一种用于在井筒中使用的可变形井下物品包括：管状部件，所述管状部件被配置成放置于井筒中；可变形材料，所述可变形材料环绕所述管状部件的外表面设置；以及导电元件，所述导电元件包含键合至所述可变形材料的碳纳米管(CNT)材料。为了形成此类可变形井下物品，环绕管状部件的外表面设置可变形材料，并且将包含碳纳米管(CNT)材料的导电元件键合至所述可变形材料。在使用时，可以将所述可变形井下物品定位在井筒内，并且所述可变形材料可以膨胀到膨胀状态。所述可变形材料的膨胀可能会使所述导电元件的所述碳纳米管(CNT)材料经受应变，并且可以测量所述导电元件的电气性质以推断出关于所述可变形材料的状态的信息。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含碳纳米管材料的可变形井下结构以及形成和使用此类结构的方法优先权声明本申请要求2016年3月7日提交的美国专利申请系列号15/063,034“DEFORMABLEDOWNHOLESTRUCTURESINCLUDINGCARBONNANOTUBEMATERIALS，ANDMETHODSOFFORMINGANDUSINGSUCHSTRUCTURES”的申请日期的权益。
在各种实施方案中，本公开总体上涉及用于监测设置在井筒中的可变形井下结构的膨胀的材料。更明确地说，本公开的实施方案涉及包含合并到可变形材料中的碳纳米管材料的井下结构以及形成和使用碳纳米管材料和可变形材料的方法。
技术介绍
针对石油和天然气开采的钻井常规上采用钻杆的纵向延伸的段或所谓的“管柱”，较大直径的钻头固定在所述钻杆的一端。在已钻出井筒的选定部分并且在一些情况中扩孔至比初始用钻头(这就是被称作“领眼”钻头的情况)钻出的直径大的直径之后，通常会给井筒衬有或套有套管或衬套的管柱或段。此类套管或衬套展现出比用于钻出井筒的钻杆大的直径以及比钻头或用于扩大井筒的扩孔器的直径小的直径。常规上，在将套管或衬套管柱放到井筒中之后，用水泥将套管或衬套管柱粘结在适当位置以密封在套管或衬套管柱的外部与井筒壁之间。管状管柱(诸如钻杆、套管或衬套)可以(例如)被管的外壁与井套管的内壁或井筒壁之间的环形空间环绕。通常，希望密封井深的上部部分与下部部分之间的此类环形空间。可以用井下物品(诸如适形装置)来密封或填充所述环形空间。适形装置包括封隔器、桥塞、防砂筛管和密封剂。可膨大的封隔器和桥塞特别可用于密封环形空间，因为所述封隔器和桥塞在暴露于井筒流体、井筒温度等时会膨大(例如，膨胀)并且填充环形空间的截面区域。
技术实现思路
在本公开的一些实施方案中，一种用于在井筒中使用的可变形井下物品包括：管状部件，所述管状部件被配置成放置于井筒中；可变形材料，所述可变形材料环绕所述管状部件的外表面设置；以及导电元件，所述导电元件包含键合至所述可变形材料的碳纳米管(CNT)材料。本公开的额外实施方案包括形成此类可变形井下物品的方法。举例来说，可以环绕管状部件的外表面设置可变形材料，并且可以将包含碳纳米管(CNT)材料的导电元件键合至所述可变形材料。本公开的另外的实施方案包括在井筒中使用此类可变形井下物品的方法。可以将可变形井下物品定位在井筒内。所述可变形井下物品可以包括管状部件、环绕所述管状部件的外表面设置的可变形材料以及包含碳纳米管(CNT)材料的导电元件，所述碳纳米管材料键合至所述可变形材料。所述可变形材料可以在井筒中膨胀到膨胀状态。所述可变形材料的膨胀可能会使所述导电元件的所述碳纳米管(CNT)材料经受应变，并且可以测量所述导电元件的电气性质。可以使用所述电气性质的测量结果来推断出关于所述可变形材料的状态的信息。附图说明虽然说明书结尾附有权利要求书来特别地指出以及清楚地声明了被认为是本公开的实施方案的事物，但是在结合附图阅读时从对本公开的示例性实施方案的以下描述中可以更容易地了解本公开的实施方案的各种特征和优点，其中：图1示出井筒的实例，所述井筒包括设置于其中的至少一个可变形井下物品；图2A是与图1中的可变形井下物品类似的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的截面侧视图，所述可变形井下物品包含处于压缩状态的可变形材料并且具有设置于其中的处于第一应变状态的CNT材料的卷绕纤维；图2B是图2A中的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的截面侧视图，示出了井筒内处于膨胀状态的可变形材料，并且其中设置于其中的CNT材料的卷绕纤维处于与第一应变状态不同的第二应变状态；图2C是图2B中的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的展开图；图3A至图3C是包括图2A至图2C中的卷绕纤维的电路的简化的并且示意性地示出的电路图；图4A是可变形井下物品的另一个实施方案的简化的并且示意性地示出的截面侧视图，所述可变形井下物品包含处于压缩状态的可变形材料并且具有设置于其中的处于第一应变状态的CNT材料的卷绕纤维；图4B是图3A中的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的截面侧视图，示出了井筒内处于膨胀状态的可变形材料，并且其中设置于其中的CNT材料的卷绕纤维处于与第一应变状态不同的第二应变状态；图4C是图4B中的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的展开图；图5A至图5C是包括图4A至图4C中的卷绕纤维的电路的简化的并且示意性地示出的电路图；图6是根据另一个实施方案的设置于可变形材料中的CNT材料的简化的并且示意性地示出的展开图；图7A至图7C是示出使用反应注射成型工艺形成如本文中描述的可变形井下物品的简化的截面侧视图；图8A是根据另一个实施方案的与图1中的可变形井下物品类似的可变形井下物品的透视图；图8B是图8A中的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的视图；图8C示出将可变形材料设置在图8A的可变形井下物品的管状部件上的操作；图9A是根据另一个实施方案的与图1中的可变形井下物品类似的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的视图；图9B是图9A中的可变形井下物品的简化的并且示意性地示出的截面图；以及图9C示出将可变形材料设置在图9A的可变形井下物品的管状部件上的操作。具体实施方式本文中呈现的图示不打算是任何特定部件、装置或系统的实际视图，而仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。诸图之间共同的元件可以保持相同的数值指示。可变形井下物品(诸如可膨胀(例如，适形)封隔器、桥塞和防砂筛管)可以包含可变形材料，所述可变形材料在暴露于井筒流体、井筒温度、从地下地层的表面提供的活化流体等之后会膨胀并且可以填充管状构件的外表面与井筒的内壁(诸如井筒内地层的暴露表面)之间的环形空间的截面区域。在一些情况中，可能希望验证可变形材料的膨胀以便确保可变形井下物品的正常功能。本公开的实施方案可以使得可变形井下物品的使用者能够确认可变形井下物品的可变形材料已膨大(即，膨胀)以便确保可变形井下物品将按照预期起作用。碳纳米管(CNT)可以展现出高的电导率。根据本公开的实施方案，包含碳纳米管(CNT)材料的导电元件可以键合至可变形井下物品的可变形材料，并且在使用中，可变形材料的膨胀可能会使导电元件的碳纳米管(CNT)材料经受应变。CNT材料经受应变可能会导致CNT材料的至少一种电气性质的变化。举例来说，CNT在经受应变时可能会展现出电导率和电阻率的可测量的变化。可以测量导电元件的电气性质，并且可以使用所述电气性质的测量结果来推断出关于可变形材料的状态的信息。图1示出井筒系统100的非限制性实例，所述井筒系统包括井筒110，所述井筒穿过地下地层112钻出并且进入一对生产地层或储层114、116中，希望从该对生产地层或储层开采出烃或以其它方式提取矿物、石油和天然气等。在一些实施方案中，井筒110可以衬有金属套管。许多穿孔118可以穿透并延伸到地层114、116中，使得采出液121可以从地层114、116流入井筒110中。井筒110可以具有基本上垂直的支腿117和偏斜的或基本上水平的支腿119。井筒110可以包括通过管状部件122设置于其中的生产管柱或组件(总体上在120处指示)，所述管状部件在地面126处从钻机124向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在井筒中使用的可变形井下物品，所述可变形井下物品包括：管状部件，所述管状部件被配置成放置于井筒中；可变形材料，所述可变形材料环绕所述管状部件的外表面设置；以及导电元件，所述导电元件包含键合至所述可变形材料的碳纳米管(CNT)材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.07 US 15/0630341.一种用于在井筒中使用的可变形井下物品，所述可变形井下物品包括：管状部件，所述管状部件被配置成放置于井筒中；可变形材料，所述可变形材料环绕所述管状部件的外表面设置；以及导电元件，所述导电元件包含键合至所述可变形材料的碳纳米管(CNT)材料。2.如权利要求1所述的可变形井下物品，其中所述导电元件被定位和被配置成使得在所述可变形材料膨大之后向所述导电元件施加应力，并且所述导电元件响应于所述所施加的应力而经受应变。3.如权利要求1所述的可变形井下物品，所述可变形井下物品还包括电子装置，所述电子装置可操作地耦接至所述导电元件并且被配置成测量所述导电元件的至少一种电气性质。4.如权利要求1所述的可变形井下物品，其中所述CNT材料从所述管状部件的至少一部分向外径向地延伸。5.如权利要求1所述的可变形井下物品，其中所述CNT材料环绕所述管状部件的至少一部分沿周向延伸。6.如权利要求1至5中任一项所述的可变形井下物品，其中所述导电元件共价键合至所述可变形材料。7.如权利要求1至5中任一项所述的可变形井下物品，其中所述CNT材料包含交联的碳纳米管(CNT)，并且其中所述CNT材料中的CNT共价键合至所述可变形材料。8.如权利要求1至5中任一项所述的可变形井下物品，其中所述CNT材料中的CNT用金属纳米颗粒进行浸渍。9.如权利要求8所述的可变形井下物品，其中所述金属纳米颗粒包括钯纳米颗粒。10.如权利要求7所述的可变形井下物品，其中所述CNT材料中的CNT与苯醌交联。11.如权利要求1至5中任一项所述的可变形井下...
【专利技术属性】
技术研发人员：O·A·马兹亚，S·穆尔萨杰，V·N·哈巴斯赫斯库，D·N·文特罗，R·多洛哥，
申请(专利权)人：通用电气GE贝克休斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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