井下橋塞下入工具的制作方法
【專利摘要】一種橋塞下入工具，包括界定有腔的主體、起初容裝在所述腔中的橋塞、以及與主體設(shè)置在一起的構(gòu)件。可致動該構(gòu)件以選擇性地使所述腔和至少局部由主體界定的環(huán)形空間連通。當(dāng)所述腔與環(huán)形空間連通時，橋塞可移動到環(huán)形空間中。
【專利說明】井下橋塞下入工具
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本專利申請請求享有美國專利申請13/343874號的權(quán)益，該美國專利申請的申請日為2012年I月5日，其全部內(nèi)容組合在文中作為參考。
【背景技術(shù)】
[0003]尤其相對于非常規(guī)資源(非常規(guī)氣體、頁巖氣、致密油氣、煤層甲烷等)而言，所謂的“多級分段定點(diǎn)壓裂作業(yè)”是在井下鉆井和完井工業(yè)中公知的。在使用橋塞射孔作業(yè)中，井底鉆具組合例如在線纜上運(yùn)行到井筒中，井筒通常為套管井和注水泥井，包括水平部分和豎直部分。井底鉆具組合包括隔離裝置、安裝工具、以及一個或更多個射孔器。致動所述安裝工具以通過隔離裝置封隔生產(chǎn)層。然后將該一個或更多個射孔器定位在井筒中，通過沿線纜向下發(fā)送的信號觸發(fā)射孔器。通常，球型橋塞用于隔離裝置，例如，當(dāng)球型橋塞提供與下面的生產(chǎn)層的流體連通時，在射孔器未合適發(fā)射時能提供大量流體流來重新部署射孔器。射孔之后，拖出井底鉆具組合(無隔離裝置)，球體或其他橋塞構(gòu)件從地面下入到井下以接合隔離裝置的支座，從而阻止流體流過隔離裝置。該過程充分運(yùn)行時，要求花費(fèi)大量時間和流體將球體泵送到井下。偶爾會使用橋塞而不使用球形壓裂堵頭，但是這些橋塞不能如上所述那樣重新部署停止工作的射孔器。因此，既減少布置橋塞所需的時間和資源、又具備球型壓裂堵頭的優(yōu)點(diǎn)的替代方案深受本行業(yè)歡迎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種橋塞下入工具包括界定有腔的主體、起初容裝在所述腔中的橋塞、以及與所述主體一起設(shè)置的構(gòu)件。可致動該構(gòu)件以選擇性地使所述腔和至少局部由主體界定的環(huán)形空間之間實(shí)現(xiàn)連通，當(dāng)所述腔和所述環(huán)形空間連通時橋塞可移動到環(huán)形空間中。
[0005]井底鉆具組合包括隔離裝置、安裝工具和橋塞下入工具。該安裝工具可操作地設(shè)置以將隔離裝置安裝在井下結(jié)構(gòu)中，該安裝工具起初連接到隔離裝置上，且在將隔離裝置安裝之后能夠與隔離裝置分開。橋塞下入工具與安裝工具連接，橋塞下入工具被構(gòu)造成將橋塞下入，可操作地設(shè)置該橋塞以使其在井下移動且使其在隔離裝置與安裝工具分開之后與隔離裝置接合，從而通過隔離裝置進(jìn)行封隔。
[0006]一種執(zhí)行井下作業(yè)的方法，包括以下步驟:將井底鉆具組合運(yùn)行到井下結(jié)構(gòu)中，該井底鉆具組合包括安裝工具、隔離裝置和橋塞下入工具；通過安裝工具將隔離裝置安裝在井下結(jié)構(gòu)中；使安裝工具與隔離裝置分開；從所述橋塞下入工具部署橋塞；以及，使橋塞與隔離裝置接合，以通過隔離裝置進(jìn)行封隔。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面的描述內(nèi)容絕不是限制性的。請參照附圖，附圖中的類似元件用類似標(biāo)記表示:
[0008]圖1簡要地示出了井下組件；[0009]圖2是示出了圖1的組件的橋塞下入工具處于閉合配置結(jié)構(gòu)時的截面圖；
[0010]圖3是圖2中的橋塞下入工具的側(cè)視圖；
[0011]圖4簡要地示出了圖1中的井下組件處于致動配置結(jié)構(gòu)；
[0012]圖5是橋塞下入工具與環(huán)形空間連通時的截面圖；
[0013]圖6是圖5中的橋塞下入工具的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將以闡釋而非限制的方式，參照附圖詳細(xì)描述所公開的裝置和方法的一個或更多個實(shí)施例。
[0015]現(xiàn)在請參照圖1，示出了本發(fā)明的某實(shí)施例，即，運(yùn)行到井下結(jié)構(gòu)12中的組件10。井下結(jié)構(gòu)例如可以是襯管井、套管井、注水泥井等。組件10例如通過使用線纜系統(tǒng)運(yùn)行到井下。在該所示的實(shí)施例中，組件10包括隔離裝置14、安裝工具16、射孔器18和橋塞下入工具20。
[0016]例如,在一個實(shí)施例中，組件10是用于使用“多級分段定點(diǎn)壓裂” (plug and perf)作業(yè)的井底鉆具組合。在該實(shí)施例中，組件10位于井下，隔離裝置14通過安裝工具16固定在結(jié)構(gòu)12中以封隔生產(chǎn)層22。隔離裝置14和安裝工具16可以是本領(lǐng)域公知的任何合適工具。例如，隔離裝置14可以是可取出式、可鉆進(jìn)式的，等等，可由復(fù)合材料、金屬、聚合物等材料制成。在一個實(shí)施例中，安裝工具16是由貝克休斯公司(BakerHughes, Inc..)市售的E-4安裝工具。然后，如圖4大體上所示的那樣，將安裝工具16從隔離裝置14和射孔器18上拆卸下來，射孔器定位在結(jié)構(gòu)12內(nèi)，用于對生產(chǎn)層22射孔。多個射孔器可以包含在組件10中，用于在每個生產(chǎn)層中形成多個射孔段。
[0017]射孔操作之后，移走從組件10上拆卸掉的工具，但隔離裝置14保持在井下。將橋塞24(其與在隔離裝置14中互補(bǔ)地形成的支座相對應(yīng))下入到井下，用于隔離橋塞工具14的相對兩側(cè)，從而使壓力上升至能通過射孔器18形成的射孔來壓裂生產(chǎn)層22。橋塞24可以是球體或采用能容納在隔離裝置14中的任何其他合適的結(jié)構(gòu)或形狀。隔離裝置14可以包括任何合適的支座，如，美國專利N0.7，600, 572 (發(fā)明人為Slup等)中公開的支座，因此，該美國專利的全部內(nèi)容引入文中作為參考。
[0018]有益地，組件10包括橋塞下入工具20，這樣，在組件10被拖出之前或在被拖出期間可將橋塞24下入到井下，因此，橋塞24僅需下入少量的英尺數(shù)，而傳統(tǒng)系統(tǒng)中的橋塞必須從地面下入上百或上千英尺。根據(jù)上述內(nèi)容，橋塞下入工具20在下入和鉆孔期間起初處于圖2和3所示的狀態(tài)，之后，過渡到圖5和6中所示的狀態(tài)以部署橋塞。
[0019]在工具20起初處于圖2和3所示的布置結(jié)構(gòu)時，閥構(gòu)件26與形成在橋塞下入工具20的主體30上的窗口 28設(shè)置在一起。窗口 28與形成在組件10和結(jié)構(gòu)12之間的環(huán)形空間32連通，但是，如圖2所示，窗口 28與形成在主體30中的腔34不連通。堵塞住窗口28將會阻斷腔34和環(huán)形空間32之間的連通。通過使腔34和環(huán)形空間32不連通，設(shè)置在腔34內(nèi)的橋塞24能通過工具20被下入并與工具20 —起移動。工具20包含有蓋36，從而在下入期間和定位射孔器18的過程中能防止橋塞24脫離腔34。蓋36和閥構(gòu)件26可均形成為套筒或其內(nèi)具有通道(用于讓流體穿過工具20)的桿。
[0020]蓋36通過至少一個撐條38固定到閥構(gòu)件26上，從而可將施加在蓋36上的作用力傳遞給閥構(gòu)件26。例如，工具20可以包括導(dǎo)螺桿、彈簧或其他彈性元件、磁性或液壓驅(qū)動部件等、或被設(shè)置成用于致動閥構(gòu)件26的任何其他裝置、機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)。例如，通過線纜傳送的信號可觸發(fā)這種致動系統(tǒng)，組件10在該線纜上運(yùn)行?？砂ㄖ辽僖粋€釋放構(gòu)件40 (如，定位螺釘)，以防止例如過早地致動閥構(gòu)件26，直到將預(yù)定的極限力施加在蓋36上為止。
[0021]還可進(jìn)一步理解為，除了使閥構(gòu)件26進(jìn)行軸向運(yùn)動(或選擇性地進(jìn)行軸向運(yùn)動)以外，還可以以不同方式致動構(gòu)件26，例如，致動所述閥構(gòu)件而使其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以使撐條38與窗口 28對準(zhǔn)，從而可選擇性地讓腔34和環(huán)形空間32之間實(shí)現(xiàn)連通或不連通。在另一實(shí)施例中，通過相應(yīng)于井下流體(如，酸、鹽水等)而可溶解、可降解、可消耗、可腐蝕或可去除掉的材料來形成閥構(gòu)件26，這樣就可打開窗口 28。不論使用什么機(jī)構(gòu)，致動閥構(gòu)件26 (使其移動、碎裂等)將能打開窗口 28，從而可使腔34和環(huán)形空間32之間連通。
[0022]當(dāng)腔34與環(huán)形空間32之間相連通時，橋塞24通過窗口 28離開腔34而進(jìn)入環(huán)形空間32。根據(jù)環(huán)形空間32可操作地設(shè)定橋塞24的尺寸，即，使橋塞24的尺寸小于環(huán)形空間32中的徑向間隙尺寸。該徑向間隙通常由工具的最大徑向部分界定，橋塞24必須穿過該徑向間隙以接合隔離裝置14 (如，下入工具20、射孔器18、安裝工具16等)。通過這樣設(shè)定尺寸，橋塞24能經(jīng)過組件10的下入工具20、射孔器18和安裝工具16以與隔離裝置14的相應(yīng)支座接合，從而如上所述那樣進(jìn)行封隔。
[0023]盡管已經(jīng)參照某(些)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能理解到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可對元件進(jìn)行各種改變或等同替代。另外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可根據(jù)本發(fā)明提供的相關(guān)技術(shù)知識進(jìn)行許多改進(jìn)以適應(yīng)于特定情形或材料。因此，本發(fā)明并不局限于以最佳方式實(shí)施例本發(fā)明的特定實(shí)施例，本發(fā)明將包括落入本發(fā)明范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。并且，在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的典型實(shí)施例，盡管使用了特定術(shù)語，但是所使用的這些特定術(shù)語僅具有普通的說明性意義，并沒有限制意義，除非文中另有所指；因此，本發(fā)明的范圍并不受這些特定術(shù)語限制。另外，使用“第一”、“第二”等術(shù)語并不表示任何次序或重要性，而是表示將一個元件與另一元件區(qū)分開。另外，使用的“一”、“一個”等術(shù)語并不表示限制數(shù)量，而是表示存在至少一個所提及到的元素。
【權(quán)利要求】
1.一種橋塞下入工具，其包括: 界定有腔的主體； 橋塞，該橋塞起初容裝在所述腔內(nèi)；以及 與主體設(shè)置在一起的構(gòu)件，該構(gòu)件可被致動以選擇性地使所述腔與至少局部由所述主體界定的環(huán)形空間之間相連通，當(dāng)所述腔與環(huán)形空間連通時，橋塞能夠被移動到所述環(huán)形空間中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的工具，其中，橋塞是球體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的工具，其中，所述主體上包括窗口，所述構(gòu)件能夠選擇性地堵塞該窗P。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的工具，其中，所述構(gòu)件是能夠滑動地容裝在主體中的桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的工具，其中，所述構(gòu)件包括有至少一個蓋，該蓋被設(shè)置成防止橋塞離開所述腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的工具，其中，所述蓋和所述構(gòu)件設(shè)置在橋塞的軸向相對兩側(cè)上，它們通過至少一個撐條連接以將施加在所述蓋上的作用力傳遞給所述構(gòu)件，從而使所述構(gòu)件在主體內(nèi)移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的工具，其中，所述構(gòu)件的軸向運(yùn)動可使所述腔和所述環(huán)形空間連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的工具，其中，可操作地使橋塞的尺寸小于環(huán)形空間中的徑向間隙。
9.一種包括權(quán)利要求1的工具的井底鉆具組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的井底鉆具組合，還包括隔離裝置，該隔離裝置通過橋塞下入工具布置在井底，可操作地設(shè)置該隔離裝置以在橋塞穿過環(huán)形空間之后容納橋塞。
11.一種井底鉆具組合，包括: 隔離裝置； 安裝工具，其被可操作地設(shè)置成將隔離裝置安裝在井下結(jié)構(gòu)中，安裝工具起初連接到隔離裝置上，且在安裝所述隔離裝置之后能夠與所述隔離裝置分開；以及 橋塞下入工具，其與所述安裝工具連接，橋塞下入工具被構(gòu)造成將橋塞下入；可操作地設(shè)置橋塞而使其在井下移動且在所述隔離裝置與安裝工具分開之后與隔離裝置接合，從而通過隔離裝置進(jìn)行封隔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的井底鉆具組合，還包括至少一個射孔器，該射孔器與所述安裝工具和橋塞下入工具連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的井底鉆具組合，其中，橋塞下入工具被設(shè)置成將橋塞下入到形成在井底鉆具組合和井下結(jié)構(gòu)之間的環(huán)形空間中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的井底鉆具組合，其中，在隔離裝置與安裝工具分開之后，橋塞能夠與隔離裝置接合。
15.一種執(zhí)行井下作業(yè)的方法，包括: 將井底鉆具組合運(yùn)行到井下結(jié)構(gòu)中，井底鉆具組合包括安裝工具、隔離裝置和橋塞下入工具； 通過安裝工具將隔離裝置安裝在井下結(jié)構(gòu)中； 使安裝工具與隔離裝置分開；從所述橋塞下入工具部署橋塞；以及 使橋塞與隔離裝置接合，以通過隔離裝置進(jìn)行封隔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，從橋塞下入工具部署橋塞的步驟包括:打開橋塞下入工具的主體上的至少一個窗口。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，從橋塞下入工具部署橋塞的步驟包括:致動與橋塞下入工具的主體設(shè)置在一起的至少一個構(gòu)件。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，使橋塞與隔離裝置接合的步驟包括:通過形成在井底鉆具組合和井下結(jié)構(gòu)之間的環(huán) 形空間，將橋塞下入到隔離裝置中。
【文檔編號】E21B33/12GK104011320SQ201280064581
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月5日
【發(fā)明者】P·馬德羅, C·E·米奇, D·A·多利紐克 申請人:貝克休斯公司