井下桥塞下入工具的制作方法
【专利摘要】一种桥塞下入工具，包括界定有腔的主体、起初容装在所述腔中的桥塞、以及与主体设置在一起的构件。可致动该构件以选择性地使所述腔和至少局部由主体界定的环形空间连通。当所述腔与环形空间连通时，桥塞可移动到环形空间中。
【专利说明】井下桥塞下入工具
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本专利申请请求享有美国专利申请13/343874号的权益，该美国专利申请的申请日为2012年I月5日，其全部内容组合在文中作为参考。
【背景技术】
[0003]尤其相对于非常规资源(非常规气体、页岩气、致密油气、煤层甲烷等)而言，所谓的“多级分段定点压裂作业”是在井下钻井和完井工业中公知的。在使用桥塞射孔作业中，井底钻具组合例如在线缆上运行到井筒中，井筒通常为套管井和注水泥井，包括水平部分和竖直部分。井底钻具组合包括隔离装置、安装工具、以及一个或更多个射孔器。致动所述安装工具以通过隔离装置封隔生产层。然后将该一个或更多个射孔器定位在井筒中，通过沿线缆向下发送的信号触发射孔器。通常，球型桥塞用于隔离装置，例如，当球型桥塞提供与下面的生产层的流体连通时，在射孔器未合适发射时能提供大量流体流来重新部署射孔器。射孔之后，拖出井底钻具组合(无隔离装置)，球体或其他桥塞构件从地面下入到井下以接合隔离装置的支座，从而阻止流体流过隔离装置。该过程充分运行时，要求花费大量时间和流体将球体泵送到井下。偶尔会使用桥塞而不使用球形压裂堵头，但是这些桥塞不能如上所述那样重新部署停止工作的射孔器。因此，既减少布置桥塞所需的时间和资源、又具备球型压裂堵头的优点的替代方案深受本行业欢迎。
【发明内容】
[0004]一种桥塞下入工具包括界定有腔的主体、起初容装在所述腔中的桥塞、以及与所述主体一起设置的构件。可致动该构件以选择性地使所述腔和至少局部由主体界定的环形空间之间实现连通，当所述腔和所述环形空间连通时桥塞可移动到环形空间中。
[0005]井底钻具组合包括隔离装置、安装工具和桥塞下入工具。该安装工具可操作地设置以将隔离装置安装在井下结构中，该安装工具起初连接到隔离装置上，且在将隔离装置安装之后能够与隔离装置分开。桥塞下入工具与安装工具连接，桥塞下入工具被构造成将桥塞下入，可操作地设置该桥塞以使其在井下移动且使其在隔离装置与安装工具分开之后与隔离装置接合，从而通过隔离装置进行封隔。
[0006]一种执行井下作业的方法，包括以下步骤:将井底钻具组合运行到井下结构中，该井底钻具组合包括安装工具、隔离装置和桥塞下入工具；通过安装工具将隔离装置安装在井下结构中；使安装工具与隔离装置分开；从所述桥塞下入工具部署桥塞；以及，使桥塞与隔离装置接合，以通过隔离装置进行封隔。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面的描述内容绝不是限制性的。请参照附图，附图中的类似元件用类似标记表示:
[0008]图1简要地示出了井下组件；[0009]图2是示出了图1的组件的桥塞下入工具处于闭合配置结构时的截面图；
[0010]图3是图2中的桥塞下入工具的侧视图；
[0011]图4简要地示出了图1中的井下组件处于致动配置结构；
[0012]图5是桥塞下入工具与环形空间连通时的截面图；
[0013]图6是图5中的桥塞下入工具的侧视图。
【具体实施方式】
[0014]下面将以阐释而非限制的方式，参照附图详细描述所公开的装置和方法的一个或更多个实施例。
[0015]现在请参照图1，示出了本发明的某实施例，即，运行到井下结构12中的组件10。井下结构例如可以是衬管井、套管井、注水泥井等。组件10例如通过使用线缆系统运行到井下。在该所示的实施例中，组件10包括隔离装置14、安装工具16、射孔器18和桥塞下入工具20。
[0016]例如,在一个实施例中，组件10是用于使用“多级分段定点压裂” (plug and perf)作业的井底钻具组合。在该实施例中，组件10位于井下，隔离装置14通过安装工具16固定在结构12中以封隔生产层22。隔离装置14和安装工具16可以是本领域公知的任何合适工具。例如，隔离装置14可以是可取出式、可钻进式的，等等，可由复合材料、金属、聚合物等材料制成。在一个实施例中，安装工具16是由贝克休斯公司(BakerHughes, Inc..)市售的E-4安装工具。然后，如图4大体上所示的那样，将安装工具16从隔离装置14和射孔器18上拆卸下来，射孔器定位在结构12内，用于对生产层22射孔。多个射孔器可以包含在组件10中，用于在每个生产层中形成多个射孔段。
[0017]射孔操作之后，移走从组件10上拆卸掉的工具，但隔离装置14保持在井下。将桥塞24(其与在隔离装置14中互补地形成的支座相对应)下入到井下，用于隔离桥塞工具14的相对两侧，从而使压力上升至能通过射孔器18形成的射孔来压裂生产层22。桥塞24可以是球体或采用能容纳在隔离装置14中的任何其他合适的结构或形状。隔离装置14可以包括任何合适的支座，如，美国专利N0.7，600, 572 (发明人为Slup等)中公开的支座，因此，该美国专利的全部内容引入文中作为参考。
[0018]有益地，组件10包括桥塞下入工具20，这样，在组件10被拖出之前或在被拖出期间可将桥塞24下入到井下，因此，桥塞24仅需下入少量的英尺数，而传统系统中的桥塞必须从地面下入上百或上千英尺。根据上述内容，桥塞下入工具20在下入和钻孔期间起初处于图2和3所示的状态，之后，过渡到图5和6中所示的状态以部署桥塞。
[0019]在工具20起初处于图2和3所示的布置结构时，阀构件26与形成在桥塞下入工具20的主体30上的窗口 28设置在一起。窗口 28与形成在组件10和结构12之间的环形空间32连通，但是，如图2所示，窗口 28与形成在主体30中的腔34不连通。堵塞住窗口28将会阻断腔34和环形空间32之间的连通。通过使腔34和环形空间32不连通，设置在腔34内的桥塞24能通过工具20被下入并与工具20 —起移动。工具20包含有盖36，从而在下入期间和定位射孔器18的过程中能防止桥塞24脱离腔34。盖36和阀构件26可均形成为套筒或其内具有通道(用于让流体穿过工具20)的杆。
[0020]盖36通过至少一个撑条38固定到阀构件26上，从而可将施加在盖36上的作用力传递给阀构件26。例如，工具20可以包括导螺杆、弹簧或其他弹性元件、磁性或液压驱动部件等、或被设置成用于致动阀构件26的任何其他装置、机构或系统。例如，通过线缆传送的信号可触发这种致动系统，组件10在该线缆上运行。可包括至少一个释放构件40 (如，定位螺钉)，以防止例如过早地致动阀构件26，直到将预定的极限力施加在盖36上为止。
[0021]还可进一步理解为，除了使阀构件26进行轴向运动(或选择性地进行轴向运动)以外，还可以以不同方式致动构件26，例如，致动所述阀构件而使其进行旋转运动以使撑条38与窗口 28对准，从而可选择性地让腔34和环形空间32之间实现连通或不连通。在另一实施例中，通过相应于井下流体(如，酸、盐水等)而可溶解、可降解、可消耗、可腐蚀或可去除掉的材料来形成阀构件26，这样就可打开窗口 28。不论使用什么机构，致动阀构件26 (使其移动、碎裂等)将能打开窗口 28，从而可使腔34和环形空间32之间连通。
[0022]当腔34与环形空间32之间相连通时，桥塞24通过窗口 28离开腔34而进入环形空间32。根据环形空间32可操作地设定桥塞24的尺寸，即，使桥塞24的尺寸小于环形空间32中的径向间隙尺寸。该径向间隙通常由工具的最大径向部分界定，桥塞24必须穿过该径向间隙以接合隔离装置14 (如，下入工具20、射孔器18、安装工具16等)。通过这样设定尺寸，桥塞24能经过组件10的下入工具20、射孔器18和安装工具16以与隔离装置14的相应支座接合，从而如上所述那样进行封隔。
[0023]尽管已经参照某(些)典型实施例描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将能理解到，在不脱离本发明的范围的情况下，可对元件进行各种改变或等同替代。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可根据本发明提供的相关技术知识进行许多改进以适应于特定情形或材料。因此，本发明并不局限于以最佳方式实施例本发明的特定实施例，本发明将包括落入本发明范围内的所有实施例。并且，在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型实施例，尽管使用了特定术语，但是所使用的这些特定术语仅具有普通的说明性意义，并没有限制意义，除非文中另有所指；因此，本发明的范围并不受这些特定术语限制。另外，使用“第一”、“第二”等术语并不表示任何次序或重要性，而是表示将一个元件与另一元件区分开。另外，使用的“一”、“一个”等术语并不表示限制数量，而是表示存在至少一个所提及到的元素。
【权利要求】
1.一种桥塞下入工具，其包括: 界定有腔的主体； 桥塞，该桥塞起初容装在所述腔内；以及 与主体设置在一起的构件，该构件可被致动以选择性地使所述腔与至少局部由所述主体界定的环形空间之间相连通，当所述腔与环形空间连通时，桥塞能够被移动到所述环形空间中。
2.根据权利要求1的工具，其中，桥塞是球体。
3.根据权利要求1的工具，其中，所述主体上包括窗口，所述构件能够选择性地堵塞该窗P。
4.根据权利要求1的工具，其中，所述构件是能够滑动地容装在主体中的杆。
5.根据权利要求1的工具，其中，所述构件包括有至少一个盖，该盖被设置成防止桥塞离开所述腔。
6.根据权利要求5的工具，其中，所述盖和所述构件设置在桥塞的轴向相对两侧上，它们通过至少一个撑条连接以将施加在所述盖上的作用力传递给所述构件，从而使所述构件在主体内移动。
7.根据权利要求1的工具，其中，所述构件的轴向运动可使所述腔和所述环形空间连通。
8.根据权利要求1的工具，其中，可操作地使桥塞的尺寸小于环形空间中的径向间隙。
9.一种包括权利要求1的工具的井底钻具组合。
10.根据权利要求9的井底钻具组合，还包括隔离装置，该隔离装置通过桥塞下入工具布置在井底，可操作地设置该隔离装置以在桥塞穿过环形空间之后容纳桥塞。
11.一种井底钻具组合，包括: 隔离装置； 安装工具，其被可操作地设置成将隔离装置安装在井下结构中，安装工具起初连接到隔离装置上，且在安装所述隔离装置之后能够与所述隔离装置分开；以及 桥塞下入工具，其与所述安装工具连接，桥塞下入工具被构造成将桥塞下入；可操作地设置桥塞而使其在井下移动且在所述隔离装置与安装工具分开之后与隔离装置接合，从而通过隔离装置进行封隔。
12.根据权利要求11的井底钻具组合，还包括至少一个射孔器，该射孔器与所述安装工具和桥塞下入工具连接。
13.根据权利要求11的井底钻具组合，其中，桥塞下入工具被设置成将桥塞下入到形成在井底钻具组合和井下结构之间的环形空间中。
14.根据权利要求13的井底钻具组合，其中，在隔离装置与安装工具分开之后，桥塞能够与隔离装置接合。
15.一种执行井下作业的方法，包括: 将井底钻具组合运行到井下结构中，井底钻具组合包括安装工具、隔离装置和桥塞下入工具； 通过安装工具将隔离装置安装在井下结构中； 使安装工具与隔离装置分开；从所述桥塞下入工具部署桥塞；以及 使桥塞与隔离装置接合，以通过隔离装置进行封隔。
16.根据权利要求15的方法，其中，从桥塞下入工具部署桥塞的步骤包括:打开桥塞下入工具的主体上的至少一个窗口。
17.根据权利要求15的方法，其中，从桥塞下入工具部署桥塞的步骤包括:致动与桥塞下入工具的主体设置在一起的至少一个构件。
18.根据权利要求15的方法，其中，使桥塞与隔离装置接合的步骤包括:通过形成在井底钻具组合和井下结构之间的环 形空间，将桥塞下入到隔离装置中。
【文档编号】E21B33/12GK104011320SQ201280064581
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月4日 优先权日:2012年1月5日
【发明者】P·马德罗, C·E·米奇, D·A·多利纽克 申请人:贝克休斯公司