[發明專利]帶有關閉機構的環狀屏障

有效

• 申請號: 201580061394.4
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN107306501B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: L·斯泰爾
• 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;E21B34/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 黃麗娜;吳鵬

1.一種井下環狀屏障(1)，其待在井下于井管結構(3)與井孔(6)的壁部(5)或另一井管結構(3a)之間的環空(2)中膨脹以在井孔的具有第一壓力(P₁)的第一區域(101)與具有第二壓力(P₂)的第二區域(102)之間提供區域隔離，該環狀屏障包括：

-適于安裝為井管結構的一部分的管狀部件(7)，該管狀部件具有外表面(4)和內側(14)；

-可膨脹金屬套筒(8)，該可膨脹金屬套筒環繞該管狀部件并具有面向該管狀部件的套筒內表面(9)和面向井孔的壁部的套筒外表面(10)，可膨脹金屬套筒的每個端部(12)都與該管狀部件連接；以及

-在可膨脹金屬套筒的套筒內表面與管狀部件之間的環形空間(15)；

-與所述內側流體連通的第一開口(16)；

-與所述環形空間流體連通的第二開口(17)；以及

-孔(18)，該孔具有孔延伸方向且包括具有第一內徑(ID₁)的第一孔部段(19)和具有比第一孔部段的內徑更大的內徑(ID₂)的第二孔部段(20)，

其中，所述第一開口和所述第二開口布置在第一孔部段中且沿所述孔延伸方向間隔布置，并且該環狀屏障還包括：

-布置在該孔中的活塞(21)，該活塞包括第一活塞部分(22)且包括第二活塞部分(23)，該第一活塞部分的外徑(OD_P1)與第一孔部段的內徑基本一致，該第二活塞部分的外徑(OD_P2)與第二孔部段的內徑基本一致；以及

-斷裂元件(24)，該斷裂元件在所述孔內達到預定壓力之前阻止活塞的移動，

其中所述井下環狀屏障還包括鎖定元件(38)，該鎖定元件適于在活塞處于關閉位置時機械鎖定該活塞，從而堵塞該第一開口，

其中所述活塞包括為通孔的流體通道(25)，該通孔在第一孔部段與第二孔部段之間提供流體連通。

2.根據權利要求1所述的井下環狀屏障，其中，所述活塞具有其中第一開口與第二開口流體連通的初始位置，該鎖定元件構造成在活塞遠離所述初始位置移動時至少部分地徑向向外或徑向向內移動以防止活塞返回至活塞的初始位置。

3.根據權利要求1或2所述的井下環狀屏障，其中，該鎖定元件將所述活塞永久鎖定在所述關閉位置。

4.根據權利要求1或2所述的井下環狀屏障，其中，所述活塞具有中心軸線，該中心軸線位于管狀部件的壁中或位于將可膨脹金屬套筒與管狀部件連接的連接部件的壁中。

5.根據權利要求1或2所述的井下環狀屏障，其中，該環狀屏障包括與所述環空流體連通的第三開口。

6.根據權利要求1所述的井下環狀屏障，其中，該活塞具有初始位置和關閉位置，在該初始位置，第一開口與第二開口流體連通，在該關閉位置，第二開口與第三開口流體連通以平衡環形空間與環空之間的壓力。

7.根據權利要求1或2所述的井下環狀屏障，其中，該斷裂元件是與活塞接合的剪切銷。

8.根據權利要求1或2所述的井下環狀屏障，其中，該斷裂元件是布置在流體通道或第一孔部段中的剪切盤，用于阻止流動通過該盤。

9.根據權利要求1或2所述的井下環狀屏障，其中，該活塞具有在第一活塞部分的第一活塞端部(27)和在第二活塞部分的第二活塞端部(28)，第一活塞端部具有第一活塞端面(29)且第二活塞端部具有第二活塞端面(30)，第二活塞端面具有比第一活塞端面的表面積更大的表面積以使活塞朝向第一孔部段的端部移動。

10.根據權利要求1或2所述的井下環狀屏障，其中，在活塞的初始位置，第一活塞部分部分延伸進入第二孔部段中并在活塞和孔的內壁之間形成環狀空間(31)。

11.根據權利要求10所述的井下環狀屏障，還包括在第二孔部段中的第三開口(37)，所述第三開口與環形空間和環空流體連通。