具有可溶胀材料以防止流体流经该材料的研磨转向器的制造方法_2

文档序号:9291233阅读:来源:国知局
级、三级和以此类推的侧向井眼。
[0021]在侧向井眼形成期间可产生几个问题。基本上来说,在将研磨转向器安置于井眼中后,流体可旁通(by-pass)研磨转向器,并从研磨转向器上方的区域流经研磨转向器,且进入位于转向器下方的井眼区段中。这种流体旁通可导致几个问题。第一,有些流体可损害研磨转向器的机构。例如,有些井眼流体可腐蚀或侵蚀机构或基本上损害机构的正常工作。此外,对于粘结操作而言,水泥在锥形面下方旁通会造成转向器移除不可行,因为水泥可硬化并沉积于打捞机构周围。第二,对于指定操作(例如研磨、钻探、刺激、固结等),为实施该操作所需的流体量是在操作开始前计算出来的。流体流失至位于研磨转向器下方的井眼部分,会导致上述计算失去意义并增大操作所需的总流体量。举例来说,如果窗口已形成并且需要进行钻探操作以将侧向井眼延伸至地层中,且如果钻井流体流失至研磨转向器下方,那么钻探侧向井眼所需的钻井流体量将高于计算体积。第三,流体在研磨转向器下方产生旁通,会导致所需井眼部分中产生压力损失。例如,具有较高密度的流体可与具有较低密度的另一流体混合,并由于井眼部分中存在多种不同流体,而导致所需压力损失。第四,如果待清理区域的密闭性损失或施加流体的体积和速率失控,那么用于移除井眼形成期间产生的固体碎肩的清理操作也会无效。
[0022]因此,需要消除流体旁通并维持井眼中可预测的操作区域,而且还需要保留侧向研磨转向器(如多侧向造斜器)、井下研磨设备、单孔和双孔偏转器、过管侧向重返窗口和重返研磨、以及侧向井眼基准锚所用井眼工具组件的功能。
[0023]已发现可溶胀材料可被放置于转向器的本体上。可溶胀材料可在存在流体时溶胀,并在井眼中处在套管内壁与转向器本体外侧之间的环形空间中形成密封。可溶胀材料可经过选择以使其能够防止流体旁通、能够耐受施加于可溶胀材料的压力且还不易受腐蚀性或侵蚀性流体影响。可溶胀材料可在顶部和底部被轴向地约束以使可溶胀材料仅沿径向方向扩张。当可溶胀材料溶胀时,其径向地扩张并密封环形空间。
[0024]根据一个实施方案,防止流体流经井眼中的研磨转向器的锥形面的方法包括:将所述研磨转向器安置于所述井眼中,其中所述研磨转向器包括:(a)本体;(b)所述锥形面,其中所述锥形面位于所述本体的一端;以及(C)可溶胀材料,其中所述可溶胀材料:(i)被周向地安置于所述研磨转向器本体周围,邻近所述锥形面;(ii)在存在溶胀流体时溶胀;和(iii)在所述可溶胀材料溶胀后防止大体上全部流体流经所述可溶胀材料;以及引起或允许所述可溶胀材料溶胀。
[0025]根据另一个实施方案,维持井眼中研磨转向器上方的压力的方法包括:将所述研磨转向器安置于所述井眼中,其中所述研磨转向器包括:(a)本体;(b)锥形面,其中所述锥形面位于所述本体的一端;和(C)可溶胀材料,其中所述可溶胀材料:(i)被周向地安置于所述研磨转向器本体周围,邻近所述锥形面;(ii)在存在溶胀流体时溶胀;和(iii)在所述可溶胀材料溶胀后防止在所述可溶胀材料上方的井眼压力损失;引起或允许所述可溶胀材料溶胀;以及维持井眼中在所述可溶胀材料上方的位置的压力。
[0026]根据另一个实施方案,所述可溶胀材料防止具有第一密度的第一流体与具有第二密度的第二流体混合,其中在所述可溶胀材料溶胀后,所述第一流体位于所述井眼中的所述可溶胀材料上方,且所述第二流体位于所述井眼中的所述可溶胀材料下方。
[0027]转至附图,图1示出研磨转向器100。图2至图4示出处在井眼11中的研磨转向器100。井眼11可以是井系统10的一部分。井眼11向下延伸至地层20中。井眼11可以是主井眼或侧向井眼。井眼11可具有竖直区段、水平区段、倾斜区段、笔直区段、或弯曲区段、以及上述区段的组合。井眼11的至少一段是加套管井井眼。加套管井区段可包括套管
15。套管15可经由水泥13被固结于井眼11中。
[0028]所述方法包括将研磨转向器100安置于井眼11中的步骤。当然,可将多于一个研磨转向器100放置于井眼11中。研磨转向器100的一个实例是造斜器。可将研磨转向器100放置于井眼11中的套管15内。在图1中可见,研磨转向器100包括本体、锥形面101和可溶胀材料102。研磨转向器100还可包括设定机构104。可经由设定机构104将研磨转向器100固定至套管15。合适的设定机构104的实例包括但不限于封隔器、闩锁、衬管悬挂器、闭锁心轴、延伸管式机械卡瓦或夹头件。设定机构104可用于将研磨转向器100固定于套管15内的所需位置,以抑制和优选消除研磨转向器100在受力下的向下和旋转运动。所述方法可进一步包括将研磨转向器100固定于套管15中邻近所需窗口位置的步骤,其中该固定步骤可在将研磨转向器100安置于井眼11中的步骤之后实施。
[0029]研磨转向器100还可包括打捞机构103。打捞机构103可与打捞工具(未示出)结合在一起使用,以从井眼11取回研磨转向器100。例如,打捞机构103可包括凹陷部分,该凹陷部分对应于打捞工具上的凸起部分,以使打捞工具可与打捞机构103接合且所述工具可锁定在所述机构上。随后可将研磨转向器100从井眼11移出。
[0030]研磨转向器100还包括可溶胀材料102。可溶胀材料102被周向地安置于研磨转向器100的本体周围,邻近锥形面101。研磨转向器100还可包括两种或更多种可溶胀材料102。优选地,可溶胀材料102被周向地安置于研磨转向器100的本体周围,并处在锥形面101与转向器的任何机构(例如,设定机构104和打捞机构103)之间的位置。如此一来,在溶胀后,流体被防止与研磨转向器100的机构接触。
[0031]可溶胀材料102的长度可变化且可经过选择,由此在研磨转向器100的本体周围获得所需的密封区域。可溶胀材料102的内径可经过选择,以使可溶胀材料102贴合在研磨转向器100本体的外径周围。在应用中按照研磨转向器的外径的要求,可溶胀材料102的典型内径可介于I英寸至16英寸之间。可溶胀元件的厚度即为在最大外径的轴向位置处测得的可溶胀材料102的最大外径与内径之间的差值。
[0032]可溶胀材料102在存在溶胀流体时溶胀。可溶胀材料102可在存在烃液(烃可溶胀材料)时溶胀,或在存在水性液体时溶胀(水可溶胀材料)。根据一个实施方案,可溶胀材料是烃液可溶胀材料,且所述材料选自由以下物质组成的群组:天然橡胶、腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯丁二烯橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶(IIR)、溴化丁基橡胶(BIIR)、氯化丁基橡胶(CIIR)、氯化聚乙烯(CM/CPE)、氯丁橡胶(CR)、苯乙烯丁二烯共聚物橡胶(SBR)、磺化聚乙烯(CSM)、乙烯丙烯酸酯橡胶(EAM/AEM)、表氯醇环氧乙烷共聚物(CO、ECO)、乙烯-丙烯橡胶(EPM和EDPM)、乙烯-丙烯-二烯三聚物橡胶(EPT)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯腈丁二烯橡胶、氢化丙烯腈丁二烯橡胶(HNBR)、氟硅橡胶(FVMQ)、硅橡胶(VMQ)、聚2,2,1-双环庚烯(聚降冰片烯)、烷基苯乙烯
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