专利名称：井下钻进渐进加压致动工具以及使用其的方法
井下钻进渐进加压致动工具以及使用其的方法
背景技术：
生产烃类产品的井通常由水力碎裂操作来激发,其中压裂液(fracturing fluid)可以被引入地下地层(subterranean formation)的一部分中，所述地下地层在足以在地下地层中产生或增强至少一个碎裂的液压下被井孔穿透。以这种方式激发或处理井孔会增加从井中生产的烃类产品。碎裂设备可以结合在用于整个生产过程中的套管柱(casingstring)中。作为替换方式,包括碎裂设备的套管柱可以在操作期间和/或完成操作之后可移除地放置在井孔中。套管柱和碎裂设备可到达井孔中的预定深度。可经由一个或多个装填器(packer)的操作来隔离地下地层中的各个“区域”，这也可有助于将套管柱和碎裂设备固定在位。在将套管柱和碎裂设备放置在井孔内之后，可能会需要对套管柱和碎裂设备进行“压力测试”，以确保两者的完整性，例如，确保在安置套管柱和碎裂设备期间没有出现孔或泄漏。压力测试通常包括将流体泵送至套管柱的轴向流动孔中以便压力在内部被施加至套管柱和碎裂设备，并且包括将液压保持足够的时间以确保不出现孔或泄漏。为了实现这个，出自套管柱的流体路径不可以开放，例如，必须关闭或限制碎裂设备的所有端口或窗口、以及任何额外的流体连通线路。在已经进行了第一次压力测试且已经确认了套管柱和碎裂设备的完整性之后，可以移除地面设备，且可能会经过一段时间，有时几周或更长时间。在此期间，井可保持无人值守状态。当准备好开始碎裂操作时，操作人员可能会通常希望进行第二次压力测试，以确保套管或碎裂设备的完整性没有受到危害。在第二次压力测试之后，可开始碎裂操作。为了将流体与地下地层连通或使装置运行以便致动碎裂设备的目的，这样的操作将需要提供出自套管柱和/或碎裂设备的流体连通路线。通常，采用压差阀(differential valve，差动阀)以在压力测试之后提供出自套管柱的流体路径。这种压差阀被设计为在达到阈值压力之后开启。然而，对于压差阀将要打开时的压力而言，压差阀通常是不准确的。此外，一旦打开了压差阀，就不能关闭。因此，压差阀仅允许在阈值压力下进行一次压力测试。如果需要第二次压力测试，那么必须采用堵塞装置(例如，镖状物或球)来阻挡经由压差阀的流体路径或者第一压力测试不能达到压差阀将要打开的阈值压力处的压力或接近该阈值压力的压力。此外，一旦已经在阈值压力下或在阈值压力附近进行了压力测试，则井就会打开，从而难以(如果不是不可能的话)在第一次压力测试之后实现井孔控制，因此会造成各种危险，例如爆裂或烃类产品的损失。因 此，需要一种工具，所述工具会在多次压力测试的最后一次测试之后提供流体线路，同时在完成最后一次压力测试之如保持井孔。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种检修地下地层的方法，所述方法包括在井孔内定位包括轴向流动孔的井孔检修工具；对井孔检修工具的轴向流动孔进行第一次压力施力口，其中在第一次压力施加期间，井孔检修工具内的压力为至少第一上阈值，从而允许轴向流动孔内的压力在第一次压力施加之后下降为低于第一下阈值；对井孔检修工具的轴向流动孔进行第二次压力施加，其中在第二次压力施加期间，井孔检修工具内的压力为至少第二上阈值，从而允许轴向流动孔内的压力在第二次压力施加之后第二次下降并降低为第二下阈值；以及经由井孔检修工具的一个或多个端口使流体与井孔、地下地层或井孔和地下地层这两者连通。根据本发明的另一个方面，提供了一种井孔检修工具，所述井孔检修工具包括圆柱形本体，所述圆柱形本体包括轴向流动孔和一个或多个端口 ；第一滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使轴向流动孔内的第一次压力施加将引起第一滑动套筒在圆柱形本体中移动；第二滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使轴向流动孔内的第一次压力施加的减退将引起第二滑动套筒在圆柱形本体内移动；第三滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使轴向流动孔内的第二次压力施加将引起第三滑动套 筒在圆柱形本体内移动；以及第四滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使对轴向流动孔的第二次压力施加的减退将引起第二滑动套筒在圆柱形本体内移动，从而暴露端口。根据本发明的另一个方面，提供了一种检修地下地层的方法，所述方法包括在井孔内定位包括轴向流动孔的井孔检修工具；对井孔检修工具的轴向流动孔进行第一次压力施加，其中在第一次压力施加期间，井孔检修工具内的压力为至少一上阈值，并且允许轴向流动孔内的第一次压力施加降低为低于一下阈值，其中井孔检修工具的轴向流动孔与井孔、地下地层或井孔和地下地层这两者保持隔离，直至对井孔检修工具的轴向流动孔进行为至少上阈值的第二次压力施加，并允许在轴向流动孔内的第二次压力施加降低为低于下阈值。根据本发明的另一个方面，提供了一种检修地下地层的方法，所述方法包括接近内部已经设置井孔检修工具的井孔，其中已经对井孔检修工具的轴向流动孔进行了为至少上阈值的第一次压力施加，且其中已经允许在轴向流动孔内的第一次压力施加降低为低于下阈值；对井孔检修工具的轴向流动孔进行第二次压力施加，其中在第二次压力施加期间，井孔检修工具内的压力为至少上阈值，从而允许轴向流动孔内的第二次压力施加降低为低于下阈值；以及经由井孔检修工具的一个或多个端口使流体与井孔、地下地层或井孔和地下地层这两者连通。根据本发明的另一个方面，提供了一种井孔检修设备，所述井孔检修设备包括本体，包括一个或多个端口 ；轴向流动孔；第一套筒，可滑动地配合在本体内并相对于本体选择性地保持；第二套筒，可滑动地配合在本体内，邻接第一套筒并朝向第一套筒偏压；第三套筒，可滑动地配合在本体内，邻接第二套筒并相对于本体选择性地保持；以及第四套筒，可滑动地配合在本体内，邻接第三套筒并朝向第三套筒偏压，其中第四套筒阻挡轴向流动孔与一个或多个端口之间的流体连通。根据本发明的另一个方面，提供了一种检修井孔的方法，所述方法包括定位井孔检修设备，所述井孔检修设备包括本体，包括一个或多个端口 ；轴向流动孔；第一套筒，可滑动地配合在所述本体内，并相对于本体选择性地保持；第二套筒，可滑动地配合在所述本体内，邻接第一套筒并朝向第一套筒偏压；第三套筒，可滑动地配合在本体内，邻接第二套筒并相对于本体选择性地保持；和第四套筒，可滑动地配合在本体内，邻接第三套筒并朝向第三套筒偏压，其中第四套筒阻挡轴向流动孔与一个或多个端口之间的流体连通；对轴向流动孔进行第一次压力施加，以便第一套筒在本体内滑动；允许在第一次压力施加之后轴向流动孔内的压力下降，从而允许第二套筒在本体内滑动；对轴向流动孔进行第二次压力施加，以便第三套筒在本体内滑动；允许在第一次压力施加之后轴向流动孔内的压力下降，从而允许第四套筒在本体中滑动，以便第四套筒不再阻挡轴向流动孔与一个或多个端口之间的流体连通。
图I为本发明的操作环境的部分剖视图，其中描绘了穿透地下地层的井孔以及定位于井孔内的套管柱，套管柱包括一个或多个装填器、可操纵检修工具、渐进加压致动工具、以及浮靴(float shoe)ο
图2A为显示出在施加任何压力之前的配置的渐进加压致动工具的剖视图。图2B为显示出在第一次压力施加期间的配置的渐进加压致动工具的剖视图。图2C为显示出在第一次压力施加之后以及在第二次压力施加之前的配置的渐进加压致动工具的剖视图。图2D为显示出在第二次压力施加期间的配置的渐进加压致动工具的剖视图。图2E为显示出在第二次压力施加之后以及允许出自渐进加压致动工具的流体路径的配置的渐进加压致动工具的剖视图。图3为渐进加压致动工具的第一滑动套筒的剖视图。图4为渐进加压致动工具的第二滑动套筒的剖视图。图5为渐进加压致动工具的第三滑动套筒的剖视图。图6为渐进加压致动工具的第四滑动套筒的剖视图。
具体实施例方式除非另有说明，否则所用的术语“连接”、“接合”、“耦接”、“附接”或任何描述元件之间的互联的其他类似术语都不意味着将互联限制为元件之间的直接互联，且也可包括所描述的元件之间的间接互联。除非另有说明，否则所用的术语“之上”、“上部”、“朝上”、“上行孔”、“上游”或其他类似术语都应被解释为总体上朝向地层表面或水体表面；类似地，所用的术语“之下”、“下部”、“朝下”、“下行孔”、“下游”或其他类似术语都应被解释为总体上远离地层表面或水体表面，而不管井孔的定向如何。前述术语的任何一个或多个的使用都不应被解释为表示沿完全竖直的轴线的位置。除非另有说明，否则所用的术语“地下地层”将被解释为涵盖暴露的土壤之下的区域和被水(诸如海洋或淡水)覆盖的土壤之下的区域。本文中描述的装置、方法和系统总体上可以涉及一个或多个实施方式，其中管形物(例如套管柱或内衬，所述套管柱或内衬包括一个或多个可操纵的碎裂工具)定位于穿透地下地层的井孔内。在开始碎裂操作之前，可能会需要对套管柱或内衬进行压力测试，并从而验证所述套管柱或内衬的完整性和功能性。在本文所公开的实施方式中，渐进加压致动工具结合在管形物中，以便使所述管形物能够在不与地下地层或井孔流体连通的情况下增压，并从而维持井控制。在对管形物进行了预定数量的加压循环以及允许压力下降之后，渐进加压致动工具的端口将打开，从而允许与井孔、地下地层、或井孔和地下地层这两者的流体连通。虽然在一个或多个以下实施方式中，渐进加压致动工具被描述为结合在套管柱内，但是不应将说明书解释为受此限制。渐进加压致动工具可类似地结合在其他合适的管形物(诸如套管柱或内衬)中。参照图1，示出了渐进加压致动工具(PPAT)的操作环境的实施方式以及使用该工具的方法。应注意，虽然一些图可例示水平或竖直井孔，但是前述装置、系统和方法的原理同样可适用于水平和传统的竖直井孔构造。任何图的水平或竖直特性都不会被解释为将井孔限制于任何特定构造中。如上所述，为了回收烃类产品之目的，操作环境包括的钻孔或修井钻塔(servicing rig) 106,所述钻孔或井修钻塔定位于地面104上并且在穿透地下地层102的井孔114周围延伸经过。可以使用任何合适的钻孔技术将井孔114钻进地下地层102中。在一个实施方式中，钻孔或修井钻塔106包括带有钻台110的 钻架108，通过该钻台将套管柱150定位于井孔114内。在一个实施方式中，结合在套管柱150中的是井孔检修设备100或该井孔检修设备的一些部件。井孔检修设备100可输送至井孔114内的预定深度，以进行检修操作，例如，碎裂地层102、扩展或延伸通过所述井孔内的流体路径、由地层102产生烃类产品，或其他检修操作。钻孔或修井钻塔106可为常规的，且可包括电机驱动的绞车以及用于将套管柱150降低至井孔114中并将井孔检修设备100定位于所需深度处的其他相关设备。在其他实施方式中，井孔检修设备100或其一些部件可以沿着内衬被包括和/或与所述内衬成为一体。井孔114在竖直井孔部分上可以基本竖直地远离地面104延伸，或可以在偏离或水平井孔部分上与地面104成任何角度地偏离。在替换的操作环境中，井孔114的部分或基本上全部可以为竖直、偏离、水平、和/或弯曲的。在一些实例中，可使用水泥以常规方式对着地层102将套管柱150的一部分固定到位。在替换的操作环境中，井孔114可部分地被包围并通过水泥巩固，从而使井孔114的一部分没有被水泥巩固。然而图I中所示的示例性操作环境是指用于将井孔检修设备100下降并设置在以地面为基地井孔114内的固定钻孔或修井钻塔106，本领域的普通技术人员将会容易地理解，移动修井钻塔、井孔检修单元(例如，连续油管作业机(coiled tubing units))等可用于将井孔检修设备100降低至井孔114中。应理解，替换地，井孔检修设备100可以用于其他操作环境中，诸如用于离岸井孔操作环境中。如图I所示，在一个实施方式中，井孔检修设备包括一个或多个可操纵检修工具160、一个或多个装填器170、浮靴180、以及PPAT200。在一个实施方式中，PPAT 200可以被构造为仅在对PPAT 200完成预定数量的加压循环(即，施加内部压力至高于阈值)并允许压力在此后(在本文中指“加压循环”)下降之后，才允许流体从所述PPAT中排出。在一个实施方式中，PPAT 200可总体上包括圆柱形本体、两个或多个滑动套筒、以及一个或多个端口，所述一个或多个端口用于在工具被这样构造时在工具与地下地层102、井孔114或地下地层和井孔这两者之间进行流体连通。参照图2A-图2E，在一个实施方式中，PPAT 200包括本体210。在图2A-图2E中的实施方式中，PPAT 200的本体210总体上为圆柱形或管状结构。本体210可包括整体式结构；替换地，本体210可由两个或多个可操作性地连接的部件(例如，如图2A-图2E中所示的上部部件、中间部件和下部部件)构成。替换地，PPAT 200的本体可包括任何合适的结构，本领域的技术人员在该公开的帮助下将会了解这种合适的结构。如图I中所示，在一个实施方式中，PPAT 200可被构造为结合至套管柱150中。在该实施方式中，本体210可包括与套管柱150 (例如，与套管柱构件)的合适连接。例如，如图2A-图2E中所示，PPAT 210的本体210的终端端部包括一个或多个内螺接或外螺接表面212，所述一个或多个内螺接或外螺接表面适当地用于实现与套管柱150的螺纹连接。替换地，PPAT可以任何合适的连接结合在套管柱内。本领域的技术人员将了解至套管构件的合适连接。在图2A-图2E中的实施方式中，本体210的内表面限定轴向流动孔230。再次参照图1，PPAT 200结合在套管柱150中，以便PPAT 200的轴向流动孔230与套管柱150的轴向流动孔流体连通。在图2A-图2E的实施方式中，本体210包括一个或多个端口 220。在该实施方式 中，端口 220从轴向流动孔230朝外径向延伸和/或朝向轴向流动孔向内径向延伸。因此，端口 220可提供与轴向流动孔230的流体连通路线。PPAT可以构造为使得端口 220在轴向流动孔230与井孔114和/或地下地层102之间提供流体连通路线(例如，当端口 220未被堵塞时)。替换地，PPAT可构造为使得流体不会经由端口 220在轴向流动孔230与井孔114和/或地下地层102之间连通(例如，当端口 220被堵塞时)。在图2A-图2E的实施方式中，本体210包括凹形沟道214。在该实施方式中，凹形沟道214总体上由上台肩214a、下台肩214b、以及在上台肩214a与下台肩214b之间延伸的凹形钻孔表面214c来限定。凹形沟道214可包括一路径，在该路径中，滑动套筒(将在本文中对所述滑动套筒的操作进行更加详细的描述)可总体上平行于轴向流动孔230移动。在一个实施方式中，凹形沟道214包括对准滑动套筒中的一个或多个滑动套筒的一个或多个凹槽。在图2A-图2E中的实施方式中，PPAT 200包括多个滑动套筒。特别的是，在该实施方式中，PPAT 200包括第一滑动套筒240、第二滑动套筒250、第三滑动套筒260、和第四滑动套筒270。在替换的实施方式中，类似PPAT 200的PPAT还可包括额外的滑动套筒，例如，第五、第六、第七、第八、或更多滑动套筒。在图2A-图2E的实施方式中，第一滑动套筒240、第二滑动套筒250、第三滑动套筒260、和第四滑动套筒270中的每个均同心地定位于圆柱形本体210内。在图2A-图2E的实施方式中，第一滑动套筒240为所述滑动套筒中最上面的滑动套筒(即，第一滑动套筒240沿PPAT总体上位于第二滑动套筒250、第三滑动套筒260和第四滑动套筒270之上)。类似地，在该实施方式中，第二滑动套筒250为所述滑动套筒中的第二最上面的滑动套筒，第三滑动套筒260为所述滑动套筒中第三最上面的滑动套筒，而第四滑动套筒270为所述滑动套筒中第四最上面的滑动套筒(即，第二滑动套筒沿着PPAT总体上位于第三滑动套筒260和第四滑动套筒270之上，而第三滑动套筒沿着PPAT总体上位于第四滑动套筒270之上)。在替换实施方式中，诸如PPAT的工具的定向可以与图2A-图2E中所示的实施方式相反。即，滑动套筒布置的定向和顺序可以与图2A-图2E中所示的实施方式相反。在该实施方式中，类似第一滑动套筒240的第一滑动套筒可以为所述滑动套筒中最下面的滑动套筒，类似第二滑动套筒250的第二滑动套可以为所述滑动套筒中第二最下面的滑动套筒，类似第三滑动套筒260的第三滑动套筒可为所述滑动套筒中第三最下面的滑动套筒，且类似第四滑动套筒270的第四滑动套筒可以为所述滑动套筒中的第四最下面(即最上面)的滑动套筒。参照图3，单独示出了第一滑动套筒240。在该实施方式中，第一滑动套筒240总体上为圆柱形或管形。在该实施方式中，第一滑动套筒240包括贯穿其中延伸的轴向钻孔242。在图3中的实施方式中，第一滑动套筒240总体上包括轴向流动孔互联部分310、凹形沟道互联部分320、第二滑动套筒互联部分330、以及下行孔正交面340。在图3中的实施方式中，轴向流动孔互联部分310、凹形沟道互联部分320、第二滑动套筒互联部分330、和下行孔正交面340包括单个实心件。替换地，轴向流动孔互联部分310、凹形沟道互联部分320、和第二滑动套筒互联部分330可包括两个或更多个耦接在一起的件，如本领域的技 术人员所理解的。在图3中的实施方式中，轴向流动孔互联部分310包括外圆柱形表面312和内圆柱形表面314。如图2A-图2E所示，外圆柱形表面312被构造来抵着本体210的内表面的一部分可滑动地配合。外圆柱形表面312可以基本流体密封的方式抵着本体的内表面配合。轴向流动孔互联部分310可包括用于放置密封或锁定机构(例如，O形圈、扣环或锁定环)的凹槽316。在图3中的实施方式中，凹形沟道互联部分320与轴向流动孔互联部分310直接相邻并位于所述轴向流动孔互联部分之下。在图3中的实施方式中，且如图2A-图2E所示，凹形沟道互联部分320包括外表面326，所述外表面被构造为抵着凹形沟道214的凹形钻孔表面214c可滑动地配合。凹形沟道互联部分320可以包括上台肩322。如图3所示，凹形沟道互联部分320可包括一个或多个管道324 (例如,槽道或凹槽),从而允许流体或液体材料从凹形沟道互联部分320的上行孔侧经过而到达所述凹形沟道互联部分的下行孔侧，或从所述凹形沟道互联部分的下行孔侧流至所述凹形沟道互联部分的上行孔侧。在图3的实施方式中，第二滑动套筒互联部分330与凹形沟道互联部分320直接相邻并位于所述凹形沟道互联部分之下。如图2A-图2E所示，第二滑动套筒互联部分330构造为绕第二滑动套筒250的一部分可滑动地配合。在图3中的实施方式中，第二滑动套筒互联部分330包括内圆柱形表面332，所述内圆柱形表面可以抵着第二滑动套筒250的一部分可滑动地配合。如图2A-图2E所示，第二滑动套筒250的一部分可以在第一滑动套筒240的第二滑动套筒互联部分330中可滑动地配合。在图3中的实施方式中，第一滑动套筒240包括下行孔正交面340。在一个实施方式中，下行孔正交面340被构造为可以对着所述下行孔正交面施加液压力。在一个实施方式中，下行孔正交面340被构造为，对下行孔正交面340施加液压力将对第一滑动套筒240传递向上的力。在一个实施方式中，下行孔正交面340可以包括倒角边缘342。在图2A的实施方式中，第一滑动套筒240可通过至少一个剪切销215保持在位。该剪切销215可以在本体210与第一滑动套筒240之间延伸。剪切销215可插入或定位于本体210中的合适钻孔内以及第一滑动套筒240的钻孔325内(如图3所示)。如本领域的技术人员将理解的，剪切销215可构造为当对所述剪切销施加所需大小的力时剪断或断m
ο参照图4，单独示出第二滑动套筒250。在该实施方式中，第二滑动套筒250总体上为圆柱形或管形。在该实施方式中，第二滑动套筒250包括贯穿其中延伸的轴向钻孔252。在图4的实施方式中，第二滑动套筒250总体上包括第一滑动套筒互联部分410、凹形沟道互联部分420、第三滑动套筒互联部分430和上行孔正交面440。在图4中的实施方式中，第一滑动套筒互联部分410、凹形沟道互联部分420、第三滑动套筒互联部分430和上行孔正交面440包括单个实心件。替换地，第一滑动套筒互联部分410、凹形沟道互联部分420、和第三滑动套筒互联部分430可包括两个或更多个耦接在一起的件，如本领域的技术人员所理解的。在图4的实施方式中，第一滑动套筒互联部分410包括外圆柱形表面412和内圆柱形表面414。如图2Α-图2Ε所示，外圆柱形表面412被构造来抵着第一滑动套筒240的一部分可滑动对配合，特别是抵着第二滑动套筒互联部分330可滑动地配合，如上文中所公开的。外圆柱形表面412可以基本流体密封的方式抵着第二滑动套筒互联部分330的内圆柱形表面332配合。第一滑动套筒互联部分410可包括用于放置密封或锁定机构(例如O形圈、扣环或锁定环)的凹槽416。在图4的实施方式中，凹形沟道互联部分420与第一滑动套筒互联部分410直接相邻并位于所述第一滑动套筒互联部分之下。在图4的实施方式中，且如图2Α-图2Ε所示，凹形沟道互联部分420包括外表面426，所述外表面被构造为抵着凹形沟道214的凹形钻孔表面214c可滑动地配合。凹形沟道互联部分420可包括上台肩422和下台肩428。如图4所示，凹形沟道互联部分420可包括一个或多个管道424，从而允许流体或液体材料从凹形沟道互联部分420的上行孔侧经过而到达所述凹形沟道互联部分的下行孔侧，或从所述凹形沟道互联部分的下行孔侧到达所述凹形沟道互联部分的上行孔侧。凹形沟道互联部分420可包括用于放置密封或锁定机构(例如O形圈、扣环或锁定环)的凹槽425。在一个实施方式中，扣环或锁定环216等定位于凹槽425中。在图4的实施方式中，第三滑动套筒互联部分430与凹形沟道互联部分420直接相邻并位于所述凹形沟道互联部分之下。如图2A-图2E所示，第三滑动套筒互联部分430被构造为在第三滑动套筒260的一部分中可滑动地配合。在图4的实施方式中，第三滑动套筒互联部分430包括内圆柱形表面432和外圆柱形表面434。外圆柱形表面434可抵着第三滑动套筒260的一部分可滑动地配合。如图2A-图2E所示，第三滑动套筒260的一部分可绕第二滑动套筒250的第三滑动套筒互联部分430可滑动地配合。第三滑动套筒互联部分430可包括用于放置密封和/或锁定紧机构(例如O形圈、扣环或锁定环)的凹槽436。在图4中的实施方式中，第二滑动套筒250包括上行孔正交面440。在一个实施方式中，上行孔正交面440被构造为可以对所述上行孔正交面施加液压力。在一个实施方式中，上行孔正交面440被构造为对上行孔正交面440施加液压力将对第二滑动套筒250传递向下的力。在一个实施方式中，上行孔正交面440可包括倒角边缘442。在图2A-图2E的实施方式中，第二滑动套筒250被偏压构件向上偏压。在图2A-图2E中的实施方式中，偏压构件包括上弹簧255。在替换的实施方式中，可采用任何合适的偏压构件来向上偏压第二滑动套筒250。在图2A-图2E中的实施方式中，上弹簧255接合和/或接触凹形沟道互联部分420的下台肩428。在一个实施方式中，上弹簧255的大小设计、为施加给定力，如本文中更加详细描述的。参照图5，单独示出了第三滑动套筒260。在该实施方式中，第三滑动套筒260总体上为圆柱形或管形。在该实施方式中，第三滑动套筒260包括贯穿其中延伸的轴向钻孔262。在图5中的实施方式中，第三滑动套筒260总体上包括第二滑动套筒互联部分510、凹形沟道互联部分520、第四滑动套筒互联部分530、和下行孔正交面540。在图5中的实施方式中，第二滑动套筒互联部分510、凹形沟道互联部分520、第四滑动套筒互联部分530和下行孔正交面540包括单个实心件。替换地，第二滑动套筒互联部分510、凹形沟道互联部分520和第四滑动套筒互联部分530可包括两个或更多个可操作性地耦接在一起的件，如本领域的技术人员所理解的。在图5中的实施方式中，第二滑动套筒互联部分510包括内圆柱形表面514。如图2A-图2E所示，内圆柱形表面514被构造为抵着第二滑动套筒250的一部分可滑动地配合。在一个实施方式中，内圆柱形表面514可以以基本流体密封的方式抵着第二滑动套筒250的第三滑动套筒互联部分430的外圆柱形表面434配合。在一个实施方式中，第二滑动套筒互联部分510包括上行孔正交面516。在图5中的实施方式中，凹形沟道互联部分520位于第二滑动套筒互联部分510的外部。在图5中的实施方式中，且如图2A-图2E所示，凹形沟道互联部分520包括外表面526，所述外表面被构造成抵着凹形沟道214的凹形钻孔表面214c可滑动地配合。凹形沟道互联部分520可包括上台肩522和下台肩528。如图5所示，凹形沟道互联部分520可包括一个或多个管道524,从而允许流体或液体材料从凹形沟道互联部分520的上行孔侧经过而到达所述凹形沟道互联部分的下行孔侧，或从所述凹形沟道互联部分的下行孔侧到达所述凹形沟道互联部分的上行孔侧。第二滑动套筒互联部分510可包括用于放置密封或锁定机构(例如O形圈、扣环或锁定环)的凹槽525。在图5中的实施方式中，第三滑动套筒260包括下行孔正交面540。在一个实施方式中，下行孔正交面540被构造为可对着所述下行孔正交面施加液压力。在一个实施方式中，下行孔正交面540被构造为使得对下行孔正交面540施加液压力将对第三滑动套筒260传递向上的力。在一个实施方式中，下行孔正交面540可以包括倒角边缘542。在图5的实施方式中，第四滑动套筒互联部分530与第二滑动套筒互联部分510直接相邻并位于所述第二滑动套筒互联部分之下。在一个实施方式中，基本由上行孔正交面516和下行孔正交面540限定的突出部将第二滑动套筒互联部分510与第四滑动套筒互联部分530分离。如图2A-图2E所示，第四滑动套筒互联部分530被构造为围绕第四滑动套筒270的一部分可滑动地配合。在图5中的实施方式中，第四滑动套筒互联部分530包括内圆柱形表面532，所述内圆柱形表面可抵着第四滑动套筒270的一部分可滑动地配合。如图2A-图2E所示，第四滑动套筒270的一部分可以在第三滑动套筒260的第四滑动套筒互联部分530中可滑动地配合。在图2A的实施方式中，第三滑动套筒260通过至少一个剪切销225保持在位。剪切销225可以在本体210与第三滑动套筒260之间延伸。所述剪切销可插入或定位于本体210中的合适钻孔内以及第三滑动套筒260的钻孔527内。 参照图6，单独示出了第四滑动套筒270。在该实施方式中，第四滑动套筒270总体上为圆柱形或管形。在该实施方式中，第四滑动套筒270包括贯穿其中延伸的轴向钻孔272。在图6的实施方式中，第四滑动套筒270总体上包括第三滑动套筒互联部分610、凹形沟道互联部分620、端口互联部分630和上行孔正交面640。在图6的实施方式中，第三滑动套筒互联部分610、凹形沟道互联部分620、端口互联部分630和上行孔正交面640包括单个实心件。替换地，第三滑动套筒互联部分610、凹形沟道互联部分620和端口互联部分630可包括两个或更多个耦接在一起的件，如本领域的技术人员所理解的。
在图6的实施方式中，第三滑动套筒互联部分610包括外圆柱形表面612和内圆柱形表面614。如图2A-图2E所示，外圆柱形表面612被构造为抵着第三滑动套筒260的一部分可滑动地配合，特别是抵着第三滑动套筒260的第四滑动套筒互联部分530的内表面532可滑动地配合，如上文中所公开的。外圆柱形表面612可以基本上流体密封的方式抵着第三滑动套筒260的第四滑动套筒互联部分530的内表面532配合。第三滑动套筒互联部分610可包括用于放置密封或锁定机构(例如O形圈、扣环或锁定环)的凹槽616。在图6的实施方式中，凹形沟道互联部分620与第三滑动套筒互联部分610直接相邻并位于所述第三滑动套筒互联部分之下。在图6的实施方式中，且如图2A-图2E所示，凹形沟道互联部分620包括外表面626，该外表面构造为抵着凹形沟道214的凹形钻孔表面214c可滑动地配合。凹形沟道互联部分620可包括上台肩622和下台肩628。如图6中所示，凹形沟道互联部分620可包括一个或多个管道624，从而允许流体或液体材料从凹形沟道互联部分620的上行孔侧经过而到达所述凹形沟道互联部分的下行孔侧，或从所述凹形沟道互联部分的下行孔侧到达所述凹形沟道互联部分的上行孔侧。凹形沟道互联部分620可包括用于放置密封或锁定机构(例如O形圈、扣环或锁定环)的凹槽625。在一个实施方式中，扣环或锁定环226等定位于凹槽625中。在图6中的实施方式中，端口互联部分630与凹形沟道互联部分620直接相邻并位于所述凹形沟道互联部分之下。如图2A-图2E所示，端口互联部分630被构造为在端口 220之上可滑动地配合从而阻挡所述端口。在图6中的实施方式中，端口互联部分630包括内圆柱形表面632和外圆柱形表面634。如图2A-图2E所示，第四滑动套筒270的端口互联部分可抵着本体210的内表面可滑动地配合，以便根据端口互联部分是否阻挡端口220来允许或不允许流体流过所述端口。端口互联部分630可包括用于放置密封或锁定机构(例如O形圈、扣环或锁定环)的一个或多个凹槽636。在图6的实施方式中，第四滑动套筒270包括上行孔正交面640。在一个实施方式中，上行孔正交面640被构造为使得可以对所述上行孔正交面施加液压力。在一个实施方式中，上行孔正交面640被构造为使得对上行孔正交面640施加液压力将对第四滑动套筒270传递向下的力。在一个实施方式中，上行孔正交面640可包括倒角边缘642。在图2A-图2E的实施方式中，第四滑动套筒270被偏压构件向上偏压。在图2A-图2E的实施方式中，偏压构件包括下弹簧275。在替换的实施方式中，可采用任何合适的偏压构件来向上偏压第四滑动套筒270。在图2A-图2E中的实施方式中，下弹簧275接合和/或接触凹形沟道互联部分620的下台肩628。在一个实施方式中，下弹簧275的大小设计为施加给定力，如本文中将更加详细描述的。在一个实施方式中，PPAT 200包括堵塞部件或所述堵塞部件一部分。如本领域的技术人员所理解的，可适当地采用这样的堵塞部件来堵塞、限制、减缓或停止流体通过PPAT200的轴向流动孔230的流动。合适的堵塞部件通常对于本领域的技术人员是已知的。在图2A-图2的实施方式中，堵塞部件包括座280。座280可被构造为接合被引入轴向流动孔230中的球或其他构件，例如镖状物。在接合所述座之后，球或其他构件将减缓或限制流体从座280的上行孔侧至所述座的下行孔侧的流动。在一个实施方式中，在本文中公开了利用PPAT 200的井孔检修方法。这样的井孔检修方法可总体上包括在井孔114内定位包括PPAT 200的井孔检修设备100 ;对井孔检修设备100进行第一次压力施加；允许对井孔检修设备100进行的第一次压力施加下降；对井孔检修设备100进行第二次压力施加；允许对井孔检修设备100进行的第二次压力施加下降；以及经由PPAT 200使流体与井孔114、地下地层102或井孔和地下地层这两者连通。在一个实施方式中，轴向流动孔230将保持与井孔114和/或地下地层102隔离，直至PPAT 200内的压力降低为低于下阈值。再次参照图1，在一个实施方式中，井孔检修方法包括在井孔114内定位套管柱150或使所述套管柱在井孔114中“行进”。套管柱150可包括井孔检修设备100 ;例如，井·孔检修设备100可整合于套管柱150内。由此，井孔检修设备100和套管柱150包括普通轴向流动孔。因此，引入套管柱150中的流体将与井孔检修设备100连通。如上所述，井孔检修设备100可包括一个或多个可操纵检修工具160、一个或多个装填器170、浮靴180 JPPPAT 200。由此，定位井孔检修设备100可包括定位PPAT 200。如本领域的技术人员将理解的，套管柱150、井孔检修设备100、或套管柱和井孔检修设备这两者可被构造为使得，当定位于井孔114内时，至少一个或多个可操纵检修工具160、一个或多个装填器170、浮靴180、和/或PPAT200将定位于井孔114内的给定或所需深度处。可操纵检修工具160总体上可以包括被构造为对于排出流体的路径可独立地致动的装置或设备。这样的可操纵检修工具160可经由各种方式来操纵或致动。在一个实施方式中，可操纵检修工具160可通过如下方式致动将堵塞构件(例如，球或镖状物)引入套管柱150的轴向流动孔中，并通过轴向流动孔周转以使得堵塞构件接合可操纵检修工具160中的座。在接合该座之后，对着堵塞构件施加的压力可启动或操纵可操纵检修工具160，从而打开或关闭可操纵检修工具160中的一个或多个端口并且针对给定的检修操作来配置可操纵检修工具160。一旦致动可操纵检修工具160来执行给定的井孔检修操作，流体即可从可操纵检修工具160的内部轴向流动孔连通至井孔114、地下地层102、或井孔和地下地层这两者。可在例如穿孔、水力喷射、酸化、隔离、冲洗、或碎裂操作中采用该可操纵检修工具160。在美国专利申请序列号No. 12/358，079中可发现可以适当采用的可操纵碎裂工具的非限制性描述，该专利的全部内容通过引证方式结合于此。该可操纵检修工具可以是从俄克拉荷马州的 Duncan 的 Halliburton Energy Services 购得的 DeltaStinrS^管。装填器170可以总体上包括以如下方式构造的装置或设备，通过围绕套管柱或在其间同心地提供隔离物来将井孔中的两个或更多个深度彼此密封或隔离。适当地用作装填器170的装填器包括机械装填器、可膨胀装填器、或其组合。浮动组件180可以为任何合适的浮动组件。这样的浮动组件及其操作对于本领域的技术人员通常是已知的。这样的浮动组件的非限制性实例包括浮靴等。如本领域的技术人员将会理解的，在一个实施方式中，可采用浮靴来接合堵塞构件(例如，刮镖(wiperdart)、泡沫镖、球等)，并因此减少或预防流体从管状套管柱的终端端部溢出(例如，套管柱150的下行孔端部)。参照图2A，以合适的伸入构造示出了 PPAT 200。如图所示，当PPAT 200引入和/或定位于井孔114中时，第一滑动套筒240的下行孔正交面340与第二滑动套筒250的上行孔正交面440直接相邻并邻接，第一滑动套筒240通过至少一个剪切销保持在位，压缩上弹簧252，第二滑动套筒250的第三滑动套筒互联部分430的下台肩438与第三滑动套筒260的第二滑动套筒互联部分510的下台肩516直接相邻并邻接，第三滑动套筒通过至少一个剪切销保持在位，第三滑动套筒260的下行孔正交面540与第四滑动套筒270的上行孔正交面640直接相邻并邻接，压缩下弹簧275，且第四滑动套筒270的端口互联部分630阻挡端口 220，以便经由端口 220禁止或限制轴向流动孔230与井孔114 (PPAT 200位于其中)或相邻地下地层102之间的流体连通。在一个实施方式中，井孔检修方法包括致动一个或多个装填器170。在一个实施方式中，装填器170包括可膨胀装填器,诸如可从俄克拉荷马州的Duncan的HalliburtonEnergy Services购得的Swell Packer 。该可膨胀装填器可在与启动流体(例如，水、煤油、柴油或其他流体)接触之后可膨胀地扩展，从而在井孔114或地下地层102的相邻区域或部分之间提供密封或隔离。致动该可膨胀装填器可以包括将启动流体引入套管柱150中，从而允许启动流体流入井孔114中(例如，在套管柱150的下行孔终端端部之外)，并因此接触可膨胀装填器，并允许可膨胀装填器膨胀或扩展以接触井孔114的壁，从而在井孔114的相邻区域或部分之间提供密封或隔离。在可替换的实施方式中，一个或多个装填器170可包括机械装填器。替换地，装填器170可以包括可膨胀或机械装填器的组合。在一个实施方式中，井孔检修方法包括置换来自套管柱150的内部流动孔的全部或一部分的启动流体。置换启动流体的合适方式通常对于本领域的技术人员是已知的。置换启动流体的非限制性实例包括将刮塞(wiper plug)引入套管并使刮塞向前周转，直至刮塞到达浮靴170或套管柱的终端端部。不受限制的是，合适的刮塞可包括柔性部分，所述柔性部分可以在移动通过套管柱时扩展或收缩，从而移除任何保留的启动流体。在一个实施方式中，井孔检修方法包括将堵塞构件引入套管柱中。合适的堵塞构件的非限制性实例包括球、镖状物、塞等。堵塞构件可周转通过套管柱150以接合座280，并因此阻挡流体流动超出远280。在一个实施方式中，在堵塞构件已经到达并接合座280之后，在套管柱的轴向流动孔与井孔114和/或地下地层102之间将不存在流体路径。在一个实施方式中，井孔检修方法包括在PPAT 200中进行第一次压力施加，以便PPAT 200内的压力达到至少上阈值。在一个实施方式中，经由通过套管柱150泵送的流体来施加压力。在一个实施方式中，上阈值压力可以为至少约1，000p. s. i. (6.89MPa)，可替换地，至少约I, 500p. s. i. (10. 3MPa)，可替换地，至少约2，OOOp. s. i. (13. 8MPa)，可替换地，至少约2，500p. s. i. (17. 2MPa)，可替换地，至少约3，OOOp. s. i. (20. 7MPa)，可替换地， 至少约4，OOOp. s. i. (27. 6MPa)，可替换地，至少约4，500p. s. i. (31MPa)，可替换地，至少约5，OOOp. s. i. (34. 5MPa)，可替换地，小于套管测试压力和/或套管的额定压力的任何合适的压力。在一个实施方式中，上阈值可以为使得平行于轴向流动孔施加至第一滑动套筒240的液压力足以导致剪切销215剪断。在各个实施方式中，剪切销215的大小可被设计为在对所述剪切销施加了所需力之后剪断。参照图2A和图2B，在第一次压力施加之前，第一滑动套筒240的下行孔正交面340与第二滑动套筒250的上行孔正交面440直接相邻并邻接，且第一滑动套筒240通过至少一个剪切销保持在位。当对PPAT 200进行第一次压力施加时，在向上的方向上通过流体对第一滑动套筒240的下行孔正交面340施加液压力，并且在向下的方向上通过流体对第二滑动套筒250的上行孔正交面440施加液压力。即使第一滑动套筒的下行孔正交面340邻接第二滑动套筒250的上行孔正交面440，但是第一滑动套筒240和第二滑动套筒250的倒角边缘342和442分别允许加压流体 对第一滑动套筒240和第二滑动套筒250施加相对的液压力。液压力将把第一滑动套筒240保持在位的一个或多个剪切销剪断，从而引起第一滑动套筒240向上滑动，直至第一滑动套筒240的凹形沟道互联部分320的上台肩322接触和/或按压本体210的凹形沟道的上台肩214a，从而禁止第一滑动套筒240继续向上滑动。即使通过上弹簧255将第二滑动套筒250向上偏压，但是在向下方向上通过流体对第二滑动套筒250的上行孔正交面440施加的液压力大于上弹簧255的向上偏压力。即，施加至第二滑动套筒250、第三滑动套筒260和/或第四滑动套筒270的净向下液压力和净向上液压力可以大约相等。因此，第二滑动套筒250保持不动。此外，施加至第二滑动套筒250的向下液压力可以传递至第三滑动套筒260、第四滑动套筒270、或第三滑动套筒和第四滑动套筒这两者。因此，第三滑动套筒260和第四滑动套筒270的定位也保持不变。如本领域的技术人员将会理解的，可采用将在施加给定大小的力之后剪断的剪切销。如本领域的技术人员将会理解的，可采用剪切力变化的剪切销。因此，在一个实施方式中，PPAT可被构造为，在剪切销将要剪断之前，可以对所述PPAT施加给定大小(例如上阈值)的液压力。因为剪切销的剪切力变化，所以可通过采用不同的剪切销来改变施加至PPAT的液压力。在一个实施方式中，井孔检修方法包括允许PPAT中的第一次压力施加降低为低于下阈值。在一个实施方式中，下阈值压力可小于约l，500p. s. i. (10.3MPa)，可替换地，小于约I, OOOp. s. i. (6. 89MPa)，可替换地，小于约500p. si. (3. 45MPa)，可替换地，约Op. s. i. (OMPa)。在一个实施方式中，下阈值可以为使得经由上弹簧255平行于轴向流动孔对第二滑动套筒250施加的力大于平行于轴向流动孔对第二滑动套筒250施加的液压力。参照图2C，当对PPAT进行的第一次压力施加降低为低于下阈值时，在向下方向上通过流体对第二滑动套筒250的上行孔正交面440施加的液压力将不再大于上弹簧255的向上偏压力(例如，通过上弹簧255施加的力克服任何摩擦力或任何流体压差)。因此，上弹簧255的偏压力会引起第二滑动套筒250向上滑动，直至第一滑动套筒的下行孔正交面340接触和/或按压第二滑动套筒250的上行孔正交面440，从而禁止第二滑动套筒250继续向上滑动。锁定机构(例如定位于凹槽425内的扣环或锁定环216)可以接合本体210的凹形钻孔表面214c内部的/沿着所述凹形钻孔表面的相邻的凹槽、沟道、挡块(dog)、钩(catch)等，从而防止或限制第二滑动套筒250进一步移动。第三滑动套筒260和第四滑动套筒270的位置保持不变。
在一个实施方式中，井孔检修方法包括在PPAT内进行第二次压力施加，以便PPAT内的压力达到至少上阈值。在一个实施方式中，上阈值压力可为至少约l，000p.s. i. (6. 89MPa)，可替换地，至少约 I, 500p. s. i. (10. 3MPa)，可替换地，至少约 2，OOOp.s. i. (13. 8MPa)，可替换地，至少约 2，500p. s. i.，(17. 2MPa)，可替换地，至少约 3，OOOp.s. i. (20. 7MPa)，可替换地，至少约 4，OOOp. s. i. (27. 6MPa)，可替换地，至少约 4，500p.s. i. (31MPa)，可替换地，至少约5，OOOp. s. i. (34. 5MPa)，可替换地，小于套管测试压力和/或套管的额定压力的任何合适的压力。在一个实施方式中，上阈值可以为使得平行于轴向流动孔施加至第三滑动套筒260的液压力足以导致剪切销225剪断。在各个实施方式中，剪切销225的大小可被设计为在对所述剪切销施加了所需力之后剪断。参照图2D，在对PPAT 200进行第二次压力施加时，在向上方向上通过流体对第三滑动套筒260的下行孔正交面540施加液压力，并在向下方向上通过流体对第四滑动套筒270的上行孔正交面640施加液压力。即使第三滑动套筒260的下行孔正交面540邻接第四滑动套筒270的上行孔正交面640，但第三滑动套筒260和第四滑动套筒270的倒角边缘542和642分别允许加压流体对第三滑动套筒260和第二滑动套筒270施加相对的液压 力。液压力将把第三滑动套筒260保持在位的一个或多个剪切销剪断，从而允许第三滑动套筒260向上滑动，直至第二滑动套筒250的第三滑动套筒互联部分430的下部面438接触和/或按压第三滑动套筒260的第二滑动套筒互联部分510的下部面516，从而禁止第三滑动套筒260继续向上滑动。即，施加至第四滑动套筒270的净向下液压力和净向上液压力可以大约相等。即使通过下弹簧275使第四滑动套筒270向上偏压，但是在向下方向上通过流体对第四滑动套筒270的上行孔正交面640施加的液压力大于上弹簧275的向上偏压力。因此，第四滑动套筒270保持不动。即使净向下液压力可施加至第二滑动套筒250 (例如，经由第二滑动套筒250的上行孔正交面440)，但因为第二滑动套筒250接合本体210的凹形钻孔表面214c (例如，经由定位于凹槽425内的扣环或锁定环216)，所以限制第二滑动套筒向下移动。在一个实施方式中，井孔检修方法包括允许PPAT内的第二次压力施加降低为低于下阈值。在一个实施方式中，下阈值压力可为小于约l，500p. s. i. (10.3MPa)，可替换地，小于约I, OOOp. s. i. (6. 89MPa)，可替换地，小于约500p. s. i. (3. 45MPa)，可替换地，约Op. s. i. (OMPa)。在一个实施方式中，下阈值可以为使得经由下弹簧275平行于轴向流动孔施加至第四滑动套筒270的力大于平行于轴向流动孔施加至第四滑动套筒270的液压力。参照图2E，当对PPAT 200进行的第二次压力施加降低为低于下阈值时，在向下方向上通过流体对第四滑动套筒270的上行孔正交面640施加的液压力将不再大于下弹簧275的向上偏压力(例如，通过下弹簧275施加的力克服任何摩擦力或任何流体压差)。因此，下弹簧275的偏压力会引起第四滑动套筒270向上滑动，直至第三滑动套筒的下行孔正交面540接触和/或按压第四滑动套筒270的上行孔正交面640，从而禁止第四滑动套筒270继续向上滑动。还是如图2E所示，当对PPAT 200进行的第二次压力施加降低为低于下阈值且第四滑动套筒270向上滑动时，第四滑动套筒270不再阻挡端口 220。锁定机构(例如定位于凹槽625内的扣环或锁定环226)可以接合本体210的凹形钻孔表面214c内的/沿着所述凹形钻孔表面的相邻的凹槽、沟道、挡块、钩等，从而防止或限制第四滑动套筒270进一步移动。因此，端口 220将在轴向流动孔230与井孔114和/或地下地层102之间提供流体连通路线。在一个实施方式中，PPAT可被构造为仅在允许PPAT 200内的第二次压力施加降低为低于下阈值之后，才在轴向流动孔230与井孔114和/或地下地层102之间实现流体连通(即，直至PPAT 200内的压力降低为低于下阈值，轴向流动孔230才会与井孔114和/或地下地层102保持隔离)。在一个实施方式中，井孔检修方法包括经由PPAT 200的端口 220将轴向流动孔230与井孔114、地下地层102或井孔和地下地层这两者之间流体连通，如由图2E中所示的流动箭头75所表示的。
在一个实施方式中，经由PPAT 200的端口 220与井孔114、地下地层102、或井孔和地下地层这两者流体连通包括碎裂操作。在该实施方式中，连通流体可包括压裂液。压裂液可在足以在地下地层102中形成和/或延伸裂隙的压力下连通。在替换的实施方式中，经由PPAT 200的端口 220与井孔114、地下地层102、或井孔和地下地层这两者的流体连通包括水力喷射操作。在该水力喷射操作中，端口 220可适当地与适合进行该水力喷射操作的喷嘴配合。这些喷嘴可以为常规易蚀的类型或其他合适类型，如本领域的技术人员将会理解的。在该实施方式中，连通流体可包括水力喷射流体。水力喷射流体可在足以在地下地层102中引起、延伸、和/或形成穿孔的压力下连通。在替换的实施方式中，经由PPAT 200的端口 220与井孔114、地下地层102、或井孔和地下地层这两者的流体连通包括允许流体流入套管周围的环形空间中和/或流入地层中(例如，现有的和/或先前形成的裂隙)。如本领域的技术人员将会理解的，为了致动结合在套管柱150内的一个或多个可操纵检修工具160，堵塞构件(例如球或镖状物)可通过套管柱周转，以便接合可操作性地耦接至可操纵检修工具160内的端口或窗口的座，并从而针对给定检修操作来构造可操纵检修工具160。通过允许流体流出PPAT的端口 220，堵塞构件可周转通过套管以便接合所述座。在一个实施方式中，可操纵检修工具160包括敞开的DeltaStim 套管，且随后进行碎裂操作(例如，压裂液可被泵送通过可操纵检修工具160并进入地层102中)。Delta Stim⑧套管可从俄克拉荷马州的Duncan的HalliburtonEnergy Services 购得。即使净向下液压力(例如，经由与地下地层102连通的流体的液压力)可施加至第四滑动套筒270 (例如，经由第四滑动套筒270的上行孔正交面640)，但是因为第四滑动套筒270接合本体210的凹形钻孔表面214c (例如，经由定位于凹槽625内的扣环或锁定环226)，第四滑动套筒270被限制向下移动。在各个实施方式中，可有利地采用本文中公开的方法、系统和装置以允许操作人员对包括PPAT的套管柱进行多次压力施加，同时保持井孔控制。如上所述，当套管柱定位于贯穿地下地层的井孔内，操作人员可能会需要通过对套管柱施加内压力来对套管柱进行压力测试，以确保所述套管柱的完整性。在该初始压力测试之后，操作人员可能会需要在继续检修操作之前移除各种地面设备(例如，钻机、检修设备或井修设备)。因此，在开始任何进一步检修操作之前，套管井可以在一段时期内无人值守。当开始进一步的井孔检修操作(例如，碎裂操作)时，操作人员可能再次需要对套管柱进行压力测试。因此，可采用本文中所公开的方法、系统和设备以允许进行多次压力测试循环，同时在压力测试循环之间的时期内保持井孔控制，并在最后压力测试循环之后提供流体连通路线。此外，在一个实施方式中，可增加或结合包括额外的滑动套筒、剪切销、和弹簧的额外构造，以便为操作人员提供进行额外压力测试循环的可能。公开了至少一个实施方式，且本领域的普通技术人员对实施方式和/或实施方式的特征所做的改变、组合、和/或修改都落入本公开的范围内。通过组合、整合和/或省略实施方式的特征所引起的替换实施方式也将落入本公开的范围中。其中明确表述了数值范围或限制，该明确范围或限制应理解为包括落入明确表达的范围或限制内的类似量级的重复范围或限制(例如，从约I至约10包括2、3、4等；大于0. 10包括0. 11,0. 12,0. 13等)。例如，无论何时公开具有下限R1和上限Ru的数值范围，都特别公开了落入该范围内的任何数字。特别的是，特别公开了该范围内的以下数字A=RJkMRu-R1)，其中k是范围从1%到
100%且增量为 1%的变量，即，k为 1%、2%、3%、4%、5%.....50%,51%,52%. 95%、96%、97%、98%、
99%、或100%。此外，特别公开了由上述定义的两个R数字限定的任何数值范围。相对于权利要求的任何元素使用术语“可选地”是指需要该元素，或者替换地，不需要该元素，这两种选择都落入权利要求的范围内。使用诸如“包括、包含以及具有”的更广泛的术语应被理解 此，保护范围不受上述描述限制，而是由以下的权利要求限定，权利要求的范围包括权利要求的主题的所有等同物。每一项权利要求都作为进一步的公开并入说明书中，且权利要求是本发明的实施方式。本公开中的参考文献的讨论并不是对现有技术的认可，特别是
公开日在本申请的优先权日期之后的任何参考文件。本公开中引用的所有专利、专利申请和出版物的公开内容都通过引证方式结合于本文，结合的程度是这些专利、专利申请和出版物的公开内容对本公开提供示例性、程序性或其他细节补充。
权利要求
1.一种维修地下地层的方法,包括 在井孔内定位包括轴向流动孔的井孔维修工具； 对所述井孔维修工具的所述轴向流动孔进行第一次压力施加；其中在所述第一次压力施加期间，所述井孔维修工具内的压力为至少一第一上阈值； 允许所述轴向流动孔内的压力在所述第一次压力施加之后降低为低于第一下阈值； 对所述井孔维修工具的所述轴向流动孔进行第二次压力施加，其中在所述第二次压力施加期间，所述井孔维修工具内的压力为至少一第二上阈值； 允许所述轴向流动孔内的压力在所述第二次压力施加之后第二次下降以降低为第二下阈值；以及 经由所述井孔维修工具的一个或多个端口将流体与所述井孔、所述地下地层、或所述井孔和所述地下地层这两者连通。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述井孔维修工具的所述轴向流动孔与所述井孔、所述地下地层、或所述井孔和所述地下地层这两者保持隔离，直至所述轴向流动孔内的压力在对所述轴向流动孔进行所述第二次压力施加后已经降低为低于所述下阈值之后。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，进行所述第一次压力施加使得位于所述井孔维修工具内的第一滑动套筒在远离第二滑动套筒的方向上滑动。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，允许所述轴向流动孔内的压力在所述第一次压力施加之后降低为低于第一下阈值使得位于所述井孔维修工具内的所述第二滑动套筒在远离第三滑动套筒的方向上滑动。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，进行所述第二次压力施加使得位于所述井孔维修工具内的所述第三滑动套筒在远离第四滑动套筒的方向上滑动。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，允许所述轴向流动孔内的压力在所述第二次压力施加之后降低为低于第二下阈值使得位于所述井孔维修工具内的所述第四滑动套筒滑动，从而经由所述工具中的一个或多个端口提供流体连通的路线。
7.—种维修地下地层的方法，包括 在井孔内定位包括轴向流动孔的井孔维修工具； 对所述井孔维修工具的所述轴向流动孔进行第一次压力施加，其中在所述第一次压力施加期间，所述井孔维修工具内的压力为至少一第一上阈值；以及 允许所述轴向流动孔内的所述第一次压力施加降低为低于一下阈值； 其中所述井孔维修工具的所述轴向流动孔与所述井孔、所述地下地层、或所述井孔和所述地下地层这两者保持隔离，直至对所述井孔维修工具的所述轴向流动孔进行为至少一上阈值的第二次压力施加并允许在所述轴向流动孔内的第二次压力施加降低为低于一下阈值之后。
8.—种维修地下地层的方法，包括 接近内部已经设置井孔维修工具的井孔，其中已经对所述井孔维修工具的轴向流动孔进行为至少一上阈值的第一次压力施加，并且其中，已经允许所述轴向流动孔内的所述第一次压力施加降低为低于一下阈值； 对所述井孔维修工具的所述轴向流动孔进行第二次压力施加，其中在所述第二次压力施加期间，所述井孔维修工具内的压力为至少一上阈值；允许所述轴向流动孔内的所述第二次压力施加降低为低于一下阈值；以及经由所述井孔维修工具的一个或多个端口将流体与所述井孔、所述地下地层、或所述井孔和所述地下地层这两者连通。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述井孔维修工具的所述轴向流动孔与所述井孔、所述地下地层、或所述井孔和所述地下地层这两者保持隔离，直至所述轴向流动孔内的压力在对所述轴向流动孔的所述第二次压力施加后已经降低为低于所述下阈值之后。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述上阈值为至少约3000p.s. i. (20.7MPa)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述下阈值为小于约IOOOp.s. i. (6. 89MPa)。·
12.—种维修井孔的方法，包括 定位井孔维修设备，所述井孔维修设备包括 本体，包括一个或多个端口 ； 轴向流动孔； 第一套筒，可滑动地配合在所述本体内，并相对于所述本体选择性地保持； 第二套筒，可滑动地配合在所述本体内，邻接所述第一套筒并朝向所述第一套筒偏压； 第三套筒，可滑动地配合在所述本体内，邻接所述第二套筒并相对于所述本体选择性地保持；以及 第四套筒，可滑动地配合在所述本体内，邻接所述第三套筒并朝向所述第三套筒偏压，其中所述第四套筒阻挡所述轴向流动孔与所述一个或多个端口之间的流体连通； 对所述轴向流动孔进行第一次压力施加，以便所述第一套筒在所述本体内滑动；允许所述轴向流动孔内的压力在所述第一次压力施加之后下降，从而允许所述第二套筒在所述本体内滑动； 对所述轴向流动孔进行第二次压力施加，以便所述第三套筒在所述本体内滑动；允许所述轴向流动孔内的压力在所述第一次压力施加之后下降，从而允许所述第四套筒在所述本体内滑动，以便所述第四套筒不再阻挡所述轴向流动孔与所述一个或多个端口之间的流体连通。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述轴向流动孔与所述一个或多个端口之间连通的流体包含压裂液。
14.一种井孔维修工具，包括 圆柱形本体，包括轴向流动孔和一个或多个端口 ； 第一滑动套筒，同心地插入所述圆柱形本体内，并被构造为使得所述轴向流动孔内的第一次压力施加将引起所述第一滑动套筒在所述圆柱形本体内移动； 第二滑动套筒，同心地插入所述圆柱形本体内，并被构造为使得对所述轴向流动孔的所述第一次压力施加的下降将引起所述第二滑动套筒在所述圆柱形本体内移动； 第三滑动套筒，同心地插入所述圆柱形本体内，并被构造为使得所述轴向流动孔内的第二次压力施加将引起所述第三滑动套筒在所述圆柱形本体内移动；以及 第四滑动套筒，同心地插入所述圆柱形本体内，并被构造为使得对所述轴向流动孔的所述第二次压力施加的下降将引起所述第二滑动套筒在所述圆柱形本体内移动，从而暴露所述端口。
15.根据权利要求14所述的井孔维修工具，还包括 施加至所述第二滑动套筒的第一偏压力；以及 施加至所述第四滑动套筒的第二偏压力。
16.根据权利要求14或15所述的井孔维修工具，其中，所述第一滑动套筒包括可以在第一方向上被施加液压力的表面。
17.根据权利要求16所述的井孔维修工具，其中，所述第二滑动套筒包括可以在第二方向上被施加液压力的表面。
18.根据权利要求17所述的井孔维修工具，其中，所述第三滑动套筒包括可以在所述第一方向上被施加液压力的表面。
19.根据权利要求18所述的井孔维修工具，其中，所述第四滑动套筒包括可以在所述第二方向上被施加液压力的表面。
20.一种井孔维修设备，包括 本体，包括一个或多个端口 ； 轴向流动孔； 第一套筒，可滑动地配合在所述本体内，并相对于所述本体选择性地保持； 第二套筒，可滑动地配合在所述本体内，邻接所述第一套筒并朝向所述第一套筒偏压； 第三套筒，可滑动地配合在所述本体内，邻接所述第二套筒并相对于所述本体选择性地保持；以及 第四套筒，可滑动地配合在所述本体内，邻接所述第三套筒并朝向所述第三套筒偏压，其中所述第四套筒阻挡所述轴向流动孔与所述一个或多个端口之间的流体连通。
全文摘要
一种维修地下地层的方法包括在井孔中定位包括轴向流动孔的井孔维修工具；对所述井孔维修工具的所述轴向流动孔进行第一次压力施加；其中在所述第一次压力施加期间，所述井孔维修工具中的压力为至少第一上阈值；允许所述轴向流动孔内的压力在所述第一次压力施加之后降低为低于第一下阈值；对所述井孔维修工具的所述轴向流动孔进行第二次压力施加，其中在所述第二次压力施加期间，所述井孔维修工具中的压力为至少第二上阈值；允许所述轴向流动孔内的压力在所述第二次压力施加之后第二次下降以降低为第二下阈值；以及经由所述井孔维修工具的一个或多个端口将流体与井孔、地下地层或井孔和地下地层这两者连通。
文档编号E21B43/26GK102686826SQ201080059511
公开日2012年9月19日 申请日期2010年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者加里·沃尔特斯, 布洛克·沃森 申请人:哈里伯顿能源服务公司