[發明專利]管連接

有效

• 申請號: 201380035079.5
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104487651B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: D·奧布賴恩;A·J·J·格拉拉
• 申請（專利權）人: 梅塔井下公司
• 主分類號: E21B43/10
• 分類號: E21B43/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明提供了用于在井筒中連接管構件的設備和方法，并且具體提供了用于在井筒中將第一(內)管密封和/或固定到第二(外)管并且由此提供第一與第二管構件之間的環形密封的設備和方法。

背景技術

在鉆井和完井時，各種管元件(在行業中通常也被稱為“管”)需要相互連接。例如，在完井時，襯管柱(liner string)必須端部到端部連接，以便將井筒排列到所需深度。在一些情況下，一根管必須以如下方式設置在另一根管內部，即通過增加內管的直徑直至它接觸外管的內壁并與其產生過盈配合。管之間的連接通常必須能夠抵抗軸向載荷(即固定)。連接還應當是液密的，以提供管之間的環形屏障(即密封)，從而防止外管的內孔與內管的外部之間的流體經過。

在WO2011/048426A2中描述了一種用于在井筒中連接管構件的裝置，并且該裝置包括套管井筒中的第一與第二管構件1、2之間金屬到金屬的密封，如在本申請的圖1和2中示出的。第二(下)管構件2包括上端部分21，上端部分21具有比第一(上)管構件1的下端部分11的外直徑更大的內直徑。周向凹槽或溝槽22被形成在第二(下)管構件2的上端部分21的內表面或孔上。為了形成密封，首先，第一管構件1的下端部分11位于第二管構件2的上端部分21內。其次，液壓膨脹工具3在第一管構件1內部從表面下降到預期的密封位置(參見本申請的圖2)。工具3在一對軸向間隔開的密封件之間密封腔室7。液壓膨脹工具3的致動引起腔室7在高壓下充滿流體，并且該高壓流體作用在第一管構件1的下端部分11的內表面或孔上，首先彈性地膨脹然后塑性地膨脹，以便下端部分11沿著由密封件8限制的長度徑向向外地膨脹到第二管構件2的內孔上的凹槽22內，使得周向突起12或脊被形成在第一管構件1的下端部分11的外側上。這些突起12被接收在凹槽22中，直至密封形成在第一與第二管構件1、2之間。

與上述裝置相關的問題是，管構件之間的界面處存在的井中流體可能會被困在凹槽中，這會導致液壓鎖閉(hydraulic lock)的形成，液壓鎖閉可能對管構件造成損傷和/或意味著沒有形成有效的密封。此外，周向凹槽或溝槽必須預先形成或加工，并且在進行任何連接之前在合適的深度處設置在井筒中。

上述問題的方案在EP2013445B1中進行了描述，并且在本申請的圖3中進行了圖示說明。在EP2013445B1中，通過使用與圖1與2中相同的膨脹工具3，第一(內)管構件4被膨脹到第二(外)管構件5內，該膨脹工具3用軸向間隔開的密封件8密封腔室7。第一管構件4具有可膨脹部分40，可膨脹部分40具有中心區段41和端部區域42。中心區段41的壁厚是相對均勻的，并且薄于端部區域42的壁厚。漸縮部分43提供中心區段41的較薄壁與較厚端部區域42之間的過渡區域。當工具3被致動時，中心區段41由于其更薄的側壁厚度，在端部區域42之前膨脹，由此迫使第一管構件4的外表面與第二管構件5的內表面之間的環形界面處的任何流體沿相反方向軸向地超過端部區域42進入環形空間9。當可膨脹部分40已經被完全膨脹時，第一管構件4的外側上的端部區域42處的密封件6提供管構件4、5之間的另外的流體屏障。由于密封件6僅在流體已經從管構件4、5之間的界面排出之后與第二管構件5接觸，因此避免了液壓鎖閉的發生。

與EP2013445B1的上述裝置相關的缺點是，在那些裝置中其之間進行密封連接的管構件具有相對復雜的輪廓，特別是第一(內)管構件4，由于其變化的側壁厚度，這會導致相對高的制造成本。此外，由于更改單件組件的有限手段，這類連接的性能是有限的。

因此，本發明的目的是提供這樣的一種可膨脹管連接，該可膨脹管連接制造相對便宜，同時能夠提供可靠的密封，和/或能夠產生可以傳遞軸向力并且因此抵抗相對軸向移動發生的牢固連接。此外，本發明的目的是提供一種很容易地適合于不同應用的可膨脹管連接。

發明內容

根據本發明的第一方面，本發明提供一種用于在井筒中連接管構件的設備，該設備包含：

主管構件，其用于與第二管構件密封地連接，該主管構件包含：

可膨脹部分，其適合于放置在該第二管構件內，并且倚靠該第二管構件徑向向外膨脹，直至一個或更多個密封接頭形成在該可膨脹部分與該第二管構件之間；

該可膨脹部分包含圍繞該可膨脹部分安裝的一個或更多個增強環形構件；

所述或每個環形構件提供對徑向載荷的抵抗，并且在該可膨脹部分上限定對徑向載荷具有不同抵抗的環形區域，由此當該可膨脹部分經受徑向向外膨脹時，具有更低抵抗的所述或每個區域在具有更大抵抗的所述或每個區域之前膨脹。