各個模塊間隔開，使得模塊與待增產(chǎn)的各期望產(chǎn)出層段或目
標(biāo)相鄰。所述選擇性通過改變移位套筒22上的聯(lián)頂座35的尺寸而提供。最下方模塊20具有最小的球座35，即任一模塊中的用于捕獲該最小的球的最小內(nèi)徑。組件中的最后一個模塊的上一模塊具有略大的球座35，以此類推，直至最上方模塊，最上方模塊具有最大的球座，即任一模塊中的最大內(nèi)徑。因而，組件的致動球從最下方模塊至最上方模塊直徑增大。在操作中，圖1的組件進入從封隔器3懸垂的井眼中。封隔器在預(yù)定位置設(shè)置在套管鞋附近的生產(chǎn)套管中。尾管4和模塊5、 10、 15和20在套管鞋下方延伸至裸眼中。這些模塊在尾管管柱中間隔開，使得各特定模塊與操作者期望增產(chǎn)的產(chǎn)層相鄰。增產(chǎn)處理開始于最下層，并向井眼上方推進。沿工作管柱向下將適當(dāng)尺寸的球投落或泵送到組件中，直至其著落在最下方模塊20中的移位套筒22的座35上。工作管柱和組件內(nèi)的壓力增大，直到作用在致動球和球座上的力超過剪切螺釘30的剪斷值。 一旦剪切螺釘30被剪斷，移位套筒22就向下移位至抵靠殼體21的肩部42的處理位置。如圖3中所示，當(dāng)移位套筒處于打開或處理位置時，噴射嘴24與中央通道25連通。 一旦落座，球37就會阻止酸從組件的底部出來。接著酸被以期望速率通過噴射嘴24泵送以酸化并腐蝕噴射嘴附
近的井眼。通過噴射嘴泵送的酸產(chǎn)生的動能以機械方式侵蝕掉噴嘴附近
的井眼巖層，如圖3中所示。
在完成最下方產(chǎn)層或目標(biāo)的酸化增產(chǎn)處理時，沿工作管柱向下將略大的球投落或泵送到組件中，其穿過上方模塊并落在模塊15的球座上。工作管柱內(nèi)的壓力再次增大，從而使移位套筒從閉合位置移位到打開位置，使得模塊15的噴射嘴暴露。于是，酸通過模塊15的噴射嘴泵送而酸化并腐蝕模塊附近的井眼。模塊15中的球防止酸向下流至模塊20。
通過使依次增大的球掉落或泵送到組件中并重復(fù)上述順序而有選擇地酸化或處理所關(guān)注的其余產(chǎn)層或其余目標(biāo)。在完成所有產(chǎn)層的增產(chǎn)處理時，可將封隔器從生產(chǎn)套管解除，.從而可將組件從井中拔出。
所述組件允許操作者在單次下鉆中有選擇地使井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)。通過使依次增大的致動球掉落，操作者可使套筒在連續(xù)模塊中移位，接著將期望體積的鹽酸或其它類型的酸擠壓并噴射到關(guān)注的產(chǎn)層中。通過借助模塊中的噴嘴使酸轉(zhuǎn)向，酸在擠壓壓力下將以高速度沖擊井眼。酸的動能會侵蝕掉井眼，從而除了利用酸穿透巖層以外還會形成巖洞。酸化及井眼侵蝕會提高油或其它碳氫化合物在這些位置處流入井眼中的能力。因而，通過消散塞住巖層孔的物質(zhì)(例如細屑、石蠟或粘土或降低了地層的孔隙度和滲透性的其它物質(zhì))而以機械方式和化學(xué)方式處理井眼。通過在井眼的表面處噴射出大的巖洞，降低了油或氣流入井眼中的阻力。盡管不限于這樣的應(yīng)用，但是本發(fā)明非常適于利用例如鹽酸使鈣質(zhì)地層增產(chǎn)。
圖4中示出了用在本發(fā)明的組件中的模塊的另選實施方式。該模塊具有大致管狀的殼體51，其包括頂部接頭(sub) 45、噴嘴體42以及底部接頭44。中央通道51a縱向延伸而穿過模塊。頂部接頭45的上部包括用于將模塊連接至上尾管4的內(nèi)螺紋。頂部接頭45在其下端包括外螺紋，用于將頂部接頭45連接至噴嘴體42。噴嘴體42包括用于與頂部接頭45的外螺紋配合的內(nèi)螺紋。噴嘴體42在其最下端還包括外螺紋，用于與底部接頭44的上端的內(nèi)螺紋配合。底部接頭44在其最下端包括用于與對中聯(lián)接器40上的內(nèi)螺紋配合的螺紋。對中聯(lián)接器40螺紋連接至下尾管4。
噴嘴體42還可通過一個或多個緊定螺釘52進一步固定至頂部接頭 45。類似地，噴嘴體42還可通過一個或多個緊定螺釘53進一步固定至 底部接頭45。噴嘴體42具有貫通其鉆出的多個徑向延伸的噴嘴口 58。 噴嘴口 58繞噴嘴體42的外周延伸。噴嘴口 58的數(shù)量和尺寸可根據(jù)各期 望產(chǎn)層處的增產(chǎn)處理所需的流體流特性而因模塊而異。作為示例，噴嘴 體42可包括直徑范圍在1/16至3/16英寸，繞噴嘴體的外周以大約45度 隔開的八個噴嘴口。
移位套筒46適于沿著殼體51的內(nèi)壁縱向運動。套筒46包括一個或 多個徑向延伸的流體端口 50。通過多個密封件54密封移位套筒46與頂 部接頭45、噴嘴體42及底部接頭44的內(nèi)壁之間的環(huán)形空間。通過使適 當(dāng)尺寸的移位球(未示出)落座在球座60上而使套筒46從跨騎噴嘴口 58的閉合位置移位至圖4中所示的增產(chǎn)位置。套筒46最初由一個或多個 剪切螺釘48保持在閉合位置。在移位球落座在球座60 (未示出)上之后， 管壓增大，直至剪切螺釘48剪斷，從而允許移位套筒46向下縱向運動 至增產(chǎn)位置。肩部62可設(shè)置成阻擋套筒46的向下運動。在增產(chǎn)位置， 流體端口 50與底部接頭44中的對應(yīng)數(shù)量的流體端口 65 (如虛線所示) 對準(zhǔn)。流體端口65貫通底部接頭徑向延伸，并沿著同一平面與剪切螺釘 48間隔例如45度。
操作者可利用可互換的噴嘴體42改變模塊中的噴嘴口的尺寸和數(shù) 量。可互換的噴嘴體為操作者提供了使用圖2的實施方式中所述的可互 換的噴射嘴的另選方案。噴嘴體42可由石油工業(yè)中常用的各種鋼合金制 成，或者可由高鉻材料或熱處理金屬制成，以提高噴嘴口 58的抗腐蝕性。 模塊的包括頂部接頭45、底部接頭44以及移位套筒46在內(nèi)的其它部分 可由油田中常用的各種鋼合金制成。
盡管圖2和圖4中示出了模塊的不同實施方式，但是通過對比這些 圖中的模塊的相應(yīng)球座可更容易地理解有選擇地致動組件的不同模塊的 方法。如可看出的，圖4的模塊中的球座60的內(nèi)徑明顯大于圖2的模塊 中的球座35的內(nèi)徑。因而，用于座35的致動球可容易地穿過球座60并繼續(xù)穿過該組件，直至其落座在更下面的模塊的座35上。因此，操作者 可通過使逐漸增大的致動球掉落或移動到組件中而有選擇地從底部向上 致動組件中的模塊，從而允許操作者在單次下鉆中有選擇地對多個產(chǎn)層 進行增產(chǎn)。
盡管上述實施方式利用依次增大的球致動，然而應(yīng)當(dāng)容易理解，可 通過其它手段致動這些模塊。例如，模塊的移位套筒可容易地適于通過 使適當(dāng)尺寸的飛鏢、棒、塞等沿組件向下掉落或泵送而被致動。另選的 是，各移位套筒可包括選擇性輪廓，例如Otis "X"或"R"型輪廓，并 且用于特定套筒的致動裝置應(yīng)包括具有配合輪廓的鎖定機構(gòu)。在這樣的 實施方式中，致動裝置將穿過除具有有著配合輪廓的移位套筒的模塊之 外的所有模塊。
圖5示出用水泥將組件1粘結(jié)到開放井眼2中的過程。穿過安裝至 管柱104的多個模塊5、 10、 15和20沿管柱104向下泵送水泥130。浮 箍100連接至與最下方模塊20相連的對中聯(lián)接器。另選的是，浮箍IOO 可直接連接至最下方模塊20或者管柱104的位于最下方模塊20的部分。 通過連接至浮箍100的鞋管110和浮鞋120泵送水泥130。水泥130退出 浮鞋120并填充管柱104與開放井眼2之間的環(huán)形部，以將管柱104粘 結(jié)在開放井眼2中。
沿管柱104向下泵送刮塞140，使其位于沿管柱104向下泵送的水 泥130的尾端。刮塞140刮擦管柱104，從而從管柱104的內(nèi)部以及模塊 5、 10、 15及20的內(nèi)部移除水泥130。刮塞140被泵送至管柱104的端 部，從而移除管柱104內(nèi)的水泥103，直至其到達浮鞋120處。另選的是， 刮塞140可落座在浮箍100中。還可沿管柱104向下泵送至少一個刮球 150，以移除殘留在管柱104或模塊5、 10、 15及20內(nèi)的任何殘余水泥 130?？杀M量沿管柱104向下泵送多個刮球150，以刮除管柱104和模塊 5、 10、 15及20的任何殘余水泥130。刮球150可由天然橡膠或允許刮 球刮擦管柱104的其它材料構(gòu)成。此外，如受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù) 人員將會理解的那樣，可利用具有不同外徑的多個刮球150，以確保移除 殘余水泥130。用于刮擦管柱104以及模塊5、 10、 15及20的刮球150商業(yè)提供的天然生橡膠構(gòu)成的鉆管刮球。
接著，可沿管柱104向下泵送酸溶液170 (例如醋酸)以移動水泥 130以及刮塞140和刮球150。酸溶液170可防止任何殘余水泥130硬化 或固化在管柱104以及模塊5、 10、 15及20內(nèi)。此外，酸溶液170還可 在增產(chǎn)過程如以上所述那樣開始時，使在模塊位置處位于管柱104的外 部的水泥130破碎或斷裂。可在水泥130與酸溶液170之間的隔離流體 160中沿管柱104向下泵送刮球150，以有助于保護刮球150不被酸溶液 170損壞?？裳刂苤?04向下泵送酸溶液170，直至各模塊的中央通道 都含有酸溶液170。在將酸溶液170泵送并保持在管柱104中之后，操作 者將允許管柱104外部的水泥130固化而將管柱104粘結(jié)在開放井眼2 中。在固化過程中管柱104內(nèi)的酸溶液170的存在確保模塊內(nèi)的可滑動 套筒在被致動時正常運作。
圖6示出了被水泥粘結(jié)在開放井眼2中的組件1。此時，可將流體 泵送至管柱104內(nèi)，直至液壓將最下方模塊5的滑動套筒移動至其打開 位置。在套筒處于其打開位置之后，酸溶液170可通過徑向通道退出并 開始毀壞并移除已在模塊附近形成的水泥130。接著， 一旦將所關(guān)注的產(chǎn) 層處的水泥移除，流體就會使巖層斷裂。如以上所述致動下一模塊并重 復(fù)該過程，直至所關(guān)注的產(chǎn)層均已被增產(chǎn)。
盡管已示出并描述了各種實施方式，但是本發(fā)明不應(yīng)局限于此，并 且如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的，應(yīng)理解本發(fā)明包括所有這樣的修改和變 型。部件的構(gòu)造和布局的細節(jié)的其它多種變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說 是顯而易見的，并且這些變化包內(nèi)含在本發(fā)明的精神以及所附權(quán)利要求 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于有選擇地使油井和氣井中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括管柱；在所述管柱中在預(yù)定位置處間隔開的多個模塊，其中各模塊均包括殼體，該殼體具有從其貫通的中央通道；其中所述管柱和所述多個模塊被水泥粘結(jié)到所述井中；貫通所述殼體徑向延伸的多個通道；以可滑動的方式安裝在所述殼體內(nèi)的移位套筒，其中該移位套筒可從位于所述徑向通道上方的閉合位置運動到打開位置，所述徑向通道借此與所述殼體的所述中央通道連通，并且其中所述移位套筒包括用于接納致動球的球座，該致動球用于使所述移位套筒從所述閉合位置移位至所述打開位置；以及刮塞，該刮塞適于穿過所述多個模塊沿所述管柱向下行進。
2、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中最下方模塊適于接納致動球，并且所述組件中的各接連模塊與其緊下方的模塊相比適于接納更大的致動球。
3、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括至少一個刮球。
4、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個刮球為天然橡膠。
5、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述球座的尺寸因模塊而異，最下方模塊具有最小的球座，所述組件中的各接連模塊與其緊下方的模塊相比具有更大的球座。
6、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述管柱利用酸溶性水泥粘結(jié)在所述井中。
7、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中各徑向通道包括噴射嘴。
8、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中各殼體還包括噴嘴體，并且其中噴射通道貫通所述噴嘴體徑向延伸。
9、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中各殼體還包括連接至所述噴嘴體的上端的頂部接頭以及連接至所述噴嘴體的下端的底部接頭。
10、 一種用于有選擇地使油井和氣井中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括管柱；在所述管柱中在預(yù)定位置處間隔開的多個模塊，其中各模塊均包括殼體，該殼體具有從其貫通的中央通道；其中所述管柱和所述多個模塊被水泥粘結(jié)到所述井中；貫通所述殼體徑向延伸的多個通道；以可滑動的方式安裝在所述殼體的中央通道內(nèi)的移位套筒，其中該移位套筒可從位于所述徑向通道上方的閉合位置運動到打開位置，所述徑向通道借此與所述殼體的所述中央通道連通，并且其中所述移位套筒適于接納用于使所述移位套筒從所述閉合位置移位至所述打開位置的致動裝置；以及刮塞，該刮塞適于穿過所述致動裝置沿所述管柱向下行進。
11、 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括至少一個刮球，其中所述刮球適于穿過所述致動裝置沿所述管柱向下行進。
12、 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中最下方模塊適于接納致動裝置，并且所述系統(tǒng)中的各接連模塊與其緊下方的模塊相比適于接納更大的致動裝置。
13、 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述致動裝置為球、飛鏢、棒或塞。
14、 一種用于有選擇地使油井和氣井中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的方法，該方法包括將一組件定位在所述井中，該組件包括連接至管柱的多個模塊，其中各模塊鄰近待增產(chǎn)的產(chǎn)層定位，并且各模塊均包括具有中央通道的殼體、貫通所述殼體徑向延伸的一個或多個通道以及以可滑動的方式安裝在所述殼體內(nèi)的移位套筒，其中所述移位套筒適于接納一致動球，該致動球用于使所述移位套筒從位于所述徑向通道上方的閉合位置移位至打開位置，所述徑向通道借此與所述殼體的所述中央通道連通；沿著所述管柱向下泵送水泥并將水泥泵送至所述管柱與井眼之間的環(huán)形部中；沿著所述管柱向下泵送刮塞；沿著所述管柱向下泵送酸溶液；使所述環(huán)形部中的水泥固化；利用針對各接連模塊的逐漸增大的致動球，以最下方模塊為開始以最上方模塊為結(jié)束，依次將各模塊中的所述移位套筒移動至所述打開位置，借此有選擇地從與各產(chǎn)層相鄰的模塊開始從最下方產(chǎn)層至最上方產(chǎn)層依次毀壞固化的水泥并對各產(chǎn)層進行增產(chǎn)。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，該方法還包括沿所述管柱向下泵送至少一個刮球。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中在隔離流體中沿所述管柱向下泵送所述至少一個刮球。
17、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述至少一個刮球為天然橡膠刮球。
18、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中沿著所述管柱向下泵送的所述酸溶液為鹽酸。
19、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述刮塞為柔性刮塞。
全文摘要
用于有選擇地使油井和氣井的井眼中的多個產(chǎn)層增產(chǎn)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)被水泥粘結(jié)在井眼內(nèi)。所述系統(tǒng)包括連接在管柱(4)中的多個模塊(5，10，15，20)，其中這些模塊可有選擇地被致動以使與模塊相鄰的產(chǎn)層增產(chǎn)。各模塊包括套筒(22)，其可在閉合位置與處理位置之間移位，在處理位置中多個徑向通道(23)暴露于組件的中央通道(25)。所述系統(tǒng)包括刮塞以及酸溶液，所述刮塞適于穿過多個模塊中的各種尺寸的球座，所述酸溶液被泵送到所述管柱中以毀壞產(chǎn)層處的水泥。所述系統(tǒng)可包括至少一個天然橡膠刮球，以從管柱移除殘余水泥。
文檔編號E21B34/00GK101675212SQ200880014377
公開日2010年3月17日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者博比·弗蘭克·麥克米林, 阿維爾·Z·奧爾蒂茲, 馬克·齊默爾曼 申請人:Bj服務(wù)公司