用于驱动井下套筒及其他装置的方法和设备制造方法及图纸

一种井下平衡组件(100)允许选择性地和远程地打开至少一个井下孔口(21)或通道，以允许从压力包含系统(例如，管状管道或其他压力包含系统)内侧到所述包含系统外侧的压力和/或流体的连通，或反之亦然。将产生磁场的控制装置插入井中并传送到井下平衡组件。当控制装置经过平衡组件时，触发电子计数器。当达到预定计数器数目时，滑动套筒被移动从而暴露在平衡组件内外延伸的孔口和/或通道。控制装置与任何其他部件之间不需要物理接触或机械干预来驱动平衡组件。

Method and equipment for driving downhole sleeve and other devices

【技术实现步骤摘要】
用于驱动井下套筒及其他装置的方法和设备分案申请本申请为申请号201680083538.0、申请日2016年09月02日、题为“用于驱动井下套筒及其他装置的方法和设备”的分案申请。
本专利技术涉及一种具有流动孔口的组件，这些孔口能够选择性被非机械干预驱动或打开以允许在第一区域和第二区域之间的流体和压力的连通。更具体地说，本专利技术涉及一种井下套筒组件，可有利地包括在管柱或其他工具组件中，该井下套筒组件具有孔口，这些孔口能够选择性地打开以允许流体压力连通以及流体经过所述孔口。
技术介绍
在对具有内侧和外侧的系统中的流体流动和/或流体压力进行控制时，有利地，可以选择性打开所述系统以允许所述系统内侧和外侧之间的流体流动和压力取得平衡。虽然还可以应用在其他地方，但对于应用这种选择性的开口能特别有利的一种情景是与油井和/或天然气井有关的，更具体地说，应用于油井和/或天然气井的增产、完井和生产。水平井和/或非垂直定向井已经是常见的，特别是随着用于在页岩层和/或其他低渗透储层中对此类井进行钻探、完井和增产的技术的改进。然而，即使随着钻井技术的进步，也存在着某些限制使得无法对此类水平井和/或延伸井的完井和增产进行优化。值得注意的是，尽管目前的钻井技术增加了非垂直或水平井段的可钻探长度，但这种钻井技术的速度通常已经超过了从这种延伸的井段增产和生产石油和天然气的能力。限制或约束该延伸井的采收率的一个重要因素是增产阶段或增产点的数目，增产阶段或增产点可以有效地布置以便对这类井的各个部分进行处理和增产。如果没有一种可行的方法来充分地对一口延伸井的整个长度进行增产，那么这种更深(或更长)的井的全部潜力就不可能实现。换句话说，如果不能沿着这种延伸井的整个长度进行充分增产的话，则通常无法实现这种井的全部效益。目前利用几种方法在井筒管状物上形成开口，以便平衡所述管状物内侧和外侧之间的压力并允许流体在所述管状物的内侧和外侧之间流动。在大多数情况下，所述开口是设计用于允许：(1)增产(例如水力压裂)材料从井筒管状物的内侧流向该管状物外表面周围的储层，以及(或)(2)产生从周围储层进入该井筒管状物的流体。在井筒管状物中制造这种开口的一种现有方法是使用射孔枪，通过钢缆或油管将射孔枪降低到井内所期望的位置。这种射孔枪通常采用定向炸药，且是远程触发对这种管状物的墙壁进行穿孔。不幸的是，进行这种操作对井筒内的深度/长度有实际的限制，例如，用于将所述射孔枪输送到井中的钢缆或油管上的摩擦限制。另一种在井筒管状物的内侧和外侧之间建立连通的传统方法是使用装有专用切割装置的连续或多节型油管。将该装置下降至井中所期望位置，并将砂浆或其他研磨流体泵送至连续或多节型油管的底部；该研磨流体离开该装置，并利用该流体的研磨效应在周围的井筒管中侵蚀开口。然而，这种方法也受到这种连续或其他同心油管可以在井内输送的实际长度的限制，主要是由于在这种连续/多节型油管和所述周围的井筒管状物之间产生的壁面摩擦力。通常用于在井筒管状物中形成这种井下开口的另一种方法包括在井下的期望位置(例如，在生产套筒柱上或作为生产套筒柱上的一部分)安装至少一个具有孔口的滑动套筒和/或其他类似装置。在需要时，可以通过机械操作这些装置来选择性打开该套筒，通常使用一些通过连续油管或钢缆输送到井中的工具，从而使这些孔口暴露。然而，这种滑动套筒或其他类似装置的使用也受到很大的操作限制。与上述油管射孔操作一样，摩擦力也限制了可用于对这种井下滑动套筒进行移位或驱动的钢缆或油管的长度。某些其他传统的井下组件可以选择性使用可下放的或所谓的“抽空”物体(例如，球体或镖体)。这些传统的组件通常是按顺序操作的，首先将一个小球体或镖体下放至井下。所述第一球体或镖体落在相应的阀座组件上，从而堵塞流体流动孔。流体压力施加在所述阻塞的孔上，促使所述套筒组件的驱动。随后，一个稍大的球体或镖体可以下放并落在相应大小的阀座上，以驱动位于在另一个孔上的不同套筒组件。这个过程可以重复进行(通常从井的最深端或最远端向表面移动)，每个接着的球体或镖体的外径都比前面的球体或镖体大。值得注意的是，以这种方式使用的球体或镖体的总数量受到周围管的内径的限制。因此，可以使用的选择性驱动的滑动套筒组件的总数也是有限的。某些其他装置利用一致大小的可下放物体(例如，多个具有均匀外径的球)来接合和操作选择性驱动的井下装置。然而，这类装置通常需要复杂的机械组件来操作。在固井和增产操作中使用这种机械组件是特别有问题的，因为固井和增产支撑剂材料(例如在水力压裂作业中使用的“压裂砂”)可能侵入这种机械组件并对它们的运作产生不利影响。本专利技术的平衡组件克服了现有方法的局限性，允许使用更长的延伸段来钻井，并优化增产以获得更高的产量。
技术实现思路
本专利技术包括一种孔口组件，允许选择性地和远程地打开至少一个井下孔口或通道，以允许在压力包含系统(例如，管状管道或其他分离的压力包含系统)的内侧和所述包含系统的外侧之间的压力和/或流体的连通。虽然还可以应用在其他地方，但本专利技术的孔口组件能够应用于与油井和/或天然气井有关的地方，更具体地说，应用于油井和/或天然气井的增产、完井和生产。在优选的实施例中，本专利技术包括阀门组件，有时本文也称为“平衡组件”，可以在井筒内的期望位置处安装在井下。虽然还可以想到用于许多不同的应用，但本专利技术的孔口平衡组件是安装在垂直、定向或水平的井筒内的生产管(例如生产套管等)上，并被传送至所述井筒内期望的深度。通常，可以按顺序安装多个平衡组件，并沿所述井筒长度按期望的间隔分开。此外，所述生产管既可在适合的地方粘结，也可是未粘结的，使用封隔器或其他密封装置在各个平衡组件之间隔离环形空隙。每个平衡组件具有至少一个从所述组件的内侧延伸到外侧的横向孔口或通道。当打开时，所述至少一个孔口和/或通道提供流动路径以允许流体在所述管的内侧和外侧之间流动和平衡所述管的内侧和外侧之间的压力。此外，当打开时，所述孔口和/或通道为增产介质(诸如液体、气体和支撑剂等)提供了一条流动路径，以穿过所述井筒并进入周围地层(通常在井的完井阶段期间)，同时也为从地层注入所述管内侧的流体提供了流动路径(通常是在井的生产阶段期间)。在优选的实施例中，可将控制装置(包括但不限于镖体、球体、罐或螺纹装置)插入地表面的井中，并通过多种方法(包括但不限于通过流动流体、钢索、连续油管和连接管)传送到所述至少一个井下平衡组件处。所述控制装置包括至少产生期望磁场的磁铁或其他装置，并且可以可选地包含电池或其他电源。本专利技术的平衡组件还包括压力平衡滑动套筒。不可压缩的流体将所述滑动套筒保持在关闭和锁定位置；在所述关闭位置，所述滑动套筒将所述组件的横向孔口阻塞。每个平衡组件可以优选地预设一个期望的计数器数目。当达到期望的计数时，滑动套筒变得不平衡。所述管内侧的内部压力使现在不平衡的滑动套筒移位，从而暴露出穿过平衡组件在管内外之间延伸的孔口和/或通道。在一种配置中，内部阀门可以关闭以防止流体流过所选择的平衡组件。在第二种配置中，所述滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于选择性打开多条井下通道的方法，所述方法包括以下步骤：/n(a)在井筒中布置至少一个平衡组件，所述平衡组件包括：/n(1)壳体构件，所述壳体构件具有中心通孔、内表面、外表面和从所述内表面延伸到所述外表面的多个孔；/n(2)套筒构件，所述套筒构件滑动地设置在所述通孔内，并且联接用于在第一锁定位置和第二位置之间移动，其中所述套筒构件在所述第一位置与所述孔基本对齐，并且在所述第二位置基本脱离所述孔；以及/n(3)驱动组件，包括：/n(A)至少一个簧片开关，用于感测驱动控制装置在预定线性方向上的经过；/n(B)至少一个电池；/n(C)至少一个电池驱动的线性驱动器，包括具有旋转传动轴的微型电机；/n(D)至少一个微型控制器，所述微型控制器适于在每次驱动控制装置经过所述至少一个簧片开关时记录计数；/n(E)包含不可压缩流体的第一流体腔室；/n(F)第二流体腔室；/n(G)具有关闭位置和打开位置的针状阀门组件，其中所述针状阀门组件设置在所述第一和第二流体腔室之间；/n(H)滑块联轴器，设置在所述电池驱动的线性致动器的所述传动轴与所述针状阀门组件之间，其中，所述滑块联轴器配置为将由所述线性致动器的所述传动轴产生的力传递至所述针状阀门组件；以及/n(I)锁定环；/n(b)穿过所述壳体构件的所述通孔传送驱动控制装置，其中所述驱动控制装置产生磁场；/n(c)通过所述至少一个簧片开关感测所述磁场的经过；/n(d)使用所述微型控制器记录计数；/n(e)当所述微型控制器记录了预定数量的计数时，驱动所述电池驱动的线性驱动器的所述微型电机以延伸所述传动轴；/n(f)从所述电池驱动的线性致动器的所述传动轴向所述滑块联轴器施加力；/n(g)从所述滑块联轴器向所述针状阀门组件传递力；/n(h)将所述针状阀门组件从所述关闭位置移至所述打开位置，从而允许所述不可压缩流体从所述第一流体腔室转移到所述第二流体腔室；/n(i)将所述套筒构件从所述第一位置移位至所述第二位置；以及/n(j)利用所述锁定环将所述套筒构件锁定在所述第二位置。/n...

【技术特征摘要】
20160318 US 15/074,2791.一种用于选择性打开多条井下通道的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在井筒中布置至少一个平衡组件，所述平衡组件包括：
(1)壳体构件，所述壳体构件具有中心通孔、内表面、外表面和从所述内表面延伸到所述外表面的多个孔；
(2)套筒构件，所述套筒构件滑动地设置在所述通孔内，并且联接用于在第一锁定位置和第二位置之间移动，其中所述套筒构件在所述第一位置与所述孔基本对齐，并且在所述第二位置基本脱离所述孔；以及
(3)驱动组件，包括：
(A)至少一个簧片开关，用于感测驱动控制装置在预定线性方向上的经过；
(B)至少一个电池；
(C)至少一个电池驱动的线性驱动器，包括具有旋转传动轴的微型电机；
(D)至少一个微型控制器，所述微型控制器适于在每次驱动控制装置经过所述至少一个簧片开关时记录计数；
(E)包含不可压缩流体的第一流体腔室；
(F)第二流体腔室；
(G)具有关闭位置和打开位置的针状阀门组件，其中所述针状阀门组件设置在所述第一和第二流体腔室之间；
(H)滑块联轴器，设置在所述电池驱动的线性致动器的所述传动轴与所述针状阀门组件之间，其中，所述滑块联轴器配置为将由所述线性致动器的所述传动轴产生的力传递至所述针状阀门组件；以及
(I)锁定环；
(b)穿过所述壳体构件的所述通孔传送驱动控制装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·W·霍尔库姆，B·R·科克斯，L·麦克尼利，R·J·莫雷尔，A·Z·奥尔蒂斯，J·M·蒙哥马利，
申请(专利权)人：完成创新有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US