井下组件和具有井下组件的环状屏障的制作方法

本发明涉及一种井下组件，用于在堵塞和废弃具有顶部的井之前永久地密封控制金属井管结构的井部件的控制线。本发明还涉及一种井下环状屏障，该井下环状屏障待在位于金属井管结构与井孔的壁部或与井中的另一金属井管结构之间的环空中膨胀，以便在井孔的第一区域和第二区域之间提供区域隔离。最后，本发明涉及一种在堵塞和废弃井之前永久地阻断井下组件中的流体连通部以便永久地密封控制线的方法。

背景技术：

1、许多井是用金属井管结构进行完井的，该金属井管结构具有通过控制线从地面控制的井部件。控制线布置在金属井管结构的外表面上。在堵塞和废弃(p&a)期间，需要部分或全部移除控制线。如果不移除控制线，则在拉动金属井管结构的过程中，控制线会在沿其长度的某个点处断裂，从而妨碍对控制线在井中的位置的控制。当沿井向下布置水泥以形成水泥塞时，控制线可能延伸穿过水泥塞，使得会因流体可能沿着控制线渗出而导致潜在的泄漏。已经进行了许多尝试来开发一种能够在金属井管结构中切割出开口并切割控制线的工具，但都没有成功。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种改进的具有控制线的金属井管结构，其中金属井管结构可容易被堵塞和废弃，因此与现有方案相比节省了成本。

2、此外，本发明的一个目的是提供一种改进的环状屏障，该环状屏障具有穿过其的控制线，其可容易地以安全的方式被堵塞，例如用于堵塞和废弃，与现有方案相比也节省了成本。

3、从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过一种井下组件来实现，该井下组件用于在堵塞和废弃具有顶部的井之前永久地密封控制金属井管结构的井部件的控制线，该井下组件包括：

4、-管状线的第一部分；

5、-管状线的第二部分；

6、-布置在管状线的第一部分和第二部分之间的井下阻断单元，该井下阻断单元包括：

7、-第一元件，所述第一元件包括第一开口、第二开口以及在所述第一开口和所述第二开口之间的流体连通通道，第一开口比第二开口更靠近所述顶部布置，第一开口具有连接到所述管状线的第一部分的第一连接部，所述第二开口具有连接到所述管状线的第二部分的第二连接部，

8、其中所述第一元件在其中所述流体连通通道打开的第一状态下具有第一外部形状，并且在其中所述流体连通通道被阻断的第二状态下具有第二外部形状，所述第二形状至少部分地不同于所述第一外部形状。

9、通过具有包括将管状线的第一部分与管状线的第二部分流体连接的井下阻断单元的井下组件，提供了将管状线流体断开的一种非常简单的方式，并且因此井的完井可容易地进行井的堵塞和废弃的后续步骤，因为当第一元件已经从第一状态改变为第二状态时不会沿控制线发生泄漏。可以简单的方式阻断流体连通通道，并且可在用水泥堵塞和废弃井之前将管状线/控制线的第一部分从井中拉出。

10、此外，第一元件可从第一状态改变状态到至少部分呈液态或至少部分可模塑的状态，以用于阻断所述流体连通通道。

11、第一元件的外部形状是指从第一元件外部可见的第一元件的形状，并去因此是指第一元件的外表面的形状。

12、此外，在第二状态下，可在管状线的第一部分和第二部分之间产生一距离。

13、此外，第一元件可具有提供流体连通通道的通孔。

14、此外，流体连通部可由第一元件中的从第一开口延伸到第二开口的通孔提供。

15、此外，第一元件可具有接触金属井管结构的外表面的内表面。

16、此外，通孔可在第一开口和第二开口之间在第一元件内延伸，从而从管状线的第一部分延伸到管状线的第二部分。

17、此外，通孔可将管状线的第一部分与管状线的第二部分流体连接。

18、此外，管状线可不贯穿第一元件。

19、此外，流体连通部可以是流体通道。

20、此外，第一元件可以是无管的，这意味着管状线不延伸穿过第一元件。

21、此外，通孔可以是无管的，这意味着管状线不延伸穿过第一元件的通孔。

22、此外，金属井管结构可具有轴向延伸方向，并且第一元件的沿所述轴向延伸方向的长度可为至少2cm。

23、此外，金属井管结构可具有轴向延伸方向，并且第一元件的沿所述轴向延伸方向的长度可为至少2cm，并且优选地为至少5cm，优选地为至少1m，更优选地为至少10m。

24、此外，第一元件的长度可为至少5m，优选为至少10m，更优选大于10m。

25、此外，第一元件可包含后过渡金属材料。

26、后过渡金属是元素周期表中金属和非金属边界附近的金属，即镓、铟、锡、铊、铅和铋。

27、此外，第一元件可包含在凝固时膨胀的材料。

28、此外，第一元件可由熔点在200℃以下、优选地在200℃以下并且在100℃以上的材料制成。

29、此外，第一元件可包含在130℃以上液化的材料。

30、此外，第一元件可在第二开口处包括凸缘。

31、此外，第一元件可在第二开口处包括凸缘，该凸缘在凝固时形成裙部。

32、此外，第一元件可由后过渡金属材料制成/包括后过渡金属材料，后过渡金属材料例如为铋。

33、此外，第一元件可由低熔点合金和/或共晶合金制成。

34、此外，第一元件可由低熔点合金制成/包含低熔点合金，并且可以是共晶合金，低熔点合金例如为铋锡(bi/sn)合金。该合金可以是在138摄氏度熔化/凝固的58/42铋锡(bi/sn)合金。合金将比填充井的流体(通常是水或盐水)密度更大，因此将在激活时取代流体连通部中的环境井筒流体，从而有助于形成安全且不漏流体的结合和流体连通部的阻断。合金的相对高的密度也将导致可流动或可模塑的合金以相对可预测的方式表现。可选择高流动性的合金，使得可模塑或可流动的合金可流入并占据通孔。因此，凝固的合金可有效地密封流体连通部，并且当水泥布置在第一元件周围以提供用于堵塞和废弃的塞子时，凝固的合金还可牢固地接合水泥。可选择与井下阻断单元的其他元件和井孔壁部材料相兼容，并且与井孔中的条件相兼容的合金，井孔中的条件例如为相对高的井孔环境温度或腐蚀材料如硫化氢和二氧化碳的存在，它们可能会降解或以其他方式对其他材料产生不利影响。替代地或附加地，第一元件可包含热塑性塑料或一些其他材料或材料的共混物。在第一元件的材料的硬化状态下，第一元件的材料可包括无定形固体。

35、此外，第一元件可至少包含第一材料和第二材料，第一材料是后过渡金属材料如铋或铋合金，第二材料是熔点高于第一材料的非后过渡金属。

36、此外，第一元件可至少包含第一材料和第二材料，第一材料包括共晶合金，例如铋合金，第二材料是熔点高于第一材料的非后过渡金属。

37、此外，第二材料可在包括第二开口的第二元件端附近形成为网。

38、此外，第二材料可在下部部分中形成为网，以形成裙部，铋围绕该裙部凝固。

39、此外，井下阻断单元还可包括加热元件。

40、此外，井下阻断单元还可包括电源如电池。

41、此外，本发明涉及一种井下环状屏障，该井下环状屏障待在位于金属井管结构与井孔的壁部或与井中的另一金属井管结构之间的环空中膨胀，以便在井孔的第一区域和第二区域之间提供区域隔离，该环状屏障包括：

42、-适于安装为金属井管结构的一部分的管状金属部件，该管状金属部件具有外表面和内部；

43、-围绕所述管状金属部件的可膨胀金属套筒，所述可膨胀金属套筒具有面向所述管状金属部件的套筒内表面和面向井孔的壁部的套筒外表面，所述可膨胀金属套筒的每个端部均与所述管状金属部件连接；以及

44、-位于所述可膨胀金属套筒的套筒内表面与所述管状金属部件之间的环形空间，

45、其中所述环状屏障还包括所述井下组件。

46、通过具有包括布置在环状屏障的环形空间中并且流体连接管状线的第一部分和第二部分的井下阻断单元的井下组件，提供了一种非常简单的流体断开穿过其中的管状线的方式，并且环状屏障因此可形成为井的堵塞和废弃的一部分，因为当第一元件已经从第一状态改变到第二状态时，不会发生穿过环状屏障的泄漏。

47、此外，井下阻断单元可流体连接管状线的第一部分和管状线的第二部分。

48、此外，井下阻断单元可布置在环形空间中。

49、此外，可膨胀金属套筒的每个端部可借助于第一连接部件和第二连接部件连接到管状金属部件。

50、此外，所述管状线的第一部分可贯穿将可膨胀金属套筒的一个端部与管状金属部件连接的第一连接部件，和/或管状线的第二部分可贯穿将所述可膨胀金属套筒的一个端部与所述管状金属部件连接的第二连接部件。

51、此外，包括井下阻断单元、管状线的第一部分和第二部分的井下组件可将所述第一区域和所述第二区域流体连接。

52、此外，井下环状屏障可包括阀单元，所述阀单元用于对流体从管状金属部件内流入环形空间中以使可膨胀金属套筒膨胀进行控制。阀单元还可包括压力平衡功能，其中环形空间分别与第一区域和第二区域中的较高压力压力平衡。

53、此外，第一元件中的流体连通部可包括由铝热剂材料构成的燃料部分。

54、此外，通孔的壁部可至少部分地由铝热剂制成。

55、此外，电池可为点火器供电，该点火器用于产生火花以点燃铝热剂材料以便加热第一元件。

56、此外，管状线可包括液压流体或电线。

57、此外，本发明涉及一种井下系统，其包括具有外表面的金属井管结构，井下组件连接到所述外表面，使得所述井下阻断单元的内表面抵靠金属井管结构的外表面。

58、此外，本发明涉及一种井下系统，包括具有外表面的金属井管结构，井下组件连接到所述外表面和/或井下环状屏障。

59、此外，井下系统还可包括电缆工具，该电缆工具包括用于加热第一元件的加热元件。

60、此外，本发明涉及一种用于在堵塞和废弃井之前永久地阻断井下组件中的流体连通部以便永久地密封控制线的方法，该方法包括：

61、-插入具有完井部件和管状线中的用于操作所述完井部件的控制线的金属井管结构，所述金属井管结构包括所述井下组件；

62、-加热第一元件，使得所述第一元件的材料至少部分地将状态改变为液化程度更大或可模塑的状态；以及

63、-使所述第一元件的材料在第一元件的材料的凝固期间膨胀，并从而阻断所述第一开口和所述第二开口之间的流体连通部。

64、此外，本发明涉及一种用于在堵塞和废弃井之前永久地阻断井下组件中的流体连通部以便永久地密封控制线的方法，该方法包括：

65、-插入具有完井部件和管状线中的用于操作所述完井部件的控制线的金属井管结构，该金属井管结构包括将管状线的第一部分与管状线的第二部分连接的井下组件；

66、-加热第一元件，使得第一元件的材料至少部分地将状态改变为液化程度更大或可模塑的状态；以及

67、-在距离管状线的第一部分一距离处使第一元件的至少一部分凝固，从而在管状线的第一部分和管状线的第二部分之间形成间隙。

68、此外，该方法还可包括阻断第一开口和第二开口之间的流体连通部。

69、此外，该方法还可包括使第一元件的材料在第一元件的材料凝固期间膨胀，从而阻断第一开口和第二开口之间的流体连通部。

70、此外，可通过启用位于第一元件中的或位于抵靠第一元件布置的电缆工具中的加热元件来进行加热。

71、此外，加热可通过沿着管状线向下泵送活化流体来进行。

72、此外，活化流体可以是在第一元件中产生放热过程的化学品。

73、此外，活化流体可包括铝金属氧化物，例如铝金属氧化物颗粒。

74、此外，该方法还可包括在与第一元件在第一元件加热之前所处位置相对的位置处将金属井管结构的第一部分从金属井管结构的第二部分分离。

75、此外，该方法还可包括将管状线的第一部分从井中拉出。

76、此外，该方法还可包括：将金属井管结构的第一部分从井中拉出；在金属井管结构的第二部分中坐放塞子；以及将水泥布置在所述塞子和井下组件的顶部上。

77、此外，在加热第一元件之后，该方法还可包括当第一元件改变状态时将管状线的第一部分与管状线的第二部分分离。

78、此外，分离可借助于具有切割工具和锚固区段的电缆工具来进行。

79、此外，电缆工具可包括冲程工具。

80、此外，电缆工具可具有驱动单元，例如用于推进电缆工具在井中前进的自推进单元。

81、最后，该方法还可包括：将金属井管结构的第一部分从井拉出；和插入金属井管结构的另一第一部分来代替金属井管结构的拉出的第一部分。