对通过井工具串的流量的调节制造技术

本发明专利技术是关于一种流量限制工具，其可以包括：封壳装置，其具有准许流量通过所述工具的位置，在一个位置处，流动通路向所述流量打开且所述封壳装置阻挡流量通过另一流动通路，且在另一位置处，两个通路均向所述流量打开；以及偏置装置，其响应于流动速率小于预定水平而使所述封壳装置移位到前一位置。井工具串可以包括：定向工具，其间歇性准许流量通过所述工具串的壁以经由穿过所述工具串的流动通路中的压力脉冲传输定向数据；以及流量限制工具，其当流量的流动速率小于预定水平时准许所述流量通过一个流动面积，且当所述流动速率增加时准许流量通过较大的流动面积。

【技术实现步骤摘要】
对通过井工具串的流量的调节本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2014/018065，国际申请日为2014年2月24日，进入中国国家阶段的申请号为201480063981.2，名称为“对通过井工具串的流量的调节”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开一般来说是关于结合地下井使用的设备和执行的操作，且在下文描述的一个实施例中更具体来说提供对通过井工具串的流量的调节。
技术介绍
近来在井中的套管/衬管旋转定向方面的进步允许进行压力脉冲遥测，以经由经过编码的负压力脉冲将定向数据传送到地面。然而，在套管/衬管的内部与外部之间需要压力差，以便产生压力脉冲。出于此原因及其它原因，在调节通过井工具串的流量的领域中持续地需要进步。无论是否使用压力脉冲遥测在负压力脉冲上编码定向数据来使套管/衬管旋转定向，这些进步都可以是有用的。附图说明图1是可以体现本公开的原理的井系统和相关联方法的代表性局部横截面图。图2是可以在图1的系统和方法中使用并且可以体现本公开的原理的流量限制工具的放大比例代表性横截面图。图3是流量限制工具在其增加流量面积构造中的代表性横截面图。具体实施方式图1中代表性地说明可以体现本公开的原理的用于井的系统10和相关联方法。然而应当清楚地了解，系统10和方法仅是本公开的原理在实践中的应用的一个实施例，且广泛多种其它实施例是可能的。因此，本公开的范围完全不限于在此描述和/或在图中描绘的系统10和方法的细节。在图1实施例中，井工具串12定位于井筒14中。井工具串12是形成用于井筒14的保护性衬里的套管或衬管管柱16的一部分。在此实施例中，工具串12包含定向工具18、窗接合部20和流量限制工具22。定向工具18和流量限制工具22用以使窗接合部20的预成形窗24旋转地或在方位角上定向，使得可以在所需方向上穿过窗钻制分支或横向井筒26。在此实施例中，在钻制横向井筒26之前封闭窗24(例如，使用相对容易钻制或铣磨穿过的材料，例如铝和/或复合材料等等)。如图1中描绘，主要或母体井筒14是垂直的，且分支或横向井筒26是倾斜的或偏离垂直的。然而，在其它实施例中，井筒14可以是水平的或倾斜的，和/或井筒26可以是水平的或垂直的。井筒14可以是另一井筒(未图示)的分支或横向井筒。因此，应当清楚了解，本公开的范围不限于如图1中描绘或在此描述的系统10和方法的任何具体细节。定向工具18可以是如下类型：选择性地准许和阻止通过所述工具的壁28的流动，从而在纵向延伸穿过套管或衬管管柱16的流动通路32中产生压力脉冲30。可以用定向数据来编码这些压力脉冲30，并且可以在远程位置(例如，使用压力传感器在地面位置处)检测这些压力脉冲30。可以在远程位置从检测到的压力脉冲30解码定向数据，从而使人员能够检验窗24是否在所需定向上，或者确定应当如何旋转套管或衬管管柱16以便实现所需定向。可以实时地(在正安装管柱16时)执行此解码。图1实施例中的定向工具18包含定向传感器34(例如，陀螺仪、三轴加速度计、重力传感器等等)、控制器/致动器36和阀38。控制器/致动器36响应于由定向传感器34进行的测量而操作阀38，使得在压力脉冲30上编码测量值(定向数据)。在图1实施例中，压力脉冲30是负压力脉冲，因为它们包括流动通路32中的流体压力的相对短的减小。通过打开阀38来减小流动通路32中的流体压力，从而允许流体流40向外通过定向工具18的壁28中的开口42。用于在系统10中使用的合适定向工具是由Aberdeen,UnitedKingdom的IntelligentWellControls销售的套管定向工具(COT)。然而，在不脱离本公开的原理的情况下可以使用其它定向工具。为了打开阀38以在流动通路32中产生流体压力的足够减小以便在远程位置检测，流动通路中的流体压力应当充分大于管柱16外部的流体压力。为此目的，工具串12包含定位于定向工具18的下游(相对于流40)的流量限制工具22。虽然图1中将流量限制工具22描绘为从定向工具18与窗接合部20相对，但在其它实施例中，流量限制工具可以在定向工具与窗接合部之间，流量限制工具可以与定向工具和/或窗接合部组合等等。因此，本公开的范围不限于井工具串12的各种元件的任何具体布置、构造或建构。流量限制工具22限制流40，从而增加流量限制工具上游的流动通路32中的压力。在通过流量限制工具22之后，流40退出管柱16的底部(未图示)，且经由形成于管柱与井筒14之间的环面44返回到地面。当管柱16在井筒14中适当定向时(例如，窗24面朝所需横向井筒26的方向)，需要在井筒14中胶结管柱。在胶结操作期间，优选地基本上不限制通过通路32的流，因为不需要维持从管柱16的内部到外部的压力差。另外，在胶结操作期间需要通过流量限制工具22的较大流动面积，使得可以在希望的地方迅速地放置胶结物。为此目的(减少对流量的限制)，流量限制工具22能够响应于流动速率的增加而增加通过工具的可变流量限制器46的流动面积。另外，可以使可变流量限制器46复位，使得如果流动速率充分减小，那么将再次增加对流量的限制。这防止在定向操作之前或在定向操作期间的意外(或甚至有意的)流动速率增加不可逆地减少对通过流量限制工具22的流量的限制。另外，可变流量限制器46可以由相对容易可钻制的材料(例如，铝、复合材料等等)制成。以此方式，在胶结操作结束之后，可以方便地钻制穿过流量限制工具22。现在另外参见图2和3，代表性地说明流量限制工具22的更详细的放大比例横截面图。流量限制工具22可以在图1的系统10和方法中使用，或者可以在其它系统和方法中使用。在图2和3的实施例中，可变流量限制器46包含在外部壳体组合件48内。如图2和3中描绘，封壳装置50、保持装置52和截头圆锥形楔54一体式形成，且以可往复运动方式安置于内部壳体56中。内部壳体56包括偏置装置58和带端口结构60。封壳装置50具有两个位置，在所述位置处封壳装置阻挡(参见图2)或准许(参见图3)流40通过穿过结构60形成的流动通路62。在封壳装置50的两个位置处，准许流40纵向通过流动通路32(所述流动通路纵向延伸穿过流量限制工具22)。在图2中描绘的位置处，流40无法通过通路62的流动面积，且因此与图3中描绘的位置相比，可用于纵向通过工具22的流动的总面积减少。因此，与图3中的情况相比，图2中对流量的限制增加。在图2的位置处，仅流动面积f1可用于流40。在图3的位置处，额外流动面积f2可用于流40。因此，在图2中总可用流动面积是f1，但在图3中总可用流动面积是f1+f2。为了使封壳装置50从图2的位置移位到图3的位置，增加流40的流动速率。由于通过封壳装置50的流动面积f1在此实施例中是通路32的最少可用流动面积，因此跨越封壳装置导致压力差。此压力差使封壳装置50向下(如在图2中观看)朝向图3的位置偏置。保持装置52将封壳装置50保持于其在图2的位置处，直到流动速率大于预定水平。在图2和3的实施例中，保持装置52包括多个弹性筒夹64。筒夹64中的每一者具有径向放大的突出部66，所述突出部以可释放方式接合形成于内部壳体56中的环形凹部68。突出部66和凹部68被构造成使得随着作用于封壳装置50上的偏置力由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在地下井中使用的流量限制工具，所述流量限制工具包括：封壳装置，其以可往复运动方式在其中准许流量纵向通过所述流量限制工具的第一位置与第二位置之间可移位，在所述第一位置处，第一流动通路向所述流量打开且所述封壳装置阻挡所述流量通过第二流动通路，从而准许所述流量通过第一流动面积，且在所述第二位置处，所述第一流动通路和所述第二流动通路向所述流量打开，从而准许所述流量通过大于所述第一流动面积的第二流动面积；以及偏置装置，其响应于所述流量的流动速率减小到小于第一预定水平而使所述封壳装置移位到所述第一位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于在地下井中使用的流量限制工具，所述流量限制工具包括：封壳装置，其以可往复运动方式在其中准许流量纵向通过所述流量限制工具的第一位置与第二位置之间可移位，在所述第一位置处，第一流动通路向所述流量打开且所述封壳装置阻挡所述流量通过第二流动通路，从而准许所述流量通过第一流动面积，且在所述第二位置处，所述第一流动通路和所述第二流动通路向所述流量打开，从而准许所述流量通过大于所述第一流动面积的第二流动面积；以及偏置装置，其响应于所述流量的流动速率减小到小于第一预定水平而使所述封壳装置移位到所述第一位置。2.如权利要求1所述的流量限制工具，其进一步包括保持装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·S·伦肖，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US