海绵压力均衡系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及用于回收地层沉积物的井的钻探，且更具体而言，涉及用于在钻探过程期间或之后从井获取岩心样品的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在不同深度钻探井以进入地层地质建造并从地层地质建造产出石油、天然气、矿产和其它自然形成的沉积物。烃类化合物可通过穿过地层的井筒而产出。当钻探井筒时，有时需要获取井筒所通过的基质的地质样品。用于收集岩心样品的一种方法包括:将取岩心组件(coring assembly)递送到井下以切割并移除取岩心组件内的基质的一部分。虽然期望保护岩心样品并防止其受污染，但是由于井下流体压力的大小以及这种压力污染取岩心组件和岩心样品的倾向而导致这样做是困难的。
【附图说明】
[0003]图1A图示根据说明性实施方案的具有用于从井获取岩心样品的系统的井的示意图；
[0004]图1B图示根据说明性实施方案的具有用于从井获取岩心样品的系统的离岸井的示意图；
[0005]图2图示根据说明性实施方案的岩心样品工具的横截面正视图；
[0006]图3-7图示在递送到井的井下位置之前的制备的顺序阶段期间的图2的岩心样品工具的横截面正视图；
[0007]图8-10图示在下钻和取岩心操作的顺序阶段期间的图2的岩心样品工具的横截面正视图。
【具体实施方式】
[0008]在说明性实施方案的以下详细描述中，参考构成其一部分的附图。这些实施方案使用足够的细节进行描述，以使得本领域的技术人员实践本发明，并且应理解，可利用其它实施方案，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可做出逻辑结构、机械、电气和化学变化。为了避免对使得本领域的技术人员能够实践本文描述的实施方案不必要的细节，本描述可省略对本领域的技术人员已知的某些信息。因此，以下详细描述不被视为限制意义，并且说明性实施方案的范围仅由随附权利要求限定。
[0009]本文描述的实施方案涉及用于从井筒获取未被污染的岩心样品的系统、工具和方法。更具体而言，本文公开了允许样品室内的压力相对于井筒内的流体压力的平衡或传送的岩心样品工具和系统。通过使井筒流体的压力与样品室中的流体的压力密切匹配，在下钻期间，防止了井筒流体和其它污染物进入样品室。
[0010]除非另有规定，否则描述元件之间的交互的术语“连接”、“接合”、“联接”、“附接”或任何其它术语的任何形式的任何使用不意图将交互限制为元件之间的直接交互，并且还可包括所描述的元件之间的间接交互。在以下讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”用于开放式模式，且因此应被解译为意指“包括但不限于”。除非另有指示，否则如本文档通篇使用的，“或者”不要求互斥性。
[0011 ]如本文使用，短语“液压联接”、“液压连接”、“液压连通”、“流体联接”、“流体连接”和“流体连通”指的是与流体以及与这些流体相关联的对应流或压力相关的联接、连接或连通的形式。在一些实施方案中，两个组件之间的液压联接、连接或连通描述了以流体压力可在组件之间或之中传输的这种方式相关联的组件。对两个组件之间的流体联接、连接或连通的引用描述以流体可在组件之间或之中流动的这种方式相关联的组件。液压联接、连接或连通的组件可包括某些布置，其中流体在组件之间不流动，但是尽管如此，流体压力可诸如经由隔膜或活塞进行传输。
[0012]参考图1A，根据说明性实施方案的用于获取地层基质或地层112的岩心样品的系统100部署在井102中，井102具有从井的表面108延伸到或通过地层的井筒104。井102在图1A中被图示为位于陆上。替代地，如图1B中图示，系统100可部署在由固定或浮式平台121接入的海底井119中。图1A-1B各自图示了系统100的可能用途或部署，而当系统100的以下描述主要集中于钻探过程期间或之后的系统100的使用时，系统100可替代地用于井开发的任何阶段中(包括而不限于勘探、钻探、完井、或生产阶段)或可能需要从井获取岩心样品的井的其它阶段中。
[0013]在图1A中图示的实施方案中，井筒104已通过钻探过程形成，并且钻探系统的许多组件用于部署系统100。虽然已从井筒104移除或“抽回”钻头(未示出)，但是钻柱或另一管柱120可部署在井筒104中，以转动井筒104中的井下位置126处的岩心样品工具124。管柱120从井下位置126延伸到井102的表面108，并且可由具有不同或类似横截面的一个或多个连接管或管道组成。管柱可指代作为单个组件的管道或管的集合，或替代地，指代包括管柱的单独管道或管。术语管柱(或钻柱或柱)实质上不意图被限制，并且可指代能够将旋转能量从井的表面传送到岩心样品工具124的任何组件。在若干实施方案中，管柱120可包括纵向布置在管柱中的中心通道，并且能够允许井102的表面与井下位置126之间的流体流通。
[0014]在井的表面108处或附近，管柱120可包括或联接到方钻杆128。方钻杆128可具有方形、六边形或八边形横截面。方钻杆128在一端连接到管柱的剩余部分，以及在对端连接到转环132。方钻杆128经过能够旋转方钻杆128、管柱120的剩余部分和岩心样品工具124的转台136。转环132允许方钻杆128旋转，而不具有施加到转环132的旋转运动。提供挂钩138、电缆142、游动滑车(未示出)和起重机(未示出)以抬升或降低岩心样品工具124、管柱120、方钻杆128和转轮132。当岩心样品工具124推进时，方钻杆128和转环132可根据需要而被提高或降低以将额外的管区段添加到管柱120，或当需要从井102移除管柱120和岩心样品工具124时，从管柱120移除管区段。
[0015]在钻探和取岩心操作期间，储层144被定位在表面108处且保存钻探泥浆148以递送到井102。供应管线152在储层144与管柱120的内通道之间流体联接。在取岩心和岩心样品的收集期间，栗156驱使流体通过供应管线152并到达井下以润滑岩心样品工具124。泥浆可还用于将来自钻探或取岩心过程的切肩或碎片运送回到表面108。在行进到井下之后，钻探泥浆148通过在管柱120与井筒104之间形成的环腔160返回到表面108。在表面108处，钻探泥浆148通过返回线164返回到储层144。在再循环通过井102之前，钻探泥浆148可被过滤或以其它方式处理。
[0016]图2图示在图1A和图1B中讨论的岩心样品工具124的横截面正视图。作为系统100的组件的岩心样品工具124包括具有第一端216和第二端220的壳体212。在一些实施方案中，壳体212可为管构件。虽然许多横截面形状可适用于壳体212，但是在一些实施方案中，横截面形状可为圆形。壳体212可包括在第一端216与第二端220之间延伸的通道224。通道224的横截面形状可类似于壳体212的横截面形状，以及多个横截面形状是合适的。在一些实施方案中，通道224的横截面形状为圆形。壳体可包括壁228，并且在壁内，选择性地可密封孔口或压力释放孔口 230可被布置。在一些实施方案中，压力释放孔口 230将被定位在壳体212的壁228中靠近壳体212的第二端220。在将岩心样品工具124部署在井下之前，压力释放孔口 230允许空气或其它气体从岩心样品工具124排出或清除。
[0017]将岩心开口 232布置在壳体212的第一端216中或布置成靠近壳体212的第一端216。岩心开口232的横截面形状可与通道224的横截面形状类似或相同。在图2中图示的实施方案中，岩心开口 232具有圆形横截面形状，并且岩心开口 232的直径小于通道224的直径。将肩状物236界定在通道224中靠近壳体212的第一端26，并且肩状物236的宽度w表示通道224与岩心开口 232的宽度(例如，直径)之间的差的大约一半。
[0018]岩心活塞240可移动地并密封地定位在岩心开口 232中。将凹槽244或狭槽布置在界定岩心开口 232的壳体212的壁中。凹槽244能够接纳与岩心活塞240相关联的夹头248或剪切销。在实施方案中，岩心活塞240被保持在原位置(参见图2)，并防止在岩心开口232内进行轴向移动，直到适当的力施加到岩心活塞240为止。在一些实施方案中，夹头248和凹槽244简单地防止岩心活塞240在朝壳体212的第一端116的方向上的移动。
[0019]壳体212的第二端220包括可跨越通道224的宽度的端壁252，如图2图示。将孔口256布置在通道224与井筒104之间的端壁252中。更具体而言，可在通道224与井筒104的环腔160之间提供液压连通或流体连通。液压或流体连通允许通道224中的流体与井筒104中的流体之间的压力的均衡。
[0020]将衬垫间隔件264布置在岩心开口 232与端壁252之间的壳体212的通道224内。衬垫间隔件264可跨越通道224的宽度，如图2中图示。将孔口266布置在衬垫间隔件264中，以允许衬垫间隔件264的相对两侧之间的通道224内的流体连通。平衡活塞268可移动地定位在端壁252与衬垫间隔件264之间的通道224内。在一些实施方案中，平衡活塞268可能能够在端壁252与衬垫间隔件264之间移动。平衡活塞268可包括压力释放阀270，其被布置在平衡活塞268中，以在跨平衡活塞268的压力差满足或超过阈值的情况下