[发明专利]具有单位置多功能能力的砾石充填转换工具

说明书

技术领域

本发明的领域是用于砾石充填筛管井下的转换工具，更具体地说， 涉及一种能用该工具相对于井下封隔器在同一位置进行挤压、循环和 返出的转换工具。

背景技术

图1-6示出一种典型的砾石充填作业中现有技术的转换工具。井 眼10容纳概略示出为12的下入管柱和坐封工具。封隔器14密封地接 受管柱和坐封工具12。球座16设置在转换工具18中正好在砾石充填 孔口20之上。筛管延长部(screen extension)22连接到封隔器14并 具有孔口24，以使砾石能进入环空26。筛管延长部22具有密封孔28， 由此冲洗管30由于接触密封32而密封接触地延伸下入井中，如图1 所示。活瓣34使在冲洗管30中能沿井身上行流动并防止井下流动。 返出孔口36位于封隔器14的密封孔38中并且由于设置跨装在密封孔 38中返出孔口36上的密封40而封闭。筛管延长部22具有能接合接 片44的支承面42，以正确定出图4的循环位置。

为了坐封封隔器14，将该组件下入如图1所示的位置并且使球46 落到球座16上。最后，在封隔器坐封之后，球46被吹过球座16或者 球和球座在安全销(未示出)断裂之后一起移动，使该组件落入凹口 48中(参见图3)。这种布置的一个问题是，如果地层处于低静水压力 (sub-hydrostatic pressure)之下，在球座16上的安全销断裂之前， 这种低静水压力与球座16上的球46的下侧连通并限制可能从上面施 加的压力量，如箭头50概略示出。这样能降低坐封封隔器14的可用 压力，因为球46下侧上的低静水压力与从上面施加的压力等效地起作 用，用箭头50表示。这种布置的另一个缺点是，当封隔器14与井眼 10接触并且穿过其密封孔38的通道被阻塞时，封隔器14之上的液柱 不再能将压力施加于地层上。这会导致部分地层断裂进入井眼，并且 可能将其阻塞。本发明通过在封隔器坐封期间重新定位球座16’并确 保密封孔38’不被转换工具18’封闭而解决这些问题。

现在继续说明现有技术，在封隔器14坐封之后，球46和球座16 被吹入凹口48。封隔器的坐封可以通过将压力施加于环空54进行测 试。此外，用箭头52表示的砾石砂浆或流体可以挤压进入与筛管(未 示出)相邻的地层内，如图3所示。用箭头52表示的流体流过转换工 具18，离开砾石充填孔口20，并随后流过筛管延长部22中的孔口24 进入筛管(未示出)外侧周围的环空26。返出被堵塞，因为返出孔口 36借助于跨装密封40而被密封地定位在封隔器14的密封孔38中。 经过封隔器14的任何泄漏将可看出环空54中的压升。

下一步骤是循环，如图4所示。这里，用箭头56表示的砾石砂浆 通过转换工具18，穿过砾石充填孔口20。其随后穿过筛管延长部22 中的孔口24而进入环空26。砾石仍然在筛管(未示出)周围的环空 26后面，并且用箭头58表示的携砂液穿过筛管并打开活瓣34。应当 注意，对于这项作业，转换工具18已经稍微升高，以将返出孔口36 暴露入封隔器14之上的环空54内。携砂液体58经过活瓣34、离开 返出孔口36并通过环空54转到地面。凸耳44依靠在支承面42上， 以使地面上的人员能知道已经到达循环的正确位置。

在下一称为抽空的步骤中，位于筛管延长部22与转换工具18之 间环空70中的多余砾石必须返出，使得在转换工具18被提升时使该 转换工具18不会粘附在封隔器密封孔38中。为此，转换工具18必须 提升到正好足以使抽空孔口60离开密封孔28。用箭头62表示的抽空 液流进入返出孔口36并被关闭的活瓣34阻止。唯一的出口是抽空孔 口60并返回进入砾石充填孔口20再通过管柱和坐封工具12回到地 面。这里的问题在于，用于将砾石从封隔器14下面返出的中间位置从 地面上难以发现。由于管柱12很长并且这时装有砾石，因而管柱受到 拉伸。为此，地面人员倾向于有意或无意地省略这一步骤，将转换工 具18拉得太高，以致进入如图6所示的备用反循环位置。在图6位置 中，抽空孔口60被封闭在封隔器14的密封孔38中，而砾石充填孔口 20这时处于环空54中的封隔器14之上。箭头64示出反向液流是如 何冲洗封隔器14之上的管柱12的。