[发明专利]具有可膨胀管的环状屏障

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于作为井管状结构的一部分安装的环状屏障，该环状屏障适于在井管状结构和井筒的内壁之间的环空中膨胀。此外，本发明涉及在环空中使环状屏障膨胀的方法并涉及一种井下系统。

背景技术

在碳氢化合物生产井中，环状屏障或封隔器经常被用来密封井筒的一个部段，例如地层中的产油层。该部段可以被封闭以避免过量的水从井筒的其它部分流入生产套管。

已知环状屏障通常包括在纵向方向上延伸的管状部件，例如由可膨胀套筒环绕的套管。可膨胀套筒在位于所述套管与井筒的内壁之间的环空中膨胀。在这样的结构中，可膨胀套筒经常布置成与管状部件大致同心，并且所述可膨胀套筒的中心轴线与管状部件的中心轴线重合。因此，可膨胀套筒的中心轴线在管状部件内部延伸。

当设计一个井时，难以设定井筒的确切直径。此外，该直径可以由于地层的成分变化而沿着井筒的延伸长度显著改变。井筒的壁部可以例如在钻探过程中或之后部分地坍塌，或者井中流动的流体可以侵蚀壁，从而影响井筒的直径。

关于现有技术的环状屏障存在若干缺点。已知的环状屏障可被膨胀到外径超过套管外径的最多20-30％。这在井的某些部分可能是足够的，但是，在具有增大的直径的井部段，可能不足以提供套管和井筒壁之间的适当的密封。

发明内容

本发明的一个目的是完全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提供一种能围绕井管状结构密封一个较大的环空的改进的环状屏障。

从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过一种用于作为井管状结构的一部分安装的环状屏障，该环状屏障适于在井管状结构与井筒的内壁之间的环空中膨胀，该环状屏障包括：

-在纵向方向上延伸的管状部件，和

-具有沿纵向方向在管状部件的外侧延伸的中心轴线的可膨胀管。

在此，环状屏障可充分膨胀从而比现有技术的环状屏障密封更大的环空。

在本发明的一个实施例中，可膨胀管的中心轴线可以布置在管状部件的外侧。

此外，可膨胀管的中心轴线可以在纵向方向上绕管状部件盘绕。

此外，可膨胀管可以在纵向方向上绕管状部件盘绕。

在一个实施例中，可膨胀管的内部空间可以与管状部件的内部通路流体连通。

此外，处于未膨胀状态的所述可膨胀管的横截面可以是大致椭圆形的。

此外，处于未膨胀状态的所述可膨胀管的横截面的形状可包括多个折痕。

此外，处于膨胀状态的所述可膨胀管的横截面可以是大致圆形的。

在一个实施例中，所述环状屏障可包括沿纵向方向在管状部件的外侧延伸的多个可膨胀管。

根据本发明的环状屏障还可包括设置在所述一个或多个可膨胀管的外表面上用于抵靠井筒的内壁提供密封的密封元件。

此外，密封元件可以是在一个或多个可膨胀管的外侧延伸的可膨胀套筒。

此外，密封元件可以由金属、聚合物、弹性体、橡胶或可膨胀的材料制成。

此外，所述一个或多个可膨胀管可以至少部分地嵌入在密封材料中。

环状屏障还可包括一个或多个密封条带，该密封条带包围所述密封元件或可膨胀套筒以提供附加的密封。

此外，环状屏障可包括布置在所述管状部件的外侧上的用于将所述一个或多个可膨胀管附接至管状部件的连接部分。

在一个实施例中，连接部分可以使所述一个或多个可膨胀管的每一个的一个端部附接至管状部件。

此外，环状屏障可包括第二连接部分，用于使所述一个或多个可膨胀管的每一个的对向端附接至管状部件。

此外，环状屏障可包括用于附接所述一个或多个可膨胀管的相对端的固定连接部分和滑动连接部分。

在环状屏障的一个实施例中，连接部分可包括用于提供所述一个或多个可膨胀管的内部空间与所述管状部件的内部通路之间的流体连通的一个或多个流体通道。

此外，处于膨胀位置的环状屏障的外直径可高达管状部件的外径的150％。

此外，处于膨胀位置的环状屏障的外直径可以是管状部件的外径的140％到150％。

因此，环状屏障能够在具有极大变化的内径的井筒中提供足够的密封。

本发明还涉及在井管状结构与井筒的内壁之间的环空中膨胀如上所述的环状屏障的方法，该方法包括以下步骤：