[發明專利]具有可膨脹管的環狀屏障

無效

• 申請號: 201380014668.5
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104169518A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: J·哈倫德巴克;T·S·安德森
• 申請（專利權）人: 韋爾泰克有限公司
• 主分類號: E21B33/12
• 分類號: E21B33/12;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

技術領域

本發明涉及一種用于作為井管狀結構的一部分安裝的環狀屏障，該環狀屏障適于在井管狀結構和井筒的內壁之間的環空中膨脹。此外，本發明涉及在環空中使環狀屏障膨脹的方法并涉及一種井下系統。

背景技術

在碳氫化合物生產井中，環狀屏障或封隔器經常被用來密封井筒的一個部段，例如地層中的產油層。該部段可以被封閉以避免過量的水從井筒的其它部分流入生產套管。

已知環狀屏障通常包括在縱向方向上延伸的管狀部件，例如由可膨脹套筒環繞的套管。可膨脹套筒在位于所述套管與井筒的內壁之間的環空中膨脹。在這樣的結構中，可膨脹套筒經常布置成與管狀部件大致同心，并且所述可膨脹套筒的中心軸線與管狀部件的中心軸線重合。因此，可膨脹套筒的中心軸線在管狀部件內部延伸。

當設計一個井時，難以設定井筒的確切直徑。此外，該直徑可以由于地層的成分變化而沿著井筒的延伸長度顯著改變。井筒的壁部可以例如在鉆探過程中或之后部分地坍塌，或者井中流動的流體可以侵蝕壁，從而影響井筒的直徑。

關于現有技術的環狀屏障存在若干缺點。已知的環狀屏障可被膨脹到外徑超過套管外徑的最多20-30％。這在井的某些部分可能是足夠的，但是，在具有增大的直徑的井部段，可能不足以提供套管和井筒壁之間的適當的密封。

發明內容

本發明的一個目的是完全或部分地克服現有技術中的上述缺點和不足。更具體地，本發明的一個目的是提供一種能圍繞井管狀結構密封一個較大的環空的改進的環狀屏障。

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、優點和特征由根據本發明的方案來實現，即通過一種用于作為井管狀結構的一部分安裝的環狀屏障，該環狀屏障適于在井管狀結構與井筒的內壁之間的環空中膨脹，該環狀屏障包括：

-在縱向方向上延伸的管狀部件，和

-具有沿縱向方向在管狀部件的外側延伸的中心軸線的可膨脹管。

在此，環狀屏障可充分膨脹從而比現有技術的環狀屏障密封更大的環空。

在本發明的一個實施例中，可膨脹管的中心軸線可以布置在管狀部件的外側。

此外，可膨脹管的中心軸線可以在縱向方向上繞管狀部件盤繞。

此外，可膨脹管可以在縱向方向上繞管狀部件盤繞。

在一個實施例中，可膨脹管的內部空間可以與管狀部件的內部通路流體連通。

此外，處于未膨脹狀態的所述可膨脹管的橫截面可以是大致橢圓形的。

此外，處于未膨脹狀態的所述可膨脹管的橫截面的形狀可包括多個折痕。

此外，處于膨脹狀態的所述可膨脹管的橫截面可以是大致圓形的。

在一個實施例中，所述環狀屏障可包括沿縱向方向在管狀部件的外側延伸的多個可膨脹管。

根據本發明的環狀屏障還可包括設置在所述一個或多個可膨脹管的外表面上用于抵靠井筒的內壁提供密封的密封元件。

此外，密封元件可以是在一個或多個可膨脹管的外側延伸的可膨脹套筒。

此外，密封元件可以由金屬、聚合物、彈性體、橡膠或可膨脹的材料制成。

此外，所述一個或多個可膨脹管可以至少部分地嵌入在密封材料中。

環狀屏障還可包括一個或多個密封條帶，該密封條帶包圍所述密封元件或可膨脹套筒以提供附加的密封。

此外，環狀屏障可包括布置在所述管狀部件的外側上的用于將所述一個或多個可膨脹管附接至管狀部件的連接部分。

在一個實施例中，連接部分可以使所述一個或多個可膨脹管的每一個的一個端部附接至管狀部件。

此外，環狀屏障可包括第二連接部分，用于使所述一個或多個可膨脹管的每一個的對向端附接至管狀部件。

此外，環狀屏障可包括用于附接所述一個或多個可膨脹管的相對端的固定連接部分和滑動連接部分。

在環狀屏障的一個實施例中，連接部分可包括用于提供所述一個或多個可膨脹管的內部空間與所述管狀部件的內部通路之間的流體連通的一個或多個流體通道。

此外，處于膨脹位置的環狀屏障的外直徑可高達管狀部件的外徑的150％。

此外，處于膨脹位置的環狀屏障的外直徑可以是管狀部件的外徑的140％到150％。

因此，環狀屏障能夠在具有極大變化的內徑的井筒中提供足夠的密封。

本發明還涉及在井管狀結構與井筒的內壁之間的環空中膨脹如上所述的環狀屏障的方法，該方法包括以下步驟：