改进的衬管悬挂器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请大体涉及结合地下井利用的装置以及执行的操作，更具体地涉及改进的衬管悬挂器系统。
【背景技术】
[0002]当执行地下操作时，典型地钻井眼并完井以利于从地下地层移走期望的原料(例如，烃)。通常，一旦钻井眼，套管可被插入井眼中。接着可以使用水泥来使套管安装在井眼中，并防止套管与井眼壁之间的环空中的流体迀移。在某些实施中，套管可以由重型钢制成。
[0003]一旦钻出井眼的上部并套管，可能期望继续钻井，并用通过井眼的上部套管部下降的衬管来使井眼的下部对齐。衬管悬挂器通常用于从先前安装的套管的下端来机械地支撑衬管的上端。另外，衬管悬挂器可用于密封衬管与套管。
[0004]传统的衬管悬挂器利用卡瓦从套管和封隔器机械地支撑衬管，以密封不同部件。目前已经开发出可扩张的衬管悬挂器(“ELH”)，比如可以从哈里伯顿能源服务集团(Halliburton Energy Services)获得的VERSAFLEX?，其提供了超越传统衬管悬挂器的改进。特别地，ELH利用一段可扩张油管上携带的弹性体环(例如，由橡胶制成的环)来同时提供机械支撑和流体密封。因此，一旦ELH被放置在井下套管内的期望位置，则扩张锥可被迫穿过ELH。扩张锥使ELH的弹性体环扩张，使它们与套管接触，从而同时提供套管与衬管之间的机械支撑和流体密封。
[0005]通常期望在较大尺寸的套管(例如，具有在大约5.5英寸到大约22英寸之间的直径的套管)和/或井下高压高温(“HPHT”)环境中使用ELH。但是，ELH的弹性体环的性质经常易受到压力和温度的影响变化。因此，高压高温HPHT环境会对ELH提供机械支撑和/或密封衬管与套管的能力有不利影响。当衬管被安装在大套管中时的情况下，这些不利影响变得更加明显。
【附图说明】
[0006]通过参考以下结合附图的说明，可获得对本发明及其优点更全面的理解，在附图中相同的附图标记指示相同的特征。
[0007]图1是根据现有技术的衬管悬挂器系统的剖视图。
[0008]图2是根据本申请的示例性实施例的衬管悬挂器系统的剖视图。
[0009]图3是根据本申请的另一示例性实施例的衬管悬挂器的钉(spike)的截面图。
[0010]虽然已经描绘并描述了本申请的实施例，并参照本申请的示意性实施例限定，但是这样的参照并不暗示着对本申请的限制，而且不能推测这样的限制。如得益于本申请的相关领域技术人员将想到的，公开的主题能够对形式和功能进行相当修改、变更以及等价替换。本申请所描绘和描述的实施例只是一些示例，并不是本申请的范围的全部。
【具体实施方式】
[0011]本申请大体涉及结合地下井使用的装置以及执行的操作，更具体地涉及改进的衬管悬挂器系统。
[0012]以下详细描述了本申请的示例性实施例。为了清楚，本说明书中没有描述实际实施的全部特征。当然应理解，在任何这种实际实施例的发展中，必须作出许多特定实施的决定来实现开发者的特定目标，比如遵守关于系统或关于商业的限制条件，这在各实施之间将是不同的。另外，将理解，这种开发努力可能复杂且耗时，但是尽管如此，对于得益于本申请的本领域普通技术人员而言是需进行的惯例。
[0013]为了有助于更好地理解本申请，给出了以下某些实施例的示例。以下示例不应该以任何方式被解读为限制或限定本申请的范围。本申请的实施例可适用于在任何类型的地层中的水平、竖直、倾斜或其它非线性井眼。实施例可以适用于注入井以及生产井，包括烃井。根据某些实施例的设备和方法可以在一个或多个测井电缆、随钻测量(MWD)以及随钻测井(LWD)操作中使用。根据本申请的某些实施例可为单程衬管设定和钻探组件作准备。
[0014]本文使用的术语“联接”旨在意味着间接或直接的连接。因此，如果第一设备联接到第二设备，那么连接可以经过直接连接，或者经由其它设备和连接的间接电连接或机械连接。本文使用的术语“井眼”指的是为了开采或提取自然资源(例如像烃)而钻入地层的任何孔。本文使用的术语“井上(uphole) ”意味着从远端沿着钻柱或孔朝向地表，而本文使用的“井下(downhole) ”意味着从地表沿着钻柱或孔朝向远端。
[0015]应理解，术语“油井钻井装置”或“油井钻井系统”并不旨在用那些术语将使用描述的装置和过程限于钻油井。这些术语通常还包含钻天然气井或烃井。另外，这种井可以用于有关从地下回收烃或其它原料的生产、监测或注入。这还可以包括旨在提供热能源而不是烃的地热井。实施例可以适用于注入井以及生产井，包括烃井。
[0016]图1示出根据现有技术的ELH。如图1所示，可通过地层12钻出井眼10。接着套管14可以放置在井10的上部16中并且通过注入套管14与井10的上端16之间的水泥18来保持位置。
[0017]在套管14下方，井眼10的下部20可通过套管14钻出。下部20可以具有比上部16小的直径。一段衬管22被示出为位于下部20内。衬管22可以用于使下部20对齐或套管，和/或钻出下部20。如果期望，水泥可以放置在衬管22与井眼10的下部20之间。衬管22可以借助工作管柱24安装在井眼10中。工作管柱24可以包括能释放的夹头(未示出)，由此当衬管22被放置在井眼中时，可以通过该夹头支撑和旋转衬管22。
[0018]衬管悬挂器26附接到衬管22的上端，或形成为衬管22的整体部分，衬管悬挂器26可以包括许多环形密封件28。虽然为了说明性的目的描绘了三个密封件28，但是可以使用任何数量的密封件28。抛光的孔眼连接座(bore receptacle)或回接连接座(tie backreceptacle) 30可以被联接到衬管悬挂器26的上端。在一个实施例中，抛光的孔眼连接座30可以由螺纹接头32联接到衬管悬挂器26，但是在其它实施例中可以利用不同的联接机构。抛光的孔眼连接座30的内孔眼可以是光滑的，且机加工到精密公差以允许工作管柱、生产油管等以不透水、耐压的方式连接到衬管22。例如，工作管柱可以借助抛光的孔眼连接座30来连接，并用于向下泵送高压的压裂流体至井眼10的下部20，不使套管14暴露于压裂压力。
[0019]衬管22的外径尽可能大，同时能够穿过套管14使衬管22下降是期望的。抛光的孔眼连接座30和衬管悬挂器26的外径与衬管22的直径差不多相同也是期望的。在下钻条件下，衬管悬挂器26的外径由环形密封件28的外径来限定。在下钻条件下，衬管悬挂器26的本体和筒体34的外径约减去密封件28的厚度，以便使密封件的外径大约与衬管22和回接连接座30的外径相同。
[0020]在这个实施例中，第一扩张锥36和第二扩张锥38可以被承载于恰好在衬管悬挂器26的减小直径本体34的上方的工作管柱24上。应用于工作管柱24与衬管悬挂器26之间的流体压力可以用于驱动锥36、38向下穿过衬管悬挂器26，以使本体34扩张到迫使密封件28密封并支撑接触套管14的外径。第一扩张锥36可以是实心的或固定直径的锥，其具有小于螺纹接头32的内径33的固定外径。在下钻条件下，第二扩张锥38可以具有大于第一锥36且还大于螺纹接头32的内径33的外径。在实施例中，第二扩张锥38可折叠，也就是说，当需要从衬管悬挂器26收回第二扩张锥38时，其直径可以减小到小于螺纹接头32的内径33。在一些环境