[發明專利]井下環狀屏障、井下系統以及提供密封的方法

有效

• 申請號: 201380014228.X
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104246116B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: J·哈倫德巴克;L·斯泰爾
• 申請（專利權）人: 韋爾泰克有限公司
• 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: 管瑩,吳鵬

技術領域

本發明涉及一種具有軸向延伸部(延伸長度)的井下環狀屏障，該軸向延伸部具有面向外部結構的內表面的外表面，所述井下環狀屏障包括管狀部件、可膨脹部件和至少一個環狀密封元件。另外，本發明涉及一種井下系統并且涉及一種提供密封的方法。

背景技術

在井眼中，井下環狀屏障用于不同目的，諸如為了提供用于內部管狀結構和外部管狀結構之間或內部管狀結構和井眼的內壁之間的流動的屏障。井下環狀屏障被安裝為作為井管結構的一部分。井下環狀屏障具有被環狀的可膨脹套筒環繞的內壁。可膨脹套筒通常由彈性體材料制成，但是也可以由金屬制成。所述套筒在其端部處被緊固至井下環狀屏障的內壁。

為了密封內部管狀結構和外部管狀結構之間或井管結構和井眼之間的區域，使用第二環狀屏障。第一環狀屏障在待被密封的區域的一側上膨脹，并且第二環狀屏障在該區域的另一側上膨脹，由此，該區域被密封。

被密封的區域的密封質量通常由井眼流體穿過密封件的流量來限定，例如特定密封件的需求可以是最大限度為每分鐘數升經過密封件以符合由用戶設定的要求。因此，通常允許和接受泄漏進入或離開密封區域的流體的特定水平，但是當過多流體可以穿過密封件時，密封件的質量受到損害。

當環狀屏障膨脹時，它們通常趨向于在膨脹已終止時彈回。彈回效應發生在當可膨脹部件上的用于使可膨脹部件膨脹的壓力被終止時。膨脹壓力的終止將導致可膨脹部件的尺寸由于已膨脹材料的彈性回縮而小幅減小。此外，其它穩定(settling)效應的影響、例如環狀屏障中的壓力平衡可引起屏障尺寸輕微的最小化。甚至當使用金屬如鋼時，也可能會發生百分之幾的彈回效應。可膨脹部件的彈回效應對由井下環狀屏障1提供的密封件的質量產生負面影響，因為就可能穿過密封件的流體的緊密性或量而言，密封件在膨脹后變得更差。

因此，希望提供一種解決方案，從而能夠避免在膨脹之后由環狀屏障材料的彈回效應和其它穩定效應引起的問題。

發明內容

本發明的目的是完全或部分地克服現有技術的上述缺點和不足。更具體地，本發明的目的是提供一種改進的井下環狀屏障，盡管在所有用于環狀屏障的材料中存在彈回效應和其它穩定效應，該改進的井下環狀屏障仍可以提供改進的密封，從而提高由井下環狀屏障提供的密封的質量。

將從下文的描述中變得顯而易見的上述目的連同數個其它目的、優點和特征通過根據本發明的解決方案來實現，即通過包括具有面向外部結構的內表面的外表面的軸向延伸部的井下環狀屏障來實現，該井下環狀屏障包括：

-管狀部件，

-圍繞所述管狀部件布置的可膨脹部件，和

-至少一個環狀密封元件，其與可膨脹部件相連接并具有沿著井下環狀屏障的軸向延伸部的軸向長度，該軸向長度小于井下環狀屏障的沿著該井下環狀屏障的軸向延伸部的長度的50％，

其中，所述環狀密封元件包括彈性元件。

環狀密封元件的沿著所述井下環狀屏障的軸向延伸部的軸向長度可優選小于井下環狀屏障的沿著該井下環狀屏障的軸向延伸部的長度的40％，更優選地小于井下環狀屏障的長度的25％，甚至更優選地小于井下環狀屏障的長度的10％。

在一個實施例中，所述環狀密封元件還可包括與可膨脹部件相連接的環狀密封套筒，并在可膨脹部件和環狀密封套筒之間限定出環狀密封元件腔體，并且彈性元件可以布置在環狀密封元件腔體中。

此外，所述彈性元件可以是波紋狀的環狀密封套筒。

此外，本發明涉及一種井下環狀屏障，其中，所述環狀密封元件包括與可膨脹部件相連接的環狀密封套筒，并且在可膨脹部件和環狀密封套筒之間限定出環狀密封元件腔體，并且其中可膨脹元件布置在環狀密封元件腔體中。

此外，所述彈性元件可以是彈性裝置或彈簧，諸如盤簧或螺旋彈簧。

此外，環狀密封套筒可以由金屬材料制成。

此外，可膨脹元件可以布置在環狀密封元件腔體中。

所述可膨脹部件可以是環繞管狀部件的可膨脹套筒。

在一個實施例中，可膨脹套筒可以是金屬套筒。

此外，彈性元件可以由金屬材料制成。

此外，井下環狀密封套筒可以具有至少一個開口或被穿孔。

被穿孔是指所述套筒具有多個開口。

此外，可膨脹元件可以由可脹大材料制成。

此外，環狀密封套筒可以由金屬材料制成。

此外，環狀密封套筒可以由彈性體材料制成。