井下可膨胀的金属管结构制造技术

本发明专利技术涉及一种待在井下膨胀至紧贴套管或井孔的内表面的、具有轴向延伸的井下可膨胀的金属管结构，其包括具有第一外径的第一区段、具有大于所述第一外径的第二外径的两个周向凸起、布置在所述两个凸起之间的第二区段，每个凸起具有从所述第二外径朝所述第二区段渐缩的斜面，其中，所述第二区段具有第三外径，在未膨胀状态下，该第三外径小于该第一外径，并且在所述凸起之间对着所述第二区段设置有密封元件，从而在膨胀过程中，与该第一区段相比，该第二区段径向向外鼓胀的更多，以径向向外地迫压该密封元件。此外，本发明专利技术涉及一种环状屏障、井下完井和密封膨胀方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种待在井下膨胀至紧贴套管或井孔的内表面的、具有轴向延伸的井下可膨胀的金属管结构。此外，本专利技术涉及一种环状屏障、井下完井和密封膨胀方法。
技术介绍
当将一个生产区域与另一个生产区域隔离时，一个挑战是井孔的壁部不是平滑和均匀的。因此，已多次尝试提供能够提供对这样的非均匀表面的合适密封的环状屏障。提供区域隔离的一个方式是采用包括布置在井管结构的外侧上的可膨胀的套筒的环状屏障。一旦膨胀，该套筒便紧贴该井孔壁部的内表面，以提供区域隔离。密封机构布置在套筒的外侧上，用于紧贴井孔的壁部并改善环状屏障的密封能力。然而，密封机构不总能提供足够的密封，但又不能增大该密封机构，因为它们也会增大环状屏障的外径，并且当该环状屏障浸入井孔中时，如此增大的密封机构将撞上井孔壁部并因此被损坏。
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具有改善的密封性能的改进的井下可膨胀的金属管结构。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专利技术的方案来实现，即通过一种待在井下膨胀至紧贴套管或井孔的内表面的、具有轴向延伸的井下可膨胀的金属管结构来实现，该井下可膨胀的金属管结构包括：-具有第一外径的第一区段；-具有第二外径的两个周向凸起，所述第二外径大于所述第一外径；以及-布置在所述两个凸起之间的第二区段，每个凸起具有从所述第二外径朝所述第二区段渐缩的斜面，其中，所述第二区段具有第三外径，在未膨胀状态下，该第三外径小于该第一外径，并且在所述凸起之间对着所述第二区段设置有密封元件，从而在膨胀过程中，与该第一区段相比，该第二区段径向向外鼓胀的更多，以径向向外地迫压该密封元件。上述可膨胀的金属管结构可具有在未膨胀状态下沿所述轴向延伸相同的内径。此外，所述密封元件可呈环形。进一步地，所述密封元件可具有梯形截面形状。并且，所述梯形截面形状可与所述第二区段和所述两个凸起的截面形状基本上匹配。此外，所述第一区段可具有第一厚度，而所述第二区段可具有第二厚度，该第二厚度比所述第一厚度小至少25％，优选比所述第一厚度小至少40％。所述凸起的斜面可相对于所述轴向延伸形成夹角，所述夹角为至少110°，优选135°。此外，上述井下可膨胀的金属管结构还可包括由第一区段隔开的多个第二区段。此外，当该密封元件布置在所述第二区段中时，包括该密封元件的该第二区段可具有与所述凸起的第二外径基本上相等的外径。并且，该密封元件可对着该第二区段被自由地布置。该密封元件可由弹性体、橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)或另一种聚合物制成。此外，该井下可膨胀的金属管结构可呈波形，进而形成凸起和凹部，并且所述井下可膨胀的金属管结构具有基本上均匀的厚度。此外，可在至少一个所述凹部中设置密封元件。并且，相比于所述凸起，所述凹部可具有沿所述轴向延伸更小的延伸。在一个实施例中，所述井下可膨胀的金属管结构可以结束于为端部凸起的凸起。在所述凹部之间的所述凸起可以比所述端部凸起延伸的更少。进一步地，所述凸起可具有轴向延伸。此外，所述凸起可具有与所述轴向延伸基本平行的笔直部分。此外，可在至少一个所述凹部中设置密封元件。此外，在沿所述轴向延伸的截面中，所述井下可膨胀的金属管结构可具有呈波状的矩形或梯形形状。此外，可在每个凹部中设置密封元件。此外，可在所述凸起之间布置所述密封元件和开口环形保持元件，所述开口环形保持元件形成所述密封元件的限位装置。此外，可在至少一个所述凹部中设置所述密封元件和开口环形保持元件，所述开口环形保持元件形成密封元件的限位装置。并且，该开口环形保持元件可具有多于一圈，从而，当所述可膨胀的管结构从所述第一外径膨胀至所述第二外径时，所述开口环形保持元件部分地退绕。此外，所述开口环形保持元件可紧贴该密封元件。进一步地，所述开口环形保持元件可优选由具有至少69MPa，优选至少100MPa的屈服强度的材料制成。此外，所述开口环形保持元件可在所述可膨胀的管结构从所述第一外径膨胀至所述第二外径时退绕少于一圈。并且，在所述井下可膨胀的金属管结构的所述第二外径下，所述开口环形保持元件可具有多于一圈。此外，所述开口环形保持元件可具有在所述纵向延伸上的宽度，所述宽度在该井下可膨胀的金属管结构的第一外径和所述第二外径下基本上相等。此外，所述开口环形保持元件可具有多圈。此外，在该开口环形保持元件与所述密封元件之间可设置中间元件。此外，每个凸起可具有从所述第二区段朝所述第二外径渐缩或从所述凹部朝所述密封元件渐缩的斜面。进一步地，所述井下可膨胀的金属管结构可为待在井中的套管或井管结构中膨胀的补丁、待在井中的套管或井管结构中至少部分地膨胀的衬管悬挂器、或待在另一套管中至少部分地膨胀的套管。本专利技术还涉及一种待在井下于井管结构与井孔或套管的内表面之间的环空中膨胀以在井孔的第一区域与第二区域之间提供区域隔离的环状屏障，所述环状屏障包括：-适于安装为所述井管结构的一部分的管状部件；-根据前述权利要求中任一项所述的井下可膨胀的金属管结构，该井下可膨胀的金属管结构围绕该管状部件并具有朝向所述井孔或所述套管的内表面的外表面，所述井下可膨胀的金属管结构的每个端部与所述管状部件连接；以及-在所述井下可膨胀的金属管结构与所述管状部件之间的环形空间。所述环形空间可包括适于使所述环形空间膨胀的化合物。此外，所述化合物可包含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。并且，所述化合物可包含氮。所述化合物可选自：重铬酸铵、硝酸铵、亚硝酸铵、迭氮化钡、硝酸钠或其组合。进一步地，所述化合物可以粉末形式，分散在液体中的粉末的形式或溶解在液体中的粉末的形式存在。此外，可在所述管状部件上对着所述可膨胀的金属管结构设置开口，以使得加压流体进入所述环形空间中以使所述可膨胀的金属管结构膨胀。可在所述开口中设置阀。此外，所述阀可以是止回阀。该可膨胀的金属管结构的一个端部或两个端部可借助连接部件与管状部件连接。并且，可在所述可膨胀的金属管结构与所述管状部件之间设置套筒，所述套筒与所述管状部件和所述可膨胀的金属管结构连接，因此将所述环形空间分隔成第一空间区段和第二空间区段。此外，所述可膨胀的金属管结构可具有在所述第一或第二区域与其中一个所述空间区段之间提供流体连通的孔。本专利技术还涉及一种井下完井(系统)，包括：-井管结构；以及-上述井下可膨胀的金属管结构。进一步地，本专利技术涉及一种井下完井(系统)，包括：-井管结构；以及-上述环状屏障，其中，所述环状屏障的管状部件安装为所述井管结构的一部分。此外，本专利技术涉及一种密封膨胀方法，该方法包括以下步骤：-对着待密封区域布置上述井下可膨胀的金属管结构；以及-使所述井下可膨胀的金属管结构膨胀至紧贴所述区域，并从而密封所述区域。最后，本专利技术涉及一种密封膨胀方法，该方法包括以下步骤：-布置上述井下完井；以及-使所述环状屏障的所述井下可膨胀的金属管结构膨胀至紧贴套管或井孔，以在该套管或该井孔的第一区域与第二区域之间提供区域隔离。附图说明下面将参考后附的示意图更详细地描述本专利技术及其许多优点，所述示意图出于示例目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：图1示出了处于未膨胀状态的井下可膨胀的金属管结构的局部剖视图；图2示出了图1的井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种待在井(2)的井下膨胀至紧贴套管(5)或井孔(4)的内表面(3)的、具有轴向延伸的井下可膨胀的金属管结构(1)，该井下可膨胀的金属管结构包括：‑具有第一外径(OD1)的第一区段(6)；‑具有第二外径(OD2)的两个周向凸起(7)，所述第二外径大于所述第一外径；以及‑布置在所述两个凸起之间的第二区段(8)，每个凸起具有从所述第二外径朝所述第二区段渐缩的斜面(9)，其中，所述第二区段具有第三外径(OD3)，在未膨胀状态下，该第三外径小于该第一外径，并且在所述凸起之间对着所述第二区段设置有密封元件(10)，从而在膨胀过程中，与该第一区段相比，该第二区段径向向外鼓胀的更多，以径向向外地迫压该密封元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 EP 14171117.61.一种待在井(2)的井下膨胀至紧贴套管(5)或井孔(4)的内表面(3)的、具有轴向延伸的井下可膨胀的金属管结构(1)，该井下可膨胀的金属管结构包括：-具有第一外径(OD1)的第一区段(6)；-具有第二外径(OD2)的两个周向凸起(7)，所述第二外径大于所述第一外径；以及-布置在所述两个凸起之间的第二区段(8)，每个凸起具有从所述第二外径朝所述第二区段渐缩的斜面(9)，其中，所述第二区段具有第三外径(OD3)，在未膨胀状态下，该第三外径小于该第一外径，并且在所述凸起之间对着所述第二区段设置有密封元件(10)，从而在膨胀过程中，与该第一区段相比，该第二区段径向向外鼓胀的更多，以径向向外地迫压该密封元件。2.根据权利要求1所述的井下可膨胀的金属管结构，其中，所述可膨胀的金属管结构具有在未膨胀状态下沿所述轴向延伸相等的内径(ID1)。3.根据前述权利要求中任一项所述的井下可膨胀的金属管结构，其中，所述第一区段具有第一厚度，而所述第二区段具有第二厚度，所述第二厚度比所述第一厚度小至少25％，优选比所述第一厚度小至少40％。4.根据前述权利要求中任一项所述的井下可膨胀的金属管结构，其中，所述凸起的斜面相对于所述轴向延伸形成夹角，所述夹角为至少110°，优选135°。5.根据前述权利要求中任一项所述的井下可膨胀的金属管结构，其中，该密封元件布置在所述第二区段中，包括该密封元件的该第二区段具有与所述凸起的第二外径基本上相等的外径。6.一种待在井下膨胀至紧贴套管或井孔的内表面的、具有轴向延伸的井下可膨胀的金属管结构，其中，该井下可膨胀的金属管结构呈波形，从而形成凸起(31)和凹部(32)，并且所述井下可膨胀的金属管结构具有基本上均匀的厚度(t)。7.根据权利要求6所述的井下可膨胀的金属管结构，其中，在至少一个所述凹部中设置密封元件。8.根据权利要求6或7所述的井下可膨胀的金属管结构，其中，相比于所述凸起，所述凹部...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·瓦斯克斯，L·贝格曼，L·斯泰尔，
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