[发明专利]通过增加压缩来改变膨胀力

说明书

相关申请

本申请要求申请号为61/115787的申请的优先权，而且本申请与同时提交的申请号为61/115779、名称为“通过增加压缩来改变膨胀力”的申请有关。

关于联邦政府资助的研究与发展的声明

不适用。

技术领域

本公开总体涉及一种用于使钻出的孔中的可膨胀套管膨胀的系统和方法。更特别地，本发明涉及用于减小使套管膨胀所需的膨胀力的量的方法。

背景技术

传统地，在形成井眼时，很多套管被安装在钻孔中，以防止钻孔壁塌陷以及防止钻井流体不期望地流入地层中或者来自地层的流体不期望地流入钻孔中。在多个层段中钻出钻孔，由此，要安装在下部钻孔层段中的套管通过上部钻孔层段的之前已安装的套管而被下入。该过程的结果是，下部层段的套管通常具有比上部层段的套管小的直径。因此，套管呈现嵌套布置，其中套管直径沿着向下方向减小。水泥通常设置在套管的外表面与钻孔壁之间，以便从钻孔壁密封套管。

该嵌套布置的结果是，在井眼的上部部分处需要较大钻孔直径。这样的大钻孔直径由于套管操纵装备重、钻头大以及钻井流体和钻井钻屑的体积增大而引起成本增加。另外，在钻孔底部所需要的小直径套管不可能允许钻井流体的期望流速。由于这些原因，可能期望使一个或多个套管柱的直径扩张，以降低否则必要的直径减小。可膨胀套管在本领域是已知的。

使上部套管段的直径扩张允许下部套管段具有较大直径，这是由于管的较宽部段将通过膨胀的上部层段套管安装。除了其它技术之外套管的膨胀可通过使心轴经过套管来实现。心轴通常呈截头圆锥形并且具有比套管的未扩张直径大直径。在自底向上的技术中，心轴通常在套管段插入钻孔之前放置在套管段的底部。在一些实例中，可膨胀套管可在心轴上被下入钻孔中。在套管和心轴被放置到钻孔中之后，心轴被向上牵拉通过未膨胀的套管，从而使套管膨胀。

如果可膨胀套管被搁置在心轴上并且由心轴支承，则在心轴上施加向上的力将使套管向上运动。在其它实例中，套管可以不支承在心轴上，但是心轴上的可用的向上力不足以克服开始使套管径向膨胀所需的膨胀力。在任一种情况下，期望减小所需的膨胀力。

附图说明

下述附图形成本说明书的一部分并且被包括以便进一步举例说明本发明请求保护的主题的某些方面，而且不应该用来限制或限定本发明请求保护的主题。因此，通过参照结合附图进行的下述说明将得到对本发明的实施例、进一步的特征及其优点的更全面的理解，其中：

图1是示出根据本发明的一个实施例用于使管膨胀的一种系统的示意图；

图2是示出根据本发明的第二实施例用于使管膨胀的另一种系统的示意图；

图3是示出根据本发明的第三实施例用于使管膨胀的又一种系统的示意图；

图4是示出根据本发明的第四实施例用于使管膨胀的再一种系统的示意图；

图5是示出根据本发明的第五实施例用于使管膨胀的另一种系统的示意图。

然而，应注意的是，所附附图仅仅说明本发明请求保护的主题的某些实施例，因此不能看作限制本发明请求保护的主题的范围，这是由于本发明请求保护的主题容许其它等效的实施例。

应理解的是，附图不是按比例绘制的，而且不用于说明部件的尺寸或相对尺寸。另外，应理解的是，在此参照竖直钻孔说明的构思等同地适用于弯曲的、倾斜的以及其它非竖直的钻孔。

具体实施方式

参照图1，第一衬管124放置在地层128内的钻孔126内部。如果井是离岸井，则通过搁置在海底上的钻机、浮式钻机或其它舰船钻出钻孔126。在该情况下，包括从海底到水面舰船的长钢管的隔水管132允许钻井泥浆被泵送到钻孔126中并且返回到水面。

如本领域所已知的，第一衬管124具有上端部134，该上端部可通过在第一衬管124与地层128之间的环形空间之间填充水泥而固定在钻孔中。上端部134可联接至防喷器(BOP)138，在过大的地层压力有从井中喷出的预兆的情形中可关闭该防喷器。

在通常的操作中，钻井循环持续进行，直到达到期望深度，由此，钻头被移除，而且第一衬管124被下入钻孔中。然后，若期望的话，第一衬管124被膨胀和/或被用水泥固定。然后，钻头穿过第一套管124被重新插入钻孔中，第二钻井循环开始并且持续进行，直到达到下一期望深度。钻头再次被移除，第二衬管140被插入穿过第一衬管124并且进入钻孔126中。第二衬管140的外直径小于第一衬管124的内直径，从而在第二衬管140经过第一衬管124时提供间隙。衬管140具有上端部144和下端部146。