使用遥控操作套筒的井下操作以及用于它的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一个或多个遥控操作套筒阀沿井下管柱布置。套筒能够无线地打开和关闭，在实施例中能够反复多次。在井眼流体压力和蓄能器腔室之间的压力差使得能够重复移动。各套筒能够有独特的驱动编码，从而消除了关于操作顺序的限制和不需要井干预来接近套筒。水力压裂能够在没有井眼阻碍的情况下实现，其它操作优点是减少了服务钻机的成本以及能够选择地关闭问题区域。在井下接收的遥控信号包括由撞击和地震产生的信号，可与在泵送过程中包含的背景噪音区分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用遥控操作套筒的井下操作以及用于它的装置相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请62/250,628(申请日为2015年11月4日)、美国临时专利申请62/250,617(申请日为2015年11月4日)以及临时专利申请62/207,855(申请日为2015年8月20日)的优先权，这些文献各自整个被本文参引。
技术介绍
控制油井和气井的井下流动是石油和天然气行业中的惯例。已经公知运行井下移动工具，以便打开和关闭深深地安装在井眼套管中的套筒阀，从而控制流体流入和流出井眼和地层。类似地，已知在蒸汽辅助重力排水操作(SAGD)中通过预先分配或手动移动的阀来沿蒸汽注入井分配蒸汽。在这些操作中，通常希望在时间和地点上灵活地控制这些流动。在水力压裂操作中(下文中更详细所述)，井下工具(例如井底钻具组合(BHA))通常在井下的盘管(coiledtubing)上运行，以便控制在完井套管柱中的套筒，还能够用于控制刺激流体穿过开口套筒。在烃操作中，插塞-穿孔(插塞和穿孔)系统需要测井电缆服务/盘管(CT)服务，以便在井孔中运行(RIH)选择传输穿孔枪，该选择传输穿孔枪有一个或多个桥接插塞，以便插塞和穿孔套管水平井部分，用于随后的刺激操作，例如水力压裂。这是很耗时的处理，经常需要交替暂停先前穿孔的压裂操作，以便向井上移动和穿孔井的随后部分。然后，该处理重复对于水平井眼所希望的刺激数量。在所有段都完成之后，盘管通常进行RIH，并用于钻出插塞，以便建立通向井眼前端的进口。残留的开口穿孔不容易在以后进行阻挡。而且，将桥接插塞和穿孔枪泵送至井下抵靠关闭底端(井或底部插塞的底部)的初始操作(特别是在水平完井中)可能由于在下面捕获的流体和积聚的压力而受到阻碍，特别是对于在井端部的第一段。有时需要昂贵的单独第一测井电缆行程来穿孔第一端部段。类似地，需要对井底进行BHA井下运行的其它井下操作可能同样要面对由于下面捕获的流体而引起的RIH阻力。特别是，第一段操作具有挑战性，因为缺乏在下面的流体释放。已知前端附件用于在井端部释放捕获流体至少一次。还有，作为插塞和穿孔操作的特征，通常在操作之前进行套管完整性压力测试，从而需要在试验之下首先阻挡套管井眼。可以使用压力驱动工具，例如TAMInternational的PosiFracToeSleeveTM，以便能够在套筒下面关闭井眼，用于在上面进行高压测试，而并不在测试过程中打开，然后能够打开，用于在不需要高于测试压力的超压的情况下进行压裂操作。涉及的装置和方法可能需要分段的压力顺序、剪切装置和内部计量，以便能够在关闭状态中进行初始测试，并随后移动至打开段。其它方法使用多个pf脉冲口，该pf脉冲口必须接收可变压力用于驱动，有时在比测试压力更高的压力下，且一旦驱动，可靠性和容积流量能力取决于所有口的复杂同时打开，而不只是第一口的爆裂。对于沿井眼流动的控制(例如水力压裂)，用于打开和关闭套筒的普通完井系统使用装备有移动工具和下落驱动物体(例如球)的盘管。球下落通常局限于单向作用-通常沿井下方向打开套筒。目前，传送移动工具(例如通过盘管来传送的移动工具)设置成打开和关闭套筒。传送工具还包含流体输送系统，用于提供密封和刺激流体，包括水力压裂流体。到目前为止，井眼进入装置(例如盘管)已经成为套筒操作的常规和必要的费用。套筒自身通常是内部柱形套筒，该内部柱形套筒有用于与类似移动工具啮合的内部型面，或者是内部活塞状套筒，该内部活塞状套筒利用压力差来操作，该压力差通过压紧封隔器上面的整个套管柱而产生。尽管与移动工具啮合的这些套筒越来越多地设置成用于移动打开和移动关闭，但是它们的特征在于需要孔限制的传送盘管以及用于使移动工具进出井眼运行的基础设施、时间和花费。在一种可选方法中，避免传送管，套筒可以通过脐状液压管线而从地面来打开或关闭，该脐状液压管线附接在套管外部，并从各套筒延伸至地面。液压管线附接在液压泵/控制系统上，它们能够泵送打开或关闭。根据设计，各套筒有它的控制线路。脐状液压管线控制套筒的基本问题是安装后勤。在不损坏它们的情况下将脐状管线安装至井中的成本也是阻碍。当水平井变得越来越长时，段数量增加，且在某个点之后，控制各段所需的脐状控制线的数量变得太大，以至于不能实用。在另一套筒技术中(例如MetrolTechnologyLimited(AberdeenshireGB)的US9,359,859中公开的套筒技术)，安全阀遥控驱动，以便阻止生产井的所有向上流动，例如在井喷情况下。针对海上情景，信号通过声纳或其它无线信号而导向在生产管柱中的工具。该信号将为短距离传输，包括通过将遥控操作车辆(ROV)布置成靠近工具或者使用在1-10HZ范围内的一些其它无线波形。还介绍了降噪，用于从背景中传播有用信号。该技术似乎局限于海上和进间距的发射器和接收器。套筒的打开和关闭有多个优点，包括但不局限于：普通进入井眼进行压裂操作；在压裂后战略性地关闭套筒，以便用于井眼恢复和减轻回流问题；执行分段生产测试和区域流动控制，例如阻挡洪水。这里所述的另一方面中，区域流动控制能够取决于流动的知识，不是取决于整个井，而是取决于区域或套筒自身。在另一方面中，在特殊区域处水侵入井眼内(例如来自天然存在的含水层或高渗透性槽道)将影响其中的油生产的情况下，控制进入井中的流量可以很有利。一旦确定了水进入井中的区域，就可以采取干预措施以关闭套筒阀。控制流量通常还用于努力使得来自油田中的特殊井、段或井组的烃产量最大。使用水或二氧化碳的储油层驱油是用于使得通过储油层而流体连通的一组井的烃产量最大化的技术的一个典型实例。一些井用作灌注井，而其它的井用作生产井。流体(通常为水或气体)注入至灌注井中，以便增加储油层能量，并将油扫向生产井，油通过该生产井来取回。通常，使得储油层驱油能力最大化将比钻出或压裂新的或现有的井更为经济。为了使得油产量最大,确定井中或井组的流动图形通常通过以下来确定：·生产测井，其中生产测井工具在盘管、连接管或测井电缆的端部上在井孔中运行，用于测量例如流速和/或流动流体是气体、液体、烃还是水等；·注入化学或放射性示踪剂，随后进行检测，以便确定示踪剂离开特殊的井或一组井的位置；以及·将光纤或其它传感器永久性地安装在套管的外部或内部，有或没有用于套管中的各套筒阀的套筒控制线。暂时光纤线能够在测井电缆或盘管上延伸。例如，它们能够用于测量井温，以便推断从各段的流入量。目前，该行业主要使用硬线光纤系统，其中，光纤线在套管/衬管柱的外部或内部延伸，以便测量在井中的各个注入点或段的温度和振动，从而推断流量。测量并记录一段时间内的振动和温度，以及在地面监测生产变化(例如油井，其中，产水量经过一段时间增加)使得操作人员能够判断和确定哪些段与产水量的增加相关，以便能够采取合适的干预措施。当油田应用是利用注入井和生产井的储油层驱油应用时特别如此。传统的流量检测方法存在的问题是，在大多数情况下，井必须停止生产和需要进行干预，这很昂贵。而且，使用永久安装的普通检测和控制系统将昂贵和在逻辑上复杂。例如，这种系统的安装经常受到在生产设备和套管之间缺乏环形空间的阻碍。行业中感兴趣的是开发硬件，以便帮助流量控制，例如从注入井和/或生产井来注入和生产流体。而且，本行业本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于遥控管理井眼中的流体流动的系统，所述系统包括：一个或多个遥控操作套筒阀，该遥控操作套筒阀沿井眼中的管柱布置，并在它们之间形成环道，各个套筒阀具有一管形壳体和一孔，该孔通过一个或多个口与环道流体连通，套筒为双向并可沿一个方向液压驱动以便打开口以及可沿另一方向液压驱动以便关闭口，用过的驱动流体倾卸至倾卸贮存器中；以及信号发射器，该信号发射器设置在地面处，用于产生无线信号，各个信号包括二维数字编码，各个编码由在一段时间内超过阈值的可变数量的信号幅值来表示，用于产生独特编码，各个独特编码对应于该一个或多个遥控操作套筒阀的独特套筒阀；以及信号接收器，该信号接收器设置在各个套筒处，用于在接收到与独特套筒阀相对应的独特数字编码时驱动套筒阀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.20 US 62/207,855;2015.11.04 US 62/250,617;1.一种用于遥控管理井眼中的流体流动的系统，所述系统包括：一个或多个遥控操作套筒阀，该遥控操作套筒阀沿井眼中的管柱布置，并在它们之间形成环道，各个套筒阀具有一管形壳体和一孔，该孔通过一个或多个口与环道流体连通，套筒为双向并可沿一个方向液压驱动以便打开口以及可沿另一方向液压驱动以便关闭口，用过的驱动流体倾卸至倾卸贮存器中；以及信号发射器，该信号发射器设置在地面处，用于产生无线信号，各个信号包括二维数字编码，各个编码由在一段时间内超过阈值的可变数量的信号幅值来表示，用于产生独特编码，各个独特编码对应于该一个或多个遥控操作套筒阀的独特套筒阀；以及信号接收器，该信号接收器设置在各个套筒处，用于在接收到与独特套筒阀相对应的独特数字编码时驱动套筒阀。2.根据权利要求1所述的系统，其中：该一个或多个套筒阀是位于管柱的末端部与井眼的端部相邻的至少一个套筒阀。3.根据权利要求2所述的系统，其中：该管柱的端部是正常关闭端部，该至少一个套筒阀可遥控操作，以便在操作过程中打开至环道，该操作包括沿着管柱运行工具。4.根据权利要求3所述的系统，其中：运行操作的工具选自由插塞和穿孔、测量、压裂成像和CT传送套筒移动工具组成的组。5.根据权利要求2所述的系统，其中：该一个或多个套筒阀是沿管柱布置的多个遥控操作套筒阀，该遥控操作套筒阀各自可独立地在打开位置和关闭位置之间遥控操作，用于在接收到相应的独特编码时可选择地与环道和井眼连通。6.一种利用工具进入管柱的方法，该管柱沿井眼延伸，并在它们之间形成井眼环道，该方法包括：将至少一个遥控操作套筒阀布置在管柱上；产生无线信号，用于传输二维数字编码，各个二维数字编码由在一段时间内超过阈值的可变数量的信号幅值来表示，用于产生与该至少一个套筒阀中的独特套筒阀相对应的独特编码；在该至少一个套筒处接收传输的独特编码；当该独特编码与独特套筒阀相对应时，驱动该独特套筒阀，以便打开管柱至井眼环道；以及运行工具和排出管柱中的流体通过该独特套筒阀。7.一种用于对由管柱进入的井眼进行流体管理的方法，该管柱沿井眼延伸，并在它们之间形成井眼环道，该方法包括：布置沿管柱间开的多个遥控操作套筒阀，各个套筒阀是具有相应独特编码的独特套筒阀，并可在打开位置和关闭位置之间驱动，该打开位置用于在管柱和井眼环道之间建立流体连通；产生无线信号，以便在一段时间内串行传输多个二维数字编码，各个二维数字编码由超过阈值的、可变数量的信号幅值来表示，从而产生多个独特编码，这些独特编码对应与该多个套筒阀中的两个或更多独特套筒阀各自相对应；布置至少一个遥控操作套筒阀包括将多个套筒阀间开地布置在管柱上，各个套筒阀是具有相应独特码的独特套筒阀；通过以下方式来驱动两个或更多独特套筒阀以便管理流体：传输该多个独特编码中的第一独特编码，用于由第一套筒阀接收和驱动该第一套筒阀；以及传输随后的独特编码，用于由随后的套筒阀接收和驱动该套筒阀。8.根据权利要求7所述的方法，其中：当驱动第一套筒阀时，确认该第一独特套筒阀的驱动；和当驱动第一套筒阀时，确认随后套筒阀的驱动。9.根据权利要求7所述的方法，其中：驱动两个或更多独特套筒阀包括：传输第一独特编码，用于由第一套筒阀接收和驱动该第一套筒阀，以便打开套筒阀；以及将压裂流体沿管柱向下输送并通过打开的第一套筒阀至井眼。10.根据权利要求9所述的方法，其中：驱动两个或更多独特套筒阀包括：传输第一独特编码，用于由第一套筒阀接收和驱动该第一套筒阀，以便关闭套筒阀。11.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·安德烈楚克，佩尔·安吉曼，艾伦·彼得雷拉，
申请(专利权)人：地精公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA