一种流量控制装置，包括：其中限定一个或更多个开口的外壳；可与外壳中的所述一个或更多个开口对准和不对准的阀结构；和一个或更多个插塞，每一个插塞位于所述一个或更多个开口中的每一个中，各个插塞可通过暴露于井下流体和所施加的溶解流体中的一种或更多种而减小，以及用于执行一系列井下操作的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请要求享有2010年3月5日提交的、专利技术名称为“”的美国专利申请序列号12/718，510的申请日期的权益。
技术介绍
在钻井和完井领域，长期以来众所周知的是，在管柱上设置开口以沿基本上径向方向提供穿过管柱的流体入口。换句话说，这样的开口允许在内部尺寸流道和在管柱与井壁(套管或裸井)之间形成的环空之间流体连通。使用与这样的开口相协作的可开闭的阀以有选择地防止上述的流体运动也已经知道了很长一段时间。以前普遍使用和信赖的例子是滑动套筒装置。本领域普通技术人员将会立刻熟知有关滑动套筒的术语，并认为，这样的装置包括具有开口的外壳；套筒，其可相对于外壳平移，以与所述开口完全不对准，或者使其一端口与开口对准；和将套筒偏压至选定位置 (打开或关闭)的弹簧。通常，所述装置在套筒处于关闭位置的情况下下放到井孔中；进行操作；在用于打开套筒的工具单独下放的情况下，套筒被打开；进行其它操作；和采用另外的下放步骤来关闭套筒。该工艺很容易接受，所以常常使用。由于每次下放到钻孔中都是非常昂贵的事情，本领域一直接受给定系列操作所需的下放次数上的减少。
技术实现思路
一种流量控制装置，包括其中限定一个或更多个开口的外壳；能够与外壳中的所述一个或更多个开口对准以及不对准的阀结构；和一个或更多个插塞，每一个插塞位于所述一个或更多个开口中的每一个中，各个插塞可通过暴露于井下流体和所施加的溶解流体中的一种或更多种而减小。一种用于以次数减少的机械干涉下放来执行一系列井下操作的方法，其包括将具有如下特征的装置下放到目标深度，该装置包括其中限定一个或更多个开口的外壳、可与外壳中的所述一个或更多个开口对准以及不对准的阀结构、和一个或更多个插塞，每一个插塞位于所述一个或更多个开口中的每一个中，各个插塞可通过暴露于井下流体和所施加的溶解流体中的一种或更多种而减小；进行需要外壳的径向流体渗透性受到限制的井下操作；减小插塞；执行需要流体压力穿过一个或更多个开口进行连通的井下操作；和进行机械干涉以关闭阀结构，从而使该装置的一个或更多个开口径向不渗透。附图说明现在参照附图，其中同样的元件在这几附图中标记相同。图I是依照其公开内容的流量控制装置的示意性截面图；图2是在此公开的已经嵌入到封装材料中并截取的粉末210的显微照片；图3是粉末颗粒12的示例性实施例的示意图,该图为图3中的截面4-4所表示的示例性截面图；图4是在此公开的粉末压块的示例性实施例的显微照片；图5是使用粉末制成的具有单层粉末颗粒的粉末压块的示例性实施例的示意图，就如沿着图5的截面6-6显现的情况；图6是使用粉末制成的具有多层粉末颗粒的粉末压块的另一个示例性实施例的示意图，就如沿着图5的截面6-6显现的情况；和图7是在此公开的粉末压块的性能随着时间变化以及粉末压块环境条件的变化而变化的示意图。具体实施例方式参照图I，所示的流量控制装置10包括具有一个或更多个开口 14的外壳12。该 一个或更多个开口 14临时由插塞16进行流体限制。所容许的流体渗透度与利用插塞16执行的操作有关。流体渗透范围从不渗透到任意选定的渗透。最后，装置10包括一阀结构18，在一个实施例中，所述阀结构可以是滑动套筒，如图所示。在所示的实施例中，滑动套筒18进一步还包括一个或更多个端口 20，根据需要，所述一个或更多个端口可与所述一个或更多个开口 14对准或不对准。插塞16可以由多种材料构造，这些材料包括但不限于诸如镁、铝、镁合金、铝合金等等的可溶解金属；诸如可从位于意大利Altopascia的5droplax, S. r. I.获得的聚合物Dow LLC的分部-Nature-WorksTM获得的聚交酯(“PLA”)聚合物 4060D、可从 Du Pont Specialty Chemicals 获得的 TLF-6267 聚乙二醇酸(“PGA”)、聚己内酰胺以及PLA与PGA的混合物的可溶解的聚合物材料；诸如氨基磺酸、三氯乙酸和柠檬酸的采用蜡或其他合适的粘合材料结合在一起的固态酸，聚乙烯均聚物和石蜡；诸如聚环氧乙烷的聚亚烷基氧化物；诸如聚乙烯乙二醇(这类聚合物更优选在水基钻井流体中，因为它们可慢慢地溶解于水)的聚二醇；以及诸如石灰石的天然材料等等。上述一种或更多种材料中的每种材料可选择和/或构造成基于对天然存在的井下流体的暴露和对选择分布的流体的暴露而是可减少的(即可在允许的一些渗透率范围内进行降解以完成插塞的分解)。例如，经过选定的时间段，选定的材料在暴露于天然井流体钻井泥浆或酸之后可溶解。计划用作插塞16的一种工程材料是可溶解的高强度材料。这些轻质的、高强度的、选择性地可控降解的材料包括由覆置粉末材料形成的完全致密的烧结粉末压块，覆置粉末材料包括具有各种单层和多层纳米级覆层的各种轻质颗粒芯和芯材料。这些粉末压块由覆置金属粉末制成，包括各种电化学活性(例如具有较高的标准氧化电势)的轻质高强度颗粒芯和芯材料，例如电化学活性金属，这些材料分散在由金属覆置材料的各种纳米级金属覆层形成的网格状纳米基体中，尤其用于井眼应用。这些粉末压块提供了机械强度性能的独特和有利的组合，例如压缩强度和剪切强度、低密度和可选、可控的腐蚀性能，尤其是在各种井眼流体中快速可控的溶解。例如，这些粉末的颗粒芯和覆层可选择成提供适用于压缩强度和剪切强度可与各种其他工程材料(包括碳、不锈钢和合金钢)相匹敌的高强度工程材料的烧结粉末压块，但同时具有可与各种聚合物、弹性体、低密度多孔陶瓷和复合材料相匹敌的低密度。关于另一个例子，这些粉末和粉末压块材料可构造成响应于环境条件的变化提供可选择的和可控的降解或清除，例如，响应于紧邻由压块形成的产品的井眼性能或状态的变化(包括与粉末压块接触的井眼流体的性能变化)而从极低溶解速率转变为很快的溶解速率。所述的可选择的和可控的降解或清除特征还允许由这些材料制成的产品(例如井眼工具或其他部件)的尺寸稳定性和强度得到保持，直至不再需要这些产品。此时，可改变预定的环境条件，例如井眼状态(包括井眼流体温度、压力或PH值)，以通过快速溶解加速去除它们。下面将进一步描述这些覆置粉末材料和粉末压块、由它们形成的工程材料以及制造它们的方法。参照图2，金属粉末210包括多个金属覆置粉末颗粒212。粉末颗粒212可以形成为提供粉末210，包括易流动粉末，这些粉末可以以具有各种形状和尺寸的各种模子或模具(未显示)浇注或以其他方式处置，可以用来构造在此所述的粉末压块400 (图5和6)，粉末压块400可用作或者用来制造各种制品，包括各种井眼工具和部件。粉末210的每个金属覆置粉末颗粒212包括颗粒芯214和设置在颗粒芯214上的金属覆层216。颗粒芯214包括芯材料218。芯材料218可以包括任何适合的用于形成提供粉末颗粒212的颗粒芯214的材料，可以烧结所述粉末颗粒，以形成具有可选择的和 可控的溶解特性的轻质、高强度粉末压块400。适合的芯材料包括标准氧化电势(standardoxidation potential)大于或等于Zn的标准氧化电势的电化学活性金属，包括Mg、Al、Mn、或Zn或它们的组合。这些电化学活性金属极易与多种普通井眼流体反应，包括许多离子流体或高极性流体，诸如那些含有各种各样的氯化物的流体。例子包括包含氯化钾(KC本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.05 US 12/718,5101.一种流量控制装置，其包括 其中限定一个或更多个开口的外壳； 能够与外壳中的所述一个或更多个开口对准和不对准的阀结构；和一个或更多个插塞，每一个插塞位于所述一个或更多个开口中的每一个中，各个插塞通过暴露于井下流体和所施加的溶解流体中的一种或更多种而减小。2.如权利要求I所述的流量控制装置，其中，阀结构为滑动套筒。3.如权利要求I所述的流量控制装置，其中，阀结构包括一个或更多个端口。4.如权利要求I所述的流量控制装置，其中，一个或更多个插塞包括在暴露于井下天然流体时能够减小的材料。5.如权利要求I所述的流量控制装置，其中，一个或更多个插塞包括在暴露于引入的井下流体时能够减小的材料。6.如权利要求5所述的流量控制装置，其中，引入的井下流体包括酸。7.如权利要求I所述的流量控制装置，其中，所述一个或更多个插塞由天然材料制成。8.如权利要求7所述的流量控制装置，其中，所述天然材料为石灰石。9.如权利要求I所述的流量控制装置，其中，所述一个或更多个插塞由金属制成。10.如权利要求9所述的流量控制装置，其中，该金属为易于溶解的金属。11.如权利要求I所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·牛顿，徐阳，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：
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