[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

本發明涉及待在井下于井管結構與井孔壁部或另一井管結構之間的環空中膨脹以在井孔的具有第一壓力的第一區域與具有第二壓力的第二區域之間提供區域隔離的井下環狀屏障，環狀屏障包括適于安裝為井管結構的一部分的管狀部件，管狀部件具有外表面和內側；環繞管狀部件并具有面向管狀部件的套筒內表面和面向井孔壁部的套筒外表面的可膨脹金屬套筒，可膨脹金屬套筒的每個端部與管狀部件連接；和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；與內側流體連通的第一開口；與環形空間流體連通的第二開口；具有孔延伸方向且包括具有第一內徑的第一孔部段和具有比第一孔部段的內徑更大的內徑的第二孔部段的孔，其中，第一開口和第二開口布置在第一孔部段中且沿孔延伸方向間隔開，且環狀屏障還包括：布置在孔中的活塞，活塞包括外徑與第一孔部段的內徑基本一致的第一活塞部分且包括外徑與第二孔部段的內徑基本一致的第二活塞部分；及斷裂元件，其在孔內達到預定壓力之前阻止活塞的移動。此外，本發明涉及環狀屏障系統。

技術領域

本發明涉及一種井下環狀屏障，其待在井下于井管結構與井孔壁部或另一井管結構之間的環空中膨脹以在井孔的具有第一壓力的第一區域與具有第二壓力的第二區域之間提供區域隔離。此外，本發明涉及一種環狀屏障系統。

背景技術

環狀屏障常常在井下通過使加壓流體經由環狀屏障環繞其延伸的管上的開口進入而膨脹，然而，油井操作人員越來越多地要求永久關閉這一開口。

這一問題的一個解決方案是在開口中插入單向閥，但是，這種解決方案已證明是失敗的，因為污物可能堵在閥座中，由此妨礙球正確關閉開口。此外，例如在壓裂過程中，隨著溫度和壓力增加和降低時，在環狀屏障中被封住的流體的溫度和壓力也相應增加和降低。在壓力增加期間，環狀屏障的膨脹程度超過預期，而在降壓期間，環狀屏障相應收縮，并且隨時間推移，這樣的運動可能使環狀屏障破裂。

發明內容

本發明的目的是完全或部分克服現有技術的以上缺點和不足。更具體的是，本發明的目的是提供一種能在環狀屏障膨脹后簡單關閉基礎管上開口的改進的環狀屏障。

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，即通過一種待在井下于井管結構與井孔壁部或另一井管結構之間的環空中膨脹以在井孔的具有第一壓力的第一區域與具有第二壓力的第二區域之間提供區域隔離的井下環狀屏障來實現，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，該管狀部件具有外表面和內側；

-可膨脹金屬套筒，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和面向井孔壁部的套筒外表面，可膨脹金屬套筒的每個端部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；

-與所述內側流體連通的第一開口；

-與所述環形空間流體連通的第二開口；以及

-孔，該孔具有孔延伸方向且包括具有第一內徑的第一孔部段和具有比第一孔部段的內徑更大的內徑的第二孔部段，

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，該活塞包括外徑與第一孔部段的內徑基本一致的第一活塞部分且包括外徑與第二孔部段的內徑基本一致的第二活塞部分；以及

-斷裂元件，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。

該活塞具有布置在圓形孔內的圓形橫截面，且活塞和孔都不是環狀的，這增加了匹配度以使得活塞和孔之間的空隙可被做得非常小，借此能避免不想要的泄露。

此外，活塞可具有中心軸線，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。