投入式装置.pdf

本发明涉及一种用于在井下生产含烃流体的井下系统。井下系统包括套管，套管包括第一套管部件和第二套管部件，第二套管部件具有套管厚度并包括具有内表面的至少一个套筒，第二套管部件基本上是单通道的，其中该第二套管部件的内径的变化小于该套管厚度的两倍；和投入式装置，用于沉入包括具有内表面的至少一个套筒的套管内。投入式装置包括具有宽度的本体；前端；和后端。该本体进一步包括布置在前端和后端之间的可膨胀的密封元件，其能在第一位置和第二位置之间移动，其中，在第一位置，允许流体经过投入式装置，在第二位置，密封元件贴靠套筒的内表面并将井中的第一区域与井中的第二区域密封隔开。此外，本发明涉及一种井下系统以及一种增产方法。

1.  一种用于在井下生产含烃流体的井下系统，该井下系统包括：
–套管(30)，所述套管包括第一套管部件(28)和第二套管部件(29)， 该第二套管部件具有套管厚度并包括具有内表面(5)的至少一个套筒(3)， 该第二套管部件基本上是单通道的，其中该第二套管部件的内径的变化小 于该套管厚度的两倍；
–投入式装置(1)，用于沉入包括具有内表面的至少一个套筒的套管 内，该投入式装置包括：
-具有宽度(7)的本体(6)；
-前端(8)；和
-后端(9)，
其中，该本体还包括布置在该前端和该后端之间的可膨胀密封元件 (10)，该密封元件能在第一位置和第二位置之间移动，在该第一位置， 允许流体经过该投入式装置，在该第二位置，该密封元件贴靠该套筒的内 表面并将该井中的第一区域(11)与该井中的第二区域(12)密封隔开。

2.  根据权利要求1所述的井下系统，还包括可突伸出的键(13)，用 于在该密封元件贴靠该套筒的内表面的情况下接合所述套筒的齿形结构并 在向下推动该投入式装置时打开该套筒。

3.  根据权利要求1或2所述的井下系统，还包括用于探测该套筒的探 测单元(14)。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统，其中，该探测单元包 括标签识别机构(15)，用于检测布置成与所述套筒相关联的识别标签(16)。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统，其中，该本体包括驱 动机构(17)，用于促使该密封元件从该第一位置移动到该第二位置或从 该第二位置移动到该第一位置。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统，还包括触发式传感器 (21)，其适于在井内条件发生变化时促使该密封元件从该第二位置移动 回该第一位置。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统，还包括布置在所述后 端的连接机构(26)。

8.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统，还包括探测传感器 (27)，用于探测该井和/或该套筒的情况。

9.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统，还包括通信单元(47)， 用于从储层传感器载入信息。

10.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统，还包括自推进机构， 如涡轮机或推进器。

11.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统(100)，其中，所述 套管部件包括多个套筒，每个套筒均具有识别标签(16)。

12.  根据前述权利要求中任一项所述的井下系统(100)，其中，该套 管包括储层传感器(46)，并且该投入式装置包括通信单元(47)，用于 从该储层传感器载入信息。

13.  一种增产方法，包括以下步骤：
-将根据权利要求1-10中任一项所述的投入式装置(1)沉入井(2) 中以增产第一生产区域；
-探测井中的套筒(3)；
-促使该密封元件从第一位置移动至第二位置，在该第一位置，允许流 体经过该投入式装置，在该第二位置，该密封元件贴靠该套筒的内表面并 将该井中的第一区域与该井中的第二区域密封隔开；
-对填充有流体的井加压，从而推动该投入式装置以使该套筒从闭合位 置移动至打开位置；
-使流体经该打开的套筒流出并进入井周围的地层中；
-促使该密封元件从该第二位置移动回该第一位置；和
-使该投入式装置在井中进一步下沉。

14.  根据权利要求13所述的增产方法，还包括以下步骤：
-探测第二套筒并促使该密封元件从第一位置移动至第二位置，从而在 井中的更深的另一位置处提供密封，以用于第二生产区域的增产；
-对该井加压并打开该第二套筒；
-使流体经该第二套筒流出；
-促使该密封元件从该第二位置移动回第一位置；和
-使该投入式装置在井中进一步下沉。

15.  根据权利要求13或14所述的增产方法，还包括以下步骤：
-在使用前一投入式装置增产该第一生产区域的过程中压力下降经过 预定时间后使根据权利要求1-10中任一项所述的第二投入式装置进入井 内；
-探测出第二套筒并促使该密封元件从第一位置移动至第二位置，从而 在井中的更深的另一位置处提供密封，以用于第二生产区域的增产；
-对该井加压并打开该第二套筒；
-使流体经该第二套筒流出并进入该第二生产区域；
-促使该密封元件从第二位置移动回第一位置；以及
-使该第二投入式装置在井中进一步下沉。

16.  根据权利要求15所述的增产方法，还包括以下步骤：
-将所述前一投入式装置与该第二投入式装置贴靠在一起；和
-将这两个投入式装置相互连接。

投入式装置
技术领域
本发明涉及一种用于沉入具有套管的井中的投入式装置，其中套管具 有至少一个套筒，每个套筒具有齿形结构和内表面。此外，本发明还涉及 一种井下系统以及一种增产方法。
背景技术
在对井内的生产区域采取增产措施时，第一球被投入到井中并随井筒 流体一起流动直到该第一球到达其无法通过的球座处，从而使该球就座在 第一套筒的球座中。流体连续泵送入井中则在该球上产生压力，使得该套 筒从闭合位置运动至打开位置。当该套筒打开时，流体进入井周围的地层 中，并且可开始该增产作业。第二生产区域通过投入第二球来增产，该第 二球大于该第一球，该第二球在流体中流动直至该第二球到达比第一套筒 更靠近井口的另一套筒中的球座处。第二球就座在该第二套筒的球座中， 该套筒被强制打开，并且可开始该第二生产区域的增产作业。采用这样的 方式，可投入多个球来对该井的多个部段采取增产措施。
当这些生产区域的增产完成后，作业工具被浸入该井中以例如通过在 球中钻孔的方式取回就座在最靠近地面的套筒中的球。该第一作业工具随 后再从井中取回，并且该作业工具被第二次沉入井中来取回下一个球。继 续进行这样的取回工序直至所有的球均已被取回为止，且油的生产可通过 再次打开所有的套筒来开始。
采用这样的球投入方法并不昂贵，但却非常耗时，因为多个球不得不 一个一个地取回。此外，取回在球座中滚动的圆球可能非常困难，并且取 回工序可能因此失败。
发明内容
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以比现有技术方案更快和更可靠的方式增 产多个生产区域的改进方法。
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，即通过用于在井下生产含烃流体的 井下系统来实现，该井下系统包括：
–套管，其包括第一套管部件和第二套管部件，该第二套管部件具有 套管厚度并包括具有内表面的至少一个套筒，且该第二套管部件基本上是 单通道的，其中该第二套管部件的内径的变化小于该套管厚度的两倍；
–投入式装置，用于浸入包括具有内表面的至少一个套筒的套管内， 该投入式装置包括：
-具有宽度的本体；
-前端；和
-后端，
其中，该本体还包括布置在该前端和后端之间的可膨胀密封元件，该 密封元件能在第一位置和第二位置之间运动，其中在该第一位置，允许流 体经过该投入式装置，在该第二位置，该密封元件贴靠该套筒的内表面并 将该井中的第一区域与井中的第二区域密封隔开。
通过将第一区域和第二区域密封隔开，酸可向下泵送入地层中，而不 会经过该投入式装置而在该井中进一步下降。采用这种方式，所述酸不会 被浪费，因为井的其余部分被该密封元件密封隔开。
该投入式装置还包括可突伸出的键，用于接合套筒的齿形结构以在该 密封元件贴靠该套筒的内表面的情况下向下推动该投入式装置时打开该套 筒。
在一个实施例中，该可突伸出的键可以是可从该本体径向突伸出的。
在另一实施例中，该投入式装置还可包括用于探测该套筒的探测单元。
此外，该探测单元可包括标签识别机构，用于检测布置成与该套筒相 关联的识别标签，如无线射频识别标签。
此外，该探测单元可包括套管探测机构，如磁性套管探测机构，其在 经过套筒或其它套管部件时探测套管内的磁力变化。
在一个实施例中，密封元件处于第一位置的本体的宽度可以小于套筒 的内径。
并且，该本体可包括驱动机构，用于驱动该密封元件从第一位置运动 到第二位置或从第二位置运动到第一位置。
此外，该驱动机构可以是泵。
此外，该驱动机构可以是电动机。
该投入式装置还可包括用于驱动该泵的电动机。
此外，该投入式装置可包括用于为该驱动机构供能的电池。
此外，该投入式装置可包括涡轮机，用于在该投入式装置沉到井下时 为电池充电。
此外，该投入式装置可包括由涡轮机驱动的发电机。
并且，该投入式装置可包括计时器，该计时器适于在预定时间间隔后 促使该密封元件从第二位置移动回该第一位置。
在一个实施例中，该计时器可在密封元件已经从第一位置移动到第二 位置时被启动。
在另一实施例中，该投入式装置还可包括触发式传感器，其适于在井 内条件发生变化时促使/致动该密封元件从第二位置移动回第一位置。
此外，该传感器可包括压力传感器，该压力传感器适于在井内压力发 生变化时促使该密封元件从第二位置移动回第一位置。
并且，该压力传感器可在压力下降到达某一压力时，例如当酸增产已 经完成时，促使该密封元件运动。
在酸增产过程中，井内的压力按照某一特性曲线变化，该特性曲线例 如开始于初始区域压力，并随后达到更高的增产压力，然后降到较低的压 力。这样压力特性曲线由在该投入式装置中的压力传感器探测出。在大多 数酸增产作业中，压力增加，随后降低并再次下降到与初始区域压力基本 相等的较低压力。
该投入式装置还可包括流量计，该流量计适于在井内流量发生变化时， 促使该密封元件从第二位置返回第一位置。
进一步地，该投入式装置可包括布置在所述后端的连接机构。
据此，该投入式装置适于将其自身与第二投入式装置连接。当该第一 投入式装置使其密封元件失效并沿井进一步下降时，降落至第一投入式装 置的第二投入式装置与该第一投入式装置在井底相连接。
此外，该投入式装置可包括位于所述前端的连接机构，该连接机构适 于将该投入式装置与第二投入式装置相连接。
在一个实施例中，该投入式装置可以是自主操作的。
自激发是指该投入式装置在没有电缆、连续油管、钻杆的情况下操作。
在另一实施例中，电缆可被连接至该投入式装置。
此外，该密封元件可以是可膨胀的。
此外，该密封元件可以是弹性体的、可压缩元件。
该投入式装置还可包括探测传感器，用于探测该井和/或该套筒的状况。
此外，该探测传感器可以是压力传感器、温度传感器和/或扫描传感器。
采用该传感器能够使得该投入式装置探测到该套筒是否已经被打开到 足以用于酸或压裂流体来执行令人满意的增产作业，并且因此计算出增产 效率。该传感器可随后确认在投入式装置使密封元件失效并沿井进一步下 降之前该套筒是否被再次关闭。该传感器也可在操作过程中检测井内的压 力以及由膨胀的或胀大的密封元件产生的密封处的压差。此外，该传感器 可测出井中的温度以探测在增产作业之中或之后是否有水或气体进入。如 果在增产作业之后进入井内的流体中的气体含量增加，则温度下降。如果 在增产作业之后进入井内的流体中的水含量增加，则温度升高。
在一个实施例中，投入式装置还可包括通信单元，用于从储层传感器 载入信息。
此外，该投入式装置还可包括自推进机构，如涡轮机或推进器。
本发明还涉及一种井下系统，该井下系统包括具有多个套筒的井和如 上所述的投入式装置，其中，每个套筒具有识别标签，如RFID标签。
此外，该井可包括套管和储层传感器，且该投入式装置可包括通信单 元，用于从该储层传感器载入信息。
此外，该井可被分成多个生产区域并且包括适于打开的多个生产套筒 以经该生产套筒开始开采流体。
在一个实施例中，该生产套筒可包括滤网，用于过滤经该生产套筒进 入的流体。
上述的井下系统还可包括围绕该套管的环状屏障，且该井下系统可以 是可膨胀的以将该井分成多个生产区域。
此外，本发明涉及一种增产方法，包括以下步骤：
-将如上所述的投入式装置沉入井中以增产第一生产区域；
-探测井中的套筒；
-促使该密封元件从第一位置移动至第二位置，其中在该第一位置，允 许流体经过该投入式装置，在该第二位置，该密封元件贴靠该套筒的内表 面并将该井中的第一区域与井中的第二区域密封隔开；
-对填充有流体的井加压，从而推动该投入式装置以使该套筒从闭合位 置移动至打开位置；
-使流体经该打开的套筒流出并进入位于井周围的地层中；
-促使该密封元件从第二位置移动回该第一位置；以及
-使该投入式装置在井中进一步下降。
该增产方法还可包括突伸出可突伸出的键并与该套筒的齿形结构接合 以在该密封元件贴靠该套筒的内表面的情况下向下推动该投入式装置时打 开该套筒的步骤。
此外，该增产方法可包括以下步骤：
探测出第二套筒并促使该密封元件从第一位置移动至第二位置，从而 在井中的更深的另一位置处提供密封，以用于第二生产区域的增产；对该 井加压并打开该第二套筒；使流体经该第二套筒流出；促使该密封元件从 第二位置移动回第一位置；以及使该投入式装置在井中进一步下沉。
此外，该增产方法可包括以下步骤：在使用前一投入式装置增产第一 生产区域的过程中，在压力下降经过预定时间后使第二投入式装置进入井 内；探测出第二套筒并促使该密封元件从第一位置移动至第二位置，从而 在井中的更深的另一位置处提供密封，以用于第二生产区域的增产；对该 井加压并打开该第二套筒；使流体经该第二套筒流出并进入该第二生产区 域；促使该密封元件从第二位置移动回第一位置；以及使该第二投入式装 置在井中进一步下沉。
此外，该增产方法可包括将所述前一投入式装置与该第二投入式装置 贴靠在一起并将该两个投入式装置彼此连接的步骤。
并且，该增产方法可包括以下步骤：将打捞工具送入井中；将该打捞 工具连接至该投入式装置；以及将该打捞工具和该投入式装置从井中收回。
在一个实施例中，多个投入式装置可在该打捞工具连接到最靠近井口 的投入式装置上之前被连接在一起。
附图说明
下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示 意图出于示例目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：
图1示出了沉入套管井内的投入式装置，该套管井具有待被该投入式 装置打开的多个套管；
图2示出了图1中的投入式装置处于它的与待打开的套筒相对的第一 膨胀位置；
图3示出了图1中的投入式装置，其中该套筒已经被迫打开；
图4示出了第二投入式装置处于它的与待被打开的第二套筒相对的第 一膨胀位置；
图5示出了图4中的第二投入式装置，其中该第二套筒已经被迫打开；
图6示出了投入式装置的另一实施例，其中该投入式装置处于它的膨 胀位置并与待打开的套筒相对；
图7示出了图6中的投入式装置，其中该套筒已经被迫打开；
图8示出了图6中的投入式装置，其中该投入式装置已经缩回并在套 管内进一步下沉至与第二套筒相对的位置，在该位置处投入式装置膨胀且 第二套筒被迫打开；
图9示出了投入式装置的另一实施例，其中，该投入式装置包括可突 伸出的键，所述键与套筒内的齿形结构相配合以接合套筒从而迫使该套筒 打开；
图10示出了投入式装置的又一实施例；
图11示出了具有多个在井底处连接的多个投入式装置的井下系统；以 及
图12示出了投入式装置的一个实施例，其中，该投入式装置能够在井 中推进其自身上升以打开该生产套筒。
所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐 明本发明所必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。
具体实施方式
图1示出了一种井下系统，该井下系统包括套管30和投入式装置1， 其中所述套管30具有多个套筒3，该投入式装置1被沉入井2的套管30 内。套管30具有第一套管部件28和第二套管部件29，第二套管部件包括 套筒3。该第二套管部件29具有套管厚度t_c且基本上是单通道的，这意味 着该第二套管部件的内径ID_c的变化小于该套筒厚度的两倍且因此不会阻 碍含烃流体在该套管30内的自由流动。
在现有技术中，套筒设置有突出的凸缘或者承座，凸缘或者承座减小 了50％的内径。这种节流机构减慢了含烃流体的流速，实质上是因为套筒 可仅通过就座在该节流机构内的球或类似元件的投入来打开。
在图1中，套筒3可在它们的内表面5上具有齿形结构(profile)4，该 齿形结构用于使得该装置接合和打开该套筒，使得套管内的流体能够进入 套管周围的地层中。多个套筒一个接一个地打开以例如通过“压裂地层” 来冲洗或增产该井，即通过经套筒上的多个开口31和套管上的多个开口 32向外泵送流体，因此在该地层中形成断裂并提供进入该地层内的烃储层 的通路。该井也可通过将酸泵送通过套管上和套筒上的开口并溶解该地层 的方式来增产，从而提供通向该地层内的烃的通路。为了打开套筒，该投 入式装置被投入到位于井口处的流体内，并且该投入式装置沿井泵送或降 落直到该投入式装置到达待被打开的套筒处。如图2中所示，当到达该套 筒处时，环绕该投入式装置的本体6的、位于该本体的前端8和后端9之 间的密封元件10从第一位置移动到突伸出的第二位置处，在该第二位置处 该密封元件贴靠该套筒的内表面。因此，突伸出的密封元件将该井中的第 一区域11和井中的第二区域12密封隔开。随后，井内的流体压力增加， 使得该投入式装置沿井进一步下降，以打开该套筒，如在图3中所示。
通过使得可膨胀密封元件10将位于投入式装置上方的第一区域与位 于投入式装置下方的第二区域密封隔开，阻止酸经过该投入式装置进一步 进入井的更下方区域。这导致所有的酸均进入该地层中并对与刚打开的套 筒相对的预定生产区域进行增产，且没有酸被浪费在填充井的下部上。采 用这种方式，可膨胀密封元件10允许形成具有不带节流机构的套筒的井下 系统，其中节流机构例如现有技术的承座或凸缘。因此，具有套筒3的套 管部件基本上是单通道(monobore)的，该单通道在内径ID_c上的变化仅不 足套筒厚度t_c的两倍。单通道在具有低储藏压力的井内是特别希望的，因 为这些井变得没那么容易自生产，因此，需要更昂贵的人工举升。因此， 通过增加内径，这些井自生产的时间更长，这使得从储层获取油的代价较 低。
在图1中，基本上是单通道的第二套管部件29具有两种类型的套筒， 即套筒3A和3B。套筒3A使第二套管部件的内径减小不到套管厚度t_c的 两倍，而套筒3B是另一种类型的套筒，其中套筒的滑动部件在套管30上 的环形凹槽25内滑动。
此外，该投入式装置可被用于在套管外侧冲洗该井并因此除去所有的 钻井泥浆等。在冲洗该井时，离井口最远的套筒被投入式装置打开且该流 体在套管的内孔中向下泵送并在套管外侧向上返回。当该冲洗过程结束时， 可以开始增产作业，再次使用投入式装置并将另一投入式装置送到井下。
此外，相对于现有技术的具有降低井眼内径的球座的投入式球的方案 来说，由于这种投入式装置，该套管孔基本上是单通道的。在完井时，期 望具有可能的最宽的内径，因为最宽的内径使得后续作业更容易进行。此 外，这扩大了可用的工具或管柱的种类，因为这些作业并不限于能够穿过 窄球座的工具或管柱。
当浸入该井内时，该投入式装置突伸出密封元件10以减速并贴靠该套 筒的内表面。该投入式装置包括用于探测该套筒的探测单元14。如图9所 示，该探测单元可包括标签识别机构15，用于检测布置成与套管相关联的 识别标签16，如无线射频识别(RFID)标签。该识别标签16也可在距离 该套筒一预定距离处布置在该套管内。在另一实施例中，如图1所示，该 探测单元包括套管探测(casing profiling)机构44，如磁性套管探测机构， 其探测在经过套筒或其它套管部件时在套管内的磁力变化。
如在图1中所示，为了穿过套筒，密封元件处于第一位置的本体的宽 度7必须小于套筒的内径45。当突伸出时，如膨胀或胀大时，密封元件处 于第二位置的本体的宽度基本等于该套筒的内径。
在如图1所示的井下系统100内，该套管还包括布置在套管外表面上 的环状屏障33。该环状屏障膨胀以贴靠该井眼35的内表面34并将在该套 管和井眼之间的环形空间36分割成生产区域37、37a、37b、37c。在图3 中，第三生产区域37c即距离井口最远的生产区域被增产。
在图4中，第二投入式装置1b被投入到井内，而第一投入式装置1、 1a仍位于与在第三生产区域37c内的套筒相对的位置处。该第二投入式装 置下沉直至其到达第二套筒3b处，该第二套筒位于在第三生产区域37c 上方并与第二生产区域37b相对。该第二投入式装置的密封元件10突伸 出以贴靠并接合该第二套筒，并且该投入式装置被进一步沿井下降，以打 开该第二套筒，如图5所示，并且因此流体被允许进入地层以增产烃的生 产。
一旦第二投入式装置1b的密封元件10接合第二套筒的内表面，位于 第二投入式装置1b下方的第二区域12便被隔离并且在第二投入式装置下 方的第二区域12内的压力降低。该第一投入式装置随后收缩其密封元件 10并且沿井进一步下降，如图5所示。即使套筒的开口31和套管的开口 32仍对准，能够使得第三生产区对流动开放，沿套管向下泵送以增产该第 二生产区37b的流体不会进入第三生产区域，因为该第二投入式装置1b 的密封元件10阻挡流体经过该第二投入式装置。因此，所有的增产流体被 允许进入待增产的生产区域并且不会部分浪费在另一生产区域上或者浪费 在填充井的其余部分上。
在图6-8中，投入式装置被用于打开相继的多个套筒，并因此，一个 投入式装置被用于增产多个生产区域。当重复使用该投入式装置来增产多 个区域时，该投入式装置开始打开在最靠近井口的生产区域内的套筒并沿 位于井的更下方的套筒继续前进直至所有的生产区域均被增产。因此，一 个投入式装置被用于执行多个或所有的生产区域的增产。在图6中，投入 式装置沿井下降，并且当到达与第一套筒3a相对的位置时，该密封元件 10从其收缩位置移动至其突伸位置。通过进一步沿井向下泵送流体，套筒 内的开口和套管内的开口对准，并且套筒被打开，如图7所示。用于增产 井的流体随后被泵送入地层中增产第一生产区域37a。当第一生产区域的 增产作业完成后，密封元件被收缩并且投入式装置进一步沿井下移直至该 投入式装置到达下一个套筒，如图8中所示。
为了能够在增产作业结束时收缩该密封元件，如图10中所示，该投入 式装置包括触发式传感器21，其适于在井内条件发生变化时促使该密封元 件从第二位置移动回第一位置。该触发式传感器21可包括压力传感器24， 该压力传感器24适于在井内压力发生变化时使该密封元件从第二位置移 动回第一位置。在增产作业过程中，该压力按预定特性曲线降低，并且因 此，在压力被测出已经按照预定特性曲线变化时，即当压力降低到达某一 压力后，压力传感器使该密封元件收缩。
在酸增产过程中，井内的压力按照被压力传感器测得的某一特性曲线 变化，该特性曲线开始于初始区域压力，随后是增加的增产压力，然后又 接着是下降的压力。在大多数酸增产作业中，该压力降低，随后增加并再 次降低到与初始区域压力基本相等的较低压力。“压裂作业”按照在传感 器内预编程的另一压力特性曲线进行。
在另一实施例中，该触发式传感器21包括流量计，该流量计适于在井 内流量发生变化时，促使该密封元件从第二位置返回第一位置。通过测量 位于密封元件上方的第一区域内的流量，可探测出经该套筒流出的流体的 流量，从而当增产作业结束后，该流量计探测出该变化并且该密封元件随 后收缩。
如图10所示，该投入式装置也可包括计时器19，其适于在预定时间 间隔后促使该密封元件从第二位置返回该第一位置。增产作业预设成持续 某一时间量，并且因此该计时器被设定以根据增产作业的最大持续时间来 促使该密封元件收缩。在另一实施例中，在密封元件已经从第一位置移动 回第二位置时，该计时器被重置或者启动。在压力传感器或流量计已经探 测到流动压力低于预定值时，该计时器可进一步被重置或启动。如果增产 作业没有结束而仅仅是中断且随后再开始的话，该计时器被再次重置并且 该计时器确保了在增产作业结束之前该密封元件不会开始收缩。
在图8中，当密封元件与和第二生产区域37b相对的第二套筒相对时， 该密封元件再次突伸出，且该套筒随后被打开并能够开始增产作业。当第 一套筒不再被投入式装置保持在其打开位置时，该第一套筒关闭。该套筒 包括收缩弹簧或类似的收缩机构。当增产作业已经结束后，该投入式装置 继续到下一个套筒直至所有预定的生产区域均已被增产为止。在最后一个 增产操作之后，该投入式装置运动至井口或井底并且在最早方便的时候通 过打捞工具收回。该投入式装置的收回并不是特别的紧急，因为该投入式 装置不会阻碍井内的生产或其它作业。为了连接到打捞工具或类似操作工 具，如在图10中所示，该投入式装置在后端9处包括连接机构26。
如在图9中所示，该投入式装置包括可突伸出的键13，用于与套筒的 齿形结构接合以在当该密封元件贴靠该套筒的内表面的情况下向下推动该 投入式装置时打开该套筒。因此，该可突伸出的键与套筒内的齿形结构接 合，并且该密封元件提供将井分割成第一区域和第二区域的密封。如可在 图10中所示出的，该可突伸出的键是可从该本体径向突伸出的。该键也可 设置在可枢转的连接臂上或者类似的键机构上。
该投入式装置包括驱动机构17，用于促使该密封元件移动至不同的位 置，包括从第一位置到第二位置和再次返回该第一位置。
如在图10中所示，该密封元件可通过由呈泵50形式的驱动机构17 经流体通道40送入该元件内的流体膨胀。该密封元件也可以是沿该装置的 轴向从一侧压缩的弹性体的、可压缩元件，导致该密封元件向外膨胀以压 紧该套筒的内表面。用于挤压该密封元件以从该投入式装置的本体向外突 伸出的轴向运动通过马达以及通过由泵驱动的活塞提供。该泵由电动机20 驱动或者由在套管内的流体直接驱动。该驱动机构或者马达由导致自主操 作的投入式装置的电池18供电或者通过有线线路供电。
如在图10中所示，呈泵50形式的驱动机构17也被用于通过流体通道 41使键突伸出，以径向向外挤压键并压缩弹簧41，从而如果泵失灵时该 键会自动回缩。所述键具有与套筒的齿形结构配合的键齿43。
如在图10中所示，该投入式装置还包括涡轮机22，用于在该设备沉 到井下时为电池充电或为马达供电。该投入式装置还包括由涡轮机驱动的 发电机23，用于为电池充电或者为马达供电。
在图10中，该投入式装置还包括位于前端的连接机构26，适于将该 投入式装置与第二投入式装置1b连接，将该第二投入式装置1b与第三投 入式装置1c连接，以及将第三投入式装置与第四投入式装置1d连接，如 在图11中所示。据此，该投入式装置适于将其自身与另一投入式装置连接。 当该第一投入式装置的密封元件失效并沿井进一步下降时，降落到第一投 入式装置的第二投入式装置与该第一投入式装置在井底连接。该投入式装 置的密封元件无需膨胀，但如果它们膨胀的话，投入式装置之间的连接将 会更成功。
如图10所示，该投入式装置还包括探测传感器27，用于探测该井和/ 或该套筒的状况。该探测传感器可以是压力传感器、温度传感器和/或扫描 传感器。因此，该投入式装置能够探测到该套筒是否已经被打开到足以用 于酸或水力压裂流体来执行令人满意的增产作业，并且因此它能够计算增 产效率。该探测传感器也可确定该套筒在该投入式装置使密封元件失效之 前是否被再次关闭。该探测传感器也可在操作过程中测量井内的压力以确 保增产流体不会进入裂缝而是进入刚打开的套筒。此外，可探测到由膨胀 的或胀大的密封元件引起的密封处的压差，且因此可证明适当的密封。此 外，该探测传感器可测出温度以探测是否已经发生了由增产作业导致的水 或气体的进入。如果在增产作业之后进入井内的流体中的气体含量增加， 则温度将很可能下降，且如果在增产作业之后进入井内的流体中的水含量 增加，则温度将很可能会升高。
井下系统100包括井，该井具有多个套筒和一个或多个投入式装置， 如上所述。如图9所示，每个套筒具有无源识别标签16，该标签是可通过 投入式装置探测到的，以便将一个套筒与另一个套筒识别开。通过设有无 源标签，如RFID标签，套筒无需设有可能经过一段时间后电量会消失的 电池或类似供电机构。
在图12中，该完井在一个生产区域37内具有多个套筒3。一个套筒 具有开口31，该开口以如上所述的方式与套管内的开口32对准，以能够 使流体直接经过进入该环形空间内。另一个套筒是由滤网39环绕的生产套 筒38，从而流体从储层流经滤网39，经过套管内的开口32并流经生产套 筒38的可滑动的套筒内的开口31进入。因此，在流体经过该滤网时，该 滤网将多种元素，如水垢、支撑剂或砂岩碎片、石灰岩等从流体中过滤出。 该投入式装置被用于打开该套筒以增产该生产区域，并且随后，该投入式 装置驱动其自身上升以打开该生产套筒。当所有的生产套筒均被打开时， 该投入式装置带着流体向上运动并在井口处停止。
为了推进自身向上运动，包括上述涡轮机的投入式装置沿相反的方向 驱动涡轮并因此驱逐流体以推动其自身朝向井口运动。
如在图12中所示，该井下系统100还包括储层传感器46，用于检测 该井、该地层和该储层流体的状况，和/或用于检测参数如温度、压力等。 当该投入式装置经过该储层传感器46时，投入式装置的通信单元47与该 储层传感器46通信并从该储层传感器46载入该储层状态的信息。来自该 储层46的信息随后在该投入式装置回到表面时从该投入式装置的通信单 元47被下载。
因此，前述投入式装置中的任意一个可包括能够与储层传感器46通信 的通信单元47，该储层传感器46与该套管连接。该储层传感器46可以是 任何类型的传感器，如电磁传感器、压力传感器或者温度传感器，并且可 以具有用于与投入式装置的通信单元47通信的通信机构。该投入式装置的 通信单元47可包括触发式机构，用于暂时促使该储层传感器从该传感器载 入储层信息。
本发明还涉及一种增产方法。通过该增产方法，该投入式装置1进入 井2内以增产第一生产区域，如在图1中所示。该套筒随后被探测到，并 且该密封元件被促使压紧该套筒的内表面，以将该井中的第一区域与井中 的第二区域密封隔开，如在图2或6中所示。该井被加压，以迫使该投入 式装置将该套筒从关闭位置运动至打开位置，并且允许流体经该套筒流出， 以开始增产工序，如在图3或7中所示。当这一生产区域的增产结束后， 该密封元件被促使从第二位置回到该第一位置，且该投入式装置在井中进 一步下降，如在图5或11中所示。
在图8中，第二套筒被检测到并且该密封元件被促使紧压该第二套筒 的内表面，以在井中的更深的另一位置处提供密封，以用于第二生产区域 的增产。该井随后被再次加压，从而打开该第二套筒，并且流体被允许经 该第二套筒流出以增产该第二生产区域。随后，该密封元件收缩且该投入 式装置在井中进一步下沉。
该井可以是水平的或者竖直的。上文所用的“向上”和“向下”是指 水平的和竖直的井，“向上”是指朝向该井的顶部运动，且“向下”是指 朝向井的底部运动。
该增产方法还可包括在使用在先的投入式装置增产第一生产区域的过 程中压力下降经过预定时间后使第二投入式装置进入井内的步骤。第二套 筒被该第二投入式装置检测到，并且该密封元件被驱动并向下运动，从而 打开该第二套筒以允许流体经该套筒内的开口31和该套管内的开口32流 出。当增产结束后，该第二投入式装置在井中进一步下沉。该第二投入式 装置随后可贴靠并连接至在前的投入式装置。第三和第四投入式装置可以 在它们完成作业后或者在作业失败的情况下以相同的方式连接到第一和第 二投入式装置上。如果投入式装置发生故障，它会降到底部并连接到另一 投入式装置上，并且代替该发生故障的投入式装置的新的投入式装置被降 到井中。
当所有的增产作业均已成功完成时，打捞工具或类似操作工具可进入 井中并且一次性打捞出所有的投入式装置。该打捞工具仅仅需连接到最靠 近井口的投入式装置上以打捞出所有的投入式装置。
流体或井筒流体是指存在于油井或气井井下的任何类型的流体，如天 然气、石油、油基泥浆、原油、水等。气体是指存在于井、完井、或裸井 中的任何类型的气体组分，并且油是指任何类型的油组分，例如原油，含 油流体等。气体、油和水流体可因此均分别包括除气体、油和/或水之外的 其它元素或物质。
套管是指井下使用的与油或天然气生产有关的任何类型的管、管道、 管结构、衬管、管柱等。
在该打捞工具或类似作业工具不是完全浸没入套管中的情况下，井下 牵引器可用来推动所述工具完全进入井中的位置。井下牵引器可具有带轮 子的可突伸的臂部，其中，轮子接触套管的内表面，用于在套管内推进该 牵引器和工具前进。井下牵引器是能够在井下推动或拉动工具的任何类型 的驱动工具，例如Well
尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不 背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领 域技术人员来说是显而易见的。