[发明专利]用于低压区域的环状屏障和井下系统

权利要求书

1.一种环状屏障(1)，该环状屏障用于在井下于井管结构(3)与井孔(5)的壁部(4)之间的环空(2)内膨胀以将所述井管结构与所述井孔的壁部之间的环空内的第一区域(101)与第二区域(102)隔离，所述环空具有环空压力，所述环状屏障包括：

-用于安装为所述井管结构的一部分的管状部件(6)，该管状部件包括开口(7)和具有内部压力的内部(8)，

-可膨胀金属套筒(9)，该可膨胀金属套筒环绕所述管状部件并具有面向所述管状部件的内表面(10)和面向所述井孔的壁部的外表面(11)，

-所述可膨胀金属套筒的每个端部(12)均与所述管状部件连接，

-在所述可膨胀金属套筒的内表面与所述管状部件之间的环形空间(14)，所述环形空间具有空间压力，和

-阀系统(15)，该阀系统包括第一阀(16)和第二阀(17)，所述第二阀允许加压流体进入所述环形空间以使所述可膨胀金属套筒膨胀并防止流体从所述环形空间流向所述管状部件的内部，

其中，所述第一阀具有第一位置和第二位置，所述第一位置允许所述管状部件的内部与所述第二阀之间流体连通以便在所述内部压力升高时使所述可膨胀金属套筒膨胀，所述第二位置提供所述环形空间与所述环空之间的流体连通，其中所述第一阀构造成在所述空间压力高于所述内部压力时从所述第一位置移位到所述第二位置。

2.根据权利要求1所述的环状屏障，其中，所述第二阀布置在将所述膨胀开口与所述环形空间流体连接的通道(43)中。

3.根据权利要求1或2所述的环状屏障，其中，所述第一阀包括腔室(24)和活塞(25)，所述活塞将所述腔室分隔为第一腔室区段(26)和第二腔室区段(27)，并且所述活塞能在所述腔室内移动以变换位置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的环状屏障，其中，所述第一阀具有与所述内部流体连通的第一孔口(31)、与所述第二阀流体连通的第二孔口(32)、与所述环形空间流体连通的第三孔口(33)和与所述环空流体连通的第四孔口(34)，在所述第一位置，所述第一孔口与所述第二孔口流体连通，而在所述第二位置，所述第三孔口与所述第四孔口流体连通。

5.根据前述权利要求中任一项所述的环状屏障，其中，所述活塞包括流体通道(35)，在所述第一位置，所述流体通道提供所述第三孔口与所述第二腔室区段之间的流体连通。

6.根据前述权利要求中任一项所述的环状屏障，其中，所述活塞具有凹槽(28)，在所述第二位置，所述凹槽提供所述第三孔口与所述第四孔口之间的流体连通。

7.根据前述权利要求中任一项所述的环状屏障，还包括防塌缩单元(51)，该防塌缩单元包括至少能在第一位置与第二位置之间移动的元件(52)，该防塌缩单元具有与所述环空的第一区域流体连通的第一端口(53)和与所述环空的第二区域流体连通的第二端口(54)，该防塌缩单元具有与所述环形空间流体连通的第三端口(55)，在所述第一位置，所述第一端口与所述第三端口流体连通，从而使所述第一区域的压力与所述空间压力平衡，而在所述第二位置，所述第二端口与所述第三端口流体连通，从而使所述第二区域的压力与所述空间压力平衡。

8.根据前述权利要求中任一项所述的环状屏障，还包括锁定元件(56)，该锁定元件适于在所述活塞处于所述封闭位置时机械地锁定所述活塞，从而阻塞所述第一开口。

9.一种用于在具有不同压力的层的地层中完井的井下系统(100)，包括：

-井管结构(3)，和

-至少一个根据权利要求1-8中任一项所述的环状屏障(1)。

10.根据权利要求9所述的井下系统，其中，所述井管结构是在第一端部(44)与钻头(45)连接的钻井尾管(3a)。

11.根据权利要求9所述的井下系统，其中，所述环状屏障更靠近所述井管结构的第一端部布置，而非更靠近所述井管结构的第二端部布置。