[發明專利]環形阻擋裝置

有效

• 申請號: 201080044920.3
• 申請日: 2010-10-07
• 公開（公告）號: CN102575508B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: J·哈倫德巴克;P·黑澤爾;T·S·安德森
• 申請（專利權）人: 韋爾泰克油田解決方案股份公司
• 主分類號: E21B33/127
• 分類號: E21B33/127
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 馬利蓉;吳鵬

本發明涉及一種用于在井道管狀結構與井下井眼的內側壁之間的環狀空間中膨脹的環形阻擋裝置。該環形阻擋裝置包括：用于作為井道管狀結構的一部分安裝的管狀部分；包圍管狀部分并具有面向管狀部分的內表面的可膨脹套管，可膨脹套管的每一端均與一連接部分連接，該連接部分與管狀部分連接；套管的內表面與管狀部分之間的空間；和布置成與套管連接的元件，該元件具有兩者均圍繞所述內表面延伸的第一部分和第二部分，該元件的第一部分被緊固在所述內表面上。

技術領域

本發明涉及一種用于在井道管狀結構(井管結構)與井下井眼的內側壁之間的環狀空間中膨脹的環形阻擋裝置(環形阻隔裝置/環形阻擋層/環形屏障，annular barrier)。該環形阻擋裝置包括：用于作為井道管狀結構的一部分安裝的管狀部分；包圍管狀部分并具有面向管狀部分的內表面/內面的可膨脹套管；可膨脹套管的每一端均與一連接部分連接，該連接部分與管狀部分連接；套管的內表面與管狀部分之間的空間；和布置成與套管連接的元件，該元件具有兩者均圍繞所述內表面延伸的第一部分和第二部分，該元件的第一部分被緊固在所述內表面上。

背景技術

在井眼中，環形阻擋裝置用于不同的目的，例如用于提供對內、外管狀結構之間或內管狀結構與井眼的內壁之間的流動的阻擋。環形阻擋裝置作為井道管狀結構的一部分安裝。環形阻擋裝置具有被環形可膨脹套管包圍的內壁。該可膨脹套管典型地由彈性體材料制成，但也可由金屬制成。套管在其端部處被緊固在環形阻擋裝置的內壁上。

為了密封內、外管狀結構之間或井道管狀結構與井眼之間的區域，使用第二環形阻擋裝置。第一環形阻擋裝置在該區域的一側上膨脹而被密封，且第二環形阻擋裝置在該區域的另一側上膨脹，這樣，該區域被密封。

通過用于井結構內的管道和井硬件等的爆裂等級來管理井的壓力包絡線(pressure envelope)。在一些情形中，可通過提高井內壓力來使環形阻擋裝置的可膨脹套管膨脹，這是使套管膨脹的最成本劃算的途徑。井的爆裂等級限定可施加至井以便使套管膨脹的最大壓力，并且希望最小化使套管膨脹所需的膨脹壓力，以使井向膨脹壓力的暴露程度最低。

當膨脹時，環形阻擋裝置可經受來自外部的連續壓力或定期高壓，要么形式為井環境內的液壓壓力，要么形式為地層壓力。在一些情形中，這種壓力可導致環形阻擋裝置塌陷，這對于阻擋裝置要密封的區域來說可具有嚴重后果，因為密封特性由于塌陷而損失。當借助于例如加壓流體來使可膨脹套管膨脹時可能發生類似的問題。如果流體從套管泄漏，則背壓可能消退，并且套管本身可因此塌陷。

環形阻擋裝置的膨脹套管承受塌陷壓力/坍塌壓力的能力因此受許多變量影響，例如材料的強度、壁厚、暴露于塌陷壓力的表面積、溫度、井流體等。

當前可實現的某些井環境內的膨脹套管塌陷等級對于所有井應用來說是不足的。因此，希望提高塌陷等級，以使環形阻擋裝置能夠用于所有井內，特別是在開采和消耗期間經歷高生產壓差的井內。可通過增大壁厚或材料的強度來提高塌陷等級；然而，這將提高膨脹壓力，這如前文所述是不希望的。

因此，希望提供一種方案，其中提高了膨脹套管的塌陷等級。

發明內容

本發明的一個目的是完全或部分克服現有技術的以上劣勢和缺點。更具體地，一個目的是提供一種提高了可膨脹套管的塌陷等級的改良環形阻擋裝置。

本發明的又一目的是提供一種提高了塌陷等級而不提高材料的強度和/或增大套管的壁厚的環形阻擋裝置。

本發明的另一目的是提供一種環形阻擋裝置，該環形阻擋裝置對于可膨脹套管的相同的材料強度和相同的壁厚具有更高的塌陷等級，和/或對于可膨脹套管的較低的材料強度或較小的壁厚具有相同的塌陷等級，從而能夠使用較低的膨脹壓力。

以上目的連同將從下文的描述變得顯而易見的眾多其它目的、優點和特征由根據本發明的方案通過一種環形阻擋裝置來完成，所述環形阻擋裝置用于在井道管狀結構與井下井眼的內側壁之間的環狀空間中膨脹，包括：