带有可移除阻挡物的贯穿油管可膨胀压裂套筒

摘要

薄壁套筒被插入到井中，并膨胀至与周围管柱形成密封的密封位置。每个套筒具有球座。在对一区域穿孔之前，将套筒固定在穿孔下方的适当位置处。使球下落到该座上，积累压力以完成压裂。在全部区域被穿孔和压裂之后，优选通过溶解这些球来移除这些球，薄壁套筒留在管柱中，所述薄壁套筒已膨胀抵靠该管柱。然后就能从选定区域中开始开采。对于每个套筒来说，物体可以具有相同尺寸。套筒可以贯穿油管并进入到套管中。可以泵送酸来溶解这些物体。

说明书

发明人：Graeme Kelbie，Richard Yingqing Xu和Steve Rosenblatt

技术领域

本发明的技术领域为压裂技术，更尤其是涉及替换桥塞的技术， 所述桥塞在利用快速布置的可膨胀套筒完成压裂之后必须被磨铣掉， 并且阻挡物在全部区域被压裂之后被移除。

背景技术

压裂方法通常包括在井底开始的技术或是利用塞来隔离井的没有 被穿孔和压裂的部分，然后对第一区域进行穿孔和压裂，接着将另一 塞放在刚穿孔的区域上方，沿自底向上方向重复该过程，直到全部区 域被穿孔和压裂。在该过程结束时，磨铣掉全部阻挡物。为有助于磨 铣过程，塞可以由非金属材料或复合材料制成。虽然该技术可行，但 即使是磨铣掉较软的桥塞并将磨铣碎屑从井眼移除仍然需要花费大量 时间。

过去，已经使用过如USP7,533,721中所述的被磨铣掉的塞。一些 塞被用力打碎，以打开通道，诸如在USP6,026,903中所描述的那样。 其他设计利用具有如下特性的材料提供了一种塞：当施加磁场时，该 材料响应于该磁场，当移除该磁场时，该材料被移除。该设计描述在 USP6,926,089和6,568,470中。在多支线应用中，在支线完成之后， 从造斜器内溶解塞以重新打开主孔。这在USP6,145,593中进行了描 述。在USP5,425,424中描述了阻挡物，该阻挡物帮助展开伸缩通道， 然后被移除以便进行岩层压裂。在USP7,661,470中显示了纵向延伸径 向膨胀式封隔器，以使它们被释放。

本发明需要和提供的是一种压裂系统，其中具有外部密封件、卡 瓦或锚固件以及球座的薄壁套筒按顺序被送入并安置。下一区域被穿 孔，球被放置在座上，并且刚刚被穿孔的区域被压裂。重复该过程， 直到全部区域被压裂，此时，优选通过溶解所述球而将球从座移除。 薄壁套筒留下，但其足够薄以避免实质性地妨碍随后的开采流。套筒 可以与挠性管或线缆一起送入，并利用已知的安置工具膨胀成密封接 触，所述安置工具可以例如推动井下套管整形器通过套筒以使套筒以 及能够与套筒一起使用的外部密封件膨胀。本领域技术人员应当从优 选实施例描述以及相关附图的阅读中很好地理解本发明的各个方面， 同时应当理解，本发明的全部范围都将在附带的权利要求书中找到。

发明内容

将薄壁套筒插入到井中，并膨胀至与周围管柱形成密封的密封位 置。每个套筒具有球座。在将套筒固定在穿孔下方的位置处之后，对 一区域进行穿孔。球下落到该球座上，并且累积压力以完成压裂。在 全部区域被穿孔和压裂之后，优选通过溶解所述球来移除这些球，薄 壁套筒留在管柱中，所述薄壁套筒已经膨胀抵靠该管柱。然后可以从 选定区域开始开采。对于每个套筒来说，物体可具有相同的尺寸。套 筒可以贯穿油管并进入到套管中。可以泵送酸来溶解这些物体。

附图说明

图1是在设定位置的薄壁套筒的剖视图，球安放在座上；和

图2是图1中球从座被移除的视图。

具体实施方式

图1示出了套筒10，所述套筒优选为具有卡瓦12的薄壁金属管， 所述卡瓦具有锯齿形部14，所述锯齿形部用来在套筒10由来自通道 16内的作用力而径向向外膨胀时刺入周围的管柱（未显示）。密封组 件18在膨胀期间也被推靠在周围的管柱上。传送装置可以是用附图标 记22示意性示出的挠性管或线缆，这仅仅是举几个例子，膨胀装置 20可以是能够使处于套筒内的固定直径或可变直径的井下套管整形 器24前进的各种已知工具之一。可以想到使膨胀装置20和套筒10 之间可释放地连接，以便使二者在初始彼此保持以便于送入。随着套 筒开始膨胀，初始保持件（未显示）被破坏，并且初始的膨胀使套筒 10锚固，使得膨胀装置可以使井下套管整形器24前进，所述膨胀装 置可以包括可重新放置的锚固件和支撑井下套管整形器24的推送器 （stroker）的组合。

套筒具有渐缩的环状球座26，所述球座用来接收诸如球28的阻 塞物以封闭通道16。在特定套筒10上方的区域已被穿孔并且枪从井 眼下落或移除之后，球28下落。一旦枪移开并且所述区域被穿孔，球 28可以下落而坐放在座26上，这样，来自于地表的压力可以增大， 并且套筒10上方的新穿孔的区域可以被压裂。一旦完成压裂，就可以 将另一个套筒10送到较高的位置或更靠近井地表的位置，重复该过 程，直到在一间隔中的全部区域被压裂。当完成自底向上的压裂之后， 将一化学品添加到套筒10中，如箭头30示意性所示，该化学品优选 与球28反应以将球28破碎到使座26处的通道16再次被清通的程度。 球28可以是金属的或非金属的，所添加的物质可以是强酸或弱酸或者 是将导致球28丧失结构完整性或者进入到溶液中的其他物质。虽然溶 解球或使球破碎从而使得碎屑从井眼被移除是再次打通各个套筒的优 选方式，但是作为替代，可以将每个布置好的套筒中的球28吹过一个 或多个座26。

通道16在套筒膨胀之前的内部尺寸可以是恒定的，或者作为替 代，具有卡瓦12和密封组件18的上段可以具有初始较小的直径以便 送入，在完成膨胀之后，该直径膨胀为如图1所示的恒定直径。该膨 胀在未到达球座26的地方停止。

在优选自底向上进行压裂的方法中，对球28来说，各套筒可使用 相同的球尺寸。移除球28的替代性的可行方案是将其吹过球座26。 作为替代，球座可以由可溶解材料制成，该材料与球28的材料相同， 使得当两者都被移除时，仅仅由于其径向膨胀而目前稍微减小的套筒 壁厚是由增加套筒10而在偏移直径上的唯一减小。作为替代，各套筒 10可以具有位于卡瓦12和密封件18上方和下方的内槽，所述内槽可 以被工具卡住以纵向延伸套筒从而使其直径减小，以便作为溶解球而 使套筒在开采期间留在原位的替换方案，使套筒与球28一起从井眼物 理移除。

与通过自底向上的分区进行压裂的已知方法相比的优点现在对本 领域技术人员来说应该是显而易见的。套筒留在原处不动，优选通过 添加溶剂而使每个座上的球溶解并利用循环或反循环进一步使得任何 未溶解的片段移除到地表的方式，打开套筒中的通道。套筒可以穿过 已有的生产油管下入，并根据两个嵌套管柱之间的尺寸差而膨胀到下 面的壳体。套筒10的初始壁厚在膨胀后必须足够坚固以承受由压裂期 间作用在坐放的球上的压力引起的拉伸应力，在膨胀期间，套筒稍微 变薄，以使套筒由周围的套管支撑，对于每个套筒，所述套管已经在 膨胀位置上方被穿孔。套筒材料必须顺从膨胀而没有开裂的风险，并 且应该与井流体足够相容，以在穿孔和压裂需要压裂的全部区域的整 个过程中保持结构完整性。作为另一个选择，套筒10材料还可以由可 溶解材料制成，使得通过溶解所述球而有机会移除套筒和座，并且如 果卡瓦和密封组件从周围的管柱壁脱离，还有可能移除所述卡瓦和密 封组件。如果这样，来自留在后面的套筒和座的偏移直径减少量可以 进一步减到最小。

套筒的初始壁厚优选为初始0.25英寸，由于膨胀并根据膨胀的百 分比，壁厚可减少5%以下。利用挠性管单元（如果可用）或利用更 经济、能更容易展开的线缆快速传送套筒的能力意味着对于待压裂的 每个区域传送套筒会花费更少的时间。根据井眼的方向，可以向下泵 送球28或者使球简单地下落。虽然球的优选形状为球体，但是，也可 以使用能够坐放在座26上的其他物体，例如刮塞或其他细长物体。

大部分的时间节省是因为无需磨铣掉过去用于分隔区域以便压裂 的桥塞。与仍然可能要在井眼中留下某些塞部件的磨铣工艺相比，优 选的溶解工艺更快，并且在压裂后传送更大的特定偏移直径。

上文的说明示出了优选实施例，在不脱离本发明的情况下，本领 域技术人员可以进行许多修改，本发明的范围由所附权利要求书的文 字和等效范围确定。