在井筒中膨胀管元件的方法技术

提供了一种在形成在地层中的井筒中径向膨胀管元件的方法，该方法包括在井筒中布置管元件，由此使该管元件的壁的下端部分沿径向向外且沿轴向反方向延伸，以便形成绕管元件的其余管段延伸的膨胀管段，由此，在所述膨胀管段和其余管段之间限定环形空间，以及通过相对于膨胀管段向下移动其余管段使膨胀管段轴向延伸，以使壁的所述下端部分沿径向向外且沿轴向反方向弯曲。通过控制环形空间中的流体压力来控制膨胀管段的直径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在形成于地层中的井筒中径向膨胀管元件的方法。
技术介绍
在井筒中径向膨胀管元件的技术在从地下地层生产油气的工业中得到越来越多 的应用。井筒一般设置有一个或多个套管或衬管，以给井筒壁提供稳定性，和/或在不同层 的地层之间提供层位封隔。术语“套管”和“衬管”是指用于支撑和稳定井筒壁的管元件， 其中，一般的理解是套管从地面向井筒中延伸而衬管从一定深度进一步向井筒中延伸。但 是，在本文中，术语“套管”和“衬管”可互换地使用而不进行这种有意的区分。在传统的井筒结构中，在不同的深度层段以嵌套布置方式安装若干套管，其中每 个在后的套管通过前一套管下放，因而具有比前一套管更小的直径。结果，可用于油气生产 的井筒横截面大小随深度减小。为减弱该缺点，已成为惯例的是，在井筒中的所需深度处径 向膨胀一个或多个管元件，例如用以形成膨胀套管、膨胀衬管或紧靠已有套管或衬管的包 层。另外，还曾提出使每一在后套管径向膨胀到与前一套管大致相同的直径以形成单孔井 筒。因此与传统的嵌套布置相反，得以实现井筒的有效直径沿其(部分)深度大致保持恒 定。EP1438483B1公开了在井筒中膨胀管元件的系统，其中，在钻新井筒段的过程中， 未膨胀状态下的管元件在开始被附接至钻柱。为了膨胀这种井筒管元件，通常使用最大外径大致等于膨胀后的所需管径的圆锥 形膨胀器。将该膨胀器泵送、推送或牵拉通过该管元件。这种方法可能会导致在膨胀器和 管元件之间产生高摩擦力。另外，还存在膨胀器卡在管元件中的风险。EP0044706A2公开了编织材料或布料制成的柔性管，通过外翻使该柔性管在井筒 中膨胀以将被泵送到井筒中的钻井液(流体)与流向地面的泥浆钻屑分离。但是，需要一种改进的在井筒中径向膨胀管元件的方法。
技术实现思路
依照本专利技术，提供了一种在形成于地层中的井筒中径向膨胀管元件的方法，该方 法包括a)在井筒中布置管元件，由此使该管元件的壁的下端部分沿径向向外且沿轴向反 方向延伸，以便形成绕管元件的其余管段延伸的膨胀管段，由此，在所述膨胀管段和其余管 段之间限定环形空间；b)通过相对于膨胀管段向下移动其余管段而使膨胀管段轴向延伸，以使壁的所述 下端部分沿径向向外且沿轴向反方向弯曲；以及C)通过控制环形空间中的流体压力来控制膨胀管段的直径。通过相对于膨胀管段向下移动其余管段，管元件有效地由里向外翻转，由此，使管 元件在不需要被推送、牵拉或泵送通过该管元件的膨胀器的情况下逐渐膨胀。膨胀管段能够在井筒中形成套管或衬管。此外还发现，通过控制环形空间中的流体压力能够控制膨胀管段的直径。例如，能 够通过改变环形空间中的流体压力使膨胀管段的直径适应于井筒直径的变化。膨胀管段的 直径在外翻过程中减小以增加环形空间中的流体压力，并且在外翻过程中增加以减小环形 空间中的流体压力。可以认为，该效果由在环形空间中的流体压力相对较高时壁的所述下 端部分恰沿径向向外且沿轴向反方向弯曲之前稍微沿径向向内弯曲的趋势来产生。优选地，在相对于膨胀管段向下移动其余管段的同时控制环形空间中的流体压 力。适宜地，增加环形空间中的流体压力以减小膨胀管段的所述直径，或减小环形空 间中的流体压力以增加膨胀管段的所述直径。为了实现膨胀管段相对于井筒壁的充分密封，适宜地，使膨胀管段的外表面经受 井筒流体压力，其中步骤c)包括控制环形空间中的流体压力使其大于井筒流体压力。适宜地，步骤C)包括使环形空间中的流体压力经历压力变化，以便形成膨胀抵靠 着井筒壁且相对于井筒壁密封的一部分膨胀管段。为了形成相对于膨胀管段的剩余部分直径增加的一部分膨胀管段，压力变化优选 包括使流体压力暂时减小到低于井筒流体压力。为了使膨胀管段保持其膨胀形式，优选地，管元件的壁包括在弯曲带中塑性变形 的材料，以使膨胀管段作为所述塑性变形的结果自动保持膨胀。塑性变形在这一方面是指 永久变形，正如各种不同的可延展金属在超过材料的屈服强度时变形的过程中所发生的。 因而，无需外部的力或压力来维持膨胀形式。如果，例如膨胀管段已作为壁的所述弯曲的结 果而膨胀抵靠着井筒壁，则不需要在膨胀管段上施加外部的径向力或压力以保持其抵靠着 井筒壁。管元件的壁适宜地由金属制成，比如钢或任何其它能够通过管元件的外翻而塑性 变形的可延展金属。膨胀管段于是具有足够的抗挤强度，例如在100-150bar的范围内。为了引发其余管段的所述移动，其余管段优选地经受用以弓丨发所述移动的轴向压 缩力。该轴向压缩力优选至少部分来源于该其余管段的重量。若必要，该重量可通过施加 到该其余管段的用于引发所述移动的外部向下力来补充。当其余管段的长度增加、从而其 重量增加时，可能需要在其余管段上施加向上力以防止弯曲带中发生不受控制的弯曲或屈 曲ο附图说明下面将参照附图通过示例更详细地描述本专利技术，其中图1示意性示出利用了本专利技术的方法的井筒系统的一个实施例，其包括井筒衬管 的未膨胀段和膨胀段；图2示意性示出图1的细部A ；图3示意性示出膨胀衬管段和未膨胀衬管段之间的环形空间中的压力处在较低 状态下的细部A ；图4示意性示出环形空间中的压力处在较高状态下的细部A ；图5示意性示出膨胀衬管段向外凸出的部分；以及图6示意性示出经过修正的图1所示实施例，其中钻柱延伸通过膨胀衬管段。在附图和描述中，类似的附图标记涉及类似的部件。 具体实施例方式参照图1，示出了井筒系统，其中井筒1延伸到地层2中，并且呈衬管4的形式的管 元件从地面向下延伸到井筒1中。衬管4已通过其壁5的外翻而部分径向膨胀，由此形成 衬管4的径向膨胀管段10，其外径大致等于井筒直径。衬管4的呈未膨胀衬管段8的形式 的其余管段从地面6同心延伸到膨胀管段10中。衬管4的壁5由于其下端处的外翻而沿径向向外且沿轴向反方向(即向上)弯曲， 以便形成壁5的将未膨胀衬管段8和膨胀衬管段10互连的U形下段11。衬管4的U形下 段11限定了衬管的弯曲带12。膨胀衬管段10依靠由膨胀过程产生的存在于膨胀衬管段10和井筒壁14之间的 摩擦力而轴向固定至井筒壁14。替代地或者另外地，膨胀衬管段10能够通过任何适当的锚 固装置(未示出)锚固至井筒壁。膨胀管段10和其余管段8在其间限定了环形空间16，环形空间16容纳处于高流 体压力的流体本体18。下面参照图2，示出了图1的细部A，其中，实线表示U形下段11的实际形状，并且 其中，虚线表示U形下段11在环形空间16中的流体压力减小的状态下的假想形状20。井 筒1中的流体压力由“P”表示，作用在未膨胀衬管段8的内表面和膨胀衬管段10的外表面上。下面参照图3，示出了图1的细部A，这时流体本体18中的流体压力低于井筒流体 压力P。膨胀衬管段10和井筒壁14之间存在小的环形间隙22。下面参照图4，示出了图1的细部A，这时流体本体18中的流体压力高于井筒流体 压力P。环形间隙22已消失。图5示出膨胀衬管段10的径向向外凸出的部分23。图6示出修正了的实施例，其中，钻柱24从地面6通过未膨胀衬管段8延伸到井 筒1的底部。钻柱24在其下端设置有钻头26，钻头26包括导向钻头28和扩孔器段30，导 向钻头28的规格直径稍小于未膨胀衬管段8的内径，而扩孔器段30的规格直径适于将井 筒1钻到其名义直径。扩孔器段30可径向回缩到容许其通过未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在形成在地层中的井筒中径向膨胀管元件的方法，该方法包括：ａ）在井筒中布置管元件，由此使该管元件的壁的下端部分沿径向向外且沿轴向反方向延伸，以便形成绕管元件的其余管段延伸的膨胀管段，由此，在所述膨胀管段和其余管段之间限定环形空间；ｂ）通过相对于膨胀管段向下移动其余管段使膨胀管段轴向延伸，以使壁的所述下端部分沿径向向外且沿轴向反方向弯曲；以及ｃ）通过控制环形空间中的流体压力来控制膨胀管段的直径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P范尼乌库普，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]