[发明专利]用于环形屏障的密封材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在井下井眼或井下套管中的第一区域和第二区域之间提供区域隔离的环形屏障。本发明还涉及一种井下系统和一种方法。

背景技术

井下环形屏障或封隔器通常包括外部密封材料如弹性周向环，从而改进所述环形屏障在膨胀以抵接套管或井眼的内壁时的密封能力。

当使环形屏障或封隔器膨胀时，密封材料相应地膨胀，从而密封能力降低。此外，该弹性材料的密封能力在承受井下恶劣环境如高温和高压及不同种类的酸时降低。

环形屏障可以在许多年内为完井的一部分而不膨胀，而弹性密封件连续承受恶劣环境并随时间分解和因而劣化。这意味着，当所述环形屏障最终膨胀时，弹性材料可能已失去密封能力。

发明内容

本发明的一个目的是完全地或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更具体地，本发明的一个目的是为环形屏障提供改进的环形密封件，其能够在约10至20年时间内承受井下恶劣环境如高温、高压和酸。

将从下文的描述中变得显而易见的上述目的连同数个其他目的、优点和特征通过根据本发明的解决方案来实现，即通过用于在井下井眼或井下套管中的第一区域和第二区域之间提供区域隔离的环形屏障来实现，所述环形屏障包括管状部件和由金属制成的围绕所述管状部件的可膨胀元件，所述环形屏障具有周长（周面）、纵向延伸长度和外表面，并且还包括具有密封材料的环形密封件，该密封材料围绕环形屏障的外表面延伸并具有一束绳线，其中至少一根绳线包含石墨和/或碳。

在一个实施例中，可膨胀元件可以是围绕管状部件的可膨胀套筒并可以与管状部件相连接。

此外，可膨胀元件可以是围绕所述管状部件延伸的一个或多个可膨胀管。

此外，所述绳线可包含至少30%的石墨和/或碳、优选至少50%的石墨和/或碳、更优选至少75%的石墨和/或碳、甚至更优选至少90%的石墨和/或碳。

此外，每根绳线可包含石墨和/或碳。

在一个实施例中，密封材料可以覆盖小于60%的所述外表面、优选小于40%的所述外表面、更优选小于30%的所述外表面。

另外，环形密封件可围绕环形屏障的外表面延伸。

此外，环形密封件的截面形状可以大致是三角形、方形、五边形、六边形或具有更多侧边的形状。

此外，密封材料可围绕环形屏障的外表面缠绕x圈，其中x>1.0。

x可以在1.0和2.0之间、优选在1.1和1.7之间、更优选在1.2和1.5之间。

另外，环形密封件可以具有细长的形状和两个端部。

在一个实施例中，当从纵向延伸长度看时，所述端部可以交叠。

此外，环形密封件可围绕外表面按圈并排布置。

此外，所述圈可围绕所述外表面并排布置，而各圈之间没有任何材料。

此外，环形屏障可包括数个环形密封件。

另外，所述交叠部分可以在环形屏障的周长的至少10%上、优选周长的至少15%上、更优选周长的至少30%上、甚至更优选周长的至少40%上延伸。

此外，所述绳线可彼此抵接。

此外，束和/或绳线可涂覆有选自由金属、聚合物、聚四氟乙烯和橡胶或者它们的组合所组成的组的第二材料。

另外，绳线可以围绕彼此扭绞、编织或可形成纱线。

此外，绳线可以包围一芯部。

本发明还涉及一种上述的环形屏障，其中，用于作为井管结构的一部分安装的管状部件具有纵向轴线，并且围绕该管状部件的可膨胀套筒限定出与管状部件的内部流体连通的空间，可膨胀套筒的每一端与管状部件连接，其中所述环形屏障还包括用于使流体进入空间以使套管膨胀的开孔。

在一个实施例中，可膨胀套筒可以由金属制成。

在另一实施例中，所述开孔可布置在所述管状部件中。

在又一实施例中，环形屏障可以是布置成抵靠井管结构的内表面密封的封隔器。

上述环形屏障还可在所述外表面和环形密封件之间包括粘合剂。

本发明还涉及一种井下环形密封件，其包括：

-具有至少一根包括石墨和/或碳的绳线的密封材料。

另外，本发明涉及一种井下系统，其包括井管结构和至少一个上述的环形屏障，其中，所述环形屏障包括作为井管结构的一部分安装的管状结构。

上述井下系统还可具有包括隔离装置的工具，该隔离装置隔离位于管状部件内部的、开孔外部的被隔离部分，从而为内部的被隔离部分及空间加压，以使所述可膨胀套筒膨胀。