衬管吊架设置工具及其使用方法技术

一种在内部设置有套管柱的井筒中使用的衬管安装系统。所述系统包括具有衬管吊架和衬管顶部的衬管柱以及具有膨胀锥体组件和定位筒的设置工具。在将所述衬管柱穿过所述套管柱送入使得至少所述衬管吊架定位在所述井筒套管内之后，将所述设置工具穿过所述套管柱送入直到所述定位筒接触所述衬管顶部。此后，轴向移动所述膨胀锥体组件穿过所述衬管柱使所述衬管吊架径向膨胀成与所述套管柱接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及结合关于地下井执行的操作所利用的设备，并且具体地涉及用于将预先定位的衬管柱安装在地下井筒中的套管柱内的衬管吊架设置工具。
技术介绍
在不限制本专利技术范围的情况下，例如参考构建地下井描述本专利技术背景。在常规的实践中，石油或天然气井的钻探涉及形成穿过许多地下地层的井筒。出于各种原因，优选地密封井所穿过的每个地层。例如，避免来自地层的地层流体、气体或材料进入井筒中或者对于进入地层的井筒流体的不期望的通道是重要的。此外，通常需要将生产地层与彼此以及与非生产地层隔离。因此，常规井结构通常包括井筒内安装的套管。除了提供密封功能，套管还提供井筒稳定性以抵抗诸如压缩力、地震力和构造力的地层的地质力学，从而防止井筒壁坍塌。通常由水泥层将套管固定在井筒内，所述水泥层填满套管外表面与井筒壁之间的环形空间。例如，一旦套管柱在井中位于其所需位置，水泥泥浆通过套管内部泵送，围绕套管下端并向上进入环形空间中。在利用水泥泥浆充分填充围绕套管的环形空间之后，水泥泥浆允许硬化，从而支撑套管并形成基本上不可渗透的阻隔层。在标准实践中，在层段中钻探井筒，其中在钻探下一个层段之前，将套管安装在每个层段中。因此，放置在井筒中的每个后续套管柱当与先前安装的套管柱相比时通常具有减小尺寸的外径。具体地，待安装在下井筒层段中的套管必须穿过先前安装在上井筒层段中的套管柱。在一种方法中，每个套管柱从表面向井下延伸，使得每个套管柱的仅仅下部分邻近井筒壁。可替代地，井筒套管柱可包括一个或多个衬管柱，所述衬管柱未延伸到井筒表面，而是通常从先前安装的套管的底端附近向下延伸到井筒的不加套管的部分中。在这种安装中，衬管柱可通过在衬管柱的井口端部附近定位的衬管吊架设置或悬吊。
技术实现思路
为了更完全地理解本公开的特征和优点，现参考具体实施方式连同附图，其中不同附图中的对应数字是指对应部分，并且其中：图1是根据本公开的实施方案的在地下井筒中安装衬管柱期间的近海石油和天然气平台的示意图；图2A-图2E是根据本公开的实施方案的在插入衬管柱之前在地下井筒中运行的衬管吊架设置工具的连续轴向部分的截面视图；图3A-图3E是根据本公开的实施方案的位于地下井筒中的衬管吊架的衬管顶部上的衬管吊架设置工具的连续轴向部分的截面视图；图4A-图4E是根据本公开的实施方案的在地下井筒中的衬管吊架膨胀之后的衬管吊架设置工具的连续轴向部分的截面视图；图5是根据本公开的实施方案的用于衬管吊架设置工具的定位筒的截面视图；以及图6A-图6B是根据本公开的实施方案的在顶部挤压水泥操作之后在插入衬管柱之前在地下井筒中运行的衬管吊架设置工具的连续轴向部分的截面视图。具体实施方式尽管下文详细讨论了各种系统、方法和其他实施方案，但是应理解，本公开提供能够在各种各样的特定背景下体现的许多适用的专利技术概念。本文讨论的特定实施方案仅仅是说明性的，并不界定本公开的范围。在第一方面，本公开涉及一种用于在被设置在井筒内的套管柱中安装衬管柱的方法。所述方法包括将衬管柱定位在井筒中，所述衬管柱包括衬管吊架和衬管顶部；将衬管柱穿过套管柱送入，使得至少将衬管吊架定位在井筒套管内；在将衬管柱穿过套管柱送入之后，将设置工具定位在井筒中，所述设置工具具有膨胀锥体组件和定位筒；将设置工具穿过套管柱送入；使衬管顶部与定位筒接触；轴向移动膨胀锥体组件穿过衬管柱以使衬管吊架径向膨胀成与套管柱接触；并且将设置工具从井筒中取出。所述方法还可以包括在轴向移动膨胀锥体组件穿过衬管柱之前将设置工具锚定在衬管柱内；机械致动与设置工具可操作地关联的锚定组件；液压致动与设置工具可操作地关联的锚定组件；相对于定位筒液压移动与膨胀锥体可操作地关联的活塞；通过将延伸穿过定位筒的至少一个旁通口暴露至液压移动活塞的操作流体来限定膨胀锥体组件的整个行程；轴向移动膨胀锥体组件穿过衬管柱用于衬管吊架的初级膨胀；轴向移动膨胀锥体组件穿过衬管柱用于衬管吊架的再膨胀；在将设置工具定位在井筒中和/或将衬管吊架锚定和密封在套管柱内之前，从衬管顶部向下用水泥胶结衬管柱的至少部分。在第二方面，本公开涉及用于内部设置有套管柱的井筒的衬管安装系统。所述系统包括具有衬管吊架和衬管顶部的衬管柱以及具有膨胀锥体组件和定位筒的设置工具。在将衬管柱穿过套管柱送入使得至少衬管吊架定位在套管柱内之后，将设置工具穿过套管柱送入直到定位筒接触衬管顶部。此后，轴向移动所述膨胀锥体组件穿过所述衬管柱使所述衬管吊架径向膨胀成与所述套管柱接触。在一些实施方案中，设置工具可包括锚定组件，所述锚定组件在将膨胀锥体组件轴向移动穿过衬管柱之前可操作来将设置工具锚定在衬管柱内。在这些实施方案中，锚定组件可以是机械致动的锚定组件、液压致动的锚定组件等。在某些实施方案中，膨胀锥体组件可包括活塞，所述活塞可操作为响应于液压而相对于定位筒进行轴向移动。在各种实施方案中，定位筒可包括至少一个旁通口，所述至少一个旁通口当其暴露至液压时可操作来限定膨胀锥体组件的整个行程。在一个实施方案中，与套管柱接触的衬管吊架的径向膨胀可以是衬管吊架的初级膨胀。在另一个实施方案中，与套管柱接触的衬管吊架的径向膨胀可以是衬管吊架的再膨胀。在某些实施方案中，在将设置工具穿过套管柱送入之前可从衬管顶部向下将水泥定位在衬管柱与套管柱之间。在具体实施方案中，与套管柱接触的衬管吊架的径向膨胀可引起将衬管吊架锚定和密封在套管柱内。首先参考图1，可从示意性示出并且通常指定为10的近海石油或天然气平台部署用于将衬管柱安装在地下井筒中的设置工具。半潜式平台12在位于海底16下方的沉没的油气地层14上方居于中心处。海底管道18从平台12的甲板20延伸到包括防喷器24的井头装置22。平台12具有用于升高和降低管柱(诸如工作柱36)的起重设备26、井架28、游动滑车30、钩子32和转环34。已在穿过包括地层14的各种地球岩层的部分中钻探井筒38。套管柱40由水泥42固定在井筒38的上部部分内。本文使用的术语“套管”指示可操作来定位在井筒中以提供井筒稳定性的管柱。套管可以具有对本领域技术人员已知为“衬管”的类型，并且可由诸如钢或复合材料的任何材料制成。套管可以是接合管柱或连续管柱。从套管柱40向井下延伸到井筒38的下部部分中的是衬管柱44，所述衬管柱44在其上端处包括衬管吊架46和衬管顶部48。在示出的实施方案中，衬管柱44预先定位在井筒38中但是尚未安装或未完全安装在套管柱40内。例如，衬管柱44可能已在包括设置组件的常规送入工具上向井下送入，但是由于某种原因，设置组件操作中的操作或故障未能成功地设置衬管吊架46，使得没有建立所需的锚载荷和/或密封。可替代地，衬管柱44可能已在不包括设置组件的送入工具上向井下送入，使得例如可执行顶部挤压水泥操作。不论衬管吊架46未完全安装的原因如何，设置工具50随后已在工作柱36上向井下送入。一旦设置工具50已合适地接触衬管顶部48，设置工具50的膨胀锥体组件的轴向移动可操作来使衬管吊架46径向膨胀成与套管柱40接触，优选地将衬管吊架46锚定和密封在套管柱40内。此后，可从井筒38中取出设置工具50。在其中先前设置操作失败的情况下，设置工具50的操作可认为是衬管吊架46的再膨胀操作。在其中没有尝试先前设置操作的情况下，设置工具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将衬管柱安装在被设置在井筒内的套管柱中的方法，所述方法包括：将所述衬管柱定位在所述井筒中，所述衬管柱包括衬管吊架和衬管顶部；将所述衬管柱穿过所述套管柱送入，使得至少将所述衬管吊架定位在所述井筒套管内；在将所述衬管柱穿过所述套管柱送入之后，将设置工具定位在所述井筒中，所述设置工具具有膨胀锥体组件和定位筒；将所述设置工具穿过所述套管柱送入；使所述衬管顶部与所述定位筒接触；轴向移动所述膨胀锥体组件穿过所述衬管柱以使所述衬管吊架径向膨胀成与所述套管柱接触；以及将所述设置工具从所述井筒中取出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将衬管柱安装在被设置在井筒内的套管柱中的方法，所述方法包括：将所述衬管柱定位在所述井筒中，所述衬管柱包括衬管吊架和衬管顶部；将所述衬管柱穿过所述套管柱送入，使得至少将所述衬管吊架定位在所述井筒套管内；在将所述衬管柱穿过所述套管柱送入之后，将设置工具定位在所述井筒中，所述设置工具具有膨胀锥体组件和定位筒；将所述设置工具穿过所述套管柱送入；使所述衬管顶部与所述定位筒接触；轴向移动所述膨胀锥体组件穿过所述衬管柱以使所述衬管吊架径向膨胀成与所述套管柱接触；以及将所述设置工具从所述井筒中取出。2.如权利要求1所述的方法，其还包括在将所述膨胀锥体组件轴向移动穿过所述衬管柱之前将所述设置工具锚定在所述衬管柱内。3.如权利要求2所述的方法，其中将所述设置工具锚定在所述衬管柱内还包括机械致动与所述设置工具可操作地关联的锚定组件。4.如权利要求2所述的方法，其中将所述设置工具锚定在所述衬管柱内还包括液压致动与所述设置工具可操作地关联的锚定组件。5.如权利要求1所述的方法，其中轴向移动所述膨胀锥体组件穿过所述衬管柱还包括相对于所述定位筒液压移动与所述膨胀锥体可操作地关联的活塞。6.如权利要求5所述的方法，其还包括通过将延伸穿过所述定位筒的至少一个旁通口暴露至液压移动所述活塞的操作流体来限定所述膨胀锥体组件的整个行程。7.如权利要求1所述的方法，其中轴向移动所述膨胀锥体组件穿过所述衬管柱以使所述衬管吊架径向膨胀成与所述套管柱接触还包括所述衬管吊架的初级膨胀。8.如权利要求1所述的方法，其中轴向移动所述膨胀锥体组件穿过所述衬管柱以使所述衬管吊架径向膨胀成与所述套管柱接触还包括所述衬管吊架的再膨胀。9.如权利要求1所述的方法，其还包括在将所述设置工具定位在所述井筒中之前，从所述衬管顶部向下用水泥胶结所述衬管柱的至少部分。10.如权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·T·杰克逊，A·加里西，S·J·克兰普，R·T·汉弗莱，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US