[发明专利]用于现场测试支撑剂的可移动式装置和方法

说明书

发明人：Mohammad H.ALQAM(穆罕默德·H·阿卡姆)

Hazim H.ABASS(哈泽姆·候赛因·阿巴斯)

Hussain A.AL-SHAMMARY(侯赛因·A·阿勒-沙姆利)

Edwin T.CALIBOSO(埃德温·T·卡利博索)

技术领域

本发明涉及用于完成井筒的系统和方法。更具体地，本发明涉及如下装置：该装置相对于井筒而言是可移动式的并且能用于现场测试支撑剂。

背景技术

烃产生井筒在地下延伸并与圈闭有烃的地层交叉。通常利用钻井系统来形成井筒，钻井系统具有安装在钻柱的端部处的钻头，钻柱由利用螺纹连接在一起的管组成。通常，驱动系统被用于驱动钻柱和钻头旋转，并且设置在井筒的开口上方。随着钻头的旋转，钻头上的切削元件刮削井筒的底部并将物料挖出，由此加深井筒。典型地，钻井流体向下泵送到钻柱中并从钻头导入井筒中。钻井流体在钻柱与井筒的壁面之间的环状空间中向上沿井筒回流。利用循环流动的钻井流体将挖掘期间产生的钻屑沿井筒向上携带上来。

有时要在井筒的壁面中形成延伸到与井筒邻接的地层中的裂缝。典型地通过向井筒中注入高压流体并密封井筒的一部分来进行压裂。压裂通常在井筒中的压力超过地层中的岩石强度时开始。利用诸如砂粒或树脂涂层颗粒等支撑剂来填充裂缝，由此支撑裂缝并阻止砂产生或其它颗粒物质从地层进入井筒中。

当用树脂涂层支撑剂填充裂缝时，通常会在井中产生流体之前将井关闭一段时间，以使树脂固化。如果井的裂缝具有未固化的树脂涂层支撑剂，则从该井进行生产带来如下风险：支撑剂伴随着所产生的流体从裂缝流出。使树脂固化的时间会根据井中的压力和温度而变化。已知的用于估计关井时间的方法包括：使支撑剂的样品在估计的井筒压力和温度下固化，并随时地监测该样品，由此确定树脂在何时固化。

发明内容

本文公开的是用于分析在井筒中使用的支撑剂的方法和装置。在实例中，一种分析支撑剂的方法包括：提供支撑剂样品测试装置并且将所述测试装置运输到具有井筒的井场，支撑剂被设置在所述井筒中。将所述支撑剂的样品放入所述测试装置中，在所述测试装置中使所述支撑剂的样品经受估计的井筒环境。同时在所述装置中，随时地监测所述支撑剂的样品的特性，基于监测所述支撑剂的特性的步骤来确定所述支撑剂的固化时间。所述方法还可以包括：在将所述支撑剂设置在所述井筒中之后，关闭所述井筒一段时间，以限定关井时间。在本实例中，所述关井时间与已确定的固化时间大致相同。本实例还可以包括：在所述关井时间期满之后，从所述井筒进行生产。在实施例中，监测特性的步骤包括：测量所述支撑剂的样品的拉伸强度；以及当所述拉伸强度接近渐近值时，确定固化时间。所述支撑剂可以是能固化的树脂涂层支撑剂。所监测的特性可以包括所述支撑剂的样品中的声速，并且所述方法可以包括：当所述声速接近渐近值时，确定固化时间。所述方法优选地可以包括：将所述测试装置运输至第二井场，并在所述第二井场处重复执行对支撑剂的分析。在实例中，所述支撑剂样品测试装置包括：气压转液压式增压器、能选择性地被所述增压器移动的撞锤部件、固结仪、以及与所述固结仪相连的监测器。在本实例中，所述撞锤部件向所述支撑剂的样品施加至少约25,000磅的轴向力。具有施加约25,000磅轴向力的撞锤部件的测试系统的一个优点是，系统的总重量可以处于适于在车辆中运输的水平。在测试装置的一个已知实例中，所述撞锤部件的轴向力约为300,000磅力，因而需要比本文所公开的实施例中的支撑结构显著更大且更重的支撑结构。可选地，所述气压转液压式增压器中的气体被加压至约2000磅/平方英寸。