修整钻井段的壁的方法
【专利摘要】一种用于修整围绕钻入含地层流体的地层(19)中的钻井(90)段的壁(92)的一部分的方法包括下述步骤：局部地注入气体以将工作流体从靠近钻头(50)的激光路径移开，在钻井段的待修整的部分处提供欠平衡压力，将激光冲击在所述壁的待修整部分上以熔化待修整的井壁的所述部分中的地层材料成分(94)，以及吸引流体从地层穿过所述材料的凝固成分以形成便于流体从地层流入钻井段中的流体流的通路。可通过位于控制管缆内的管道将注入气体提供至钻头，其中控制管缆包括用于将激光传输至钻头的多根光纤。
【专利说明】修整钻井段的壁的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及被钻探以从地质层中回收流体的钻井。
【背景技术】
[0002]钻井系统被钻探到地壳中，以穿透地下承载诸如水、石油或天然气之类的流体的地质层，从而便于流体至地表的生产。钻井系统可以包括由井壁围绕的单个钻井，或者可替换地，它可以包括具有一个或多个交叉横向钻井的主钻井，横向钻井与主钻井一起由井壁围绕。
[0003]在地表处采用机械钻机以使从钻机延伸的钻柱的前端处的钻头旋转，可以在地壳中钻出钻井系统。一些钻机使整个钻柱旋转，整个钻柱可以包括被螺纹连接以形成多个钻柱段或钻柱站。在钻柱更深地延伸到地壳中或躺倒时通过添加多段，或者在钻柱从地壳中缩回时去除多个段，可以构成钻柱。钻柱和钻柱的前端处的钻头在旋转的同时，将钻头推靠在钻井系统的将被延长的部分的末端上以破碎与该钻头接触的岩石。可替换地，钻柱可以包括泥浆马达，该泥浆马达靠近所述前端，并由通过钻柱的中心供给的流体液压地供给动力以旋转连接至泥浆马达的钻头，用以破碎由与钻头接触的岩石。通过使工作流体旋转通过钻柱和钻井的壁之间的环状空间沿着钻柱向下循环并返回到地表，从钻井的被被延长的部分去除钻屑。
[0004]用于延长钻井系统的其它方法包括使用大功率激光熔化靠近钻柱的前端的钻头的激光路径内的岩石组分。激光钻井可以包括通过使流体循环进出钻井系统的被延长的部分而去除源自钻井过程的岩屑。钻头和所述壁的待被钻头照射的部分之间的激光路径必须清除激光阻碍材料，使得激光可以冲击在所述壁的将被激光照射的部分上。
[0005]用于延长钻井系统的其它方法包括使用高压射流机械地破碎靠近钻柱的前端处的液体射流的流体路径内的岩石。高压射流钻井可以包括通过使流体循环进/出钻井系统的被延长的部分而去除源自钻井过程的岩屑。为了获得最佳结果，液体射流和井壁的将被射流喷射的部分之间的射流路径应当尽可能地短，以将最大量的液体动能冲击在所述壁的将被射流喷射的部分上。
[0006]完成的钻井系统通常包括钻井系统的非生产部和生产部，在非生产部中，没有流体从相邻的地质层进入，而生产部具有多个钻井段，流体可以从相邻的地质层进入所述多个钻井段。重要的是防止不希望的流体进入钻井系统并通过提供流动通路使希望的流体进入钻井。例如，用于获得淡水的已钻成钻井系统应当与含由含微咸水或盐水的穿透地质层隔离，从而有利于从含淡水的穿透地质层生产水。在另一个示例中，被钻探以获得石油或天然气的钻井系统应当与含水的穿透地质层隔离，从而利于从含石油或天然气的穿透地质层生产石油或天然气。
[0007]为了在钻井系统中实现该目标，钻井的生广部中的钻井段可以衬有或附有被称为套管的管，随后通过使接合剂循环进入到套管/钻井环状空间中，将套管接合到钻井内的合适位置中。套管和接合衬里随后可以由穿孔工具穿孔，以建立邻近穿孔的地层和钻井的内部之间的流体通路。可替换地，或除了穿孔，钻井的生产部可以由细砾包裹以在促进流体从相邻的地层流入钻井，同时防止夹带颗粒，或者钻井的生产部可以衬有或套有之前已被穿孔的衬里以提供避免钻井塌陷的结构支撑，同时便于地层流体流入钻井段中，以用于至地表的生产。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种方法，包括下述步骤:
[0009]提供控制管缆，该控制管缆具有多根光纤、气体管道和连接至钻头的前端；引导钻头穿过在钻入地壳中钻出的钻井系统的地表端；将钻头定位在钻井系统的穿透地层流体位于其中的地质层的钻井段内；通过气体管道将大量气体引入钻井段待修整的部分以从该部分移开激光阻碍材料；通过所述多根光纤将激光传输至钻头；使激光冲击在钻井段的壁的待修整的部分上以熔化所述壁的地层材料的至少一种成分；在所述壁的待修整的部分处提供欠平衡压力；以及当地层材料的已熔化的成分凝固时，引导来自地层的地层流体流穿过所述壁的待修整的部分并进入钻井段，其中穿过所述壁的待修整的部分的正在凝固的成分的地层流体流形成互通的腔或地层流体流通道，地层流体能够通过该互通的腔或地层流体流通道从地层流入钻井系统中。
[0010]本发明的另一个实施例提供了一种修整钻井系统的钻井段的壁的一部分的方法，包括下述步骤:将钻头设置在钻井系统中；将钻头定位成邻近所述壁的待修整的部分；注入气体以从位于钻头和所述壁的待修整的部分之间的激光路径移开激光阻碍材料；采用从钻头发射的激光照射所述壁的待修整的部分，以熔化所述壁的与来自钻头的激光路径相对的至少一种成分；在所述壁的待修整的部分提供欠平衡压力；以及当所述壁的已熔化部分凝固时吸引位于地层中的地层流体穿过所述壁的待修整的部分并进入钻井段，以在钻井段的所述壁的所述壁中形成通路，用于地层流体从地层流入钻井系统中。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是图示了本发明的系统的示意图。
[0012]图2是可用于储存本发明的系统的控制管缆(umbilical)的替换性卷筒的放大透视图。
[0013]图3是可用于储存本发明的系统的控制管缆的第二种替换性卷筒的放大顶视图。
[0014]图4是可用于执行本发明的系统的一个方面的钻头的透视图。
[0015]图5是可用于执行本发明的系统的一个方面的钻头的放大的局剖图。
[0016]图6是钻井系统的一部分的正视图，该钻井系统包括单个横向钻井，该横向钻井与安装在主钻井内的套管中的窗口处与主钻井相交叉。
[0017]图7是图6的钻井系统在引导工具被设置在主钻井中以引导钻头通过套管窗口进入横向钻井以修整横向钻井的壁之后的所述部分的正视图。
[0018]图8是在本发明的系统被用于形成沿着横向钻井的壁的正凝固的可渗透衬里之后的图6的正视图。
[0019]图9是图8的横向钻井的一部分的放大视图，其中本发明的系统已经被用于修整衬里，所述衬里具有连通的腔以便于地层流体从地层流动并进入横向钻井，以用于穿过主钻井至地表的生产。
【具体实施方式】
[0020]本发明的一个实施例提供了控制管缆，其用于将连接至控制管缆的前端的钻头定位在钻井系统内。控制管缆包括气体管道和分别将气体和激光供给制钻头的多根光学传输光纤。控制管缆可以储存在卷筒、卷轴或其它储存装置上并从卷筒、卷轴或其它储存装置上输送到钻井系统中。其上可以缠绕或卷绕控制管缆的卷筒、卷筒或其它储存装置便于将控制管缆运送至钻井系统的地表位置和从钻井系统的地表位置运送。储存装置可以包括可旋转的流体联接器，其连接至控制管缆的气体管道的地表端，以便于气体从地表上的气源流动至气体管道的地表端。类似地，储存装置可以包括可旋转的流体联接器，其连接至控制管缆的光纤的地表端，以便于激光从地表上的激光发生器传输至光纤的地表端。可旋转的联接器适应其上储存控制管缆的储存装置相对于地表的旋转运动，并使得能够连续地供给气体和/或激光，而不存在控制管缆的不希望的扭曲或捆绑。
[0021]控制管缆包括前端，钻头连接至所述前端，用于被引入钻井系统中。卷筒可以旋转，从而以足以将控制管缆的前端处的钻头定位成靠近钻井系统的壁的将采用钻头修整的部分的量将控制管缆送出至钻井系统。在一个实施例中，钻头可以包括一个或多个注气口，其有策略地定位在钻头上以引入气体，从而从激光路径移动激光阻碍材料，如工作流体或其它流体和岩屑。本文中使用的术语“激光路径”是从钻头发射的激光将传播以冲击在钻井的壁的待使用钻头修整的部分的路径。
[0022]钻头还包括一个或多个光学元件，光学元件光耦合至所述多根光纤的前端，以聚焦和调整从地表传输的激光，用于在钻井的壁的待用钻头修整的部分上提供最大的冲击。光学元件可以包括透镜，该透镜被容纳在钻头中并光耦合至从控制管缆的前端延伸到钻头中的光纤的前端。光学元件例如可以被容纳在钻头的与钻头的连接端大致相反的端部处，并且可以采用透明的保护元件保护光学元件，所发射的激光可以穿过透明保护构件以冲击在井壁上。
[0023]本发明的一个实施例通过展开连接至钻头或在与钻头隔开的位置处连接至控制管缆的密封件以在展开时膨胀，从而封闭密封件连接至其上的钻头(或控制管缆)和钻井的壁之间的环状空间，将欠平衡压力提供至所述壁的待修整的部分。密封件的展开将钻井的待修整的部分与工作流体、所产生的流体或控制管缆延伸通过的钻井中的其它激光阻碍材料隔离。在一个实施例中，密封件是可膨胀构件，并且通过远程地打开流体地连接在气体管道和密封件之间的阀以采用通过气体管道提供的气体使密封件膨胀，可以实现密封件的展开。在第二种实施例中，通过远程地打开被连接以将气体从已膨胀密封件释放至钻井的第二阀，密封件可以由展开的构造收缩。在另一个实施例中，了采用单个远程可控的三通阀代替被连接以将来自气体管道的气体选择性地引入至密封件以膨胀密封件的第一阀和被连接以将气体从密封件选择性地释放至钻井的第二阀，该三通阀具有用于在气体管道和密封件之间建立连通以膨胀密封件的第一可选择位置和用于在已膨胀密封件和钻井之间建立连通的第二可选择位置。
[0024]本发明的实施例包括随着钻井的壁的成分在通过施加激光而被熔化之后凝固，将欠平衡压力提供至钻井的待修整的部分，以便于流体流从地层流入钻井。在一个实施例中，借助于通过注入气体人工地增加钻井中的工作流体的体积，提供欠平衡压力。将会理解，当注入的气体体积移向钻井的地表端时，它在遇到降低的压力时膨胀，从而将工作流体在地表处从钻井移出并降低钻井的待修整的部分处的压力。该方法的其他实施例包括通过从钻井的地表端去除材料而冲洗钻井。例如(但非限制地)，采用本发明的方法，钻井可以被冲洗以通过将气体或低密度液体引入钻井中而提供欠平衡压力，即使是在相对于钻井的待修整的部分浅的深度处，以移除更稠密的流体，并且藉此改变由钻井系统中的流体提供至所述壁的待修整的部分的静液压力。
[0025]图1是图示了本发明的系统10的一个方面的示意图。钻井90被钻入地壳11中，从而钻井90的一部分17穿透含诸如碳氢化合物之类流体介质的地质层19。系统10包括位于地表15处的盘绕的(coiled)油管单元，油管单元具有通过气体管道13流体地连接至位于控制管缆34内的气体管道(未示出)的加压气源12、通过供电管道18电连接以给激光发生器16供电的便携式发电机14，激光发生器16又通过激光管道26光耦合至控制管缆34内的多根光纤47(图1中未示出)。图1的系统10还包括:密封钻井90的地表端91的井口 25，控制管缆34穿过井头25被接收到钻井90中；工作流体罐20，其通过工作流体管道22连接至井头25，从而使得能够将工作流体21引入位于控制管缆34和钻井90的壁94之间的环状空间24中以及从该环状空间24中移除工作流体21。该系统还包括可供延长长度的控制管缆34储存在其上的卷筒30、和盘绕油管单元引导支撑件27，该支撑件27用于支撑控制管缆引导件38，所述引导件38内具有多个滚动元件37以减小控制管缆34进入井头25和钻井90以及从井头25和钻井90中出来时的运动摩擦力。系统10及其盘绕的油管单元还包括钻头50，钻头50在其连接端36处连接至控制管缆34，并可通过从卷筒30上放出控制管缆34和将控制管缆34卷绕在卷筒30上而定位在钻井90内。
[0026]系统10包括卷筒30，通过采用马达和相关的齿轮(未示出)，卷筒30能够在轮轴(图1未示出)上旋转，以通过从卷筒30上放出控制管缆34和将控制管缆34卷绕在卷筒30上来控制钻头50的位置。在图1中，卷筒30已经放出足够的控制管缆34穿过井头25以将钻头50定位成邻近所述壁的待修整的部分92，该部分92是钻井90的壁94的邻近钻头50的一小部分。钻头50包括可展开的圆周密封件54，其在展开时密封钻头50的外表面与钻头50定位于其中的钻井90的壁94之间的环状空间。
[0027]图2是可替换的控制管缆储存卷筒32A的透视图，该卷筒32A通过将控制管缆34卷绕在卷筒32A的内壁上而能够用于储存本发明的系统的控制管缆34。在内壁33的一部分被控制管缆34的外圈42覆盖之后，附加的、更小的圈可以设置在初始的外圈42内以附加储存容量。图3是第二种可替换的控制管缆卷筒32B的顶视图，卷筒32B通过将线圈44缠绕在卷筒34B的中心柱38的外壁41周围而能够用于储存本发明的系统的控制管缆34。在外壁41的一部分由控制管缆34的盘绕圈44覆盖之后，附加的、更大的圈圈可以围绕初始的内圈40设置，以获得附加的储存容量。
[0028]图4是图1的钻头50的放大透视图，该钻头50可以用于执行本发明的系统的一个方面。图4的钻头50包括多个光学元件45，所述光学元件45光耦合至多根细长的光纤47，所述光纤47将来自激光光源16(图4未示出)的激光(图4未示出)光学地传导穿过激光管道26(图4未示出)到达光纤47(图4未示出)的地表端。图4的钻头50中的光学元件45在钻头的前端56内设置成大致同心型式。将会理解，光学元件可以在钻头50内设置成多种型式或设置在钻头50内的多个位置中。
[0029]图4的钻头还包括多个注气口 46，注气口 46设置在钻头50的前端56内并被定位以将气体注入钻井系统的一部分中，该部分具有将由从光学元件45发射的激光(未示出)修整的壁。在图4的钻头50中，注气口 46设置在光学元件45的同心型式的内部内。将会理解，注气口 46在钻头50内设置成多种型式或设置在钻头50内的多个位置中。图4的钻头50还包括围绕钻头50的外表面59的可展开密封件54。可展开密封件54在图4中被图示成展开模式，以密封图4的钻头50可以定位在其中的钻井(未示出)的壁和钻头50的外表面59之间的环状空间，以便于激光阻碍材料从钻井系统的将采用本发明的系统修整的部分移开。图4的钻头50还包括一个或多个放气口 57，激光阻碍材料可以被移入放气口 57中，并且可以通过放气口 57从钻井的将采用本发明的系统修整的部分中去除激光阻碍材料。
[0030]例如(而并限制地)，图4的钻头50可以藉此定位在钻井的待修整的部分中，可展开的密封件54可以展开以接合钻井的一部分的壁，以密封位于钻头50的外表面59与钻井的所述壁之间的环状空间。通过制管缆34内的气体管道49提供至钻头以用于定位所述钻头50的气体被注入钻井的邻近钻头50的前端56的部分中，以通过放气口 57从钻井的该部分移除激光阻碍材料，如工作流体、地层流体或其混合物。在图4的钻头50中，被移除的激光阻碍材料和通过注气口 46注入以移除激光阻碍材料的气体通过位于钻头50内的材料管道48移向地表并移到密封件54以外。材料管道48可以注入环状空间(未示出)在地表和密封件54之间的部分中，或者可替换地，控制管缆34可以包括附加的管道，通过该附加的管道可以将被移除的激光阻碍材料和移位气体流传输至地表。
[0031]图5是可用于实现本发明的系统的钻头50的放大的局剖图，该钻头50定位在钻井90内以修整钻井90的壁94的位于承载待回收的流体介质的地质层19内的部分92。图5的钻头50包括:具有外表面59的壳体65 ;放气口 57，该放气口 57穿过壳体65并通过放气管道53连接至与围绕壳体65的可展开密封件54相对的出口 58 ;和多根光纤47，所述多根光纤47位于壳体65内并光耦合至位于钻头50的前端56处的被封装成大致同心型式的光学元件45，以在启动时采用激光52照射壁部分92。图5的钻头50还包括一对气体管道49，其用于将气体提供至注气口 46(图5中未示出)，以从靠近钻头50的前端56的激光路径17移开激光阻碍材料。图5的钻头50还包括气体支管64,其用于在密封气阀63打开时接收来自气体管道49的气体并将气体传输至可展开密封件54，以将密封件展开成图5中示出的密封模式。图5的钻头50还包括具有密封放气阀61的放气杆60,放气杆60用于释放可展开密封件54内的气体压力以将可展开密封件54恢复到收缩模式(图5中未示出)。
[0032]将会理解，钻井系统可以包括没有交叉支路的单个钻井，或者可替换地，钻井系统可以包括具有一个或多个交叉横向钻井的主钻井。本发明的系统可以用于修整没有交叉支路的单个钻井的壁的一部分，或用于修整与主钻井交叉的横向钻井的壁的一部分。还将理解，存在工具，如引导工具和造斜器(whipstocks),以引导本发明的系统的钻头50进入钻井系统中与主钻井交叉的横向钻井。
[0033]图6是钻井系统的一部分的正视图，该钻井系统包括在套管82中的窗口 84处与主钻井90交叉的横向钻井72，所述套管82安装在主钻井90内并采用接合剂80接合到合适的位置。图6的横向钻井72具有起始段70和多个弯曲部3，表明通过使用工具钻横向钻井72，所述工具转向以穿透地质层19并从地质层19排出地层流体。
[0034]图7是在引导工具98被设置在主钻井90中以引导钻头50(图7中未示出)穿过套管窗口 84并进入横向钻井72以修整横向钻井72的壁94的一部分以便更好地从邻接的地质层19排出地质层流体之后的图6的钻井系统的该部分的正视图。引导工具98具有夹紧套管82的金属箍(shoe) 96、和位于其上的倾斜表面97，该倾斜表面用于使钻头50 (图7中未示出)偏转进入在套管82上铣削的窗口 84和接合衬里80中的。将会理解，待定位在横向钻井72中的钻头50 (未示出)的尺寸、长度和直径、倾斜表面97的角度、引导工具98的结构、窗口 84的尺寸、和横向钻井72的起始段70的交叉角99是在根据本发明修整钻井72的壁94的一部分时需要考虑的因素。
[0035]图8是在本发明的系统被用于沿着与主钻井90交叉的横向钻井72的壁94的一部分形成凝固的可渗透衬里79之后的图6的正视图。采用钻头50 (未示出)和欠平衡压力修整衬里79，以便于位于地层19中的地层流体通过穿过衬里79的多个流体通道88流入横向钻井72。衬里79包括由激光熔化并凝固以形成该衬里的地层19的一种或多种成分。例如(而非限制地)，地层19可以是沙岩，并且通过暴露至激光被熔化的成分可以是硅石，其在熔化之后凝固以形成衬里79。穿过衬里79的流体通道88是通过由于欠平衡压力的作用而从地层移动至钻井的地层流体与凝固地层成分的物理作用而形成的。例如，沿着横向钻井72的壁94凝固地层成分的地层流体成分，如水或碳氢化合物，在暴露至热量时将在凝固的地层成分的基体内膨胀，导致在衬里79内产生小的腔(图8中未示出)，如图9所示。
[0036]图9是图8的横向钻井72的一部分的放大视图，其中本发明的系统已被用于通过多个腔93来修整沿着被修整的钻井段的壁形成的衬里79。所述腔93中的许多腔流体地连接至相邻的腔93以形成流体通道88，从而便于流体从邻近横向钻井72的地层19穿过衬里79流入横向钻井72，用于沿箭头方向75通过主钻井90生产至地表。影响沿着被修整的钻井段的衬里79中形成的腔93的尺寸的一个因素取决于位于地层19中的流体的压力与横向钻井72中的较低的并且欠平衡压力之间的压力失衡。在衬里凝固的时间间隔期间存在的稍微的欠平衡压力(即，当横向钻井72内的压力仅稍微小于位于邻近横向钻井72的地层19中的流体的压力时)将导致在衬里79中形成更少的腔93，并且导致地层流体穿过凝固的衬里79进入横向钻井72的更小的整体流量。在衬里凝固的时间间隔期间存在的更大的欠平衡压力(即，当横向钻井72内的压力显著地小于位于邻近横向钻井72的地层19中的流体的压力时)将导致在衬里79中形成更多的腔93，并且导致地层流体穿过凝固的衬里79进入横向钻井72的更大的整体流量。
[0037]将会理解，通过欠平衡压力的操作，可以对采用本发明修整的钻井系统的不同段进行个性化定制。例如(而非限制地)，可以提供平衡的或过平衡的压力，以将钻井系统的被修整的段与位于邻近该段的地层中的流体基本隔离，可以提供稍微欠平衡的压力以在钻井系统的被修整的段与位于邻近该段的地层中的流体之间实现受限的流体连通，以及可以提供明显欠平衡的压力以在钻井系统的被修整段与位于邻近该段的地层中的流体之间实现大量的流体连通。
[0038]在本发明的方法的一个实施例中，可展开的密封件连接至钻头或在与钻头隔开的位置处连接至控制管缆。密封件是可展开的以将钻井系统的与壁的待修整的部分相邻的部分与钻井系统的剩余部分隔离，从而可以提供欠平衡压力以促进地层流体穿过地层的靠近钻井的固化成分的流动。
[0039]将会理解，本发明的系统和方法可以用于修整现有钻井系统的井壁的一部分以修整钻井系统的排出轮廓。例如(而非限制地)，该系统可用于在过平衡状态期间在第一位置中通过采用该钻头隔离或消弱进入钻井系统的流体排放以形成基本上不可渗透的套管，并且该系统可用于在欠平衡状态期间在第二位置中通过通过采用该钻头促进进入钻井系统的流体排放以形成具有流体通道的可渗透套管。以这种方式，本发明的系统和方法可提供钻井系统的个性化定制以选择性地排出钻井系统的邻近地层的部分中的期望的流体成分(例如碳氢化合物)，并且选择性地阻止排出钻井系统的邻近地层的部分中的不期望的流体成分(例如水)。
[0040]本文中使用的术语仅用于描述具体实施例的目的且不是意图限制本发明。如本文中使用的，术语“工作流体”涉及以下述目的引入钻井的流体:用于润滑钻井系统以便于包括钻头的设备的平滑插入、定位和去除；用于流体静力学地抵抗或平衡地层压力以使因地层流体不希望地或预料之外地流入钻井中导致的钻井控制问题的可能最小化。
[0041]如本文中使用的，除非上下文另外明确地指明，否则单数形式“a”、“an”和“the”的意图是还包括复数形式。还将理解，本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”规定所宣称的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。术语“优选地”、“优选的”、“优选”、“可选地”、“可以”和类似术语用于指示所涉及的项目、状态或步骤是本发明的可选的(不要求的)特征。
[0042]在接下来的权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物的意图是包括用于与如具体要求保护的其它被保护元件组合执行所述功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述已经被呈现用于说明和描述目的，但不是意图是穷尽的或将本发明限制成所公开的形式。不偏离本发明的范围和精神的多种修改和变化对本领域技术人员来说将是明显的。实施例被选择和描述以最好地说明本发明的原理和实际应用，并且使得本领域技术人员能够理解本发明的具有如适合所预期的特定用途的多种修改的多个实施例。
【权利要求】
1.一种方法，包括下述步骤: 提供控制管缆，该控制管缆具有多根光纤、气体管道和连接至钻头的前端； 引导钻头穿过在地壳中钻出的钻井系统的地表端； 将所述钻头定位在钻井系统的穿透地质层的钻井段内，所述地质层中存在地层流体； 引导大量气体穿过气体管道进入钻井段的待修整部分以移开激光阻碍材料； 通过所述多根光纤将激光传输至所述钻头； 将激光照射在钻井段的壁的待修整部分上，以熔化所述壁的地层材料的至少一种成分； 在所述壁的待修整部分处提供欠平衡压力；以及 当地层材料的被熔化的成分凝固时，引导来自地层的地层流体流穿过所述壁的待修整部分并进入钻井段； 其中，穿过所述壁的待修整部分的正在凝固的成分的地层流体流形成地层流体流通道，地层流体可通过该地层流体流通道从地层流入钻井段中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体是氮气、惰性气体及其组合中的一种。
3.根据权利要求1 所述的方法，其中在所述壁的待修整部分处提供欠平衡压力的步骤包括: 减小循环进入钻井系统中的工作流体的平均密度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中减小循环进入钻井系统中的工作流体的平均密度的步骤包括: 通过位于控制管缆的长度的至少一部分内的工作流体管道将低密度流体引入钻井系统中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述壁的待修整的部分提供欠平衡压力的步骤包括: 减小在钻井系统内使用的工作流体的体积以流体静力地平衡地层压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述壁的待修整的部分提供欠平衡压力的步骤包括: 展开钻头上的密封件以将所述壁的待修整部分与钻井系统的其余部分隔离。
7.根据权利要求1所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 连接至气体管道的至少一个注气口。
8.根据权利要求1所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 光学地连接至所述多根光纤的至少一个光学元件。
9.根据权利要求8所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 光学地连接至所述多根传输光纤的多个光学元件。
10.根据权利要求7所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 光学地连接至所述多根光纤的至少一个光学元件。
11.一种修整钻井系统的钻井段的壁的一部分的方法，包括下述步骤: 将钻头设置在钻井系统的钻井段中； 将钻头定位在钻井段内并邻近所述壁的待修整部分； 将气体注入钻井段中以从位于钻头和所述壁的待修整部分之间的激光路径移开激光阻碍材料； 使用从钻头发出的激光照射所述壁的待修整部分，以熔化所述壁的与来自钻头的激光路径相对的至少一种成分； 在所述壁的待修整部分提供欠平衡压力；以及 当所述壁的已熔化的成分凝固时，抽取地层中的地层流体穿过所述壁的待修整部分并进入钻井段，以在钻井段的所述壁的所述部分中形成通路，用于地层流体从地层流入钻井段中。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述气体是氮气、惰性气体及其组合中的一种。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述壁的待修整部分处提供欠平衡压力的步骤包括: 减小在钻井系统内使用的工作流体的体积。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括下述步骤: 提供控制管缆，该控制管缆具有多根光纤、气体管道和连接至钻头的前端； 将气体管道连接至钻头中的注气口； 将所述多根光纤光学地连接至钻头中的多个光学元件；以及 展开钻头上的密封件以将所述壁的待修整部分与钻井系统的其余部分隔离。
15.根据权利要求14所述的方法，采用从设备发射的激光照射所述壁的所述部分以熔化邻近钻头的地层的至少一种成分的步骤包括: 通过所述多根光纤将激光传输至钻头中的光学元件；以及 通过激光路径将激光从钻头发射到所述壁的待修整部分上。
16.根据权利要求11所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 连接至气体管道的至少一个注气口。
17.根据权利要求11所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 光学地连接至所述多根光纤的光学元件。
18.根据权利要求17所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 光耦合至所述多根光纤的多个光学元件。
19.根据权利要求17所述的方法，其中连接至控制管缆的前端的钻头包括: 连接至气体管道的至少一个注气口。
【文档编号】E21B21/12GK103764944SQ201280036123
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年5月26日 优先权日:2011年5月30日
【发明者】塔玛斯·博兹索, 罗伯特·博兹索 申请人:Sld强化开采有限公司