使用可破坏阻抗装置的延迟致动系统和方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201380069017.6 | 申请日 | 2013-09-20 | 公开(公告)号 | CN104903539A | 公开(公告)日 | 2015-09-09 |
| 申请人 | 弗洛泊威尔技术公司; | 发明人 | K·布莱克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及了一种使用可破坏阻抗装置延迟致动的系统和方法。在一 实施例 中，延迟致动系统可包括基管(100)和围绕所述基管的滑动套筒(200)。所述基管包括孔的第一部分(102)，所述滑动套筒包括所述孔的第二部分。所述滑动套筒可 定位 至第一 位置 ，其中所述孔的所述第一部分至少部分停留在所述孔的所述第二部分上方；所述滑动套筒可定位至第二位置，所述第二位置距离所述第二位置一定距离。此外，该延迟致动系统可包括偏置装置(206)以及可破坏的阻抗装置(601、701)，所述偏置装置将所述滑动套筒偏向所述第二位置，所述可破坏的阻抗装置至少部分在所述孔之内，所述可破坏的阻抗装置阻止所述滑动套筒离开所述第一位置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种延迟致动系统，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 使用可破坏阻抗装置的延迟致动系统和方法技术背景 [0001] 本公开涉及用于获取油气的压裂系统和方法。 [0002] 这些年来，天然气和石油的需求显著增长，使生产效率低的石油和天然气储层经济上可行，水力压裂在全球范围内的能源生产中扮演着重要角色。几十年来，不同的技术已被用来改善从石油和天然气中生产资源的方法。使长水平井眼具有多个裂缝是一种用于提高井中油气开采的常用工艺。该工艺开始于井已被钻好且完备件已安装在井眼之后。多阶段压裂方法涉及将大量加压的水或凝胶、支撑剂和/或其它化学品泵入井眼，以在沿着井眼的储层中产生多个离散裂缝。 [0003] 目前正在使用的一种先进方法是在一次泵送操作中同时进行多达30个裂缝的支撑剂压裂。该方法涉及用于阻止裂缝关闭的支撑剂的使用。然而，这种做法通常会导致裂缝之间支撑剂的不均匀分布，这将降低压裂系统的效率。其结果是，这种做法也可能导致裂缝蔓延至远离目标储层的区域。因此，这样的方法可能是低效而不安全的。 [0004] 此外，支撑压裂通常包括多个步骤且需要多个工具，才能成功地进行。这种做法将造成裂缝间支撑剂的不均匀分布，且高度依赖于在各压裂阶段之间设置塞或使用尺寸加大的压裂球。在这些方法中，每个裂缝被穿孔或是泵入后可设置塞，或者压裂球可从表面落入以连续打开沿着井分布的压裂阀。对于每一阶段，不同直径的球落入对应于特定压裂阀的阀座的井中。在油井的一点处，由于井眼直径减小，该球将不能通过。一旦球在位，压裂即可进行。压裂后，塞必须被钻出且球必须被回收。每个压裂阶段中，在设置塞时，过多的时间和精力被消耗在各阶段之间离开孔和钻出塞上。此外，陆上钻机通常按天数来付租金，任何的延迟都可能使成本增加许多。另外，在球方法中，在由于小的球直径因为大压力损失而难以压裂，使得流动区域受限制之前，仅可能约有12个不同压裂阶段。 [0005] 因此，本领域急需一种改进的用于压裂油气井的系统和方法。发明内容 [0006] 本发明公开了一种使用可破坏阻抗装置延迟致动的系统和方法。在一实施例中，延迟致动系统可包括基管和围绕所述基管的滑动套筒，所述基管包括孔的第一部分，所述滑动套筒包括所述孔的第二部分。所述滑动套筒可定位至第一位置，其中所述孔的所述第一部分至少部分位于在所述孔的所述第二部分上；所述滑动套筒可定位至第二位置，所述第二位置距离所述第二位置一定距离。此外，该延迟致动系统可包括偏置装置以及可破坏的阻抗装置，所述偏置装置将所述滑动套筒偏向所述第二位置，所述可破坏的阻抗装置至少部分在所述孔之内，所述可破坏的阻抗装置阻止所述滑动套筒离开所述第一位置。 [0007] 此外，本发明还公开了一种延迟致动的方法。该方法可包括：将基管连接在管柱中，所述基管包括孔的第一部分；使用偏置装置向滑动套筒施加力，所述力用于将所述滑动套筒从第一位置致动至第二位置，所述滑动套筒包括孔的第二部分，所述滑动套筒可定位至所述第一位置，其中所述孔的所述第一部分至少部分停留在所述孔的所述第二部分上方，且所述滑动套筒可定位至第二位置，所述第二位置距离所述第二位置一定距离，以及使用可破坏的阻抗装置阻止所述滑动套筒离开所述第一位置。 [0009] 图1A示出了基管的侧视图。 [0010] 图1B示出了基管的正视图。 [0011] 图1C示出了基管的剖面图。 [0012] 图2A示出了滑动套筒。 [0013] 图2B示出了滑动套筒的正视图。 [0014] 图2C示出了滑动套筒的剖面图。 [0015] 图2D示出了滑动套筒剖面图，该滑动套筒还包括固定套筒和致动器。 [0016] 图3A示出了外环的外周图。 [0017] 图3B示出了外环的正视图。 [0018] 图4A示出了阀壳。 [0019] 图4B示出了阀壳的压裂口。 [0020] 图4C示出了阀壳的生产槽。 [0021] 图5示出了压裂状态下的压裂阀。 [0022] 图6示出了在阻抗装置是诸如系带的张力装置的实施方式中，阻抗装置抵抗致动器的一个示例。 [0023] 图7示出了在阻抗装置是诸如杆的压缩装置的实施方式中，阻抗装置抵抗致动器的一个示例。 [0024] 图8示出了生产状态下的压裂阀。 具体实施方式[0025] 本文所述的是用于获取石油和天然气的改进的压裂系统和方法。下文所呈的描述使得本领域的技术人员能够制造和使用所要求保护的本发明并通过下面讨论的具体实施例来提供，下文所述的具体实施例的变型对于本领域技术人员是显而易见的。为了清楚起见，并不是实际实现的所有特征在本说明书中都进行了描述。应理解，在任何这种实际实施(如在任何开发项目中)的开发中，必须进行精确的设计来实现设计者的特定目标(例如符合系统和商业相关限制)，且这些目标对于不同的实施方式来说不同。还应当认识到，这种开发努力可能是复杂且费时的，但是对于得益于本公开的相应技术领域内的普通技术人员来说将只是常规任务而已。相应地，本文所附的权利要求并不旨在被所公开的实施例限制，而是应被赋予与本文中公开的原理和特征相一致的最广范围。 [0026] 图1A示出基管100的侧视图。基管100被连接作为管柱的一部分。在一个实施方式中，基管100可为包括不同的壁开口和/或槽的圆柱状材料。基管100的壁开口可包括插入口101、压裂口102和/或生产口103。插入口101可由基管100上的一个或更多小开口组成。压裂口102也可由一个或更多开口形成。此外，生产口103可为基管100上的多个开口。 [0027] 图1B示出了基管100的正视图。基管100进一步包括室104。室104可以是圆柱形开口或形成于基管100内的空间。这样，室104可以是能够允许材料(例如压裂流体或碳氢化合物)通过的开口。图1C示出了基管100的剖视图。上述的各个壁开口可围绕基管100的圆周布置。 [0028] 图2A示出一滑动套筒200。滑动套筒200通过致动器206连接至固定套筒205，且滑动套筒200与外环207相符。在一个实施例中，滑动套筒200可以是可包括压裂口102的圆筒形管。因此，压裂口可具有在基管101内的第一部分和在滑动套筒200内的第二部分。图2B示出滑动套筒200的正视图。滑动套筒200可进一步包括外室201。在一个实施例中，外室201可以是比室104大的开口。这样，室201可足够大以容纳基管100。 [0029] 图2C示出了滑动套筒200的剖视图。滑动套筒200可包括第一套筒202和第二套筒203。第一套筒202和第二套筒203可通过一个或多个曲面片204连接，每个曲面片204之间的空间可界定压裂口102的一部分。第一套筒202的内表面可具有瓶颈空隙，或者任何其他在内表面内的空隙。该空隙可围绕基管101的整个内直径(部分或局部地围绕内直径)径向延伸。如果完全围绕内径，内表面的端部可具有小于该空隙的直径。 [0030] 图2D示出了滑动套筒200的剖视图，该滑动套筒200还包括固定套筒205和致动器206。在一个实施例中，致动器206可以是偏置装置。在该实施例中，偏置装置可以是弹簧。在另一个实施例中，致动器可以是双向的和/或电动的。在一个实施例中，滑动套筒200的第二套筒203可通过致动器206附连至固定套筒205。在一个实施例中，滑动套筒200可被拉向固定套筒205，从而通过势能压缩或以其他方式加载致动器206。随后，通过将滑动套筒200推离固定套筒205可释放致动器206，或者以其他方式驱动致动器206。 [0031] 图3A示出了外环的周视图207。如图3B所示，在一个实施例中，外环207可以是形成环形室301的固体圆柱管。在一个实施例中，外环207可以是形成圆柱形的封闭固体材料。环形室301可以是形成于外环207内的空间。此外，环形室301可以足够大以滑过基管100。 [0032] 图4A示出了阀壳400。在一个实施例中，阀壳400可以是可包括压裂口102和生产口103的圆筒形材料。如图4B所示，在一个实施例中，压裂口102可以是围绕阀壳400圆周布置的多个开口。此外，如图4C所示，生产口103可以是围绕阀壳400布置的一个或多个开口。 [0033] 图5示出了压裂模式下的压裂阀500。在一个实施例中，压裂阀500可包括基管100、滑动套筒200、外环207和/或阀壳400。在该实施例中，基管100可以是压裂阀500的最内层。围绕基管100的中间层可包括滑动套筒200和固定于基管100的外环207，其中固定套筒205被固定到基管100。压裂阀500可包括阀壳400(在以后作为外部件)。在一个实施例中，阀壳400可连接到外环207和固定套筒205。在压裂位置处，由于基管100和滑动套筒200的相对位置，压裂口102可对准并打开。 [0034] 压裂阀500还可包括压裂球501以及一个或多个止动球502。在一个实施例中，止动球502可停留在插入口101中。在压裂状态下，致动器206可处于封闭的状态，将止动球502部分推压进入室104。在这样的状态下，压裂球501可以从表面释放并下行至井中。当压裂阀500处于压裂模式时，压裂球501可以被任何的突出止动球502停止在插入口101。 这样，止动球502的突出部分可以使压裂球501停止。在该状态下，压裂口102将打开，从而允许支撑剂从室104通过压裂口102流入地层，从而允许压裂发生。 [0035] 图6示出了阻抗装置抵抗致动器206的一个示例，在一实施例中，阻抗装置是诸如系带601的张力装置。系带601可将滑动套筒200与基管100连接。系带待用时，可阻止致动器206释放。当偏置装置试图沿着一个方向推或拉滑动套筒200时，它也对系带601施加张力。一旦系带断裂了，致动器206可以推动滑动套筒601。 [0036] 图7示出阻抗装置抵抗致动器206的第二示例，在一实施例中，阻抗装置是例如杆701的压缩装置。杆待用时，可阻止致动器206释放。当致动器206试图沿着一个方向推或拉滑动套筒200时，它也对杆701施加张力。杆701可通过多种方式被保持在位。在一实施例中，杆701可被固定地连接至基管100和/或滑动套筒200。在另一实施例中，滑动套筒200和基管100的切向力可将杆700保持在位。在另一个实施例中，杆701可安装至支架，所述支架附连到滑动套筒200和/或基管100。 [0037] 在一个实施例中，阻抗装置可以是可破坏的。可破坏的阻抗装置是被设计成在合适的条件下破坏的阻抗装置。破坏阻抗器件的一种方法是通过压裂口推送与阻抗装置206反应的腐蚀材料，不断削弱阻抗直到致动器206可以克服其阻抗。这种方法可在阻抗装置包括可腐蚀材料(例如在系带601情形中，为动物毛发)的实施例中使用。腐蚀材料可以是诸如盐酸的化学品。当阻抗装置包括可腐蚀材料时，可使用其他方式来破坏它。如果阻抗装置由薄钢板或其它材料制成，在足量的流体通过该阻抗装置且随着时间推移不断腐蚀之后，阻抗装置将被破坏。在阻抗装置包括例如软岩石或沙子的可腐蚀材料(该可腐蚀材料通过弱环氧树脂混合、形成并被硬化)的实施例中，另一个破坏阻抗装置的方法是通过压裂口102推送包括沙、玻璃或岩石的流体。破坏阻抗装置的另一方法是通过将一较大的物体(例如球)沿孔向下推并经过压裂口102。本公开中描述的关于使用阻抗装置进行延迟致动的系统和方法也可用于除了压裂口102以外的其他孔。 [0038] 图8示出了生产模式下的压裂阀500。当滑动套筒200被致动器206推向外环207时，压裂口102可以关闭，且生产口103可以打开。同时，压裂球501可以将止动球502推回入第一套筒202的内端，从而可以进一步允许压裂球501通过基管101滑动到另一压裂阀500。一旦生产口103被打开，就可以开始石油和天然气的提取。在一个实施例中，生产口可具有止回阀，以允许压裂继续下行而不将压裂流体推过生产口。 [0039] 上文所述的操作方法的细节可发生各种改变，而不脱离以下权利要求的范围。一些实施例可结合本文中作为独立步骤所描述的操作。同样地，所描述步骤中的一个或多个可以被省略，这取决于实现该方法的具体操作环境。应理解的是，上述的实施例是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施例可彼此组合使用。阅读了上文的描述，许多其它实施例对于本领域中的技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应结合所附的权利要求，连同这些权利要求权利覆盖的所有等效物来确定。在所附的权利要求中，“包括”和“其中”等术语被用作“包含”和“其中”等相应术语的纯语言等同物。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈