通过结合可溶性金属护罩来延迟封隔器的膨胀的方法技术

描述了用于结合地下井筒操作的可膨胀封隔器组件以及相关联的系统和方法。所述可膨胀封隔器组件可包括护罩，所述护罩用于将密封元件维持在完全未激活配置中，直到所述封隔器组件到达所述井筒中的预定位置。所述护罩可由可溶性金属材料形成，使得所述井筒中的流体可去除所述护罩，且之后所述密封元件可通过暴露于所述井筒中的流体或通过暴露于从表面位置泵送的触发流体而快速扩展。扩展后的密封元件可与外管结构建立密封以隔离所述井筒的相邻部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过结合可溶性金属护罩来延迟封隔器的膨胀的方法
本专利技术大体上涉及井下工具以及与油气勘探、钻井以及生产相关的操作。更确切地说，本专利技术的实施方案涉及包括可溶性金属护罩的可膨胀封隔器构造，所述护罩用于延迟安置在护罩内的密封元件的膨胀过程。
技术介绍
在与来自地下地质层的烃类的勘探、钻井以及生产相关的操作中，封隔器或类似的隔离工具用于在井筒中的管状部件之间提供流体密封。例如，封隔器可围绕例如完井管柱等油管柱的外圆柱形表面设置，所述封隔器可伸到外管结构中，例如伸到套管柱或井筒的外露部分中。封隔器可径向扩展成与外管结构的内表面接触以在油管柱与外管结构之间界定的环中产生密封。在一些系统中，可采用机械或液压系统来使封隔器扩展。在其他系统中，可通过将封隔器中的可膨胀元件暴露于井筒中的预定触发流体来引起封隔器扩展。可膨胀封隔器可包括合成橡胶元件，所述元件被选择以响应于暴露于特定的触发流体而扩展。触发流体可为存在于井筒中的流体，例如，烃基流体，或可为从表面泵送到井筒中的流体。此类型的被动致动可使可膨胀封隔器对于在例如其中空间对于机械或液压系统太过有限的一些应用中使用为有吸引力的。可膨胀封隔器还可在长期密封应用中提供可靠性或稳健性。在一些实例中，可膨胀封隔器可在到达井筒中的既定位置之前开始扩展。例如，在输送装置(例如，油管柱、连续油管、钢缆或钢丝绳)上伸到井筒中的可膨胀封隔器可在约两天的时间段之后到达既定深度，且可膨胀封隔器可在此时间段上暴露于触发流体。如果在放置封隔器时存在意料之外的延迟，那么可膨胀封隔器可在非既定位置处与外管结构进行接触。封隔器的继续膨胀可使得封隔器和/或输送装置卡在井筒中。附图说明本专利技术在下文中基于在附图中描绘的实施方案来详细描述，在所述附图中：图1为根据本专利技术的示例性实施方案的包括在生产环境中操作的多个可膨胀封隔器组件的井下完井组件的部分横截面侧视图；图2A为说明将封隔器的密封元件维持在未激活配置中的护罩构件的图1的可膨胀封隔器组件中的一个的横截面侧视图；图2B为根据本专利技术的替代实施方案构造的可膨胀封隔器组件的横截面侧视图，所述图说明界定在护罩构件与密封元件之间的环形空腔；图3A至图3B为在安装到外管结构中的相应顺序阶段中的图1的可膨胀封隔器组件的示意图；以及图4为说明根据本专利技术的一个或多个示例性实施方案的用于将图1的可膨胀封隔器组件安装在井筒中并操作所述可膨胀封隔器组件的操作过程的流程图。具体实施方式本专利技术可在各种实例或附图中重复参考标号和/或字母。此重复是出于简单性和清晰性的目的，且就其本身而言并不指定所论述的各种实施方案和/或配置之间的关系。另外，空间相关术语，例如在……下方、在……之下、下部、在……之上、上部、井上、井下、上游、下游及类似者，可为便于描述而在本文中用于描述如所说明的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系，向上方向朝向对应的附图的顶部且向下方向朝向对应的附图的底部，井上方向朝向井筒的表面，井下方向朝向井筒的趾部。除非另外陈述，否则空间相关术语既定包括在使用或操作中的设备的除图中所描绘的朝向外的不同朝向。例如，如果图中的设备翻转，那么描述为“在其他元件或特征之下”或“在其他元件或特征下方”的元件随后将被定向为“在其他元件或特征之上”。因此，示例性术语“在……之下”可包括在……之上和在……之下的朝向两者。设备可以其他方式定向(旋转90度或在其他朝向上旋转)且在本文中使用的空间相关描述符可同样地得到相应解释。此外，尽管附图可描绘井筒的具有特定朝向的部分中的设备，但除非另外指出，否则所属领域的技术人员应理解，根据本专利技术的设备可同样良好地适合用于具有其他朝向的井筒部分，所述其他朝向包括竖直的、倾斜的、水平的、弯曲的等。同样地，除非另外说明，否则尽管附图可描绘陆上操作，但所属领域的技术人员应理解，根据本专利技术的设备同样良好地适合用于离岸或海底操作。另外，除非另外说明，否则尽管附图可描绘被部分围封的井筒，但所属领域的技术人员应理解，根据本专利技术的设备可同样良好地适合用于完全裸眼的井筒。1.示例性实施方案的描述本专利技术包括可膨胀封隔器组件，所述可膨胀封隔器组件包括护罩，所述护罩围绕密封元件安置以用于隔离密封元件与在护罩外部的流体且由此将密封元件维持在完全未激活的配置中。护罩可由例如可溶性金属和/或可溶性聚合物等可溶性材料构造，使得井筒中的流体可去除护罩，且之后密封元件可通过暴露于井筒中的流体而快速扩展以与外管结构建立密封。参考图1，说明在生产系统10的示例性操作环境中的多个可膨胀封隔器组件100a、100b、100c、100d，一般地和/或共同地被称为可膨胀封隔器组件100。生产系统10可用于通过井筒12从地质层“G”提取烃类。注意，可膨胀封隔器组件100还可应用于井筒检修系统、钻井系统、井筒储存和喷射操作及类似者。尽管所说明的井筒12从安置在地质层“G”上方的地表位置“S”延伸，但本专利技术的目标还可结合其中表面位置为海底的海底应用实践。生产系统10的可膨胀封隔器组件100为安置在井筒12的大体上水平部分中的井下完井组件14的部件。完井组件14还包括例如层间控制阀(ICV)16等各种井下工具，所述井下工具可选择性地打开和闭合以允许和限制在井筒12与油管柱20的内部之间的流体连通。尽管完井组件14被描述为包括ICV16，但所属领域的技术人员应认识到，其他井下工具可替代地或另外被提供用于各种井筒检修操作的执行，例如，增产操作、穿孔操作、压裂操作、酸化操作或类似者。ICV16中的每一个通常安置在井筒12的延伸通过多个地层带22a、22b、22c以及22d(共同地或一般地称为地层带22)中的一个的部分内。可膨胀封隔器组件100在油管柱20中设置在ICV16之间且与ICV16纵向间隔开，使得可膨胀封隔器组件100可被激活(如下文所描述)以流体地隔离在井筒12的对应于地层带22a、22b、22c以及22d中的一个的个别部分中的每一ICV16。每一ICV16可用于选择性地允许在油管柱20与井筒的个别部分之间的流体连通。在此实例实施方案中，钻井或检修机具26安置在表面位置“S”处且包括具有钻台30的井架28，油管柱20穿过所述钻台。钻井或检修机具26可为常规的，且可包括电机驱动绞车和用于在井筒12内升高和降低油管柱20的其他相关联装备。可膨胀封隔器组件100和ICV16联接在油管柱20内，使得钻井或检修机具26可操作以将可膨胀封隔器组件100和ICV16升高或降低(或轴向地移动)至井筒12中的预定井下位置。如所说明，可膨胀封隔器组件100可在基本上未激活的配置中伸到井筒12中，其中可膨胀封隔器组件100不接合外管结构，例如，井筒12的壁或可结合到井筒12的一部分中的套管柱32。在一些实施方案中，油管柱20可包括两个或多于两个同心定位的导管或油管柱(例如，第一工作管柱可定位在第二工作管柱内)。此外，油管柱可替代地包括连续油管、钻柱、工具管柱、分段式油管柱、接合式油管柱，或任何其他合适的输送装置或其组合，所述输送装置可用移动修井机、井筒检修单元或用于在井筒20内降低和/或降低油管柱20的另一合适设备操纵。因此，可设想，油管柱20可用于钻井、增产、完井或以其他方式检修井筒，或其组合。生产系统10可另外包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定位在井筒中的可膨胀封隔器组件，所述可膨胀封隔器组件包括：心轴；围绕所述心轴安置的密封元件，所述密封元件由响应于暴露于触发流体而从所述心轴径向扩展的材料形成；以及护罩，所述护罩联接到所述心轴以流体地隔离所述密封元件与所述护罩的外部，所述护罩可选择性地从在井下的所述心轴去除，以便使所述密封元件暴露于所述井筒中的所述触发流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于定位在井筒中的可膨胀封隔器组件，所述可膨胀封隔器组件包括：心轴；围绕所述心轴安置的密封元件，所述密封元件由响应于暴露于触发流体而从所述心轴径向扩展的材料形成；以及护罩，所述护罩联接到所述心轴以流体地隔离所述密封元件与所述护罩的外部，所述护罩可选择性地从在井下的所述心轴去除，以便使所述密封元件暴露于所述井筒中的所述触发流体。2.根据权利要求1所述的可膨胀封隔器组件，其中所述护罩由可溶性金属材料构造。3.根据权利要求2所述的可膨胀封隔器组件，其中所述可溶性金属材料包括镁合金、铝合金、镍、铜以及锡中的至少一者。4.根据权利要求2所述的可膨胀封隔器组件，其中所述可溶性金属材料显示出至少约0.0179英寸或至少约18密耳的厚度。5.根据权利要求1所述的可膨胀封隔器组件，所述可膨胀封隔器组件还包括与所述密封元件相邻而牢固地联接到所述心轴的至少一个保持元件，使得所述至少一个保持元件限制所述密封元件沿着所述心轴的纵向移动。6.根据权利要求5所述的可膨胀封隔器组件，其中所述护罩通过所述至少一个保持元件支撑在所述心轴上。7.根据权利要求6所述的可膨胀封隔器组件，其中所述至少一个保持元件支撑所述护罩，使得在所述密封元件与所述护罩之间界定环形空腔。8.根据权利要求7所述的可膨胀封隔器组件，其中所述环形空腔填充有基本上不可压缩的流体。9.根据权利要求1所述的可膨胀封隔器组件，其中所述心轴界定通过其的纵向通道。10.一种使用可膨胀封隔器组件的方法，所述方法包括：在输送装置上将所述可膨胀封隔器组件伸到井筒中以将所述可膨胀封隔器组件定位在预定井下位置处，其中所述可膨胀封隔器组件的密封元件在未激活配置中；在将所述可膨胀封隔器组件伸到所述井筒中之后，从所述可膨胀封隔器组件去除护罩；以及使所述密封元件在所述预定位置处暴露于触发流体以由此激活密封元件以引起所述密封元件的膨胀。11.根据权利要求10所述的方法，其中去除所述护罩还包括用安置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·斯泰因，D·W·阿德金斯，
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