[发明专利]用于压力控制的陶瓷破裂穹顶

说明书

提供了一种一次性的压力致动的导管封闭件，以选择性地承受来自装置一侧的流体压力，直到将封闭件远程地移除，封闭装置是一个易破碎的穹顶，其设计成承受来自一侧的流体压力，但在其另一侧施加更高的压力时会破碎，其提供了一种机构，用于在操作期间由操作者选择的一段时间内在一部分井中的(高)压下隔离井下流体，然后通过施加额外的流体压力或来自表面的其他力来远程地破碎该破裂穹顶来去除隔离物。易碎穹顶在至少一个表面中具有特征，用于引导和控制其断裂，以提供受控的碎片尺寸和形状，以及可预测的开口来用于当穹顶破裂时对导管出现最小限度的阻碍。

技术领域

本发明一般涉及一种一次性使用的压力致动阀或闭合件，以选择性地承受来自装置的一侧的流体压力，直到远程移除该闭合件。这是通过将装置构造成可以承受来自一侧的高压、但是在另一侧出现高压的情况下会破裂的易碎穹顶来实现的。破裂穹顶提供了一种机构，用于在井中的钻柱初始操作期间在高压下隔离井下流体一段时间，该时间可由钻机或操作者选择，并且然后通过施加额外的流体压力或来自表面的其他力来远程地打破破裂穹顶来移除隔离物。

这些操作在与封隔器和/或完井管柱结合的定向井、水平井或斜井在带压(snubbing)、桥塞取回或区域分选的过程中是有用的。该装置的穹顶为垂直和非垂直操作提供压力隔离，无需电缆即可打开该压力隔离，该压力隔离还可以用于与诸如组件的其他装置一起使用，组件包括用于恢复或其他功能的装卸台。

背景技术

在斜井的钻井、完井或维修作业中，有时密封油管柱以隔离井眼的生产或其他加压区域是非常重要的。

在过去，在将油管注入这样的井中期间已经使用了油管端塞，端塞通常是在注入之前附接到油管柱的底部的金属盘或铝盘，然后在井底或井底附近从油管柱上移除金属盘。在US244,042Farrar(1881)的专利中发现了一个例子。这具有将金属留在井眼的井底工作面的不良效果，其难以去除或去除成本昂贵，并且可能干扰进一步的钻井或其它操作。这些装置只在油管柱的底部运行。

有时看到的另一种机构是使用短节，其由多个轮廓组成以通过井下输送电缆接收各种插头设备。这些机构提供单个插头，并且同时可以拔掉和再插入，这些机构由插头输送机构约束，也就是，电缆插头可能难以从较深的斜或水平井眼中取回，并且也许无法在非垂直取向上注入和重新装配。此外，如果在操作期间这样的插头配件失效，则电缆插头可能成为飞射物，并且两个有线插头在操作期间或用于操作的期间无法安装或无法轻易安装。类似地，用于接收各种插头的多轮廓坐放短节是以商品名制造的。

破裂穹顶已经在井下类似的情况下使用。例如，Frazier(CA’728)的加拿大专利申请2,228,728中公开了一种具有“易碎压力密封”的系统。在这种情况下，具有圆形座面和径向曲率的陶瓷壳体设置成为用于包含在井下组件中的可破坏密封件。在CA’728中，陶瓷盘形成为具有精确的弓形(在横截面上)，以提供最大的耐压性。CA’728设计用于向流体压力提供强大的屏障，但能够通过在井下使用破碎工具(例如通过沿着油管投入棒状物)来破坏。这样的设计不适用于例如斜的或非垂直井眼的油管柱，这是因为如果井眼的非垂直部分具有非常大的距离，或者如果斜孔的曲率损害了破坏工具的行进速度(或打击力)，则仅依靠重力不能使杆或破碎工具行进。此外，当'728的穹顶破裂，所得到的通道可能是不规则的，并限制油管孔中的流体流过穹顶的残余物。同样，产生的碎片可能是不规则的或大的，这可能会干扰装配、钻孔或其他井眼的特性或操作。

发明内容

为了减轻现有技术的一些问题，本发明的破裂穹顶由易碎材料制成，其具有特定的弧形的穹顶外形，并且在穹顶外形的至少一个表面中具有包括的特征，当该穹顶破裂时，该特征引导和控制穹顶的破碎，以使破碎穹顶的碎片具有控制下的尺寸和形状，设计成以防止在井筒或任何相关设备中的堵塞或悬挂。易碎穹顶可以由诸如某些陶瓷、玻璃、铸造金属、可溶解物或任何合适的材料的材料制成，其不应与井或辅助设备发生负面的反应或互相影响而造成损害。

在一实施例中，提供了用作由油管形成的导管的可破坏密封件的破裂穹顶，油管由可破坏材料形成，破裂穹顶包括：