逆流套筒致动方法技术

一种用于在逆向上致动套筒的套筒致动方法。该方法包括使用通过向井的连接区域进行注射而产生的储存的能量，使得使用所储存的能量来致动安装在井筒套管中的工具，所述井筒套管是踵部区或者是连接区域的上向钻孔。沿从趾端至踵端的方向致动所述工具，同时所述工具重新配置以创建用于使塞元件就位的座。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月7日提交的美国技术申请第14/877,784号的优先权权益，该美国技术申请第14/877,784号要求于2015年8月26日提交的美国临时申请第62/210,244号的优先权权益，故通过引用的方式将这两个申请的公开内容全部并入本文中。
概括而言，本专利技术涉及石油和天然气的提取。具体而言，本专利技术使用在含烃地层的连接区域中储存的能量来产生致动井筒套管中的工具的逆流。现有技术和专利技术背景
技术介绍
提取石油和天然气的过程通常由包括准备、钻孔、完井、生产和弃井的操作组成。在石油和天然气井的钻孔中，使用钻头形成井筒，该钻头在钻柱的下端被向下推进。钻孔后，井筒衬有套管柱。裸眼井的完井裸眼井的完井利用水压设置的机械外部封隔器来代替桥塞和水泥来隔离各段井筒。这些封隔器通常具有弹性体元件，该弹性体元件膨胀以密封井筒并且不需要被移除或铣出以产生井。这些系统具有滑动套筒工具，用以在封隔器之间创建端口，而不是对套管射孔以实现压裂。能够液压地(在特定压力下)或者通过将特定尺寸的致动球投进系统内以移动套筒并暴露端口而打开这些工具。这些球逐分段地创建内部隔离，消除对桥塞的需要。裸眼井的完井允许在不需要钻机的情况下，以单一、连续的泵送操作来执行压裂处理。一旦完成激励措施，该井能够立即回流并且上线生产。该封隔器可以在高达425°F的温度承受10000psi的压差，并在孔中设置为扩大多达50％。球套筒操作激励套筒具有通过使球落在球座上而被移动打开的能力。操作者能够使用若干不同尺寸的投放球和对应的落球座来处理不同的间隔。重要的是注意，这种类型的完井必须从趾部向上用作用于底部/最低区域的最小的球和球座来进行。球激活的滑动套筒具有覆盖压裂端口的剪切销式内套筒。将比在内套筒的底部的铸铁挡板大的球向下泵送至挡板上的球座。达到足以剪切使内套筒保持闭合的销的压差以暴露和打开压裂端口。当球在滑动套筒中遇到其匹配的球座时，对就位的球施力的所泵送的流体使套筒移动打开，并使端口对齐以处理下一区域。继而，就位的球将所泵送的流体转移进相邻区域并阻止流体朝向套管的趾部传到前面处理过的较低区域。通过投放尺寸递增的球以致动相应的套筒，操作者能够准确地沿着井筒向上处理每个区域。一旦完成所有处理，球就能够被向上钻取或者流回到表面。落球座是由可钻材料制成的，并且能够对其钻孔以产生全井筒内径。利用具有球致动能力的激励套筒消除了对激励单个井筒中的多个区域的任何干预的需要。激励套筒、膨胀封隔器和球座的描述如下：激励套筒激励套筒设计为作为套筒柱的一部分工作。其为在井筒套管的内径和外径之间具有连通端口的工具。激励套筒被设计为给了操作者选择性打开和闭合套筒柱(在350°F，高达10000psi的压差)中的任意套筒的选择。膨胀封隔器膨胀封隔器不需要设置机械运动或者操作。该技术是当与任意适当的液态烃接触时便膨胀的橡胶化合物。该化合物符合按体积计膨胀至其初始尺寸的高达115％的外径。球座这些球座设计为承受压裂的高侵蚀作用和酸的腐蚀作用。球座尺寸被确定为容纳/安置比该球座的直径大的球而使具有比该球座小的的直径的球通过。因为区域被分段处理，因此最底下的滑动套筒(趾部区端或者注入端)具有针对最小尺寸的球的直径尺寸的球座，并且继而较高的套筒具有针对较大直径的球的较大球座。用这种方式，特定尺寸的投放球将通过上部套筒的球座并仅就位并密封在井套筒中的期望的球座。尽管这种装配是有效的，但是实际局限性限制了能够在单个井套筒中运转的球的数量。此外，可用的球和球座的减小的尺寸导致不期望的低压裂流率。现有系统综述(0100)如在图1的系统图(0100)中大体看到的，与裸井筒完井的石油和天然气提取相关联的现有技术系统(0100)可以包括在含烃地层中侧向横向地钻进钻孔的井筒套管(0101)。应注意，本文描述的现有技术系统(0100)还可以应用于浇铸有水泥的井筒套管。在井筒套管(0101)和钻孔之间形成环形区域。井筒套管(0101)在井内创建多个隔离区域，并包括允许选择性接近这种隔离区域的端口系统。套管(0101)包括携带多个封隔器(0110、0111、0112、0113)的管柱，这些封隔器能够设置在环形区域中以产生隔离压裂区域(0160、0161、0162、0163)。在封隔器之间，布置有在每个隔离区域中开口通过套管(0101)的内径和外径的压裂端口。压裂端口被相继打开，并包括与相关联的可密封座相关联的套筒(0130、0131、0132、0133)，所述可密封座是在各个套筒的内径中形成的。各种不同直径的球(0150、0151、0152、0153)能够被投放以坐落在其各自的球座中。通过投放球，所述球能够对球座进行密封，并且可以在球后面增加压力以沿套管(0101)驱动所述套筒，该驱动允许端口打开一个区域。每个套筒中的球座能够形成以容纳所选直径的球而允许较小直径的球通过。例如，球(0150)能够被投放以接合在一个球座中，然后该球驱动套筒(0130)滑动并打开压裂端口从而将压裂区域(0160)与下游区域隔离。趾部区滑动套筒(0130)具有用于尺寸为最小直径的球(0150)的球座，而踵部区的套筒具有用于较大的球的较大球座。如图1所描绘的，球(0150)的直径小于球(0151)的直径，球(0151)的直径小于球(0152)的直径，等等。因此，由于对所使用的球的尺寸的限制，对井筒套管(0101)的内径的限制可以趋向于限制可以接近的区域的数量。例如，如果钻井直径规定井筒套管(0101)中的最大套筒能够至多容纳3英寸的球直径并且最小直径被限制为2英寸的球，那么钻井处理柱将大体被限制为以1/8英寸增量的大约8个套筒并因此能够处理仅8个压裂分段。在球直径尺寸之间为1/16英寸增量的情况下，分段的数量被限制为16。限制分段的数量导致受限制的进入井筒生产，并且可能不会实现生产烃的全部潜能。因此，存在对利用致动元件来致动套筒以在不受致动元件(限制插入元件)的尺寸、套筒的尺寸、或井筒套管的尺寸限制的情况下提供充足数量的压裂分段的需求。现有技术方法概述(0200)如在图2中的方法(0200)大体看到的，与石油和天然气的提取相关联的现有技术包括在步骤(0201)中场地准备和钻孔安装。在步骤(0202)中，预设的套筒可以作为安装在井筒中的井筒套管(0101)的整体的一部分来进行装配。该套筒被定位为使不允许进入含烃地层的压裂端口中的每个闭合。在步骤(0202)中设置封隔器(0110、0111、0112、0113)之后，在步骤(0203)中，通过球来致动滑动套筒以打开压裂端口，从而允许井筒套管与含烃地层之间流体连通。在从上游至下游的方向上对套筒进行致动。现有技术方法不提供在从下游至上游的方向上对套筒进行致动。在步骤(0204)中，以高压将水力压裂流体泵送通过压裂端口。该步骤包括：投放致动球、接合在球座中、打开压裂端口(0203)、隔离水力压裂区域以及水力压裂流体进入射孔(0204)，重复进行这些操作直至井筒套管中所有水力压裂区域被压裂和处理为止。以高压泵送进压裂区域的流体保留在连接区域。该连接区域中的压力(存储的能量)随时间而扩散。现有技术方法不提供利用储存在连接区域中的能量来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用井筒套管中的逆流的滑动套筒致动方法，其中，所述方法包括以下步骤：(1)在预定位置安装所述井筒套管与滑动套筒阀；(2)创建并处理到含烃地层的第一注射点；(3)沿下游方向泵送第一节流塞元件使得所述第一节流塞元件穿过未致动的所述滑动套筒阀；(4)逆转流向使得所述第一节流塞元件沿上游方向朝第一滑动套筒阀回流；所述第一滑动套筒阀定位在所述第一注射点的上游；(5)继续回流使得所述第一节流塞元件接合在所述第一滑动套筒阀上；(6)随着从下游至上游的流体运动，利用第一节流塞元件来致动所述第一滑动套筒阀，并创建第二注射点；和(7)沿下游方向向下泵送处理流体并处理所述第二注射点，同时所述第一节流塞元件禁止所述第一滑动套筒阀下游的流体流通。

【技术特征摘要】
2015.08.26 US 62/210,244;2015.10.07 US 14/877,7841.一种利用井筒套管中的逆流的滑动套筒致动方法，其中，所述方法包括以下步骤：(1)在预定位置安装所述井筒套管与滑动套筒阀；(2)创建并处理到含烃地层的第一注射点；(3)沿下游方向泵送第一节流塞元件使得所述第一节流塞元件穿过未致动的所述滑动套筒阀；(4)逆转流向使得所述第一节流塞元件沿上游方向朝第一滑动套筒阀回流；所述第一滑动套筒阀定位在所述第一注射点的上游；(5)继续回流使得所述第一节流塞元件接合在所述第一滑动套筒阀上；(6)随着从下游至上游的流体运动，利用第一节流塞元件来致动所述第一滑动套筒阀，并创建第二注射点；和(7)沿下游方向向下泵送处理流体并处理所述第二注射点，同时所述第一节流塞元件禁止所述第一滑动套筒阀下游的流体流通。2.如权利要求1所述的滑动套筒致动方法，还包括以下步骤：(1)沿所述下游方向泵送第二节流塞元件使得所述第二节流塞元件穿过未致动的所述滑动套筒阀；(2)使所述第二节流塞元件就位在所述第一滑动套筒阀中；(3)逆转流向使得所述第二节流塞元件沿所述上游方向朝第二滑动套筒阀逆流；所述第二滑动套筒阀定位在所述第二注射点的上游；(4)继续回流使得所述第二节流塞元件接合在所述第二滑动套筒阀上；(5)随着从下游至上游的流体运动，利用所述第二节流塞元件来致动所述第二滑动套筒阀，并创建第三注射点；和(6)沿所述下游方向向下泵送处理流体并处理第三注射点，同时所述节流塞元件禁止所述第二滑动套筒阀下游的流体流通。3.如权利要求1所述的滑动套筒致动方法，其中，所述第一注射点在所述井筒套管的趾端处的趾阀中创建。4.如权利要求3所述的滑动套筒致动方法，其中，所述第一节流塞元件就位于所述趾阀的上游端。5.如权利要求1所述的滑动套筒致动方法，其中，所述第一注射点在所述预定位置中的任意位置处创建在所述井筒套管的井下工具中。6.如权利要求1所述的滑动套筒致动方法，其中，通过停止泵送和释放在所述第一注射点中储存的能量来实现所述逆转流向的步骤(4)。7.如权利要求1所述的滑动套筒致动方法，其中，当在所述步骤(5)中所述第一节流元件变形时，所述第一滑动套筒阀的内径小于所述第一节流元件的直径，使得所述第一节流元件无法沿所述上游方向穿过所述第一滑动套筒。8.如权利要求2所述的滑动套筒致动方法，其中，所述第二滑动套筒阀定位在所述第一滑动套筒阀的上游。9.如权利要求2所述的滑动套筒致动方法，其中，所述第三注射点位于所述第二注射点的上游，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·M·斯奈德，大卫·S·韦森，
申请(专利权)人：地球动力学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US