[发明专利]利用非爆炸性高能材料的用于井下应用的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月4日提交的美国申请No.13/252809的优先权，该申请全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本申请总的来说涉及包含可在井下破碎的非爆炸性高能材料的部件和装置。

背景技术

油井（也被称为井眼或钻井）钻入地下地层，以便开采烃。井眼可以是裸眼井，也可以是套管井。套管井包括位于井眼内的套管（也称为“衬管”），通常为钢管。裸眼井没有采用套管加衬。但不论是哪种情况，生产管柱都安装在套管内或裸眼井内，以将地层流体开采到地面。通常，在井眼中放置元件或装置来执行一功能，然后从井眼移除。这样的装置包括例如球/球座组件、插塞和封隔器。为从井眼移除装置，通常将钻具或铣刀输送到井眼中以钻或铣所述装置。这种工艺需要二次操作，复杂且费时。在有些情况下，所述装置可以由随着时间的流逝而破碎的腐蚀材料形成。在这样的情况下，待集成的装置在其执行其预定功能之后相当长的一段时间内保持在井眼中。

在此，本发明提供装置或产品，其包括可以通过对井下的这种装置施加适合的能量而破碎的非爆炸性高能材料。

发明内容

在本发明的一个方面公开了一种执行井眼作业的方法，在一个实施例中，该方法可包括：提供一装置，该包括构造成当受到一选定能量时破碎的非爆炸性高能材料；在井眼中的选定部位放置所述装置，以执行一选定功能；以及在所述装置已执行所述选定功能之后，使所述装置经受所述选定能量，以使所述装置在井眼中破碎。

在另一个方面，公开了一种在井眼中使用的设备，在一个实施例中，该设备可包括：在井眼的选定部位放置的装置，其中，所述装置包括构造成当受到一选定能量时破碎的非爆炸性高能材料；和所述选定能量的源，其构造成使所述装置在井眼中经受所述选定能量，以破碎所述装置。

在此披露的设备和方法的各个特征的例子概述得相当宽泛，以便可以更好地理解下述的详细说明。当然，下文还披露有设备和方法的附加特征，其形成了附带于此的权利要求的主题。

附图说明

在此参照附图能够更好地理解本发明，其中同样的数字通常用来标记同样的元件，并且其中：

图1是放置在井眼中的选定部位的示例性装置以及从地面输送的用于加热该装置以在井眼中破碎该装置的工具的线图，所述装置至少部分地由非爆炸性高能材料制成；

图2是放置在井眼中的选定部位的另一个示例性装置以及加热工具的线图，所述装置至少部分地由非爆炸性高能材料制成，所述加热工具包括蓄电池和放置在井眼中用于加热该装置以在井眼中破碎该装置的加热元件；和

图3是放置在井眼中的选定部位的示例性装置以及构造成通过施加碰撞载荷爆燃该装置的碰撞工具的线图，所述装置至少部分地由非爆炸性高能材料制成。

具体实施方式

图1是依照本发明的一个实施例的用于执行井下作业的示例性井眼系统100的线图。该系统100包括形成在地层102中的井眼101。井眼101内衬有套管105，例如钢管。一装置110放置在套管中的选定部位105a处，该装置用于当其在井眼101中已经执行预定功能之后被破碎。示例性装置110为一密封装置，例如一封隔器。该装置110包括芯轴112及芯轴112周围的可膨胀密封件114。所示的密封件114位于膨胀位置，使其压紧套管的内侧105a，以在密封件114上下密封井眼。在许多方面，芯轴112和/或密封件114或所述芯轴和密封件的一部分由构造成在暴露于一选定能量时破碎的非爆炸性高能材料形成。在许多方面，当非爆炸性高能材料暴露于足量的选定能量时，该非爆炸性高能材料爆燃，从而使之在一段时间破碎。在一个方面，选定能量为热量。该系统100还包括构造成使装置110暴露于热量的工具或源130。在图1的特定实施例中，工具130为电气工具或装置，其包括加热元件132，例如线圈和能源134。当装置110已经执行其预定作业或者当希望破碎该装置时，作为热量源的工具130由一适合的输送部件140（例如索缆、油管或缠绕管）输送至井眼101中。工具130放置成紧邻或接触所述装置110，该工具被激励以向加热元件132供给电能，从而产生足够加热装置110以使其爆燃而破碎的热量。一旦装置110已经破碎所希望的程度，就将工具130回收到地面。在这样的工具中，可以从地面经由输送部件140中的导体向加热元件132提供电流。