[发明专利]井眼锚固和隔离系统

说明书

本申请是国际申请号为PCT/US2009/038215、国家申请号为200980116797.9、申请日为2009年3月25日、名称为“井眼锚固和隔离系统”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于锚固井眼管件和隔离井眼中的至少一个区域的井下工具，特别地，涉及将井下工具管柱固定在井眼中并且隔离井眼中的区域的井下工具。

背景技术

诸如桥塞（bridge plugs）和封隔器的井下工具管柱锚固件和井下隔离装置在工业领域众所周知，每一种都已经广泛使用了很多年。通常，井下隔离装置在包括于工具管柱中位于隔离装置上方或下方的锚固装置固定之后致动。美国专利申请公开No.2007/0289749中公开了一种特殊的锚定系统，其全文在此引入作为参考。

发明内容

广义地讲，本发明公开了供井下工具管柱使用以固定井眼中的工具管柱和隔离井眼中的至少一个区域的井下工具。与两个分开的工具，即一个用于锚固，一个用于隔离相反，该井下工具包括单个心轴，其装有锚固件和隔离元件以形成一体式井下工具。因此，锚固件和隔离元件可以沿着工具管柱的长度布置在相同位置。

在一个具体实施例中，井下工具包括心轴，其具有沿着心轴外壁表面布置的多个柱塞锚固件和隔离元件。在一个特定实施例中，柱塞锚固件是伸缩的，包括两个或更多个伸缩构件。在一个具体实施例中，当井下工具至少位于其下送位置时，隔离元件覆盖多个伸缩构件中的每一个。当井下工具布置在井眼中时，经由心轴泵送的流体压力推动多个伸缩构件中的一个或更多个径向向外伸入井眼的内壁表面中，从而将井下工具固定在井眼中，并由此将工具管柱固定在井眼中。在这种情况下，所述多个伸缩构件中的一个或更多个刺入隔离元件。在其他实施例中，隔离元件不被柱塞或伸缩构件刺入。在其它实施例中，隔离元件围绕柱塞或伸缩构件布置。

除了将工具管柱固定在井眼中之外，井下工具通过使隔离元件与井眼的内壁表面接触而密封或隔离井眼的至少一个区域。通过例如将隔离元件推入井眼的内壁表面中；通过利用流体使隔离元件膨胀或扩大；或者通过使隔离元件或隔离元件的一部分与容纳在井眼或钻井泥浆中的包括诸如油或水的液体的流体接触，使得隔离元件可以与井眼的内壁表面相接触。在最后这个实施例中，隔离元件包括在与流体接触时膨胀的可膨胀材料。

附图说明

图1是处于下送位置的锚固和隔离工具的一个具体实施例的透视图。

图2是图1所示锚固和隔离工具沿直线2-2截取的剖视图。

图3是图1所示锚固和隔离工具的透视图，显示了处于固定位置的锚固件。

图4是图3所示锚固和隔离工具沿直线4-4截取的剖视图。

图5是图1所示锚固和隔离工具的透视图，显示了处于固定位置的锚固件和隔离元件。

图6是图5所示锚固和隔离工具沿直线6-6截取的剖视图。

图7是处于下送位置的锚固和隔离工具的一个具体实施例的剖视图。

图8是图1所示锚固和隔离工具的剖视图，显示了处于固定位置的锚固件。

图9是图1所示锚固和隔离工具的剖视图，显示了处于固定位置的锚固件和隔离元件。

尽管将结合优选实施例对本发明进行描述，但是应当理解，本发明不限于所述实施例。相反，本发明涵盖落入由所附权利要求限定的精神和范围内的所有替换、改变和等效方式。

具体实施方式

现在参考图1-9，井下工具10包括具有上端31、下端32、孔34、外壁表面36和轴线38的心轴30，以及布置在心轴30的端口39中的多个锚固件40。上端31和下端32可以包括例如螺纹33的紧固部以有助于将井下工具10固定到井下工具管柱（未显示）上或其内部。

如图2、4和6更为详细显示的那样，锚固件40包括柱塞，其允许每个锚固件40从轴线38径向向外伸出。尽管柱塞可以具有多种不同的设计，图1-9所示实施例中显示的柱塞包括三个伸缩构件：即，固定到心轴30上的固定构件42；具有与固定构件42的内壁表面滑动接合的外壁表面的第一伸缩构件44；以及具有与第一伸缩构件44的内壁表面滑动接合的外壁表面的第二伸缩构件46。密封件47减少了沿着固定构件42、第一伸缩构件44和第二伸缩构件46之间滑动面发生的渗漏。