[发明专利]环形阻挡装置

说明书

本发明涉及一种用于在井道管状结构与井下井眼的内侧壁之间的环状空间中膨胀的环形阻挡装置。该环形阻挡装置包括：用于作为井道管状结构的一部分安装的管状部分；包围管状部分并具有面向管状部分的内表面的可膨胀套管，可膨胀套管的每一端均与一连接部分连接，该连接部分与管状部分连接；套管的内表面与管状部分之间的空间；和布置成与套管连接的元件，该元件具有两者均围绕所述内表面延伸的第一部分和第二部分，该元件的第一部分被紧固在所述内表面上。

技术领域

本发明涉及一种用于在井道管状结构(井管结构)与井下井眼的内侧壁之间的环状空间中膨胀的环形阻挡装置(环形阻隔装置/环形阻挡层/环形屏障，annular barrier)。该环形阻挡装置包括：用于作为井道管状结构的一部分安装的管状部分；包围管状部分并具有面向管状部分的内表面/内面的可膨胀套管；可膨胀套管的每一端均与一连接部分连接，该连接部分与管状部分连接；套管的内表面与管状部分之间的空间；和布置成与套管连接的元件，该元件具有两者均围绕所述内表面延伸的第一部分和第二部分，该元件的第一部分被紧固在所述内表面上。

背景技术

在井眼中，环形阻挡装置用于不同的目的，例如用于提供对内、外管状结构之间或内管状结构与井眼的内壁之间的流动的阻挡。环形阻挡装置作为井道管状结构的一部分安装。环形阻挡装置具有被环形可膨胀套管包围的内壁。该可膨胀套管典型地由弹性体材料制成，但也可由金属制成。套管在其端部处被紧固在环形阻挡装置的内壁上。

为了密封内、外管状结构之间或井道管状结构与井眼之间的区域，使用第二环形阻挡装置。第一环形阻挡装置在该区域的一侧上膨胀而被密封，且第二环形阻挡装置在该区域的另一侧上膨胀，这样，该区域被密封。

通过用于井结构内的管道和井硬件等的爆裂等级来管理井的压力包络线(pressure envelope)。在一些情形中，可通过提高井内压力来使环形阻挡装置的可膨胀套管膨胀，这是使套管膨胀的最成本划算的途径。井的爆裂等级限定可施加至井以便使套管膨胀的最大压力，并且希望最小化使套管膨胀所需的膨胀压力，以使井向膨胀压力的暴露程度最低。

当膨胀时，环形阻挡装置可经受来自外部的连续压力或定期高压，要么形式为井环境内的液压压力，要么形式为地层压力。在一些情形中，这种压力可导致环形阻挡装置塌陷，这对于阻挡装置要密封的区域来说可具有严重后果，因为密封特性由于塌陷而损失。当借助于例如加压流体来使可膨胀套管膨胀时可能发生类似的问题。如果流体从套管泄漏，则背压可能消退，并且套管本身可因此塌陷。

环形阻挡装置的膨胀套管承受塌陷压力/坍塌压力的能力因此受许多变量影响，例如材料的强度、壁厚、暴露于塌陷压力的表面积、温度、井流体等。

当前可实现的某些井环境内的膨胀套管塌陷等级对于所有井应用来说是不足的。因此，希望提高塌陷等级，以使环形阻挡装置能够用于所有井内，特别是在开采和消耗期间经历高生产压差的井内。可通过增大壁厚或材料的强度来提高塌陷等级；然而，这将提高膨胀压力，这如前文所述是不希望的。

因此，希望提供一种方案，其中提高了膨胀套管的塌陷等级。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分克服现有技术的以上劣势和缺点。更具体地，一个目的是提供一种提高了可膨胀套管的塌陷等级的改良环形阻挡装置。

本发明的又一目的是提供一种提高了塌陷等级而不提高材料的强度和/或增大套管的壁厚的环形阻挡装置。

本发明的另一目的是提供一种环形阻挡装置，该环形阻挡装置对于可膨胀套管的相同的材料强度和相同的壁厚具有更高的塌陷等级，和/或对于可膨胀套管的较低的材料强度或较小的壁厚具有相同的塌陷等级，从而能够使用较低的膨胀压力。

以上目的连同将从下文的描述变得显而易见的众多其它目的、优点和特征由根据本发明的方案通过一种环形阻挡装置来完成，所述环形阻挡装置用于在井道管状结构与井下井眼的内侧壁之间的环状空间中膨胀，包括：