选择性水力压裂工具及其方法技术

一种选择性的井下工具，包括具有能够使流体通过的纵向孔的管。管的壁上具有阀门开口。可膨胀球座能在第一尺寸与更大的第二尺寸之间选择性地移动，第一尺寸设计成捕获球以阻止通过管柱的流动，所述第二尺寸设计成释放该球通过管柱。阀盖在管柱内纵向地移动，阀盖包括可溶解的插入件。还包括一种操作井下工具的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】选择性水力压裂工具及其方法相关申请的交叉引用本申请要求2011年7月28日提交的美国申请No.13/193,028的优先权，该申请全部内容在此引入作为参考。
技术介绍
在钻井和完井工业中，通常形成钻孔以便开采或注入流体。钻孔用于勘探或提取自然资源，例如烃、油、天然气、水、和CO2封存。为了提高从地下钻孔的开采率和提取率，可以利用加压浆体、含支撑剂的压裂流体或其它处理流体。一旦停止注入压裂流体，岩层壁中的压裂就可以通过颗粒而保持打开。传统压裂系统使加压压裂流体流过管柱，所述管柱向井下延伸穿过横穿待压裂的区域的钻孔。管柱可以包括打开以允许将压裂流体引向目标区域的阀门。为了从地面远程打开这些阀门，一球落入管柱中，着陆在与特定阀门相关联的球座上以阻止流体流过管柱，因而在球的井口方向积聚压力，所述压力迫使套筒下向井下，从而打开管柱壁上的孔口。当涉及多个区域时，球座具有变化的尺寸，最靠井下的座是最小的，最靠井口的座是最大的，这样，直径增加的球顺序落入管柱中从而从井下端到井口端顺序地打开阀门。因而，通过从压裂最靠井下的区域开始并向上朝着最靠井口的区域作业，以“自底向上”的方式压裂钻孔区域。为避免与采用不同尺寸的球座（最小的球座可能会过多地限制通过管柱的流动）和相应的不同尺寸的球相关联的不可避免的复杂性，已经提议使用可变形的球和球座，然而，迫使球通过球座的速率引起了额外的复杂性，包括处理选定材料的不同的变形率，因为其在井下环境不会像期望的那样起作用。而且，尽管利用不同尺寸的球提供了某些优点，但是，压裂操作的顺序仍然局限于“自底向上”的方式。
技术实现思路
一种选择性的井下工具，包括：管，所述管具有能够使流体从中通过的纵向孔并且具有所述管的壁中的阀门开口；可膨胀球座，所述可膨胀球座能够选择性地在第一尺寸与更大的第二尺寸之间运动，所述第一尺寸设计成捕获球以阻止通过所述管的流动，所述第二尺寸设计成释放该球通过所述管；和阀盖，所述阀盖能够在所述管内纵向地运动，所述阀盖包括可溶解的插入件。一种操作井下工具的方法，该方法包括：将井下工具下入到钻孔中，该工具包括具有由阀盖覆盖的阀门开口的管；纵向移动阀盖，以使阀门开口暴露出来；通过阀门开口进行作业之后，通过阀盖重新覆盖阀门开口；和溶解阀盖的一部分，以再次暴露阀门开口。附图说明不管怎样，下面的描述都不应看作是限制性的。参照附图，同样的元件标记相同的附图标记表示：图1描绘了处于送入位置的选择性的水力压裂工具的示例性实施例的截面图；图2A-图2C描绘了用于图1的选择性的水力压裂工具内的球座的示例性实施例的透视图和截面图；图3描绘了用于图1的选择性的水力压裂工具的位置的指示路径和指示销的一部分的示例性实施例的示意图；图4描绘了图1的选择性的水力压裂工具的截面图，球落入其中并在其内建立了压力；图5描绘了用于图4的选择性的水力压裂工具的位置的指示路径和指示销的一部分的示意图；图6描绘了图1的选择性的水力压裂工具的截面图，其中球座膨胀；图7描绘了用于图6的选择性的水力压裂工具的位置的指示路径和指示销的一部分的示意图；图8描绘了图1的选择性的水力压裂工具的横截面图，其中球座缩回；图9描绘了用于图8的选择性的水力压裂工具的位置的指示路径和指示销的一部分的示意图；图10描绘了依照现有技术利用选择性的水力压裂工具可实现的压裂操作顺序的示意图；图11描绘了利用选择性的水力压裂工具可实现的另一压裂操作顺序的示例性实施例的示意图；图12描绘了利用选择性的水力压裂工具可实现的又一压裂操作顺序的示例性实施例的示意图；图13是在此公开的已经嵌在封装材料中并分段的粉末310的微观照片；图14是粉末颗粒312的示例性实施例的示意图，就好像图13的截面5-5所表示的示例性截面图中显示的那样；图15是在此公开的粉末压块的示例性实施例的微观照片；图16是利用粉末制成的图15的粉末压块的示例性实施例的示意图，所述粉末压块具有单层粉末颗粒，就好像沿截面7-7剖取的那样；图17是利用粉末制成的图15的粉末压块的另一示例性实施例的示意图，所述粉末压块具有多层粉末颗粒，就好像沿截面7-7剖取的那样；和图18是在此公开的粉末压块的属性作为时间的函数的变化和粉末压块环境的状态变化的示意图。具体实施方式参照这些附图，在此以举例而不是限制的方式给出了所披露的设备和方法的一个或多个实施例的详细说明。在此公开了一种选择性的水力压裂工具100（如图1、4、6和图8所示）及方法，用于以多种配置如图10-图12示意性所示地压裂钻孔10，所述配置包括“自顶向下”、“自底向上”和“中心蚕食”。虽然上面描述的工具和方法已经局限于通过从小直径球开始并用接连变大的球向井口作业的如图10所示的“自底向上”的方式压裂钻孔，但是，选择性的水力压裂工具100提供了能够利用其实现各种压裂顺序的单孔方案。图1中示出了处于用于将工具100下入到钻孔中的“下入”位置中的选择性的水力压裂工具100的示例性实施例。虽然工具100被描述成压裂工具，但是工具100也可用于在井眼中执行其它作业和任务。为便于描述，工具100包括井口端102和井下端104，不过应当明白，井口端102不一定是工具100的最靠井口端，井下端104不一定是工具100的最靠井下端，因为井下端104和/或井口端102可以连接到工具100的包括如图1所示的用于压裂另外的区域的另外的重复结构的另一段，或者可以连接到油管接头、油管加长段或其它未显示的井下工具部分。工具包括管状本体106，所述管状本体中在中心定位有轴向延伸通过所述管状本体的钻孔108，以用于例如但不限于压裂流体、开采流体等的流动。工具包括一可膨胀球座150，所述球座允许操作者对全部区域使用单一尺寸的球，并因而用于单孔操作，所述单孔操作增加了工具100制造以及操作这二者的简便性。虽然在这种作业中通常采用球状球，术语球包括能落入孔108中并被捕获并随后从球座150被释放的任何形状的物体。j-机构指示设备200为球座150的置入提供可选择的位置，并允许球穿过球座150，而无需剪切/激活工具100。阀盖250包括可溶解的材料，所述可溶解的材料允许插入件252封闭被压裂区域，然后在没有干预的情况下溶解，以在完成钻孔10之后允许从该区域开采。在可膨胀球座150的示例性实施例中，包括多个指状物154的筒夹152与指示设备200相接合。球座150本身显示在图2A-图2C中。指状物154从可一体地附接于指状物154的固定端158上的基部156纵向延伸。开口157设置在指状物154的固定端158附近从而为指状物154提供柔性。指状物154的自由端160可相对于基部156从第一状态径向运动至第二状态，在所述第一状态中，指状物154的自由端160稍微向内塌陷以提供如图1和图2B所示的减小的第一直径，在所述第二状态中，指状物154的自由端160被偏压回未压缩状态以提供如图6和图2C所示的增大的第二直径。可以理解的是，在操作工具100时，球50与工具100结合使用，当筒夹152处于第一状态中时，球50具有适于被捕获在球座150中的直径，当筒夹152处于第二状态中时，球50可通过球座150。球座150还包括漏斗状部分162，所述漏斗状部分用于将球50引导至球座150中并引向指状物15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择性的井下工具，包括：管，所述管具有能够使流体从中通过的纵向孔并且具有位于所述管的壁中的阀门开口；可膨胀球座，所述可膨胀球座能够选择性地在第一尺寸与更大的第二尺寸之间运动，所述第一尺寸设计成捕获球以阻止通过所述管的流动，所述第二尺寸设计成释放该球通过所述管；和阀盖，所述阀盖能够在所述管内纵向地运动，所述阀盖包括可溶解的插入件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.28 US 13/193,0281.一种选择性的井下工具，包括：管，所述管具有能够使流体从中通过的纵向孔并且具有位于所述管的壁中的阀门开口；可膨胀球座，所述可膨胀球座能够选择性地在第一尺寸与更大的第二尺寸之间运动，所述第一尺寸设计成捕获球以阻止通过所述管的流动，所述第二尺寸设计成释放该球通过所述管；和阀盖，所述阀盖能够在所述管内纵向地运动，所述阀盖包括可溶解的插入件；其中，插入件在第一状态中覆盖所述阀门开口，并能够在管内纵向运动以在第二状态中暴露阀门开口，并且所述插入件在第三状态中重新覆盖所述阀门开口。2.如权利要求1所述的选择性的井下工具，其中，阀盖与球座配合，并能够响应于管内的压力变化而与球座一起纵向移动。3.如权利要求1所述的选择性的井下工具，其中，球座在第一状态和第二状态中具有第一尺寸，在第三状态中具有第二尺寸。4.如权利要求3所述的选择性的井下工具，其中，插入件在第四状态中被溶解。5.如权利要求1所述的选择性的井下工具，其中，可膨胀的球座包括具有多个指状物的筒夹，指状物的自由端从所述第一尺寸运动到所述第二尺寸，一基部连接到指状物的固定端。6.如权利要求1所述的选择性的井下工具，还包括在工具下入状态下将阀盖固定地连接于所述管的剪切销。7.如权利要求1所述的选择性的井下工具，其中，可溶解的插入件包括能选择性降解的材料，所述能选择性降解的材料具有由电化学活性金属形成的烧结粉末压块。8.如权利要求5所述的选择性的井下工具，其中，指状物的自由端定位在基部和筒夹的井口端之间。9.一种选择性的井下工具，包括：管，所述管具有能够使流体从中通过的纵向孔并且具有位于所述管的壁中的阀门开口；可膨胀球座，所述可膨胀球座能够选择性地在第一尺寸与更大的第二尺寸之间运动，所述第一尺寸设计成捕获球以阻止通过所述管的流动，所述第二尺寸设计成释放该球通过所述管；阀盖，所述阀盖能够在所述管内纵向地运动，所述阀盖包括可溶解的插入件，所述可溶解的插入件设置在阀盖的孔中，所述孔选择性地能与阀门开口对齐；和指示设备，所述指示设备能与可膨胀的球座相接合，所述指示设备能够将可膨胀的球座锁定在第一尺寸和第二尺寸之一，其中，插入件在第一状态中覆盖所述阀门开口，并能够在管内纵向运动以在第二状态中暴露阀门开口，并且所述插入件在第三状态中重新覆盖所述阀门开口，插入件在第四状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·麦科伊，M·索尔夫罗克，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US