[发明专利]井下钻进渐进加压致动工具以及使用其的方法

说明书

背景技术

生产烃类产品的井通常由水力碎裂操作来激发，其中压裂液（fracturing fluid）可以被引入地下地层（subterranean formation）的一部分中，所述地下地层在足以在地下地层中产生或增强至少一个碎裂的液压下被井孔穿透。以这种方式激发或处理井孔会增加从井中生产的烃类产品。碎裂设备可以结合在用于整个生产过程中的套管柱（casing string）中。作为替换方式，包括碎裂设备的套管柱可以在操作期间和/或完成操作之后可移除地放置在井孔中。套管柱和碎裂设备可到达井孔中的预定深度。可经由一个或多个装填器（packer）的操作来隔离地下地层中的各个“区域”，这也可有助于将套管柱和碎裂设备固定在位。

在将套管柱和碎裂设备放置在井孔内之后，可能会需要对套管柱和碎裂设备进行“压力测试”，以确保两者的完整性，例如，确保在安置套管柱和碎裂设备期间没有出现孔或泄漏。压力测试通常包括将流体泵送至套管柱的轴向流动孔中以便压力在内部被施加至套管柱和碎裂设备，并且包括将液压保持足够的时间以确保不出现孔或泄漏。为了实现这个，出自套管柱的流体路径不可以开放，例如，必须关闭或限制碎裂设备的所有端口或窗口、以及任何额外的流体连通线路。

在已经进行了第一次压力测试且已经确认了套管柱和碎裂设备的完整性之后，可以移除地面设备，且可能会经过一段时间，有时几周或更长时间。在此期间，井可保持无人值守状态。当准备好开始碎裂操作时，操作人员可能会通常希望进行第二次压力测试，以确保套管或碎裂设备的完整性没有受到危害。

在第二次压力测试之后，可开始碎裂操作。为了将流体与地下地层连通或使装置运行以便致动碎裂设备的目的，这样的操作将需要提供出自套管柱和/或碎裂设备的流体连通路线。

通常，采用压差阀（differential valve，差动阀）以在压力测试之后提供出自套管柱的流体路径。这种压差阀被设计为在达到阈值压力之后开启。然而，对于压差阀将要打开时的压力而言，压差阀通常是不准确的。此外，一旦打开了压差阀，就不能关闭。因此，压差阀仅允许在阈值压力下进行一次压力测试。如果需要第二次压力测试，那么必须采用堵塞装置（例如，镖状物或球）来阻挡经由压差阀的流体路径或者第一压力测试不能达到压差阀将要打开的阈值压力处的压力或接近该阈值压力的压力。此外，一旦已经在阈值压力下或在阈值压力附近进行了压力测试，则井就会打开，从而难以（如果不是不可能的话）在第一次压力测试之后实现井孔控制，因此会造成各种危险，例如爆裂或烃类产品的损失。因此，需要一种工具，所述工具会在多次压力测试的最后一次测试之后提供流体线路，同时在完成最后一次压力测试之前保持井孔。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种检修地下地层的方法，所述方法包括：在井孔内定位包括轴向流动孔的井孔检修工具；对井孔检修工具的轴向流动孔进行第一次压力施加，其中在第一次压力施加期间，井孔检修工具内的压力为至少第一上阈值，从而允许轴向流动孔内的压力在第一次压力施加之后下降为低于第一下阈值；对井孔检修工具的轴向流动孔进行第二次压力施加，其中在第二次压力施加期间，井孔检修工具内的压力为至少第二上阈值，从而允许轴向流动孔内的压力在第二次压力施加之后第二次下降并降低为第二下阈值；以及经由井孔检修工具的一个或多个端口使流体与井孔、地下地层或井孔和地下地层这两者连通。

根据本发明的另一个方面，提供了一种井孔检修工具，所述井孔检修工具包括：圆柱形本体，所述圆柱形本体包括轴向流动孔和一个或多个端口；第一滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使轴向流动孔内的第一次压力施加将引起第一滑动套筒在圆柱形本体中移动；第二滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使轴向流动孔内的第一次压力施加的减退将引起第二滑动套筒在圆柱形本体内移动；第三滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使轴向流动孔内的第二次压力施加将引起第三滑动套筒在圆柱形本体内移动；以及第四滑动套筒，同心地插入圆柱形本体内，并被构造为使对轴向流动孔的第二次压力施加的减退将引起第二滑动套筒在圆柱形本体内移动，从而暴露端口。