用于通過生產管道的井激勵的可調整的隔離套筒組件的制作方法
【專利說明】用于通過生產管道的井激勵的可調整的隔離套筒組件
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求要求享有于2012年7月17日提交的待審的美國臨時申請序號N0.61/672, 565的優先權和權益，其整個公開通過引用而結合在本文中，用于所有目的。
[0002]發明背景 1.
技術領域
本公開總地涉及一種隔離套筒，其在通過生產管道進行水力壓裂操作期間用于保護井口免于高的破裂壓力，并且尤其涉及一種套筒組件，其在長度上是可調整的，以適應不同的井口疊層和公差方面的變化。
[0003]2.現有技術的描述
一種用于油井或氣井的處理類型被稱為井壓裂或井“破裂”。在典型的破裂操作中，適配器連接在井口部件的上端，并且將高壓液體向下抽送到井中，以便在地層中產生壓裂部。在壓裂流體中時常包含支撐劑材料，其進入壓裂部中，以便在除去高壓之后保持壓裂部打開。水力壓裂對于具有低滲透性和恰當多孔性的承載碳氫化合物的地層是特別有用的，因為夾帶的碳氫化合物可以更容易地流過地層中所產生的壓裂部。
[0004]破裂流體壓力時常在高達8，000至9，OOOpsi的壓力范圍內；而正常的井口操作壓力可能是幾百至幾千psi。因此，破裂壓力通常超過了井口和其相關聯的閥門的額定壓力。此外，對壓裂流體的添加劑，例如支撐劑對于井口部分可能是非常磨損性的和毀壞性的。隔離套筒有時用于解決過壓和流體侵蝕的問題。總地說來，隔離套筒密封在井口上方的適配器和延伸到井中的外殼或管道之間。
【發明內容】
[0005]這里公開的是壓裂井眼的示例。在一個示例中公開了用于與井口組件使用的壓裂組件，其包括選擇性地安裝在井口組件上的壓裂卷筒、設置于壓裂卷筒的軸向孔的密封件、和隔離套筒。隔離套筒具有與壓裂流體的供應部選擇性連通的一個端部。隔離套筒的一部分延伸到井口組件的主孔中，并且在壓裂流體和井口組件的構件之間限定了屏障。隔離套筒具有帶螺紋部分的外表面，該螺紋部分與套筒內表面上的螺紋相接合，該螺紋具有一定的長度，使得隔離套筒相對主孔內的軸向位置是可調整的。可包含防旋轉螺釘，其被徑向設置以穿過壓裂卷筒的側壁，并且具有一個端部，其插入到密封件的外表面中所形成的凹槽中，使得密封件被旋轉固定在壓裂卷筒上。這個示例可選地包含了一種鎖定螺釘，其被徑向設置成穿過壓裂卷筒的側壁，并且與遠離凹槽的密封件的端部相接觸，并且將力施加至被引導朝向凹槽的密封件上。密封件可包括環形承載環、堆疊到承載環上的環形彈性的壓縮密封件、堆疊到壓縮環上的環形壓縮環、軸向地形成于承載環的側壁中的通道、壓縮密封件、壓縮環、和插入到通道中的緊固件，并且緊固件均具有螺紋接合到承載環中的下端以及與壓縮環干涉接觸的上端。在一個實施例中，井口組件是第一井口組件，其中壓裂卷筒選擇性地安裝在第二井口組件上，第二井口組件具有軸向位置處的構件，該軸向位置不同于第一井口組件的構件的軸向位置，并且其中隔離套筒通過旋轉而進行選擇性地重新定位，并將第二井口組件中的構件與壓裂流體隔離開。井口組件可包括安裝在管道卷筒上的生產閥門，且其中隔離套筒延伸穿過生產閥門并延伸到管道卷筒中。在一個示例中，隔離套筒延伸經過管道卷筒中的螺紋，并從而在壓裂流體和管道卷筒中的螺紋之間限定了屏障。
[0006]這里還公開了一種用于與井口組件使用的壓裂組件，其由壓裂卷筒以及位于壓裂卷筒中的隔離套筒組成，壓裂卷筒選擇性地安裝在井口組件上并具有與各個井口組件中的主孔對準的軸向孔，隔離套筒用于將隔離套筒中的壓裂流體與位于其中一個井口組件的軸向位置處的所選構件隔離開。隔離套筒是可調整的，從而將壓裂流體與另一井口組件中所選擇的而且處于不同軸向位置的構件隔離開。隔離套筒的外表面上的螺紋提供了壓裂卷筒中的隔離套筒的軸向調整。在壓裂卷筒中可提供防旋轉螺釘，用于將隔離套筒旋轉地錨定在壓裂卷筒上。密封件可設于隔離套筒和壓裂卷筒中的軸向孔壁之間的環形空間中，其中隔離套筒上的螺紋與密封件上的螺紋相接合，使得隔離套筒的旋轉將隔離套筒調整至安裝有壓裂卷筒的其中一個井口組件中的不同的高度。
[0007]這里公開了一種壓裂井的方法，其包括對安裝在井上的井口組件提供壓裂流體的供應部，將隔離套筒插入到井口組件的主孔中，以使井口組件中的構件與壓裂流體隔離開，并且調整在主孔內的隔離套筒的軸向位置。在一種示例性的方法中，隔離套筒被插入到第二井口組件中，其具有比第一井口組件中的構件更低的構件。在第二井口組件的主孔中調整隔離套筒的軸向位置，從而將第二井口組件中的構件與壓裂流體隔離開。可選地，隔離套筒處于安裝在井口組件上的壓裂卷筒中，并且密封件處于隔離套筒和壓裂卷筒之間。
【附圖說明】
[0008]上面已經陳述了本發明的某些特征和好處，其它特征和好處將隨著結合附圖所做的說明而變得清晰明了，其中:
圖1是根據本發明的一個實施例安裝在井口組件上的壓裂系統的一個示例性實施例的側截面圖。
[0009]圖2是根據本發明的一個實施例的圖1的壓裂系統的上部部分的一個示例的截面圖。
[0010]圖3是根據本發明的一個實施例的圖1的壓裂系統的下部部分的一個示例的截面圖。
[0011]圖4是根據本發明的一個實施例安裝在不同井口組件上的圖1的壓裂系統的側截面圖。
[0012]雖然本發明將結合優選實施例進行描述，但是應該懂得其并不意圖將本發明局限于該實施例。相反，其意圖覆蓋所有包含在所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍內的備選方案、變體和等效物。
【具體實施方式】
[0013]現在將在后文中參照附圖更完整地描述本公開的方法和系統，在附圖中顯示了實施例。本公開的方法和系統可采用許多不同的形式，并且不應該認為局限于這里所闡述的例證性的實施例，相反提供這些實施例將使本公開更為徹底和完整，并將其范圍完全傳達給本領域中的技術人員。全文中相似的標號標識相似的元件。
[0014]應該懂得本公開的范圍并不局限于結構、操作、精確材料或所示和所述實施例的精確細節，因為改型和等效物對于本領域中的技術人員將是清晰明了的。在附圖和說明書中已經公開了例證性的實施例，并且雖然采用了特定的術語，但其只是從普通和描述性的意義上使用的，而不用于限制目的。
[0015]在圖1的側截面圖中顯示了井口組件10的一個示例。井口組件10定位在橫穿地層14的井眼12的上方。圖1的井口組件10結合壓裂操作來使用，從而在地層14中可形成壓裂部16，而且其開始于井眼12的壁中。圖中顯示了壓裂系統17，其包括安裝在井口組件10的上端的環形壓裂卷筒18。供應部線20聯接在壓裂卷筒18上，其將壓裂流體從流體源21傳送給井口組件10。壓裂卷筒18安裝到生產閥體22上，其顯示具有相對井口組件10的軸線Ax橫向延伸的橫向孔24。橫向孔24與主孔25相交，主孔25軸向穿過井口組件10。所示閥體22同軸地安裝在具有軸向空間的管道卷筒26上，其中管道懸掛器28安裝在該軸向空間中。圖1的井口組件10還包含一系列生產管道30，其上端連接在管道懸掛器28上，并且延伸到井眼12中。管道卷筒26位于外殼卷筒32上，其具有用于支撐一系列外殼36的外殼懸掛器34，其還延伸到井眼12中，并界定管道30的界限。在圖1的示例中，夕卜殼卷筒32安裝在下部卷筒38上，其顯示擱置在層14的表面40上。
[0016]壓裂系統17還包括環形隔離套筒42，其顯示聯接在壓裂卷筒18中，并且向下懸掛且同軸地插入管道懸掛器28中。顯示可選的集中環43同軸地插入在隔離套筒42和壓裂卷筒18之間。在一個示例中，隔離套筒42屏蔽井口組件10的部分免于壓裂流體的磨損和/或壓力，其可能損傷那些部分中所選擇的構件。所選擇的構件的示例包括生產閥體22中的元件和井口組件10中的螺紋表面。另外，圖中顯示在通道45中提供了上部鎖定螺釘44，通道45徑向延伸穿過壓裂卷筒18的本體。鎖定螺釘44具有內部徑向端部，其在壓裂卷筒18的本體中突出來，并選擇性地將軸向向下的力施加于隔離套筒42上，從而將隔離套筒42固定在主孔25中。在圖1中還顯示了防旋轉螺釘46，其延伸穿過壓裂卷筒18中的橫向通道47。如下面將更詳細所述，防旋轉螺釘46的內部徑向端部將隔離套筒42旋轉地固定在壓裂卷筒18中。
[0017]圖2是壓裂卷筒18的一部分和隔離套筒42的上端的放大圖。在這個示例中，顯示了運送工具48聯接在隔離套筒42的上端，并且可選地作為用于在壓裂卷筒18所形成的軸向孔49中插入隔離套筒42的裝置來提供。J形-凸柄50徑向向外從運送工具48突入到凹槽51中，凹槽形成于隔離套筒42的內圓周中，并且定制尺寸以接收J形-凸柄50。在J形-凸柄50不收縮的實施例中，凹槽51可沿著隔離套筒42的內表面圓周然后軸向沿著隔離套筒42的內表面延伸一部分。
[0018]環形密封組件52的一個示例同軸地設置在隔離套筒42和壓裂卷筒18的內表面53之間的環形空間中。在所示的示例中，密封組件52包括環形壓縮環54，其堆疊在上部壓縮密封件56上。在一個示例中，上部壓縮密封件56包括由彈性體制成的材料，所以當軸向壓縮的密封件56徑向膨脹時，在隔離套筒42和壓裂卷筒18之間的環形空間中形成了流動和壓力屏障。密封組件52還包括所示位于上部壓縮密封件56下面的環形墊片58，以及位于遠離上部壓縮密封件56的墊片58的端部的下部壓縮密封件60。位于密封組件52下端的是環形承載環62，其顯示具有孔64，其中定位螺釘66的螺紋端部被螺紋插入到孔64中。定位螺釘