具有安全金属套筒的环形屏障制造技术

本发明专利技术涉及一种待在位于井管结构和井下井眼的内壁之间的环形空间中膨胀以在井眼的第一区域和第二区域之间提供区域隔离的环形屏障。该环形屏障包括作为所述井管结构的一部分安装的管部；围绕该管部的可膨胀金属套筒，该可膨胀金属套筒的每一端与同所述管部连接的连接部相连接；位于该可膨胀金属套筒的内表面和该管部之间的空间；和在该管部中的膨胀开口，供流体进入所述空间以使所述可膨胀金属套筒膨胀；该环形屏障还包括围绕该管部和抵接该可膨胀金属套筒的第一安全金属套筒，且所述第一安全金属套筒具有抵接该可膨胀金属套筒的表面的第一内表面，该第一安全金属套筒的每一端与同所述管部连接的连接部相连接。

Ring Barrier with Safety Metal Sleeve

【技术实现步骤摘要】
具有安全金属套筒的环形屏障本申请是申请日为2012年9月12日、申请号为201280041856.2、专利技术名称为“具有安全金属套筒的环形屏障”的申请的分案申请。
本专利技术涉及待在位于井管结构和井下井眼的内壁之间的环形空间中膨胀以在井眼的第一区域和第二区域之间提供区域隔离的环形屏障。
技术介绍
在井眼中，环形屏障用于不同的目的，诸如用于提供隔离屏障。环形屏障具有作为井管结构诸如生产套管的一部分安装的管部，该管部由环形可膨胀套筒围绕。该可膨胀套筒通常由弹性体材料或金属制成。所述套筒在其端部被紧固到环形屏障的该管部。为了密封位于井管结构和井眼之间或者位于内管结构和外管结构之间的区域，使用第二环形屏障。第一环形屏障在待密封区域的一侧膨胀，第二环形屏障在该区域的另一侧膨胀，由此使该区域被密封。井的压力包络由用在井结构内的管件和井硬件等的爆裂等级来控制。在一些情况下，可通过增加井内的压力来使环形屏障的可膨胀套筒膨胀，这是使所述套筒膨胀的成本效益最好的方式。通过增加井内的压力使可膨胀套筒膨胀需要高的膨胀压力。使用这样的高膨胀压力会向可膨胀套筒施加大的应力，并且所述可膨胀套筒在膨胀过程中可能会破裂。可膨胀套筒的破裂是非常不期望的，因为井套筒的外部、即井眼环境变得与井套管的内部流体连接，从而使含有很少油的流体例如钻井泥浆污染生产流体例如原油。膨胀的环形屏障可承受来自外部的连续压力或周期性高压力，所述压力或者呈在井环境中的液压的形式，或者呈地层压力的形式。在一些情况下，这样的压力会导致环形屏障坍塌，这会对待由屏障密封的区域造成影响，因为由于坍塌会造成密封性能丧失。因此，环形屏障设计成能承受大的压力以避免坍塌。环形屏障的可膨胀套筒承受所述坍塌压力的能力称为坍塌等级。环形屏障的可膨胀套筒在环形屏障的膨胀过程中承受膨胀压力和在环形屏障的可容易地超过20年的使用寿命期间承受坍塌压力的能力因此受到很多因素的影响，这些因素诸如材料强度、壁厚、暴露在坍塌压力下的表面积、温度、井流体等。为了增加防止环形屏障破裂和坍塌的抵抗力，可膨胀套筒因此通常制得较厚并且甚至用支撑件支撑以避免坍塌。然而，由于材料的不规则导致在可膨胀套筒上形成“薄弱区”，通常发生可膨胀套筒的破裂，并且因此甚至由井内的可用膨胀压力膨胀的最结实的可膨胀套筒也会由于这些“薄弱区”而破裂。至少在生产大量用于石油生产行业的环形屏障的规模化生产设施中，即使使用现代高标准合成技术，生产没有任何“薄弱区”的“完美的”可膨胀套筒实际上也是不可能的。因此期望提供一种方案，其中环形屏障如此改进，使得其在膨胀过程中不会破裂或者膨胀时不会坍塌，而无需将可膨胀套筒的厚度增加到使得可膨胀套筒不能被井中的可用膨胀压力充胀的水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更具体地，目的是提供一种改进的环形屏障技术方案，其在膨胀过程中不会破裂，同时仍保持所需的坍塌等级。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技术方案来实现，即通过一种待在位于井管结构和井下井眼的内壁之间的环形空间中膨胀以在井眼的第一区域和第二区域之间提供区域隔离的环形屏障来实现，该环形屏障包括：-作为所述井管结构的一部分安装的管部；-围绕该管部并具有面向该管部的内表面和面向该井眼的内壁的外表面的可膨胀金属套筒，该可膨胀金属套筒的每一端与同所述管部连接的连接部相连接；-位于该可膨胀金属套筒的内表面和该管部之间的空间；和-在该管部中的膨胀开口，流体可通过该膨胀开口进入所述空间以使所述可膨胀金属套筒膨胀；其中该环形屏障还包括围绕该管部和抵接该可膨胀金属套筒的第一安全金属套筒，所述第一安全金属套筒具有抵接该可膨胀金属套筒的表面的第一内表面，该第一安全金属套筒的每一端与同所述管部连接的所述连接部相连接。在一个实施例中，所述套筒具有长度，并且该第一安全金属套筒的第一表面可沿着可膨胀金属套筒的整个长度抵接所述可膨胀金属套筒的表面。此外，第一安全金属套筒可具有抵接该可膨胀金属套筒的外表面的第一内表面。如上所述的环形屏障还可包括围绕管部、可膨胀金属套筒的第二安全金属套筒，所述第二安全金属套筒具有面向所述安全金属套筒的第二内表面，所述第二安全金属套筒的每一端与同该管部连接的连接部相连接。另外，如上所述的环形屏障可包括第三安全金属套筒，所述第三安全金属套筒具有面向该第二安全金属套筒的第二外表面的第三内表面，该第三安全金属套筒的每一端与同该管部连接的连接部相连接。而且，如上所述的环形屏障可包括多个附加的安全金属套筒，所述多个附加的安全金属套筒围绕该管部和作为所述第一和第二安全金属套筒的安全金属套筒，并且与同该管部连接的连接部相连接。此外，可膨胀金属套筒和安全金属套筒可具有不同的所需膨胀压力，即膨胀一个套筒所需的压力在套筒间可以是不同的。另外，可膨胀金属套筒和安全金属套筒可由不同的材料制成。所述套筒可具有厚度，并且可膨胀金属套筒的厚度可大于安全金属套筒的厚度。此外，所述套筒可具有厚度，第一安全金属套筒的厚度小于可膨胀金属套筒的厚度且大于第二安全套筒的厚度。此外，所述套筒具有厚度，第一安全金属套筒的厚度小于可膨胀金属套筒的厚度且小于第二安全套筒的厚度。另外，安全金属套筒与可膨胀金属套筒相比可具有较高的延展性。可膨胀金属套筒与安全金属套筒相比可具有较高的屈服强度。更具体地，可膨胀金属套筒的厚度可比安全金属套筒的厚度大至少10％，优选比安全金属套筒的厚度大至少15％，更优选比安全金属套筒的厚度大至少20％。在一个实施例中，第一安全金属套筒可由延伸率(elongation)比可膨胀金属套筒的材料的延伸率大10％的材料制成。此外，所述安全金属套筒中的一个可由比可膨胀金属套筒的材料更有延展性的材料制成。所述可膨胀金属套筒的长度可在环形屏障的未膨胀状态下基本等于第一和第二套筒的长度。另外，可膨胀金属套筒可由屈服强度高于该第一和/或第二安全金属套筒的材料的屈服强度的材料制成。另外，可膨胀金属套筒可由屈服强度比第一和/或第二套筒的材料的屈服强度高至少10％，优选比第一和/或第二套筒的材料的屈服强度高至少15％且更优选高至少20％的材料制成。此外，可膨胀金属套筒可具有未膨胀外直径和膨胀外直径，该可膨胀金属套筒的膨胀直径比未膨胀直径大至少10％，优选比未膨胀直径大至少15％，更优选比未膨胀直径大至少30％。所述第二套筒可具有限制至少所述第二安全套筒的自由膨胀的周向元件。在一个实施例中，围绕最外部的安全套筒的附加密封元件可包括布置在最外部的安全金属套筒和密封元件套筒之间的弹性体、橡胶或聚合物的中间层。此外，距离井眼的内壁最近的安全金属套筒可由密封金属材料制成。另外，距离井眼的内壁最近的安全金属套筒可包括至少一个密封元件。最后，根据本专利技术的环形屏障还可包括位于距离井眼的内壁最近的安全金属套筒的外表面上的薄片保护层。附图说明下面将参考所附示意图更详细地描述本专利技术及其许多优点，所述示意图为了示例的目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：图1示出了沿着处于其未膨胀状态的环形屏障的纵向延伸长度的截面图；图2示出了处于其膨胀状态的图1中的环形屏障；图3示出了沿着包括第二安全金属套筒的、处于其未膨胀状态的环形屏障的另一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种待在位于井管结构(3)和井下井眼(5)的内壁(4)之间的环状空间(2)中膨胀以在该井眼的第一区域(200)和第二区域(300)之间提供区域隔离的环形屏障(1)，该环形屏障包括：‑作为所述井管结构的一部分安装的管部(6)；‑围绕该管部并具有面向该管部的内表面(7a)和面向该井眼的内壁的外表面(7b)的可膨胀金属套筒(7)，该可膨胀金属套筒的每一端(71，72)与同所述管部连接的连接部(12)相连接；‑位于该可膨胀金属套筒的该内表面和该管部之间的空间(13)；和‑在该管部(6)中的膨胀开口(11)，流体能够通过该膨胀开口进入所述空间(13)以使所述可膨胀金属套筒(7)膨胀；其中该环形屏障还包括围绕该管部和抵接该可膨胀金属套筒的第一安全金属套筒(8)，所述第一安全金属套筒具有抵接该可膨胀金属套筒的表面的第一内表面(8a)，该第一安全金属套筒的每一端(81，82)通过将所述可膨胀金属套筒与所述管部连接的同一所述连接部(12)与所述管部相连接，并且其中第一安全金属套筒(8)的第一内表面沿着处于其未膨胀状态的可膨胀套筒(7)的整个长度抵接且接触该可膨胀金属套筒(7)的表面，所述第一安全金属套筒(8)和所述可膨胀金属套筒为单独的部件，所述可膨胀金属套筒的厚度大于所述第一安全金属套筒的厚度。...

【技术特征摘要】
2011.09.13 EP 11181068.51.一种待在位于井管结构(3)和井下井眼(5)的内壁(4)之间的环状空间(2)中膨胀以在该井眼的第一区域(200)和第二区域(300)之间提供区域隔离的环形屏障(1)，该环形屏障包括：-作为所述井管结构的一部分安装的管部(6)；-围绕该管部并具有面向该管部的内表面(7a)和面向该井眼的内壁的外表面(7b)的可膨胀金属套筒(7)，该可膨胀金属套筒的每一端(71，72)与同所述管部连接的连接部(12)相连接；-位于该可膨胀金属套筒的该内表面和该管部之间的空间(13)；和-在该管部(6)中的膨胀开口(11)，流体能够通过该膨胀开口进入所述空间(13)以使所述可膨胀金属套筒(7)膨胀；其中该环形屏障还包括围绕该管部和抵接该可膨胀金属套筒的第一安全金属套筒(8)，所述第一安全金属套筒具有抵接该可膨胀金属套筒的表面的第一内表面(8a)，该第一安全金属套筒的每一端(81，82)通过将所述可膨胀金属套筒与所述管部连接的同一所述连接部(12)与所述管部相连接，并且其中第一安全金属套筒(8)的第一内表面沿着处于其未膨胀状态的可膨胀套筒(7)的整个长度抵接且接触该可膨胀金属套筒(7)的表面，所述第一安全金属套筒(8)和所述可膨胀金属套筒为单独的部件，所述可膨胀金属套筒的厚度大于所述第一安全金属套筒的厚度。2.根据权利要求1所述的环形屏障，还包括围绕所述管部、所述可膨胀金属套筒的第二安全金属套筒(9)，所述第二安全金属套筒具有面向该第一安全金属套筒的第二内表面(9a)，该第二安全金属套筒的每一端(91，92)与同该管部连接的所述连接部(12)相连接。3.根据权利要求2所述的环形屏障，还包括第三安全金属套筒(10)，所述第三安全金属套筒具有面向该第二安全金属套筒的第二外表面(9b)的第三内表面(10a)，该第三安全金属套筒的每一端(101，102)与同该...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·哈伦德巴克，R·R·瓦斯克斯，
申请(专利权)人：韦尔泰克油田解决方案股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH