確定井眼中的管的卡點(diǎn)的制作方法
【專利說明】確定井眼中的管的卡點(diǎn)
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明涉及一種用于確定在其處管柱已被卡在井眼內(nèi)的點(diǎn)的方法。本發(fā)明還涉及一種用于在井眼中執(zhí)行主要操作的管柱，其包括便于確定在其處管柱被卡住(這可發(fā)生在管柱相對(duì)于井眼的平移期間)的點(diǎn)的裝備。
[0003]在油氣體勘探和生產(chǎn)行業(yè)中，通過從表面鉆探的井眼將含有油和/或氣體的井眼流體恢復(fù)到表面。按照慣例，井眼使用已知為鉆柱的管柱進(jìn)行鉆探，鉆柱包括端接于鉆頭的鉆探組件。已知為鉆井‘泥漿’的鉆井流體從管柱向下傳遞至鉆頭，以執(zhí)行包括冷卻鉆頭以及沿在井眼壁與鉆柱之間界定的環(huán)空將鉆肩運(yùn)回地面的功能。
[0004]在進(jìn)行鉆探之后，井構(gòu)造程序要求井眼襯有井眼襯砌管(在行業(yè)中被稱為“套管”)。套管用于多個(gè)目的，包括:支撐鉆巖層；阻止不期望的流體流入/流出；以及提供其它管和底孔工具可通過的通路。套管包括端對(duì)端耦接在一起的管區(qū)段。通常，井眼被鉆至第一深度，且第一直徑的套管被安裝在所鉆探的井眼中。套管沿所鉆探的井眼的長(zhǎng)度延伸到地面，其在地面端接于井口組件。通過將‘水泥’向下栗送至套管(水泥從套管的底部流出并沿環(huán)空流動(dòng))而使套管密封在適當(dāng)位置處。
[0005]在進(jìn)行適當(dāng)測(cè)試之后，井眼通常延伸到第二深度，這通過使井眼的較小直徑延伸件鉆探通過位于第一較大直徑的井眼區(qū)段的底部處的水泥塞而實(shí)現(xiàn)。然后將較小直徑的第二套管安裝在井眼的延伸部分，其通過第一套管向上延伸至井口。然后，還使第二套管鞏固在適當(dāng)位置中。需要時(shí)重復(fù)該程序，直到井眼已被延伸到期望深度，可實(shí)現(xiàn)從該深度進(jìn)入含有碳?xì)浠衔?油和/或氣體)的巖層。通常，井眼襯砌管位于并未延伸到井口的井眼中，但被栓系到前一套管區(qū)段并從該區(qū)段懸吊(或‘懸掛’)下來。該管在行業(yè)中通常被稱為‘襯里’。襯里類似地鞏固在所鉆探的井眼中的適當(dāng)位置。當(dāng)套管/襯里已被安裝并鞏固時(shí)，井被‘完成’，使得井流體通?？赏ㄟ^安裝延伸到地面的生產(chǎn)管柱而被恢復(fù)。
[0006]已知伸入井眼中的各種不同類型的管可被卡住。例如，鉆管可在鉆探并延伸井眼的操作期間被卡住。井眼襯砌管(套管、襯里)可在部署到井眼中期間并在鞏固在適當(dāng)位置之前被卡住。管被卡住的主要原因包括:鉆巖層的倒塌；和被稱為‘壓差卡鉆’的狀況。當(dāng)被鉆探的地層的壓力明顯低于井眼壓力時(shí)，通常會(huì)發(fā)生壓差卡鉆，從而產(chǎn)生對(duì)抵靠所鉆探的地層的壁的管施加高接觸力。壓差卡鉆可能是傾斜井眼中的特定問題。
[0007]被卡在井眼中的管的恢復(fù)可以是極具挑戰(zhàn)性的。取回管的初步努力通常涉及通過對(duì)管施加短時(shí)間的大軸向力和/或通過旋轉(zhuǎn)管而‘晃動(dòng)’管。然而，這樣通常不會(huì)起作用，并因此一系列的不同技術(shù)和裝備已被研發(fā)用于恢復(fù)被卡住的管。
[0008]已研發(fā)的主要技術(shù)集中于定位管在其處被卡住的點(diǎn)，并隨后對(duì)盡可能靠近該點(diǎn)的管的接頭施加局部軸向和/或旋轉(zhuǎn)力。在釋放接頭之后，可將接頭上方的管的部分取回地面，且已知為‘打撈工具’的專用工具伸入以對(duì)管的剩余部分施加大拉力以將其取回。
[0009]附圖簡(jiǎn)述
[0010]以下附圖被包括以圖示實(shí)施方案的某些方面，且不應(yīng)被視為獨(dú)有的實(shí)施方案。如受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到，所公開的主題能夠進(jìn)行相當(dāng)大的修改、變更、組合以及形式和功能上的等同物。
[0011]圖1是井眼的縱向剖視圖，所述井眼已從表面進(jìn)行鉆探，襯有呈已被鞏固在適當(dāng)位置的套管形式的井眼襯砌管，且在將呈襯里形式的其它井眼襯砌管定位在井眼內(nèi)的程序期間，附圖示出其被卡住后的襯里，且圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于確定襯里已在其處被卡住的點(diǎn)的方法中的步驟。
[0012]圖2是運(yùn)載呈流體壓力脈沖產(chǎn)生設(shè)備形式的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的管的區(qū)段的放大視圖，該管區(qū)段形成圖1中示出的管的部分用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妗?br>[0013]圖3是呈鉆管的形式的管柱的示意性縱向剖視圖，其在井眼的鉆探期間被圖示，且示出被卡住后的鉆管，附圖圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的用于確定鉆管在其處被卡住的點(diǎn)的方法中的步驟。
[0014]圖4是圖3中示出并描述的實(shí)施方案的變化的示意性縱向剖視圖。
[0015]圖5是與在定位呈襯里形式的井眼襯砌管的程序期間的井眼的圖1類似視圖，附圖示出被卡住后的襯里，并圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的用于確定襯里在其處被卡住的點(diǎn)的方法中的步驟。
[0016]圖6是管恢復(fù)系統(tǒng)的縱向部分剖視圖，所述管恢復(fù)系統(tǒng)可被提供為圖1至圖5中示出的管的任何部分，以促進(jìn)位于卡點(diǎn)上方的管的部分的恢復(fù)。
[0017]圖7是示例性可釋放接頭的縱向部分剖視圖，所述可釋放接頭可被提供為在圖1至圖5中示出的管的任何部分。
[0018]圖8是管恢復(fù)系統(tǒng)的替代實(shí)施方案的縱向部分剖視圖，管恢復(fù)系統(tǒng)可被提供為圖1至圖5中示出的管柱的任何部分，以促進(jìn)位于卡點(diǎn)上方的管柱的部分的恢復(fù)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了恢復(fù)管，需要定位管的‘自由點(diǎn)’(或‘卡點(diǎn)’)，該點(diǎn)是在其處管被卡住的點(diǎn)。美國專利號(hào)US-3690163公開了可用于該目的的自由點(diǎn)指示器裝置。然而，當(dāng)管被卡住之后，需要將裝備單獨(dú)伸入井眼中，這會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間。裝置被向下部署在被卡住的管的內(nèi)部，并且包括兩組間隔的錨定器，兩組間隔的錨定器嚙合管，并可相對(duì)于彼此而單獨(dú)地軸向運(yùn)動(dòng)。然后，可在兩組錨定器之間施加拉力，以及可在所測(cè)量的錨定器之間施加應(yīng)變。在自由點(diǎn)下方的位置處，將不會(huì)有管的延伸，并因此在錨定器之間測(cè)量不到任何應(yīng)變。在錨定器橫跨自由點(diǎn)的位置處，將產(chǎn)生可被測(cè)量的應(yīng)變，并因此確定自由點(diǎn)。
[0020]美國專利號(hào)US-4440019公開了自由點(diǎn)指示器工具，其包括被向下部署在被卡住的管的內(nèi)部的敏感線圈。對(duì)地面的管施加拉力。在自由點(diǎn)下方的位置處，將不會(huì)有管的延伸，并因此沒有應(yīng)變。在自由點(diǎn)上方的位置處，將產(chǎn)生應(yīng)變。加壓于自由點(diǎn)上方的管的自由部會(huì)擦除管中的磁點(diǎn)，且該磁點(diǎn)可使用工具來檢測(cè)并用于確定自由點(diǎn)。
[0021]在兩種情況下，在US-3690163和US-4440019中公開的裝置需要將專用裝備從表面部署到被卡住的管中。這會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本。在兩種情況下，裝置堵塞被卡住的管的通孔，這是不可取的。此外，US-4440019的工具無法被部署到傾斜的井眼中。
[0022]除非另有指示，否則在本說明書和相關(guān)聯(lián)的權(quán)利要求中使用的所有表達(dá)成分的量、特性(諸如分子量、反應(yīng)條件等)等的數(shù)字將被理解為在所有情況下用術(shù)語“約”來修飾。因此，除非相反地指示，在下面的說明書和附屬的權(quán)利要求中闡述的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可以取決于將通過本發(fā)明的實(shí)施方案獲得的期望特性而變化。至少并且不試圖限制等同原則應(yīng)用于權(quán)利要求的范圍，每一數(shù)值參數(shù)應(yīng)該至少根據(jù)所報(bào)告的有效數(shù)位的數(shù)目并且通過采用一般舍入技術(shù)來理解。
[0023]本文提供了并入本文公開的本發(fā)明的實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)說明性實(shí)施方案。為了清楚起見，本說明書并非描述或示出物理實(shí)施方式的全部特征。應(yīng)理解，在并入本發(fā)明的實(shí)施方案的物理實(shí)施方案的研發(fā)中，必須做出許多特定實(shí)施方式的決定以實(shí)現(xiàn)例如符合關(guān)于系統(tǒng)、關(guān)于商業(yè)、關(guān)于政府及其它約束的研發(fā)者的目標(biāo)，所述目標(biāo)隨實(shí)施方式和時(shí)間而會(huì)有所不同。雖然研發(fā)者的努力可能會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，但是此類努力對(duì)于受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是常規(guī)任務(wù)。
[0024]雖然本文在“包括”各種組分或步驟方面描述組合物和方法，但是組合物和方法也可以“基本上由”或“由”各種組分和步驟組成。
[0025]已研發(fā)相關(guān)裝備以協(xié)助取回被卡住的管。例如，釋放已被扭轉(zhuǎn)提升至地面的管中的接頭是困難的，事實(shí)上，接頭在部署到井眼期間已被以與接頭的組成方向相同的方向旋轉(zhuǎn)。已經(jīng)研發(fā)了專用接頭，其在以與主接頭的組成方向相反的方向施加釋放力時(shí)釋放。接頭包括第二螺紋，第二螺紋布置成使得其在管的使用、旋轉(zhuǎn)期間不會(huì)(例如)通過阻止力矩到第二接頭的傳輸?shù)哪Σ镰h(huán)或銷子(Pin)的方式“扭轉(zhuǎn)提升”。這些接頭會(huì)在可選地使用在接頭附近引爆的炸藥來施加足夠大的釋放力矩時(shí)釋放。為了效率起見，這仍然需要有關(guān)管的自由點(diǎn)的知識(shí)。
[0026]無線管恢復(fù)系統(tǒng)已被Super1r Energy Services，Inc 公司的 Warr1r EnergyServices研發(fā)。所述系統(tǒng)涉及在其伸入時(shí)安裝到鉆柱中的一系列減小的直徑剖面。以壓力啟動(dòng)的發(fā)射(firing)頭為特征的下降組件降落在指定底座，且噴射切斷正好位于安裝底座下方的犧牲接頭。一旦犧牲接頭已被切斷，則可取回接頭上方的鉆柱部分，且隨后從孔打撈出剩余部分。再者，這需要有關(guān)管的自由點(diǎn)的知識(shí)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于確定在其處管柱已被卡在井眼內(nèi)的點(diǎn)的方法，所述方法包括下列步驟:提供管柱以在井眼內(nèi)執(zhí)行主要操作；提供至少一個(gè)傳感器，其用于測(cè)量管柱中的應(yīng)變；提供至少一個(gè)設(shè)備，其用于將應(yīng)變數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛媲铱刹僮鞯嘏c所述傳感器相關(guān)聯(lián)；使管柱相對(duì)于井眼平移，以促進(jìn)主要操作的執(zhí)行；以及在管被卡住使得其無法相對(duì)于井眼進(jìn)一步平移，并因此阻止主要操作的執(zhí)行的情況下:朝仰孔方向?qū)苤┘虞S向力，從而激勵(lì)在其處管被卡住的點(diǎn)上方的管柱中的應(yīng)變；測(cè)量所述至少一個(gè)傳感器附近的管中的應(yīng)變；以及啟動(dòng)所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，以將指示管中被所述至少一個(gè)傳感器測(cè)量的應(yīng)變的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，使得可做出在井眼中的所述至少一個(gè)傳感器相對(duì)于管的卡點(diǎn)的位置的確定。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于在井眼中執(zhí)行主要操作的管柱，管柱可相對(duì)于井眼平移，以促進(jìn)主要操作的執(zhí)行，其中管柱包括:至少一個(gè)傳感器，其用于測(cè)量管柱中的應(yīng)變；和至少一個(gè)設(shè)備，其用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，設(shè)備可操作地與所述傳感器相關(guān)聯(lián)；其中在使用中且在管被卡住使得其無法相對(duì)于井眼進(jìn)一步平移，因此阻止主要操作的執(zhí)行的情況下:可朝仰孔方向?qū)苤┘虞S向力，從而