用于钻井泄流井眼配置的柔性衬管

摘要

本发明公开一种用于钻井泄流井眼配置的柔性衬管。该衬管用于插入泄流井眼中，包括具有中心孔的弹性管状构件，其中所述管状构件由第一连续螺旋缠绕线形成，所述第一连续螺旋缠绕线设置有允许流体与管状构件连通的通道。

说明书

技术领域

本发明涉及一种井眼衬管，尤其涉及一种柔性衬管(liners)，该柔性衬管能够从主井眼设置到横向泄流井眼(lateral drain hole)。

背景技术

当钻油、气或水等地下井时，井眼从地表钻到流体承载地层(fluidbearing formation)。除了具有受限的竖直延伸部分外，这种结构经常具有重要的水平延伸部分。因此，在地下生产区(流体藏)钻出非竖直井眼(也称作偏斜、横向或水平井眼)是有利的，以便增加从横向井眼到主井眼的流体的生产流速。这些横向井眼常常是从主竖直井眼钻出的井眼，请参见图10。这些离开现有井眼进入生产流体藏的横向井眼被称作泄流井眼。

横向泄流井眼可以是疏松的并保持它们的稳定性。可通过沿井眼的至少一部分或整个长度插入管状衬管来保持井眼的开放。带孔衬管用于横向井眼的控砂应用。在这种应用中，丝线，丝线筛网或滤管包裹带孔衬管(其为基管)并焊接到带孔衬管上，以便从流体藏的流体过滤出沙子。例如，专利文献WO 03091535和US 5849188中公开了沙控滤管。

横向井的一个问题是把衬管或其它井下工具配置到横向井眼中需要衬管具有从沿主井眼配置的工具弯曲进横向泄流井眼的弯曲性能，典型地，当横向泄流井眼从主井眼以90°角度形成时。引导件(其为配置衬管的工具的一部分)导致衬管弯曲，从而能够从主井眼进入横向泄流井眼，使衬管弯曲并使衬管定向到地层中。然而，衬管的基管常常不能提供使衬管从主井眼插入横向井眼的足够柔性。

本发明提供柔性衬管，从而能够容易地配置到与主井眼成任意角度的横向泄流井眼中。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种用于插入泄流井眼的衬管，包括具有中心孔的弹性管状构件，其中所述管状构件由第一连续螺旋缠绕线形成，所述第一连续螺旋缠绕线设置有允许流体与管状构件连通的通道。

所述螺旋缠绕线形成螺旋弹簧型结构，从而制造成柔性管状构件。由于具有柔性，衬管能够围绕主井眼的角落以小曲率半径容易地进入横向泄流井眼中。

所述管状构件还包括第二连续螺旋缠绕线，所述第二连续螺旋缠绕线同心地位于第一连续螺旋缠绕线的内部。由于用两个或更多个螺旋弹簧型结构形成管状构件，这有助于衬管的旋转。

通过管状构件的线上的孔，流体能够从衬管外部连通到衬管内部。优选地孔是圆形的。可选地，通过线的相邻线圈之间的间隔流体与衬管连通。

线典型地具有多边形截面，优选地为矩形或正方形截面。

衬管能够包括衬管靴，衬管靴闭合管状构件的一端。优选地，衬管靴具有圆锥体形状。由于衬管靴闭合管状构件的一端，这有助于把衬管引导进泄流井眼中，并有助于沿井眼引导衬管。

衬管能够还包括位于管状构件的一端处的支撑件。所述支撑件优选地包括把衬管保持在适当位置的固定装置。固定装置能够具有柔性或关节臂。一旦衬管插入横向泄流井眼中，通过把固定装置固定到主井眼的套管的地层侧，固定装置把衬管保持在适当位置。

在一个实施例中，衬管还包括传感器。把传感器定位在衬管上，这有助于把传感器插入横向泄流井眼中。衬管还包括天线。天线允许给传感器供应电力和发射数据到主井眼中的传感器和询问工具和接收传感器和询问工具的数据。衬管还能够包括流速控制装置。

衬管能够用作横向泄流井眼中的孔沙滤管。

根据本发明的第二方面，提供一种沿井眼配置衬管的方法，包括步骤：沿井眼插入权利要求1-14中的任一衬管；和把衬管引导进横向泄流井眼中。优选地，衬管被引导进与主井眼垂直的横向泄流井眼中。衬管能够配置到横向泄流井眼中以便加固泄流井眼，过滤流体，把传感器和/或控制装置配置在泄流井眼中。

附图说明

图1显示根据本发明的衬管的实施例；

图2显示根据本发明的衬管的实施例的切割剖面图；

图3显示形成本发明的衬管的实施例；

图4显示根据本发明的衬管的实施例；

图5显示根据本发明的水平泄流井眼中的衬管的实施例；

图6显示根据本发明的衬管，用于把传感器配置在泄流井眼中；

图7显示根据本发明的水平泄流井眼中的衬管的实施例；

图8显示根据本发明的衬管，其从主井眼插入水平泄流井眼；

图9a-e显示根据本发明的衬管配置工具，其把衬管从主井眼插入水平泄流井眼中；

图10显示具有横向泄流井眼的主井眼的示意图。

具体实施方式

图1和图2显示本发明的用于横向泄流井眼的衬管的第一实施例。衬管1包括管状构件2，管状构件2具有由连续螺旋缠绕线4形成的中心孔，该缠绕线(wire)4上形成孔3。相邻螺旋缠绕线的线圈彼此接触以便线形成管状结构。形成管状构件的线4具有矩形截面。也能够使用其它截面形状，例如三角形，圆形或正方形。然而，正方形或矩形截面是优选的。相邻线圈的线完全地彼此接触，从而使得与管状构件连通的流体限制在线4的孔(通道)3。线4的孔3允许油和/或气流穿过衬管从周围地层进入井中。孔的分布和尺寸会影响来自井的流体的流速。因此为了确保井生产率不受损害，孔的尺寸根据粒子的尺寸和流体藏中的流体流速变化，在流体藏中已经钻出了水平泄流井眼。这些线上的孔可以是圆形件或插槽，这些孔的分布可沿衬管的长度变化。参考图3，在生产线4期间形成孔3，然后通过螺旋缠绕线，从而使线形成管状构件2。可选地，可在用线已经制造好管状构件之后，在线上钻出孔。管状构件形成为具有足够柔性，能够在从主井眼到横向泄流井眼的角落处以小曲率半径弯曲。

图示了一个具有形成衬管的管状构件的螺旋弹簧型结构的螺旋缠绕线。然而，可选地，管状构件可包括两个或更多个螺旋缠绕线，每个螺旋缠绕线具有螺旋弹簧型结构。对于本实施例，管状构件由第一外部螺旋缠绕线和第二内部螺旋缠绕线形成，第二内部螺旋缠绕线同心地位于第一外部螺旋缠绕线内。第二内部螺旋缠绕线形成的螺旋弹簧型结构的直径小于第一外部螺旋缠绕线形成的螺旋弹簧型结构的直径，从而使得第二内部螺旋缠绕线能够装配在第一外部螺旋缠绕线内。这种双螺旋线形式允许衬管旋转。衬管旋转有助于插入井眼中，特别是在该过程产生阻力时，并且提高了结合作业。

本发明的第二实施例包括衬管，该衬管在管状构件的线圈之间具有间隔以便允许来自衬管外部的流体流进内部。管状构件的线圈之间的距离取决于流速和所应用的地层的粒子尺寸。

在衬管是由连续螺旋缠绕线形成的管状构件的情况下，当衬管从主井眼进入横向泄流井眼时，管状构件的柔性允许衬管以小曲率半径弯曲而进入横向井眼的开口中。

由于横向泄流井眼常常是疏松的，衬管能够用作泄流井眼中的沙滤管，以便过滤出流体藏中抽取出的流体的沙子。通过防止疏松地层压塌泄流井眼，因此衬管还有助于给泄流井眼提供稳定性。

如图4所示，衬管靴5能够放置在管状构件2的末端处以便关闭衬管1的一个末端。闭合的末端是衬管的井下端，圆锥体形衬管靴有助于衬管插入横向泄流井眼中。

如图5所示，衬管1能够在它的一个末端处包括支撑件6。衬管能够通过主井眼的套管7的钻孔进入横向泄流井眼，衬管末端处的支撑件6包括固定装置(例如关节臂)8，该固定装置(例如关节臂)8把衬管连接到主井眼，并把衬管保持在地层9中的套管7后面的适当位置。一旦衬管已经插入横向泄流井眼，那么支撑件的一部分就定位在套管中，该臂能够延伸并把衬管固定到地层9的套管中。

参考图6和7，衬管1能够用于把传感器10配置在横向泄流井眼中。传感器沿衬管布置并连接到支撑件6处的天线(antenna)11。传感器通过电导线(即衬管内连续延伸的电线、电缆)12连接到天线11。天线11能够接收从传感器10发射的数据，并与主井眼14中的询问工具(interrogatingtool)13通信。询问工具13能够通过天线向传感器传输电力并获取来自天线的数据，用于向地面传送信息。传感器能够是适用于井眼的、测量地层特性的任意种类的传感器，例如温度传感器或监控化学或电学或声学信号的传感器。衬管能够用作沙控滤管和用于定位传感器，或仅用于定位传感器。衬管还能够用于定位控制横向泄流井眼中的流速(或流量)的任何装置。

参考图8，柔性衬管1通过衬管配置工具15沿主井眼14放置。衬管下压到主井眼中，并引导向行进到横向泄流井眼16的套管7的开口，横向泄流井眼16以小曲率半径从主井眼14钻进到地层9中。

参考图9a-e，用于把衬管插入横向泄流井眼的衬管配置工具15包括能够保持多个衬管1的回转衬管存储室(revolving liner storagecompartment)17。配置工具还包括引导件18，该引导件18能够与横向泄流井眼16的开口排列对齐并具有通道，衬管通过该通道从存储室进入并离开工具进入横向泄流井眼16中。引导件的出口孔能够设定成泄流井眼的角度，例如90°，这允许衬管插入与主井眼垂直的横向泄流井眼中。

一端具有局部柔性部分20的推动装置19将柔性衬管1推出存储室17，通过引导件18并进入泄流井眼16，如图9b和9c所示。推动装置19的柔性部分还进入引导件，并允许衬管被推出配置工具而进入横向泄流井眼中。衬管被推动通过引导件，引导件使衬管弯曲并产生衬管以需要的角度进入横向泄流井眼所需的曲率。

一旦衬管插入，推动装置返回到它的初始位置，如图9d和9e所示，配置工具能够位于下一个泄流井眼的前面，重复相同过程。尽管实例显示衬管从主井眼以90°角度插入泄流井眼中，但是衬管能够插入与主井眼成任意角度的泄流井眼中。图10显示与主井眼14成不同角度的泄流井眼16。

衬管还可包括其它元件，例如用于区域隔离的填充器和液压元件。尽管所描述的衬管用于把传感器配置到横向泄流井眼中，但是衬管能够用于把其它装置插入到横向泄流井眼中。