使用自主管状单元多区域压裂增产储集层的组件与方法技术
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本部分有意引入可能关联本公开的例示性实施例的各方面技术。相信本讨论有助于提供促进更好理解本公开具体方面的框架。因此，应理解，应据此阅读本部分，并且不必要承认现有技术。
技术介绍
本专利技术主要涉及射孔以及处理地层，从而能够从中生产石油和天然气的领域。更特别地，本专利技术提供一种射孔、隔离和处理一个井段或多个井段，而不需要钢丝绳或其他下入管柱的方法。在石油和天然气井钻井中，使用在钻柱的下端向下推进的钻头形成井孔。在钻井至预定深度后，将钻柱和钻头拆除，并且以一串套管内衬井孔。因而在一串套管和周围地层之间形成环状区域。为了以水泥填充或“挤入”该环状区域，通常进行水泥灌浆作业。这用于形成水泥环柱。水泥和套管的组件加强了井孔，并且促进隔离套管后的地层。通常将几串具有逐渐变小的外部直径的套管放置在井孔中。因而，重复几次甚至多次钻井然后是水泥灌浆逐渐变小的几串套管的进程，直到井已达到总深度。将称为生产套管的最后一串套管水泥灌浆到位。在一些情况下，最后一串套管为衬管，也就是说不回接至井口，而是从前一串套管的下端垂挂的一串套管。作为完成进程的一部分，在期望水平对生产套管射孔。这意...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.26 US 61/348,5781.一种执行管状操作的工具组件，其包括: 可致动工具； 位置装置，其用于基于沿管状主体提供的物理标志感测所述可致动工具在所述管状主体内的位置；以及 机载控制器，其经构造以当所述位置装置已基于所述物理标志识别所述工具的选择位置时，向所述工具发送致动信号； 其中: 所述可致动工具、所述位置装置以及所述机载控制器被一起定尺寸并布置，从将其作为自主可致动单元部署在所述管状主体内；以及 所述可致动工具经设计，以被自主致动，从而响应所述致动信号执行所述管状操作。2.根据权利要求1所述的工具组件，其中所述管状主体为(i)井孔，其经构造以产生碳氢化合物流体，或者(ii )含流体的管道。3.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述位置装置为接箍定位器；以及 通过沿所述管状主体的所述接箍间隔形成所述标志，所述接箍由所述接箍定位器感测。4.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述位置装置为无线电频率天线；以及 通过沿所述管状主体的识别标签间隔形成所述标志，所述识别标签由所述无线电频率天线感测。5.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述位置装置包括一对沿所述工具组件间隔隔开的感测装置，其作为下部和上部感测装置； 通过由每个所述感测装置感测的沿所述管状主体间隔放置的标签形成所述标志；所述控制器包括时钟，其随着所述工具组件横穿标签，确定所述下部感测装置感测和所述上部感测装置感测之间的时间消耗；以及 所述工具组件经编程，以基于所述下部和上部感测装置之间的距离除以所述感测之间的消耗时间确定给定时间的所述工具组件速度。6.根据权利要求5所述的工具组件，其中通过下列组件确定所述工具组件在沿所述管状主体的选择位置的位置(i)所述工具组件相对于所述下部或上部感测装置感测的所述标签的位置，以及(ii)由所述控制器作为时间的函数计算所述工具组件的速度。7.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述管状主体为井孔，其经构造以产生碳氢化合物流体； 所述工具组件由易碎材料制成；以及 所述工具组件响应指定事件自毁。8.根据权利要求1所述的工具组件，其中所述指定事件为(i)所述可致动工具的致动，(ii)已过去的选择时间段，或者(iii)其组合。9.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述管状主体为井孔，其经构造以产生碳氢化合物流体；所述可致动工具为压裂塞，其经构造以当被在所述管状主体内的选择位置致动时形成充分液体密封；以及 所述压裂塞包括弹性密封元件和一组卡瓦，其用于将所述工具组件的位置保持在邻近所述选择位置。10.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述压裂塞由易碎材料制成；以及 所述压裂塞经构造，以在将所述压裂塞设置在所述管状主体中后的指定时间段自毁。11.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述管状主体为井孔，其经构造以产生碳氢化合物流体； 所述工具组件为射孔枪组件；以及 所述可致动工具包括具有关联炸药的射孔枪。12.根据权利要求11所述的工具组件，其还包括: 打捞颈。13.根据权利要求11所述的工具组件，其中: 所述射孔枪充分由易碎材料制成；以及 所述射孔枪在选择水平发射所述射孔枪后自毁。14.根据权利要求11所述的工具组件，其还包括: 多个非易碎密封球；以及 容器，其用于临时保持所述密封球，所述容器为部分所述工具组件的自主单元，并且其经设计以响应邻近所述射孔枪发射时间的来自所述机载控制器的命令，释放所述密封球。15.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述管状主体为承载流体的管道；以及 所述可致动工具为清管器。16.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述管状主体为井孔，其经构造以产生碳氢化合物流体； 所述可致动工具为桥塞，其经构造以当被在所述管状主体内的选择位置致动时形成充分液体密封；以及 所述桥塞包括弹性密封元件和一组卡瓦，其用于将所述工具组件的位置保持在邻近所述选择位置。17.根据权利要求1所述的工具组件，其还包括: 加速计，其与所述机载控制器电通信，以验证所述工具组件的所述选择位置。18.根据权利要求1所述的工具组件，其中: 所述管状主体为井孔，其经构造以产生碳氢化合物流体； 所述可致动工具为桥塞，其经构造以当被在所述管状主体内的选择位置致动时形成充分液体密封；以及 所述桥塞包括弹性密封元件和一组卡瓦，其用于将所述工具组件的位置保持在邻近所述选择位置。19.根据权利要求18所述的工具组件，其中所述工具组件由金属或可铣材料制成。20.根据权利要求1所述的工具组件，其中:所述管状主体为井孔，其经构造以产生碳氢化合物流体或注入流体；以及 所述可致动工具为套管补贴、水泥固位器或桥塞；以及 所述可致动工具由可铣材料制成。21.一种用于碳氢化合物生产的向下打眼压裂增产组件，其包括: 第一射孔枪组件，其用于在第一选择关注区域射孔井孔，所述第一射孔枪组件充分由易碎材料制成，并且所述第一射孔枪组件包括: 射孔枪，其具有用于在所述第一选择关注区域射孔井孔的关联炸药，所述射孔枪经设计，以一旦引爆其关联炸药就导致所述第一射孔枪自毁； 第一位置定位器，其用于感测沿所述井孔出现的物体，并且作为响应产生深度信号；机载控制器，其用于处理所述深度信号，并且用于在所述第一选择关注区域激活所述射孔枪；以及 安全系统，其用于防止所述射孔枪的所述关联炸药过早引爆； 其中，所述第一射孔枪组件被定尺寸并布置，从将其作为自主单元部署在所述井孔内。22.根据权利要求21所述的组件，其还包括: 打捞颈，所述打捞颈也由易碎材料制成。23.根据权利要求21所述的组件，其中: 通过沿所述井孔的所述物体形成物理标志；以及 所述机载控制器经构造以当所述第一位置装置已基于所述物理标志识别所述第一射孔枪组件的期望位置时，向所述关联炸药发送致动信号，以发射所述射孔枪。24.根据权利要求21所述的组件，其中: 所述第一位置定位器为套管接箍定位器；以及 沿所述井孔的所述物体为接箍，所述接箍由所述接箍定位器感测。25.根据权利要求21所述的组件，其中: 沿所述井孔的所述物体为选择性地植入并且沿所述井孔间隔的无线电频率标签；以及 所述第一位置定位器为无线电频率接收器，其感测所述无线电频率标签。26.根据权利要求21所述的组件，其还包括: 第二射孔枪组件，其用于在第二选择关注区域射孔井孔，所述第二射孔枪组件也充分由易碎材料制成，并且所述第二射孔枪组件包括: 射孔枪，其具有用于在所述第二选择关注区域射孔井孔的关联炸药，所述射孔枪经设计，以一旦引爆其关联炸药就导致所述第二射孔枪自毁； 第二位置定位器，其用于感测沿所述井孔出现的物体，并且作为响应产生深度信号；机载控制器，其用于处理所述深度信号，并且用于在所述第二选择关注区域激活所述射孔枪；以及 安全系统，其用于防止所述射孔枪的所述关联炸药过早引爆； 其中，所述第二射孔枪组件被定尺寸并布置，从将其作为自主单元部署在所述井孔内，但是其与限定所述第一射孔枪组件的所述自主单元分离。27.根据权利要求26所述的组件，其中通过以下方式部署所述第一和第二射孔枪组件(i )通过重力拉动，(i i )通过泵送，(i i i )通过拖拉器或(iV )其组合。28.根据权利要求27所述的组件，其还包括:打捞颈，所述打捞颈也易碎材料制成。29.根据权利要求27所述的组件，其还包括: 压裂塞组件，其包括: 压裂塞； 设置工具； 第三位置定位器，其用于其用于感测沿所述井孔出现的物体，并且作为响应产生深度信号; 机载控制器，其用于处理所述深度信号，并且用于在相对于所述第一选择关注区域的选择位置激活所述设置工具； 其中，所述压裂塞组件被定尺寸并布置，从将其作为自主单元部署在所述井孔内，但是其与限定所述第一射孔枪组件的所述自主单元分离。30.根据权利要求29所述的组件，其中所述压裂塞组件充分由易碎材料制成。31.根据权利要求29所述的组件，其中: 所述第三位置定位器为套管接箍定位器；以及 沿所述井孔的所述物体为接箍，所述接箍由所述接箍定位器感测。32.根据权利要求29所述的组件，其中: 沿所述井孔的所述物体为选 择性地植入并且沿所述井孔间隔的无线电频率标签；以及所述第一位置定位器、所述第二位置定位器和所述第三位置定位器每个都为无线电频率接收器，其感测所述无线电频率标签。33.根据权利要求27所述的组件，其中所述第一和第二位置射孔枪组件每个都充分由陶瓷材料制成。34.根据权利要求21所述的组件，其中所述安全系统包括最少两个挡板，以防止过早发射所述射孔枪，所述各个挡板包括: (i)垂直位置传感器； (ii)压力传感器； (iii)速度传感器；以及 (iv)时钟,其用于从装药时刻计时。35.一种在多个关注区域射孔井孔的方法，其包括: 提供充分由易碎材料制成的第一自主射孔枪组件，所述第一射孔枪组件经构造，以检测沿所述井孔的第一选择关注区域； 将所述第一射孔枪组件部署到所述井孔中； 一旦检测出所述第一射孔枪组件已达到所述第一选择关注区域，就沿所述第一关注区域发射弹药，以产生射孔； 提供充分由易碎材料制成的第二自主射孔枪组件，所述第二射孔枪组件经构造，以检测沿所述井孔的第二选择关注区域； 将所述第二射孔枪组件部署到所述井孔中； 一旦检测出所述第二射孔枪组件已达到所述第二选择关注区域，就沿所述第二关注区域发射弹药，以产生射孔。36.根据权利要求35所述的射孔井孔的方法，其中:所述第一射孔枪组件和所述第二射孔枪组件每个都包括: 射孔枪，其具有用于射孔所述井孔的关联炸药； 位置定位器，其用于感测沿所述井孔出现的物体，并且作为响应产生深度信号； 机载控制器，其用于处理所述深度信号，并且用于在所述选择关注区域激活所述射孔枪；以及 安全系统，其用于防止所述射孔枪的所述关联炸药过早引爆； 其中，所述第一射孔枪组件和所述第二射孔枪组件每个被定尺寸并布置，从将其作为分离自主单元部署在所述井孔内。37.根据权利要求36所述的射孔井孔的方法，其中通过以下方式部署所述第一和第二射孔枪组件的每个组件(i)通过重力拉动，(ii)通过泵送，(iii)通过拖拉器或(iv)其组合。38.根据权利要求37所述的射孔井孔的方法，其中所述第一射孔枪组件和所述第二射孔枪组件每个还都包括: 打捞颈，所述打捞颈也易碎材料制成。39.根据权利要求37所述的射孔井孔的方法，其还包括: 邻近发射所述第二射孔枪组件的射孔枪的时间从所述第二射孔枪组件释放密封球；以及 导致所述密封球临时密封所述第一射孔枪组件导致的射孔。40.根据权利要求39所述的射孔井孔的方法，其中所述第二射孔枪组件还包括: 多个非易碎密封球；以及 容器，其用于临时保持所述密封球，响应邻近所述第二射孔枪组件的所述射孔枪发射时间的来自所述机载控制器的命令，释放所述密封球。41.根据权利要求36所述的射孔井孔的方法，其中: 通过沿所述井孔的所述物体形成物理标志；以及 所述第一射孔枪组件的所述机载控制器经构造以当所述第一位置定位器已基于所述物理标志识别相应于所述第一选择关注区域的所述第一射孔枪组件的期望位置时，向所述关联炸药发送致动信号，以发射所述射孔枪；以及 所述第二射孔枪组件的所述机载控制器经构造以当所述第二位置定位器已基于所述物理标志识别相应于所述第二选择关注区域的所述第二射孔枪组件的期望位置时，向所述关联炸药发送致动信号，以发射所述射孔枪42.根据权利要求41所述的射孔井孔的方法，其中: 所述第一和第二位置定位器每个都为套管接箍定位器；以及 沿所述井孔的所述物体为接箍，所述接箍由所述接箍定位器感测。43.根据权利要求41所述的射孔井孔的方法，其中: 沿所述井孔的所述物体为选择性地植入并且沿所述井孔间隔的无线电频率标签；以及 所述第一和第二位置定位器每个都为无线电频率接收器，其感测所述无线电频率标签。44.根据权利要求36所述的射孔井孔的方法，其还包括: 提供自主压裂塞组件，所述压裂塞组件经构造以沿所述井孔检测选择位置，用于设置； 将所述压裂塞组件部署到所述井孔中；以及 一旦检测到所述压裂塞组件已沿所述井孔达到所述选择位置，就致动卡瓦，以设置所述压裂塞组件。45.根据权利要求44所述的射孔井孔的方法，其中所述压裂塞组件包括: 压裂塞，其具有弹性密封件和一组卡瓦； 设置工具，其用于膨胀所述密封件和所述卡瓦； 位置定位器，其用于其用于感测沿所述井孔出现的物体，并且作为响应产生深度信号; 机载控制器，其用于处理所述深度信号，并且用于在沿所述井孔的选择位置激活所述卡瓦；以及 其中，所述压裂塞组件被定尺寸并布置，从将其作为自主单元部署在所述井孔内，但是其与限定所述第一射孔枪组件的所述自主单元分离。46.根据权利要求45所述的射孔井孔的方法，其中所述压裂塞组件充分由易碎材料制成。47.根据权利要求46所述的射孔井孔的方法，其还包括: 在指定时间段后导致所述压裂塞组件自毁。48.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一区域位于所述第二区域上。49.根据权利要求35所述的方法，其中所述第二区域位于所述第一区域上。50.一种向下打眼井孔操作的集成工具，其包括: 塞主体，其具有密封元件； 设置工具，其用于将所述塞主体设置在管状主体内； 射孔枪，其用于在选择关注区域射孔所述管状主体，所述射孔枪具有关联炸药，其用于在所述选择关注区域射孔所述管状主体； 位置定位器，其用于感测沿所述井孔出现的物体，并且作为响应产生深度信号； 机载控制器，其用于处理所述深度信号，并且用于在所述选择关注区域激活所述设置工具和所述射孔枪至少其中之一； 安全系统，其用于防止所述射孔枪的所述关联炸药过早引爆； 其中，所述集成工具被定尺寸并布置，从将其作为自主致动单元部署在所述井孔内，并且所述压裂主体和射孔枪至少其中之一充分由易碎材料制成。51.一种执行井孔操作的工具组件，其包括: 可致动工具，其经构造以在作业绳上进入井孔； 位置装置，其用于基于沿所述井孔提供的物理标志感测所述可致动工具在所述井孔内的位置；以及 机载控制器，其经构造以当所述位置装置已基于所述物理标志识别所述工具的选择位置时，向所述工具发送致动信号，所述可致动工具经设计以致动，从而响应所述致动信号执行所述井孔操作。52.根据权利要求51所述的工具组件，其中: 所述井孔经构造，以从地下地层产生碳氢化合物流体，或者将流体注入地下地层；以及所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·托尔曼，P·B·昂切夫，R·M·安杰利斯博萨，D·H·皮特里，K·H·瑟尔斯，A·W·艾尔拉巴，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：
国别省市：
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