[發(fā)明專利]用于密封開口的井下管狀系統(tǒng)和組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280059924.8
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103998709A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·哈倫德巴克;T·S·安德森
• 申請（專利權(quán)）人: 韋爾泰克有限公司
• 主分類號: E21B43/10
• 分類號: E21B43/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于利用井下管狀組件密封井下井眼中的井管結(jié)構(gòu)的壁中的開口的井下系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及井下管狀組件和密封井下井眼中的井管結(jié)構(gòu)的壁中的開口的方法。

背景技術(shù)

在井筒中，補(bǔ)丁或支柱被用于不同的目的，如用于密封套管中的裂縫或裂紋，或用于加固井管結(jié)構(gòu)，或用于切斷并阻止流體如水或氣體從套筒上穿孔的不期望的流動(dòng)。補(bǔ)丁對著裂縫放置并通過用于膨脹的機(jī)構(gòu)被膨脹至緊貼套管的內(nèi)壁并從而密封裂縫。為了對著例如裂縫布置補(bǔ)丁，補(bǔ)丁不得不經(jīng)過井筒或井眼套管內(nèi)的受限直徑部分，如管接頭或先前設(shè)置的補(bǔ)丁。

補(bǔ)丁常常通過具有固定直徑的錐體來膨脹。當(dāng)使用這樣的固定錐體時(shí)，錐體的直徑取決于補(bǔ)丁在膨脹前必須要經(jīng)過的管接頭的限制條件和一旦補(bǔ)丁膨脹后的補(bǔ)丁的內(nèi)徑。膨脹后的補(bǔ)丁的內(nèi)徑約等于井管結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑的尺寸減去兩倍的補(bǔ)丁壁厚，其通常在補(bǔ)丁經(jīng)過受限部分時(shí)保持非常小的容隙。為了避免補(bǔ)丁無法通過受限部分的危險(xiǎn)，已知的錐體已制成可膨脹的。然而，這增加了工具的復(fù)雜性并進(jìn)而增加了成本以及工具發(fā)生故障的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)和不足。更具體地，一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的井下管狀組件，其中膨脹后從管狀組件上拆除變得更為方便，而不會(huì)影響容易性，用于膨脹的機(jī)構(gòu)通過這種井下管狀組件可被攜帶通過井的狹窄部分。

本發(fā)明的目的還在于提供一種用于通過管狀組件密封井管結(jié)構(gòu)中的開口的改進(jìn)的井下系統(tǒng)。

從下面的描述中將變得顯而易見的上述目的以及眾多的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征由根據(jù)本發(fā)明的方案來實(shí)現(xiàn)，即通過利用井下管狀組件密封井下井眼的井管結(jié)構(gòu)的壁上的開口的井下系統(tǒng)，該井下系統(tǒng)包括：

-井下管狀組件，包括：

-具有內(nèi)表面和在未膨脹狀態(tài)下的未膨脹的可膨脹管厚度的可膨脹管狀部件，和

-具有在未膨脹狀態(tài)下的螺旋內(nèi)徑、徑向螺旋彈簧厚度和螺旋外徑的螺旋彈簧，該螺旋彈簧與該可膨脹管狀部件基本同心地布置在該可膨脹管狀部件內(nèi)，

-用于沿一個(gè)方向膨脹該井管結(jié)構(gòu)內(nèi)的管狀組件的膨脹工具，該膨脹工具包括具有直徑的膨脹部件，且該膨脹工具基本布置在與該管狀組件同心的縱軸線上并位于第一位置，

其中，該可膨脹管狀部件通過從該第一位置起移動(dòng)該膨脹工具穿過該可膨脹管狀部件和該螺旋彈簧來被膨脹，使得該螺旋彈簧擴(kuò)大該膨脹部件的直徑并在膨脹該可膨脹管狀部件以抵靠該井管結(jié)構(gòu)從而密封開口時(shí)用作間隔元件。

通過設(shè)置螺旋彈簧，可以使該膨脹工具移動(dòng)穿過該螺旋彈簧和該可膨脹管狀部件來膨脹該可膨脹管狀部件以修補(bǔ)開口。通過這樣做，該螺旋彈簧用作間隔元件并延長該膨脹工具的徑向直徑，允許該可膨脹管狀部件被膨脹超過該膨脹工具的直徑。則該膨脹工具可具有固定的錐形部，該錐形部在膨脹工具經(jīng)過井管結(jié)構(gòu)中的受限處時(shí)不會(huì)限制容隙。

在一個(gè)實(shí)施例中，該膨脹工具可包括與該膨脹部件的錐形部連接的桿狀件。

在另一實(shí)施例中，該螺旋彈簧可在一端附接至膨脹工具。

通過使用螺旋彈簧和可膨脹管狀部件，可以使該組件較小并允許其滑動(dòng)通過該井管結(jié)構(gòu)中的狹窄部段。此外，可以在用可膨脹管狀部件密封開口之后通過允許螺旋彈簧轉(zhuǎn)換回其初始狀態(tài)并將該螺旋彈簧插入到新的可膨脹管狀部件內(nèi)來重復(fù)使用該螺旋彈簧。這可通過井下系統(tǒng)在井下進(jìn)行。

此外，該井下系統(tǒng)的管狀組件可布置在該膨脹部件和后止擋件之間，該后止擋件具有對應(yīng)于該膨脹部件的錐形部的凹槽以接納該膨脹部件。

另外，該膨脹工具可進(jìn)一步包括螺旋彈簧縮回部件，該螺旋彈簧縮回部件可相對于該膨脹部件滑動(dòng)以在與膨脹方向相反的方向上移動(dòng)該螺旋彈簧。

此外，該井管結(jié)構(gòu)可具有外徑，該外徑在管狀組件膨脹后基本不變。

并且，該螺旋彈簧可包括表層，該表層在貼靠該可膨脹管狀部件的內(nèi)壁表面、該膨脹部件的表面滑動(dòng)時(shí)以及當(dāng)貼靠螺旋彈簧自身表面滑動(dòng)時(shí)提供低摩擦。

在上述的井下系統(tǒng)中，該管狀組件可包括多個(gè)螺旋彈簧，所述多個(gè)螺旋彈簧可與該可膨脹管狀部件基本同心地布置在該可膨脹管狀部件內(nèi)，以允許該可膨脹管狀部件膨脹以抵靠該井管結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還涉及通過根據(jù)本發(fā)明的井下系統(tǒng)密封井下井眼的井管結(jié)構(gòu)的壁上的開口的一種井下管狀組件，包括：

-具有內(nèi)表面和在未膨脹狀態(tài)下的未膨脹的可膨脹管厚度的可膨脹管狀部件，和

-具有在未膨脹狀態(tài)下的螺旋內(nèi)徑、徑向螺旋彈簧厚度和螺旋外徑的螺旋彈簧，