带被动压力补偿的环状屏障制造技术

本发明专利技术涉及一种待在井下于井管结构与井眼的内侧壁之间的环空内膨胀以在井眼的第一区域与第二区域之间提供区域隔离的环状屏障，该环状屏障包括：作为井管结构的一部分安装的管状金属部件；可膨胀套筒，其环绕管状金属部件并具有面向管状金属部件的内表面和面向井眼的内侧壁的外表面，可膨胀套筒的每个端部与管状金属部件连接；以及在可膨胀套筒的内表面与管状金属部件之间的环形空间，其中，管状部件与可膨胀套筒的内表面基本上气密封地封闭环形空间，环形空间包含适于使环形空间膨胀的化合物，并且其中，可膨胀套筒包括邻近可膨胀套筒的端部的两个第一部段和在所述两个第一部段之间的第二部段，可膨胀套筒的第一部段具有在环状屏障的未膨胀状态下的第一内径，并且可膨胀套筒的第二部段具有在未膨胀状态下的第二内径，在未膨胀状态下第二内径大于第一内径，或者在未膨胀状态下，第一部段具有大于第二部段的第二厚度的第一厚度。此外，本发明专利技术涉及井下系统和使环状屏障膨胀的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及一种待在井下于井管结构与井眼内侧壁之间的环空内膨胀W在井眼 的第一区域和第二区域之间提供区域隔离的环状屏障。此外，本专利技术设及一种井下系统和 一种膨胀环状屏障的方法。
技术介绍
在完井作业时，通过将具有环状屏障的套管柱浸入井眼或井的套管内来提供生产 区域。在套管柱位于井眼内的正确位置时，使环状屏障膨胀或扩张。环状屏障在一些完井作 业中通过加压流体膨胀，运需要一定量的附加能量。 在其它完井作业中，环状屏障内侧的化合物被加热W使所述化合物变为气态，从 而增大其体积并因此使可膨胀套筒膨胀。然而，井眼或套管的直径可能不同，并且如果井眼 的直径小于所预期的，即出现膨胀能量的过剩，则当套筒膨胀时，套筒可能会损坏地层或使 套管巧缩。此外，如果膨胀能量高于所需要的，则已知环状屏障的套筒还可能会破裂。
技术实现思路
本专利技术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。更特别 地，一个目的是提供一种改进的环状屏障，该环状屏障在可膨胀的空间内包含化合物，其 中，所述环状屏障能够与其所位于的井眼的内径的范围相适配，而不会使套筒破裂。 从下面的描述中将变得显而易见的上述目的W及众多的其它目的、优点和特征由 根据本专利技术的方案来实现，即通过待在井下于井管结构与井眼的壁部之间的环空内膨胀W 在井眼的第一区域与第二区域之间提供区域隔离的环状屏障来实现，该环状屏障包括： -作为所述井管结构的一部分安装的管状金属部件； -可膨胀套筒，环绕该管状金属部件并具有面向所述管状金属部件的内表面和面 向所述井眼的内侧壁的外表面，所述可膨胀套筒的每个端部与所述管状金属部件连接；W 及[000引-在所述可膨胀套筒的内表面与所述管状金属部件之间的环形空间 其中，所述管状部件与所述可膨胀套筒的内表面基本气密封地封闭所述环形空 间，所述环形空间包含适于使所述环形空间膨胀的化合物，并且其中，所述可膨胀套筒包括 邻近所述可膨胀套筒的端部的两个第一部段和在所述两个第一部段之间的第二部段，所述 可膨胀套筒的每个第一部段具有在所述环状屏障的未膨胀状态下的第一内径，并且所述可 膨胀套筒的第二部段具有在所述未膨胀状态下的第二内径，在所述未膨胀状态下所述第二 内径大于所述第一内径，或者在所述未膨胀状态下，所述第一部段具有第一厚度，所述第一 厚度大于所述第二部段的第二厚度。 所述化合物可W适于在经受热时膨胀所述环形空间。 当使可膨胀套筒具有小于第二部段的第二内径的第一内径或者可膨胀套筒具有 大于第二部段的第二厚度的第一厚度时，用于使具有所述第一内径或第一厚度的套筒部段 膨胀的压力高于用于膨胀具有所述第二内径或第二厚度的所述部段所需的压力。环形空间 中的所述化合物产生一定量的膨胀能，并且如果井眼的内径小于环状屏障待膨胀位置所期 望的的内径，则将会有多余的膨胀能。则运种多余的膨胀能还可被用于使具有较小内径或 较小厚度的套筒部段膨胀。因此，套筒的第一部段起到了被动压力补偿的作用，因为该部段 的膨胀在存在多余的膨胀能时发生。所述第一部段可具有递增的厚度。[001引此外，所述第二内径可W比第一内径大至少0.5毫米，优选比第一内径大至少1毫 米，更优选比第一内径大至少2毫米。 所述化合物可包括适于在分解时生成气体或超临界流体的至少一种可热分解的 化合物，所述可热分解的化合物在低于400°C的溫度下分解。 进一步地，所述可膨胀套筒的端部可被焊接至所述管状部件。 因此，进一步降低了泄漏的风险。 上述可膨胀套筒的所述端部可W通过连接部件被连接至所述管状部件。 此外，所述可膨胀套筒的端部可W被压接在所述管状部件上。 另外，所述第一厚度可W比所述第二厚度大至少15%，优选比所述第二厚度大 25%，更优选比所述第二厚度大50%。 此外，所述可膨胀套筒可包括在所述第一部段与所述第二部段之间的过渡部段， 所述过渡部段具有自所述第二部段向所述第一部段递增的厚度。 所述可膨胀套筒还可包括在所述第一部段和第二部段之间的第Ξ部段，所述第Ξ 部段具有第=厚度，所述第=厚度可W小于所述第一厚度并且大于所述第二厚度。 进一步地，所述可膨胀套筒可包括在所述第二部段与所述第Ξ部段之间的过渡部 段和在所述第Ξ部段与所述第一部段之间的过渡部段。 所述可膨胀套筒的所有部段可W由相同的材料制成。 并且，所述可膨胀套筒的所述部段可W在制造所述可膨胀套筒时制造。 除此之外，所述可膨胀套筒的所述部段可进一步地被制造为一个件。 可在所述可膨胀套筒的外表面上布置密封元件。 此外，所述可膨胀套筒的所述端部可W夹在所述连接部件与所述管状部件之间。 此外，所述第二部段可W适于在第一压力下膨胀，所述第一压力高于300己，优选 高于325己，更优选处于约345己的压力下，并且所述第一部段可W适于在第二压力下膨胀， 所述第二压力可W高于所述第一压力。 因此，所述第一压力可W是至少65己，优选是至少100己，更优选是至少150己，最 优选是至少250己。 上述的第二压力可W是至少100己，更优选是至少250己，最优选是至少350己。 所述第Ξ部段可W适于在第Ξ压力下膨胀，所述第Ξ压力可W高于所述第一压力 并且小于所述第二压力。并且，可在所述管状部件中布置单向阀。 进一步地，所述管状部件可W不具有任何的通向所述环形空间的开口、孔桐或开 孔。 此外，所述管状部件可W包括外表面，所述外表面是连续的。 此外，所述化合物可W包含氮。 所述化合物可W选自重铭酸锭、硝酸锭、亚硝酸锭、叠氮化领、硝酸钢或其组合。 此外，所述化合物可W在高于10(TC，优选高于180°C的溫度下分解。 并且，所述环形空间可W被预加压至高于5己，优选高于50己并且更优选高于100 己，甚至更优选高于250己的压力。 上述化合物可粉末、分散在液体中的粉末或溶解在液体中的粉末的形式存 在。 根据本专利技术的环状屏障还可包括布置在所述管状金属部件内或布置在所述管状 金属部件附近的加热线。 并且，所述环状屏障可W包括与所述空间流体连接的压力补偿单元。 所述压力补偿单元可W是中空管，其一端封闭并且沿所述管状部件布置并且与所 述管状部件连接。 此外，所述环状屏障可包括布置在所述空间内的抗巧缩元件。 所述抗巧缩元件可W围绕所述管状部件卷绕。 上述抗巧缩元件可W是螺旋弹黃。 本专利技术还设及一种井下系统，该井下系统包括： -井管结构；W及[004引-根据本专利技术的环状屏障。 上述井下系统进一步包括多个环状屏障。 此外，所述井管结构可W填充有溫度在llOrW上，优选溫度在18(TCW上，并且更 优选地溫度在250°C W上的流体。 上述井下系统还可包括工具，所述工具包括用于从所述井管结构内加热所述环状 屏障的管状金属部件的加热单元。 进一步地，所述工具可包括用于在所述井管结构中隔离出在所述环状屏障的可膨 胀的空间对面的区域的隔离机构。 此外，所述工具的加热单元可包括适于布置在所述管状金属部件附近的加热线。 此外，所述工具可包括定位装置，如电磁轮廓仪(profiler)或套管接髓定位器。 并且，所述工具可W适于邻近所述管状金属部件中的单向阀W经过所述单向阀向 所述环形空间供热。 所述井管结构可W与在地面或海底的加热装置连接。 此外，所述井管结构可W被连接至管道如钻管W浸入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种待在井下于井管结构(3)与井眼(6)的壁部(5)之间的环空(2)内膨胀以在井眼的第一区域(101)与第二区域(102)之间提供区域隔离的环状屏障(1)，该环状屏障包括：‑用于作为所述井管结构的一部分安装的管状金属部件(7)；‑可膨胀套筒(8)，该可膨胀套筒环绕该管状金属部件并具有面向所述管状金属部件的内表面(9)和面向所述井眼的壁部的外表面(10)，所述可膨胀套筒的每个端部(12、13)与所述管状金属部件相连接；以及‑在所述可膨胀套筒的内表面与所述管状金属部件之间的环形空间(15)，其中，所述管状金属部件与所述可膨胀套筒的内表面基本气密封地封闭所述环形空间，所述环形空间包含适于使所述环形空间膨胀的化合物，并且其中，所述可膨胀套筒包括邻近所述可膨胀套筒的端部的两个第一部段和在所述两个第一部段之间的第二部段，所述可膨胀套筒的每个第一部段具有在所述环状屏障的未膨胀状态下的第一内径，并且所述可膨胀套筒的第二部段具有在所述未膨胀状态下的第二内径，在所述未膨胀状态下所述第二内径大于所述第一内径，或者在所述未膨胀状态下，所述第一部段具有第一厚度，所述第一厚度大于所述第二部段的第二厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·瓦斯克斯，D·R·马西，
申请(专利权)人：韦尔泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK