[发明专利]具有压力放大的环状屏障

说明书

技术领域

本发明涉及被设置在井筒中、用于在第一区域和第二区域之间提供区域隔离的环状屏障。此外，本发明涉及环状屏障系统以及将环状屏障放置在环空中的方法和将环状屏障用在环空中以密封流入控制部段的方法。

背景技术

出于不同目的在井眼中使用环状屏障，诸如为了提供隔离屏障。环状屏障具有被安装作为井管状结构的一部分（诸如，生产套管）的管状部件，所述管状部件被环状的可膨胀套筒包围。可膨胀套筒通常由弹性体材料制成，但是也可以由金属制成。套筒在其端部处被紧固至环状屏障的管状部件。

为了密封介于井管状结构和井筒之间或者介于内部井管状结构和外部井管状结构之间的区域，使用第二环状屏障。第一环状屏障在待被密封的区域的一侧膨胀，第二环状屏障在所述区域的另一侧膨胀，这样，所述区域就被密封了。

井的压力包络线由在井构造内部使用的管状结构和井装置等的爆破/破裂额定值控制。在一些情况下，可以通过增大井中的压力来使环状屏障的可膨胀套筒膨胀，这是使套筒膨胀的最具成本效益的方式。井的破裂额定值限定可以施加至井以用于使套筒膨胀的最大压力，并且希望使套筒膨胀所要求的膨胀压力降至最小以将井在所述膨胀压力中的暴露降至最低程度。

膨胀时，环状屏障可能经受来自外部的、呈现为在井环境中的液压的形式或者呈现为地层压力形式的连续压力或周期性高压。在一些情况中，这样的压力可以造成环状屏障压溃（坍塌，破坏），这对由屏障密封的区域而言会由于压溃导致失去密封性能而具有严重的后果。

对压溃/破坏额定值的当前要求导致使用越来越高的膨胀压力。然而，不仅破裂额定值会受增大的膨胀压力的影响，而且多种井下工具在高压下也可能变得失效或者停止作用。因此，某些井已限制在井内使用的允许膨胀压力，以保护存在于井内的工具和仪器。所述问题可以通过减小可膨胀套筒的厚度和长度来解决。然而，这降低了压溃额定值。

发明内容

本发明的目的是完全或部分地克服现有技术的上述缺点和缺陷。更具体地，本发明的目的是提供这样的环状屏障，即，该环状屏障能在不损坏完井内的其它部件且不减小环状屏障的压溃额定值的情况下膨胀。

上述目的以及多个其它目的、优点和特征通过下述描述将变得显而易见，并由根据本发明的解决方案来实现，即提供一种环状屏障，该环状屏障待在介于井管状结构和井筒的内壁之间的环空中膨胀以用于在所述井筒的第一区域和第二区域之间提供区域隔离，所述环状屏障包括：

-管状部件，该管状部件安装作为所述井管状结构的一部分并具有膨胀开口，

-包围所述管状部件的可膨胀套筒，该可膨胀套筒的各端部与所述管状部件相连接，以及

在所述管状部件和所述可膨胀套筒之间的环状屏障空间，

其中，所述环状屏障还包括压力增大装置，该压力增大装置具有在第一端部处的与所述膨胀开口流体连通的进口并具有在第二端部处的与所述环状屏障空间流体连通的出口；所述压力增大装置包括具有第一端部和第二端部的活塞，该活塞能滑动地设置在一活塞壳体中，该活塞壳体包括第一缸和第二缸，所述第一缸具有与所述活塞的第一端部适配的第一直径并具有第一端部表面区域，所述第二缸具有与所述活塞的第二端部适配的第二直径并具有第二端部表面区域，所述第一端部表面区域比所述第二端部表面区域大；所述压力增大装置还包括允许流体进入所述第二缸的供给流体连接结构；所述压力增大装置还包括被设置在供给流体连接结构内的第一单向止回阀，该第一单向止回阀用于在通过所述活塞压缩流体期间阻止流体离开所述第二缸并用于在通过所述活塞使流体减压期间允许流体进入所述第二缸。

所述压力增大装置还可包括被设置在供给流体连接结构和压力增大装置的出口之间的第二单向止回阀，该第二单向止回阀用于在通过活塞使流体减压期间阻止增压流体进入第二缸并用于在通过活塞压缩流体期间允许增压流体经出口离开压力增大装置。

在一个实施例中，压力增大装置可包括具有第一端部和第二端部的活塞，所述活塞可滑动地设置在活塞壳体内，活塞的第一端部的第一端部表面区域可以比活塞的第二端部的第二端部表面区域大。

在另一实施例中，压力增大装置可包括具有第一端部和第二端部的活塞，所述活塞可滑动地设置在活塞壳体内，活塞的第一端部的第一端部表面区域可以比活塞的第二端部的第二端部表面区域大，活塞壳体可以包括两个缸：具有与活塞的第一端部适配的第一直径的第一缸，和具有比第一直径小的与活塞的第二端部适配的第二直径的第二缸。

另外，压力增大装置可以包括多个压力增大装置。

另外，压力增大装置可以包括多个活塞。