[发明专利]波诱导设备、套管系统和在井眼中接合套管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及波诱导设备（wave-inducing device）、套管系统、接合套管的方法和所述波诱导设备、所述套管系统和所述方法在烃井（hydrocarbon well）中接合（胶粘，cementing）套管的用途。

背景技术

当钻探油井时，所谓的套管安装于井中一定深度，这取决于井眼（borehole）地层的压力和状态。套管用于稳定和与地层彼此隔离，并也避免流至地表。有时，这种套管在已经打穿几个新地层、例如已经打穿10-15m新地层之后才安装。套管随后胶接于井眼中的新地层。重要的是，所钻的新地层用接合剂（胶粘剂，水泥，cement）与上覆地层进行充分隔离。

对于接合或另一种隔离一个下部套管的形式，会经常遇到接合工作很差，这是因为接合剂并不会充分粘住套管或套管所处的地层。

当套管粘结到地面时，接合剂浆液向下泵入到套管内并在底部流出管道，随后向上泵入套管和地层之间的环形空间内。由于泵入的接合剂体积有限，因而接合剂会受到那些在接合剂之前和之后泵出的液体、通常是钻井流体的污染（混合）。其它液体在接合剂中混合会降低固化接合剂的质量且需要完成几件事情才能避免或减少这种混合。

人们已经采用不同的方法确保粘结作业以令人满意的方式进行密封。这些方法可以，例如，由泵送速度和向下泵送的化学品和物质的类型的步骤组成。

发明内容

因此本发明的目的是获得一种确保井眼中套管接合令人满意的设备和方法。

本发明的又一个目的是提供一种能够在套管接合期间确保接合剂粘结或粘住套管和套管周围的地层的简单设备和方法。

本发明的又一个目的在于套管的接合应当能够进行，而在接合工作完成之后不必从地表进行进一步控制。

这些目的通过以下各项达到：独立权利要求1中限定的波诱导设备，独立权利要求8中限定的套管系统，权利要求17中限定的套管接合方法，以及权利要求21-23中限定的波诱导设备、套管系统、和方法的用途。本发明的其它实施方式公开于从属权利要求中。

本发明确保了接合作业以令人满意的方式进行，以此方式它会在波动（wave motion）或振动中固化接合剂和套管。优选使用设置于套管中的波诱导设备或振动设备。波诱导设备采用向下泵送通过套管的接合剂或介质供给能量，例如，配备叶轮的波诱导设备。获自流经套管的接合剂或流体的能量导致叶轮旋转。波和振动源于自身产生波和/或振动的叶轮或源自连接到叶轮而产生这种能量的部件。

因此，本发明包括波诱导设备和包括套管的套管系统，用于在井眼中接合套管时确保接合剂粘结于地层和套管。波诱导设备设计为在套管中设置并通过流经套管的接合剂和/或另一种流体移动，使得套管的接合期间在接合剂中提供波动和/或振动。为了提供波动和/或振动，波诱导设备包括可移动部件，这种部件在波诱导设备设置于套管中时，通过接合剂或可选的其它液体流经套管而产生移动。

如上所述，可移动部件可以包括质量关于转轮的旋转轴偏心或不对称分布的转轮，使得在转轮旋转时并不稳定，并在套管中提供传播到套管和井眼地层之间的环形空间内的接合剂中的波动和/或振动。其它可替代的不转动但是仍然能够在接合剂中提供波动或振动的可移动部件也都是能够设想的。这些可以是，例如，设置于套管内并通过接合剂流经套管启动而使得在接合剂中产生波动或振动的伸长部件（elongate element）。

转轮可以优选在其旋转轴的方向上构造有通孔。通孔优选是圆形的，当然如果需要也可以给予另一种形状。

为了使转轮转动，转轮优选提供有至少一个叶轮叶片、扇叶、翼片、或类似器件。至少一个叶轮叶片优选设置于通孔中，但如果需要也可以设置于转轮的径向外边缘上。当接合剂或可能的另一种流体流经套管和经过至少一个叶轮叶片时，转轮将由此通过流经的接合剂或流体而旋转。需要用于在接合剂中提供波动/振动的能量源自任何情况下向下泵送的接合剂。因此，所提供的波诱导设备无需通过，例如，电缆或液压管线供给额外的能量就能进行工作。

转轮也可以提供分布于其周围的额外质量，以这种方式转轮在其旋转时变得不稳定。在本发明的实施方式中，这通过至少一个叶片提供有配重部件（weight element）或构造有比其它叶片更大的质量以使转轮在其旋转时不稳定而实现。