[发明专利]模块化过油管地下完井单元

说明书

提供了用于过油管完井的系统和方法，包括地下完井单元(SCU)系统，该系统包括：SCU无线收发器，其借助于与布置在井的井筒中的井下无线收发器进行的无线通信来与井的地面控制系统通信；一个或多个SCU锚固密封件，其具有收拢位置(使得SCU能够穿过布置在井的井筒中的采油管)和展开位置(以对井筒的裸眼部分的目标区域的壁密封，以在井筒中的相邻区域之间提供区域隔离)；以及一个或多个SCU扶正器，其具有收拢位置(使得SCU能够穿过布置在井的井筒中的采油管)和展开位置(以将SCU定位在井筒的裸眼部分的目标区域中)。

技术领域

本发明总体上涉及完井系统，并且更具体地涉及过油管完井系统。

背景技术

井一般包括井筒(或“井眼”)，其在地下钻取以提供进入位于地表下面的地理地层(通常称为“地下地层”)的通道，以便于从地层中提取诸如烃和水等的自然资源，便于将流体注入地层，或便于评价和监测地层。在石油工业中，通常钻出井以从地下地层中提取(或“采出”)诸如油和气等的烃。术语“油井”通常用于指设计用于采出油的井。在油井的情况下，通常与油一起采出一些天然气。采出油和天然气两者的井有时被称为“油气井”或“油井”。

开发油井通常包括钻井阶段、完井阶段和采出阶段。钻井阶段通常涉及在地下地层的一部分中钻出井筒，该部分预期含有能够采出的烃浓度，通常称为“烃储层”或“储层”。钻井过程通常由地面系统促进，该地面系统包括位于地表的钻机。钻机例如可以操作钻头以切割井筒，提升、降低和转动钻杆、工具以及井筒(通常称为“井下”)中的其它装置，使钻井流体在井筒中循环，以及一般情况下控制各种井下操作。完井阶段通常涉及使井准备好采出烃。

在一些情况下，完井阶段包括安装套管，对套管进行穿孔，安装采油管，安装用于调节采出流量的井下阀，以及将流体泵送到井中以压裂、清洁或以其它方式准备地层和井以便采出烃。采出阶段涉及经由井从储层中采出烃。在采出阶段期间，钻机通常由位于地面处的一组阀(通常称为“采油树(production tree)”)代替。采油树与井下阀协同操作，以调节井筒中的压力，控制来自井筒的采出流量，以及倘若需要附加完井工作(通常称为“修井”)则提供进入井筒的通道。抽油机(pump jack)或其它机构可以提供举升，该举升协助从储层中提取烃，尤其是当井中的压力太低以至于烃不能自由地流到地面时。来自采油树的出口阀的流动通常连接到中游设施的分配网络，例如将采出物运输到诸如炼油厂和出口终端等的下游设施的罐、管线和运输车辆。倘若完成的井需要修井操作，例如修复井筒或者移除并更换井下部件，则可能需要安装用于移除和安装工具、阀和采油管的修井机。

发明内容

本发明的申请人认识到，常规的井构造可能在钻井、完井和采出操作的各个方面产生复杂性。例如，通常在安装套管之后安装采油管，以避免额外的时间和成本，否则这些额外的时间和成本将涉及需要移除和重新安装采油管的修井操作。例如，在需要对井筒的一部分进行套管的修井操作的情况下，修井可能涉及将套管操作之前安装的已安装采油管收回，然后在套管操作完成之后重新运送采油管。因此，对于井操作员来说重要的是策划用于完成井的完整计划(包括完井计划)，以避免潜在的延迟和成本。不幸的是，井经常遇到不可预测的问题，甚至设计良好的井计划也易于改变，这会增加开发井的时间和成本支出。例如，随着时间的推移，井可能会使诸如水或气体等的不期望的物质从地层流入井筒中(通常称为“突破(breakthrough)”)。突破可能导致不希望的物质抑制采出流体或与采出流体的混合。例如，进入井筒的一部分中的水和气体可能与来自井筒的相邻部分的油采出物混合。突破经常发生在井筒的无套管(或“裸眼”)区段中，因为对于从地层流入井筒的流体来说没有实质性障碍。尝试的解决方案可以涉及给井筒的一部分加衬，以防止不希望的物质进入井筒。如果井筒的一部分严重受损，则可能需要放弃井筒的该部分。这可包括将井筒的受损部分密封，并且如果需要，钻取新的井筒区段，例如横向区段，该区段避开井筒的受损部分或以其它方式绕开井筒的受损部分。