多区域过筛压裂系统的制作方法_5

文档序号:8531616阅读:来源:国知局
一区段28A的处理,操作者就从工作管柱70取出至少一些过量的浆料,因此可以开始下一区段28B的处理。随后如图9B中所示,操作者再次沿工作管柱70向下下放移位球74,并且沿工作管柱70加压以用坐置球74来致动移位工具78a至78b。随着工具78a至78b被致动,操作者用关闭工具78a关闭用于下部区段28A的敞开的压裂阀30。在释放压力之后,工作管柱70上升至下一区段28B中的压裂阀30。此时,操作者再次在工作管柱70中在坐置移位球74上加压,并且用致动的打开工具78b来打开该压裂阀30。在释放在工作管柱70中施加的压力并取出坐置球74之后,随后对该新的区段28B重复之前的处理过程。
[0104]随后对组件20的所有随后的区段(即28C)重复类似的过程。随后如图9C中所示,一旦完成对所有的区段28A至28C的处理,就关闭组件20上的所有压裂阀30和流动装置40。操作者执行冲洗操作。为此,工作管柱70朝组件20的管托26向下下放,并且操作者沿套管12向下泵送冲洗流体以沿工作管柱70向上取出任何残留的压裂支撑剂或其他处理物。由于关闭了所有的压裂阀30,因此对于冲洗操作而言,操作者不用担心反向流动。
[0105]在完成冲洗时,操作者随后打开所有的流动装置40,因此流动装置40的端口 42与管柱的通孔25连通以接收产品。工作管柱70朝向底部管托26定位,并且操作者再次下放移位球74。压力被施加至坐置球74以致动工作管柱70上的移位工具78a至78b,并且操作者上升工作管柱70并利用打开工具78b沿组件20向上打开流动装置40的第一封闭元件44 (例如内套筒)。
[0106]当流动装置40被打开时,来自井眼环空15的流体可以沿着第二流动路径流动穿过筛管46、封闭元件48和敞开端口 42。当沿组件20向上打开流动装置40时,流动装置40的第二封闭元件48(例如单向阀或止回阀)在该过程期间防止从管柱的通孔25至环空15的流体损失。如图9D所示,一旦所有的流动装置40打开,就将工作管柱70从组件20移除。此时,组件20预备接收经由第二流动路径穿过筛管46、封闭元件48和敞开端口 42的产品。
[0107]可以观察到的,由于服务性工具在组件20中不需要进行密封,因此该系统10的操作可以减少执行处理所涉及的时间和风险。此外,减少了启动时间和操作时间。基本上,工作管柱70可以在衬管设定行程期间延伸,从而不需要额外的延伸。压裂阀30中的端口 32以及流动装置40中的端口 42的清洗和打开/关闭都在同一行程中完成。
[0108]系统10的该示例被描述成用于裸眼井,但是,用于套管的眼井的系统10除隔离封隔器19可能不同以外亦是如此。由于系统10在组件20中没有使用下放的球来打开压裂阀30或流动装置40,因此,在井下可以设置的级数不受球和座所需的减小的尺寸的限制。此外,在处理操作之后,没有球或座留在组件20中,因此操作者不需要单独的铣磨操作,单独的铣磨操作可能是耗时的并且可能会有其自身的问题。基本上,在压裂操作完成之后,井眼预备接收生产油管。
[0109]如上所述,图9A至图9D中的压裂阀30具有一个或更多个端口 32,所述一个或更多个端口 32可以选择性地打开/关闭以允许/防止从井眼环空15到管柱的通孔25中的流体连通。图1OA至图1OB示出了用于在所公开的系统10中用作压裂阀30的多次移位滑动套筒210。与上面公开的由坐置球致动的先前滑动套筒类似,滑动套筒210包括具有上接头222和下接头224的壳体220。作为内套筒或内嵌件的第一封闭元件230能够在壳体220内移动并基于内套筒230的位置来打开或关闭穿过壳体的流动端口 226的流体流。除了使用球和座来移动内套筒230以外,内套筒具有用于接合工作管柱70上的移位工具78s至78b的轮廓234和236。如上所述,这些轮廓234和236可以为标准的B形轮廓,但是也可以使用其他可能的构型。
[0110]如上所述,图9A至图9D中的流动装置40也具有一个或更多个端口 42,所述一个或更多个端口 42可以通过第一封闭元件44(例如内套筒)选择性地打开/关闭以允许/防止从井眼环空15穿过装置的筛管46进入管柱的通孔25中的流体连通。另外,流动装置的第二封闭元件48(例如止回阀)防止通孔25中的流体流在打开过程期间进入井眼环空15的损失。图11示出了用于在图9A至图9D的系统10中使用的流动装置400。
[0111]流动装置400配装到系统10的生产管柱22上并具有基管410,基管410具有与管柱的通孔25连通的孔415。装置400具有设置在基管410的两端上的井筛管420A至420B。通常,井筛管420A至420B可以使用用于防砂(sand control)的任何形式的筛管组件,包括线材包缠的筛管、金属网状筛管、预充填筛管、保护壳筛管、可膨胀式沙筛管或具有其他构型的筛管。
[0112]如该实施方式中所示,井筛管420A至420B为具有缠绕在纵向杆424上的线材422的线材包缠的筛管,纵向杆424沿着基管410的外侧长度延伸。井筛管420A至420B的远端(未示出)可以具有端环(未示出),使得过筛的流体朝向装置400的位于井筛管420A与420B之间的中央区域流动。
[0113]在这两个井筛管420A与20B之间,装置400具有中央壳体430,中央壳体430接收来自井筛管420A至420B的过筛流。壳体430在每一端处均具有端环432,端环432之间连接有中央套筒434。来自井筛管420A至420B的流可以穿过端环432中的流动通道并且可以围绕基管410进入壳体430中的压力通风室(plenum) 435。
[0114]为了控制流体穿过装置400、穿过第二流动路径、穿过基管的入口端口 412进入基管的孔415中(并且最终流入组件的通孔中)的流动,基管410具有设置在孔415中并能够相对于入口端口 412移动的第一封闭元件440,第一封闭元件440为内套筒或内嵌件。当处于关闭位置时(图11中未示出),内套筒440移动成使得套筒的开口 442不与入口端口412对准。在套筒440关闭的情况下,壳体的压力通风室435中的流不能进入基管的孔415中。在套筒440与基管的孔415的接合面之间设置有封离入口端口 412的密封件(未标记)。
[0115]然而,当套筒440移位至图11中示出的打开位置时,套筒440移动成使得套筒的开口 442与入口端口 412对准。壳体的压力通风室435中的流此时可以进入基管的孔415中。对于内套筒440而言,可以使用其他构型,该内套筒440可以没有开口 442并且可以代替地移动成完全离开端口 412以使端口 412暴露于孔415。
[0116]在如上所述的操作期间,为了防止基管的孔415中的流体进入装置400外的井眼环空的损失,壳体430具有诸如单向阀或止回阀之类的第二封闭元件,其阻止从壳体的压力通风室435至井筛管420A至420B的回流。在示出的结构中,这些封闭元件包括座450、止回球455和,座450形成在壳体430的流动通道内并且位于端环432与压力通风室435之间,止回球455以可移动的方式设置在壳体的压力通风室435中。
[0117]当发生从井筛管420A至420B沿着第二流动路径至入口端口 412的常规流动时,止回球455移动离开座450,从而允许过筛的流体穿过,但止回球455仍然保持在压力通风室435中。与之相比,当发生从压力通风室435朝向井筛管420A至420B的反向流动时,止回球455接合在座450中并阻挡沿该相反方向的流动。尽管球455被示出为完全自由地漂浮在压力通风室435中,但是,额外的特征可以将球的运动限制在靠近座450的区域。
[0118]如可以观察到的,当内套筒440被关闭以密封端口 412时,可以切断装置400沿任一方向的流动。在内套筒440打开的情况下,由于止回阀(球455和座450),流体被允许沿仅一个方向流动至孔415中。同时,井筛管420A至420B阻止从地层产生的固体进入孔415中。同样地,井筛管420A至420B在处理操作期间可以阻止压裂或砾石充填支撑剂流到孔415 中。
[0119]最后,装置400中的座450可以构造成具有流量限制端口或喷嘴以根据需要产生压降。当装置400被打开时,这些限制允许将装置400用作流入控制装置。尽管图11中示出了两个井筛管或区段420A至420B,但是对比性流动装置400可以具有所有这些部件,但是只是在装置的流动端口 412的一侧上可能具有仅一个井筛管以及一个止回球和座装置。
[0120]前述的优选的和其他的实施方式的描述并非意在限制或抑制申请人构想的发明概念的范围或应用。对于本公开的益处可理解的是,以上根据所公开的主题的任何实施方式或方面描述的特征可以或者单独地利用或者与在所公开的主题的任何其他实施方式或方面中的任何其他描述的特征相组合地利用。
[0121]此外,系统在本文中已被描述为单程、多区域压裂系统。将理解的是,除了压裂处理以外,所公开的系统的某些实施方式可以被构造并且用于诸如酸化处理之类的其他类型的地层处理,并且可以在构造成通过如本文所公开的一个或更多个流动管或其他特征来处理来自井眼环空15的流体回流物时用于砾石充填操作和压裂充填操作。
[0122]以公开本文中所包括的发明性概念为交换,申请人期望获得通过所附权利要求赋予的所有专利权。因此,所附权利要求意在最大限度地包括落入以下权利要求或其等同替代的范围内的所有的改型和变形。
【主权项】
1.一种用于井眼的多区域地层处理组件,所述多区域地层处理组件包括: 管状结构,所述管状结构设置在所述井眼中并且限定通孔; 多个区段,所述多个区段设置在所述管状结构上,所述多个区段中的每个区段包括: 隔离元件,所述隔离元件设置在所述管状结构上并使围绕所述区段的井眼环空与其他区段相隔离, 流量阀,所述流量阀设置在所述管状结构上并且能够在打开状态与关闭状态之间选择性地操作,从而允许及阻止所述通孔与所述井眼环空之间的流体连通, 筛管,所述筛管设置在所述管状结构上并与所述井眼环空连通,以及 封闭件,所述封闭件设置在所述管状结构上并且至少阻止从所述通孔至所述筛管的流体连通;以及 工作管柱,所述工作管柱限定出口,并且所述工作管柱在所述管状结构中在同一行程中相对于每个区段被操纵成:打开所述流量阀、在所述通孔中相对于打开的所述流量阀定位、将处理物从所述出口穿过打开的所述流量阀传送至所述区段
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