堵塞和废弃系统的制作方法

本发明涉及一种堵塞和废弃系统，用于堵塞和废弃具有顶部的井。此外，本发明还涉及一种堵塞和废弃方法，用于提供对具有至少一个生产区域的井的安全堵塞和废弃。

背景技术：

1、当井变得生产力低下并且所有对从储层生产烃的改进的尝试均失败时，井的不生产部分(如果不是整个井的话)被堵塞并废弃。堵塞和废弃是井寿命的重要组成部分。这也是一个昂贵的过程，因为当局对堵塞作业有很高的要求，以确保井不会污染环境。

2、在规划井时，井作业者必须提供涵盖用于堵塞和废弃的成本的担保，从而官方不会拨大量钱财来支付井的堵塞和废弃，并且因此，井作业者总是寻找更省钱的堵塞和废弃的方案，以便保证花更少的钱。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种改进的堵塞和废弃系统，其与已知方案相比复杂性更低且成本更低。

2、从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过堵塞和废弃系统实现，该堵塞和废弃系统用于堵塞和废弃具有顶部的井，该堵塞和废弃系统包括：

3、-具有第一端部和第二端部的第一环状屏障，所述第一端部包括第一球座，并且所述第二端部6a与第一可分离区域连接；

4、-具有第一端部和第二端部的第二环状屏障，所述第一端部包括第二球座并与所述第一可分离区域连接；以及

5、-从第一管柱端部延伸到井的顶部的工作管柱，例如钻管、连续油管或带有泵的电缆工具，所述第一管柱端部与所述第二环状屏障的第二端部可分离地连接，

6、其中每个环状屏障包括可膨胀金属套筒，所述可膨胀金属套筒连接到至少一个管状部件，所述管状部件形成用于允许液体和水泥流过环状屏障的管结构内孔。

7、工作管柱是指能够执行井的堵塞和废弃的任何种类的管柱。因此，工作管柱可以是由钻管构成的管柱、由连续油管构成的管柱或具有泵的电缆工具管柱。流体通过钻管或连续油管从地面向下泵送，并且当使用电缆工具管柱时，电缆工具管柱中的泵将井筒流体泵送到电缆工具管柱中，或者从电缆工具管柱中的抽筒以与钻管和连续油管相同的方式向下泵送到第二环状屏障的第二端部。因此，工作管柱的功能之一是在一定压力下将流体向下泵送到第二环状屏障的第二端部。

8、此外，通过使第一环状屏障在井下可与第二环状屏障分离，堵塞和废弃系统比已知方案更简单且成本更低，因为它仅需下入一次并且具有简单的设计。

9、因此，第一可分离区域是可在井下分离的，使得第一环状屏障和第二环状屏障是可通过转动或拉动或推动工作管柱而在井下可分离的。

10、此外，环状屏障可包括可膨胀金属套筒，所述至少一个管状部件形成所述管结构内孔。

11、此外，第二球座可与第一可分离区域连接。

12、此外，第一环状屏障可借助第一可分离区域与第二环状屏障分离。

13、此外，水泥可用铋、聚合物或铝热剂，即烟火组合物代替。

14、此外，每个环状屏障可包括管状部件和围绕管状部件的可膨胀金属套筒，可膨胀金属套筒的每个端部均与管状部件的外表面连接，从而在可膨胀金属套筒与所述管状部件之间提供可膨胀空间。

15、此外，可膨胀金属套筒可具有与管状部件的外表面连接的第一套筒端部和第二套筒端部，所述管状部件的内表面形成所述管结构内孔。

16、此外，第一环状屏障可包括第一增压单元，该第一增压单元通过管状部件上的膨胀开口与管结构内孔流体连接，以便在流体流入可膨胀空间之前增强从管结构内孔通过膨胀开口流入的流体的压力。

17、此外，增压单元可具有第一内孔和活塞单元，所述第一内孔包括具有第一内径的第一内孔部分和具有第二内径的第二内孔部分，所述活塞单元包括具有对应于所述第一内径的第一外径的第一活塞和具有对应于所述第二内径的第二外径的第二活塞，并且所述第二活塞借助连接杆连接到所述第一活塞，所述连接杆具有比所述第二活塞小的外径，所述第一外径小于所述第二外径，所述第一内孔部分具有通过第一流体通道与所述膨胀开口流体连通的第一开口，在所述第一流体通道中布置有第一止回阀，所述第一止回阀允许流体进入所述第一开口，所述第一内孔具有与所述第一流体通道的位于所述第一止回阀上游的部分流体连接的第二开口，该第一内孔部分具有通过第二止回阀与所述环状屏障的位于所述可膨胀金属套筒与所述管状部件之间的可膨胀空间流体连通的第三开口，该第二内孔部分具有第四开口，所述第四开口用于流体进入以便允许所述第一活塞在第一方向上移动，从而通过所述第三开口将流体喷射到所述可膨胀空间中，并且所述第四开口用于排出流体，以便允许所述第一活塞在与所述第一方向相反的第二方向上移动，并且

18、所述第二内孔部分具有第五开口和定序活塞，所述第五开口通过第二流体通道与所述第四开口流体连通，所述定序活塞围绕所述连接杆并具有第一顺序位置和第二顺序位置，在所述第一顺序位置，所述定序活塞阻止所述第二开口和所述第五开口之间的流体连通，在所述第二顺序位置，所述定序活塞允许所述第二开口和所述第五开口之间的流体连通，以便使所述活塞单元在所述第一方向上移动。

19、此外，管状部件可具有用于允许流体从管结构内孔流到第一环状屏障的第一开口和布置在第一开口中的第一剪切盘。

20、此外，管状部件可具有第二开口，用于允许流体从管结构内孔流到第二环状屏障，在第二开口中布置有第二剪切盘，所述第一剪切盘构造成能在所述第二剪切盘断裂之前断裂。

21、此外，第一环状屏障可包括与管结构内孔流体连接的阀单元，该阀单元具有可在内孔中移动并被第一剪切销阻止移动的活塞。

22、此外，阀孔可经由流体通道与可膨胀空间流体连接。

23、此外，堵塞和废弃系统还可包括布置在第一环状屏障和第二环状屏障之间的中间环状屏障，中间环状屏障的第一端部包括第三球座。

24、此外，第二球座可通过一个或多个中间环状屏障与第一可分离区域连接。

25、此外，第三球座可连接到第一可分离区域。

26、此外，中间环状屏障可包括第一端部和第二端部，第二端部连接到另一可分离区域。

27、此外，第二球座可连接到另一可分离区域。

28、此外，第二球座可连接到第二可分离区域。

29、此外，中间环状屏障可借助另一个或第二可分离区域从第二环状屏障分离。

30、此外，第三球座可具有比第一球座的第一内径大并且比第二球座的第二内径小的第三内径。

31、此外，中间环状屏障可包括第二增压单元，第一增压单元构造成以比第二增压单元大的预定增压因子对在管结构内孔中流动的流体进行增压，使得第一环状屏障在第二环状屏障膨胀之前膨胀。

32、此外，中间环状屏障可包括阀单元，该阀单元具有可在内孔中移动的活塞，该活塞被第二剪切销阻止移动，第一剪切销构造成以比第二剪切销低的力剪切，使得第一环状屏障在中间环状屏障和第二环状屏障膨胀之前膨胀。

33、此外，第一和第二环状屏障中的每一者可包括可膨胀金属套筒和具有第一管状内表面的第一管状部件以及具有第二管状内表面的第二管状部件，第一管状部件的一个端部端对端地安装到可膨胀金属套筒的第一套筒端部，第二管状部件的一个端部端对端地安装到可膨胀金属套筒的第二套筒端部，使得第一管状内表面、第二管状内表面和套筒内表面形成所述管结构内孔。

34、此外，所述可膨胀金属套筒可具有第一套筒端部和第二套筒端部，第一套筒端部与第一管状部件的一个端部连接，并且第二套筒端部与第二管状部件的一个端部连接，使得可膨胀金属套筒以及第一管状部件和第二管状部件形成所述管结构内孔。

35、此外，第一环状屏障的可膨胀金属套筒可具有小于第二环状屏障的可膨胀金属套筒的第二厚度的第一厚度，使得第一环状屏障的可膨胀金属套筒构造成在比第二环状屏障的可膨胀金属套筒低的管结构内孔中压力下膨胀。

36、此外，中间环状屏障可具有小于第二环状屏障的第二厚度且大于第一环状屏障的第一厚度的第三厚度。

37、此外，第一环状屏障的可膨胀金属套筒可由第一材料制成，第二环状屏障的可膨胀金属套筒由第二材料制成，第一材料需要比第二材料低的压力来膨胀，使得第一环状屏障的可膨胀金属套筒构造成在比第二环状屏障的可膨胀金属套筒低的管结构内孔中压力下膨胀。

38、此外，中间环状屏障可由第三材料制成，该第三材料需要比第二材料低但比第一材料高的压力来膨胀，使得中间环状屏障的可膨胀金属套筒构造成在比第一环状屏障的可膨胀金属套筒高的管结构内孔中压力下膨胀，并且使得中间环状屏障的可膨胀金属套筒构造成在比第二环状屏障的可膨胀金属套筒低的管结构内孔中压力下膨胀。

39、此外，堵塞和废弃系统还可包括用于坐落在第一球座中的第一球。

40、此外，堵塞和废弃系统还可包括用于坐落在第二球座中的第二球。

41、此外，该系统可包括在第一环状屏障和第二环状屏障之间的多个中间环状屏障。

42、此外，第一可分离连接部和/或第二可分离连接部可通过转动工作管柱来分离。

43、此外，第一可分离连接部和/或第二可分离连接部可通过使剪切销断裂来分离，例如通过沿着工作管柱的延伸方向的轴向力来使剪切销断裂。

44、此外，第一球座可具有第一内径，第二球座具有大于第一内径的第二内径。

45、此外，堵塞和废弃系统还可包括与第一环状屏障的第一端部连接的环形刷。

46、此外，环形刷可包括刷体和周围的刷臂。

47、此外，工作管柱可借助下入工具与第二环状屏障可分离地连接。

48、此外，井可包括外部金属井管结构和内部金属井管结构/生产套管，该内部金属井管结构/生产套管部分地布置在外部金属井管结构内，并且水泥被提供在该外部金属井管结构与该内部金属井管结构/生产套管之间。

49、此外，内部金属井管结构/生产套管可具有在外部金属井管结构下方延伸的部分，该部分具有穿孔。

50、此外，本发明还涉及一种用于提供对具有至少一个生产区域的井的安全堵塞和废弃的堵塞和废弃方法，该方法包括：

51、-将第一环状屏障和第二环状屏障安装至根据前述权利要求中任一项所述的堵塞和废弃系统的工作管柱；

52、-将所述堵塞和废弃系统浸入井中，使得所述第一环状屏障位于所述生产区域的下方；

53、-将第一球投入所述工作管柱中；

54、-沿着工作管柱向下泵送流体，直到第一球坐落在所述第一环状屏障的球座中；

55、-对工作管柱和管结构内孔加压，直至达到第一预定压力水平；

56、-使所述第一环状屏障的可膨胀金属套筒膨胀；

57、-使第一可分离区域脱离连接以便分离所述第一环状屏障；

58、-朝向井的顶部向上拉动工作管柱；

59、-沿工作管柱向下泵送水泥；

60、-在第一环状屏障上方注水泥至到达生产区域上方的高度；

61、-向工作管柱中投入第二球；

62、-沿着工作管柱向下泵送流体，直至第二球坐落在第二环状屏障的球座中；

63、-对工作管柱和管结构内孔加压，直至达到高于第一预定压力水平的第二预定压力水平；

64、-使第二环状屏障的可膨胀金属套筒膨胀；

65、-从工作管柱分离第二环状屏障；

66、-朝向井的顶部向上拉动工作管柱；

67、-沿工作管柱向下泵送水泥；

68、-在第二环状屏障上方注水泥；以及

69、-从井中拉出工作管柱。

70、此外，堵塞和废弃系统还可包括布置在第一环状屏障和第二环状屏障之间的中间环状屏障，中间环状屏障的第一端部包括第三球座。

71、此外，将第一环状屏障和第二环状屏障安装至工作管柱可包括将中间环状屏障安装在第一环状屏障和第二环状屏障之间，使得第一环状屏障的第二端部与中间环状屏障的第一端部连接，并且使中间环状屏障的第二端部与第二环状屏障的第一端部连接。

72、此外，堵塞和废弃方法在将第二球投入工作管柱中之前可包括以下步骤：

73、-向工作管柱中投入第三球；

74、-沿工作管柱向下泵送流体，直至第三球坐落在中间环状屏障的球座中；

75、-对工作管柱和管结构内孔加压，直至达到第三预定压力水平，该第三预定压力水平高于第一预定压力水平并低于第二预定压力水平；

76、-使中间环状屏障的可膨胀金属套筒膨胀；

77、-从工作管柱分离中间环状屏障；

78、-朝向井的顶部向上拉动工作管柱；

79、-沿工作管柱向下泵入水泥；以及

80、-在中间环状屏障上方注水泥。

81、此外，本发明还涉及一种用于提供对具有至少一个生产区域的井的安全堵塞和废弃的堵塞和废弃方法，该方法包括：

82、-将第一环状屏障和第二环状屏障安装至根据前述权利要求中任一项所述的堵塞和废弃系统的工作管柱，所述工作管柱是具有泵的电缆工具；

83、-将堵塞和废弃系统浸入井中，使得第一环状屏障位于生产区域下方；

84、-将第一球从电缆工具下投到第二环状屏障的第二端部中；

85、-借助泵沿第二环状屏障向下泵送流体，直至第一球坐落在第一环状屏障的球座中；

86、-对管结构内孔加压直至达到第一预定压力水平；

87、-使第一环状屏障的可膨胀金属套筒膨胀；

88、-使第一可分离区域脱离连接以便分离第一环状屏障；

89、-朝向井的顶部向上拉动电缆工具；

90、-沿管结构内孔向下泵送水泥、铋、聚合物或铝热剂；

91、-使在第一环状屏障上方达高于生产区域的高度的水泥、铋、聚合物或铝热剂固化；

92、-从电缆工具下投第二球；

93、-沿电缆工具向下泵送流体，直至第二球坐落在第二环状屏障的球座中；

94、-对第二环状屏障加压直至达到高于第一预定压力水平的第二预定压力水平；

95、-使第二环状屏障的可膨胀金属套筒膨胀；

96、-使第二环状屏障从电缆工具分离；

97、-朝向井的顶部向上拉动电缆工具；

98、-沿管结构内孔向下泵送水泥、铋、聚合物或铝热剂；

99、-使位于所述第二环状屏障上方的水泥、铋、聚合物或铝热剂固化；和

100、-将电缆工具从井拉出。

101、此外，在使第一可分离区域脱离连接的步骤之后，可通过将电缆工具从井中拉出来继续朝向井的顶部向上拉动电缆工具，将承载水泥、铋、聚合物或铝热剂的抽筒区段安装为电缆工具的一部分。

102、此外，在下投第二球的步骤之前，可将电缆工具从井中拉出，将抽筒区段从电缆工具卸下，并且将包含第二球的工具区段安装为电缆工具的一部分。

103、最后，在从电缆工具分离第二环状屏障的步骤之后，可通过将电缆工具从井中拉出来继续朝向井的顶部向上拉动电缆工具，将携带水泥、铋、聚合物或铝热剂的抽筒区段安装为电缆工具的一部分。