[发明专利]密封井孔中的环形间隙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封形成于地层内的井孔中的间隙的方法。将被密封的间隙可以位于例如套筒与井孔壁之间、内套筒与外套筒之间或者开采管与套筒之间。

背景技术

一般通过套筒与井孔壁之间的水泥层密封井孔中的套筒。但已知的是由于固化期间水泥收缩，因此水泥不能总提供所希望的密封程度。由于这种收缩，因此在水泥中可能出现微小的环，这些环形成了迁移路径，导致不希望的流体流过井孔。

另外，已经提出借助于环形密封件来密封安置在井孔中的管状元件与在管状元件周围延伸的壁例如井孔壁之间的环形间隙，所述环形密封件由当与烃流体接触时溶胀的材料制成。将该环形密封件与管状元件的外表面相连，并且然后将其上连有环形密封件的管状元件下降到井孔中。当烃流体流到环形间隙中时，密封件溶胀并且由此密封环形间隙。尽管这种密封方法提供了优良的结果，但在将管状元件下降到井孔内的过程中存在可能损坏密封件的固有问题，特别是如果环形间隙窄的话更是如此。在一些有用的应用中，环形间隙甚至极窄，以致于不可能将其上连有密封件的管状元件下降。

而且，如果将要密封的间隙具有不规则形状，则充分密封将是困难的。例如，如果间隙由井孔壁(部分)界定，则在井孔具有在井孔钻探期间无意间出现的冲蚀断面的情况下使用环形密封件充分密封可能是不可能的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种克服上述问题的密封形成于地层内的井孔中的间隙的改进方法。

根据本发明，提供一种密封形成于地层内的井孔中的间隙的方法，该方法包括：将多个可溶胀颗粒引入所述间隙，该颗粒当与所选择的流体接触时容易溶胀，和使所述选择的流体与所述可溶胀颗粒接触，由此使所述可溶胀颗粒溶胀以在所述间隙中形成溶胀颗粒体。

由此相对容易实现了在井孔中希望的位置放置可溶胀颗粒，因为这些颗粒在溶胀之前相对小并且因此可以通过井孔中窄的通道。另外，颗粒进入可能存在于待密封的间隙中的不规则形状，并且在颗粒溶胀后完全密封这些不规则形状。使选择的流体与可溶胀颗粒流动接触的步骤包括其中将选择的流体主动泵送至可溶胀颗粒的应用以及其中使选择的流体自然流向可溶胀颗粒的应用。例如，选择的流体可以是从地层流到井孔中的水或油，或者从设置在可溶胀颗粒附近的水泥层中迁移出来的水。

适宜地，通过将载带流体流中的可溶胀颗粒泵送到所述间隙中而将可溶胀颗粒引入所述间隙。如果可溶胀颗粒当与所选择的流体接触时只是非常缓慢地溶胀，则该载带流体可以是选择的流体。因此，在这种应用中将可溶胀颗粒和选择的流体以单个物流同时泵送。作为选择，可以首先泵送可溶胀颗粒，随后是选择的流体。

在优选实施方案中，所述间隙是延伸到井孔中的管状元件与在管状元件周围延伸的壁之间界定的环形间隙。作为选择，所述间隙是延伸到井孔中的管状元件的内部(的一部分)或者井孔本身(的一部分)。在这些应用中，例如出于放弃井孔的目的，溶胀颗粒体适宜地在所述间隙中形成栓塞。

在合适的实施方案中，管状元件是用于将地层流体输送到地面的开采管，和所述壁是井孔壁或井孔套筒。作为选择，管状元件是井孔套筒和所述壁是井孔壁或者另一个井孔套筒。为了便于参考，本文中使用的术语“井孔套筒”意在指井孔套筒和井孔内衬两者。在传统术语中，井孔套筒从井下位置向上延伸到地面，而井孔内衬不会完全向上延伸到地面。

如果环形间隙将用水泥(部分)填充，这是内部套筒与外部套筒之间的环形间隙或者套筒与井孔壁之间的环形间隙的通常情形，则优选将可溶胀颗粒混合到水泥流中，随后将其泵送到环形间隙中。由于当与来自水泥中的水接触时或者当与渗出流体接触时溶胀的颗粒的密封效应，因此以这种方式减轻了井液通过水泥中可能的微小裂缝的渗出。

作为选择，在将水泥泵送到环形间隙中之前或之后，可以将可溶胀颗粒泵送到环形间隙中。在该情况下，将溶胀颗粒体设置于环形间隙中水泥层的上方或下方，以在环形间隙中形成另外的密封层。

在另一个有吸引力的实施方案中，管状元件是具有用于地层流体的入口的开采管，和所述壁是井孔壁，其中引入可溶胀颗粒的步骤包括将颗粒沉积在所述入口与井孔壁之间。由于颗粒当与不希望的流体接触时溶胀，因此以该方式减少或阻止了不希望的流体例如油井的水流入开采管。

使所述选择的流体与可溶胀颗粒流动接触的步骤可以包括，例如将选择的流体泵送到环形间隙中、将于容器中的选择的流体引入井孔并随后将流体从容器中放出或者将可溶胀颗粒放在水泥层附近以使来自水泥中的过量水引起颗粒溶胀。而且，可以通过开采的井液例如油或地层水促使颗粒溶胀，当开采井时这些流体与可溶胀颗粒接触。在选择的流体是地层水的情况下，可能只在长时间连续采油之后发生颗粒的溶胀。