投入式装置的制造方法_3

文档序号:8323642阅读:来源:国知局
装置随后收缩其密封元件10并且沿井进一步下降,如图5所示。即使 套筒的开口 31和套管的开口 32仍对准,能够使得第三生产区对流动开放,沿套管向下泵送 以增产该第二生产区37b的流体不会进入第三生产区域,因为该第二投入式装置Ib的密封 元件10阻挡流体经过该第二投入式装置。因此,所有的增产流体被允许进入待增产的生产 区域并且不会部分浪费在另一生产区域上或者浪费在填充井的其余部分上。
[0093] 在图6-8中,投入式装置被用于打开相继的多个套筒,并因此,一个投入式装置被 用于增产多个生产区域。当重复使用该投入式装置来增产多个区域时,该投入式装置开始 打开在最靠近井口的生产区域内的套筒并沿位于井的更下方的套筒继续前进直至所有的 生产区域均被增产。因此,一个投入式装置被用于执行多个或所有的生产区域的增产。在 图6中,投入式装置沿井下降,并且当到达与第一套筒3a相对的位置时,该密封元件10从 其收缩位置移动至其突伸位置。通过进一步沿井向下泵送流体,套筒内的开口和套管内的 开口对准,并且套筒被打开,如图7所示。用于增产井的流体随后被泵送入地层中增产第一 生产区域37a。当第一生产区域的增产作业完成后,密封元件被收缩并且投入式装置进一步 沿井下移直至该投入式装置到达下一个套筒,如图8中所示。
[0094] 为了能够在增产作业结束时收缩该密封元件,如图10中所示,该投入式装置包括 触发式传感器21,其适于在井内条件发生变化时促使该密封元件从第二位置移动回第一位 置。该触发式传感器21可包括压力传感器24,该压力传感器24适于在井内压力发生变化 时使该密封元件从第二位置移动回第一位置。在增产作业过程中,该压力按预定特性曲线 降低,并且因此,在压力被测出已经按照预定特性曲线变化时,即当压力降低到达某一压力 后,压力传感器使该密封元件收缩。
[0095] 在酸增产过程中,井内的压力按照被压力传感器测得的某一特性曲线变化,该特 性曲线开始于初始区域压力,随后是增加的增产压力,然后又接着是下降的压力。在大多数 酸增产作业中,该压力降低,随后增加并再次降低到与初始区域压力基本相等的较低压力。 "压裂作业"按照在传感器内预编程的另一压力特性曲线进行。
[0096] 在另一实施例中,该触发式传感器21包括流量计,该流量计适于在井内流量发生 变化时,促使该密封元件从第二位置返回第一位置。通过测量位于密封元件上方的第一区 域内的流量,可探测出经该套筒流出的流体的流量,从而当增产作业结束后,该流量计探测 出该变化并且该密封元件随后收缩。
[0097] 如图10所示,该投入式装置也可包括计时器19,其适于在预定时间间隔后促使该 密封元件从第二位置返回该第一位置。增产作业预设成持续某一时间量,并且因此该计时 器被设定以根据增产作业的最大持续时间来促使该密封元件收缩。在另一实施例中,在密 封元件已经从第一位置移动回第二位置时,该计时器被重置或者启动。在压力传感器或流 量计已经探测到流动压力低于预定值时,该计时器可进一步被重置或启动。如果增产作业 没有结束而仅仅是中断且随后再开始的话,该计时器被再次重置并且该计时器确保了在增 产作业结束之前该密封元件不会开始收缩。
[0098] 在图8中,当密封元件与和第二生产区域37b相对的第二套筒相对时,该密封元 件再次突伸出,且该套筒随后被打开并能够开始增产作业。当第一套筒不再被投入式装置 保持在其打开位置时,该第一套筒关闭。该套筒包括收缩弹簧或类似的收缩机构。当增产 作业已经结束后,该投入式装置继续到下一个套筒直至所有预定的生产区域均已被增产为 止。在最后一个增产操作之后,该投入式装置运动至井口或井底并且在最早方便的时候通 过打捞工具收回。该投入式装置的收回并不是特别的紧急,因为该投入式装置不会阻碍井 内的生产或其它作业。为了连接到打捞工具或类似操作工具,如在图10中所示,该投入式 装置在后端9处包括连接机构26。
[0099] 如在图9中所示,该投入式装置包括可突伸出的键13,用于与套筒的齿形结构接 合以在当该密封元件贴靠该套筒的内表面的情况下向下推动该投入式装置时打开该套筒。 因此,该可突伸出的键与套筒内的齿形结构接合,并且该密封元件提供将井分割成第一区 域和第二区域的密封。如可在图10中所示出的,该可突伸出的键是可从该本体径向突伸出 的。该键也可设置在可枢转的连接臂上或者类似的键机构上。
[0100] 该投入式装置包括驱动机构17,用于促使该密封元件移动至不同的位置,包括从 第一位置到第二位置和再次返回该第一位置。
[0101] 如在图10中所示,该密封元件可通过由呈泵50形式的驱动机构17经流体通道40 送入该元件内的流体膨胀。该密封元件也可以是沿该装置的轴向从一侧压缩的弹性体的、 可压缩元件,导致该密封元件向外膨胀以压紧该套筒的内表面。用于挤压该密封元件以从 该投入式装置的本体向外突伸出的轴向运动通过马达以及通过由泵驱动的活塞提供。该泵 由电动机20驱动或者由在套管内的流体直接驱动。该驱动机构或者马达由导致自主操作 的投入式装置的电池18供电或者通过有线线路供电。
[0102] 如在图10中所示,呈泵50形式的驱动机构17也被用于通过流体通道41使键突 伸出,以径向向外挤压键并压缩弹簧41,从而如果泵失灵时该键会自动回缩。所述键具有与 套筒的齿形结构配合的键齿43。
[0103] 如在图10中所示,该投入式装置还包括涡轮机22,用于在该设备沉到井下时为电 池充电或为马达供电。该投入式装置还包括由涡轮机驱动的发电机23,用于为电池充电或 者为马达供电。
[0104] 在图10中,该投入式装置还包括位于前端的连接机构26,适于将该投入式装置与 第二投入式装置Ib连接,将该第二投入式装置Ib与第三投入式装置Ic连接,以及将第三 投入式装置与第四投入式装置Id连接,如在图11中所示。据此,该投入式装置适于将其自 身与另一投入式装置连接。当该第一投入式装置的密封元件失效并沿井进一步下降时,降 落到第一投入式装置的第二投入式装置与该第一投入式装置在井底连接。该投入式装置的 密封元件无需膨胀,但如果它们膨胀的话,投入式装置之间的连接将会更成功。
[0105] 如图10所示,该投入式装置还包括探测传感器27,用于探测该井和/或该套筒的 状况。该探测传感器可以是压力传感器、温度传感器和/或扫描传感器。因此,该投入式装 置能够探测到该套筒是否已经被打开到足以用于酸或水力压裂流体来执行令人满意的增 产作业,并且因此它能够计算增产效率。该探测传感器也可确定该套筒在该投入式装置使 密封元件失效之前是否被再次关闭。该探测传感器也可在操作过程中测量井内的压力以确 保增产流体不会进入裂缝而是进入刚打开的套筒。此外,可探测到由膨胀的或胀大的密封 元件引起的密封处的压差,且因此可证明适当的密封。此外,该探测传感器可测出温度以探 测是否已经发生了由增产作业导致的水或气体的进入。如果在增产作业之后进入井内的流 体中的气体含量增加,则温度将很可能下降,且如果在增产作业之后进入井内的流体中的 水含量增加,则温度将很可能会升高。
[0106] 井下系统100包括井,该井具有多个套筒和一个或多个投入式装置,如上所述。如 图9所示,每个套筒具有无源识别标签16,该标签是可通过投入式装置探测到的,以便将一 个套筒与另一个套筒识别开。通过设有无源标签,如RFID标签,套筒无需设有可能经过一 段时间后电量会消失的电池或类似供电机构。
[0107] 在图12中,该完井在一个生产区域37内具有多个套筒3。一个套筒具有开口 31, 该开口以如上所述的方式与套管内的开口 32对准,以能够使流体直接经过进入该环形空 间内。另一个套筒是由滤网39环绕的生产套筒38,从而流体从储层流经滤网39,经过套管 内的开口 32并流经生产套筒38的可滑动的套筒内的开口 31进入。因此,在流体经过该滤 网时,该滤网将多种元素,如水垢、支撑剂或砂岩碎片、石灰岩等从流体中过滤出。该投入式 装置被用于打开该套筒以增产该生产区域,并且随后,该投入式装置驱动其自身上升以打 开该生产套筒。当所有的生产套筒均被打开时,该投入式装置带着流体向上运动并在井口 处停止。
[0108] 为了推进自身向上运动,包括上述涡轮机的投入式装置沿相反的方向驱动涡轮并 因此驱逐流体以推动其自身朝向井口运动。
[0109] 如在图12中所示,该井下系统100还包括储层传感器46,用于检测该井、该地层和 该储层流体的状况,和/或用于检测参数如温度、压力等。当该投入式装置经过该储层传感 器46时,投入式装置的通信单元47与该储层传感器46通信并从该储层传感器46载入该 储层状态的信息。来自该储层46的信息随后在该投入式装置回到表面时从该投入式装置 的通信单元47被下载。
[0110] 因此,前述投入式装置中的任意一个可包括能够与储层传感器46通信的通信单 元47,该储层传感器46与该套管连接。该储层传感器46可以是任何类型的传感器,如电磁 传感器、压力传感器或者温度传感器,并且可以具有用于与投入式装置的通信单元47通信 的通信机构。该投入式装置的通信单元47可包括触发式机构,用于暂时
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