具有阀系统的环状屏障技术方案

本发明专利技术涉及一种环状屏障，其用于在井下于位于金属井管结构与另一金属井管结构或与井孔的壁部之间的环空中提供区域隔离，该环状屏障包括：管状金属部件，该管状金属部件构造成安装为该金属井管结构的一部分；可膨胀金属套筒，该可膨胀金属套筒与该管状金属部件连接并且围绕该管状金属部件，从而在该其间形成环形空间，该可膨胀金属套筒构造成在井下从第一外径膨胀至第二外径以抵紧该金属井管结构或该井孔的壁部；和在该管状金属部件上的膨胀开口，其中，该环状屏障还包括阀系统，该阀系统包括：隔离阀，该隔离阀具有第一位置和第二位置，该隔离阀包括：隔离内孔；布置在该隔离内孔中的隔离活塞，在第一位置，该隔离活塞将该内孔分隔成第一内孔部分和第二内孔部分，该隔离活塞通过剪切元件保持在该第一位置，该剪切元件构造成在该第一内孔部分与该第二内孔部分之间的预定压力差下断掉；第一孔洞，该第一孔洞布置在该第一内孔部分中并且与该环形空间流体连通；第二孔洞，该第二孔洞布置在该第一内孔部分中并且经由第一流体通道与该膨胀开口流体连通；第三孔洞，该第三孔洞布置在该第二内孔部分中并且经由第二流体通道与该膨胀开口流体连通，其中，在该第一位置，该第一孔洞与该第二孔洞流体连通，在该第二位置，该隔离阀阻止该第一孔洞与该第二孔洞流体连通。阻止该第一孔洞与该第二孔洞流体连通。阻止该第一孔洞与该第二孔洞流体连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有阀系统的环状屏障


[0001]本专利技术涉及一种用于在位于金属井管结构与另一金属井管结构或与井孔的壁部之间的环空中提供区域隔离的环状屏障。本专利技术还涉及一种井下系统。

技术介绍

[0002]当进行完井时，一个重要的步骤是提供区域隔离，以便将水生产区域与烃生产区域隔离。区域隔离可通过使用膨胀封隔器来执行；然而，膨胀封隔器可能会膨胀的太过迅速以使得它们无法被坐放在正确的位置上，并且生产套管或衬管可能在到达其预定位置之前被卡在井孔中。金属环状屏障不会坐放的过快，因为围绕套管/衬管的金属套筒在金属环状屏障位于预期位置时通过从内部对套管加压并允许流体经由套管上的膨胀开口进入环状屏障而首先被膨胀。
[0003]当使环状屏障的可膨胀金属套筒膨胀时，可膨胀金属套筒膨胀直至它们抵紧井孔的壁部或另一金属井管结构的壁部。金属井管结构的内径是已知的；然而，井孔可能不知不觉地在其中发生所谓的冲刷/冲蚀处发生直径的变化，在发生所谓的冲刷处，井孔的直径大于预期。在环状屏障的可膨胀金属套筒对着冲刷处膨胀直至可膨胀金属套筒抵紧井孔的壁部的情况下，存在可膨胀金属套筒将在抵紧井之前发生爆裂的风险，因为可膨胀金属套筒是针对井孔的特定内径被预设计的。在可膨胀金属套筒破裂的情况下，井孔可能变得与套管的内部直接流体连通。金属环状屏障通常设置有阀；然而，如果可膨胀金属套筒在膨胀期间破裂，则阀不一定是关闭的。

技术实现思路

[0004]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，该环状屏障具有可膨胀金属套筒，该可膨胀金属套筒能在可膨胀金属套筒应在膨胀期间破裂的情况下，将金属井管结构与井孔隔离。
[0005]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，即通过一种环状屏障来实现，该环状屏障用于在井下于位于金属井管结构与另一金属井管结构或与井孔的壁部之间的环空中提供区域隔离，该环状屏障包括：
[0006]‑
管状金属部件，该管状金属部件构造成安装为该金属井管结构的一部分；
[0007]‑
可膨胀金属套筒，该可膨胀金属套筒与该管状金属部件连接并且围绕该管状金属部件，从而在该可膨胀金属套筒与该管状金属部件之间形成环形空间，该可膨胀金属套筒构造成在井下从第一外径膨胀至第二外径以抵紧该金属井管结构或该井孔的壁部；和
[0008]‑
在该管状金属部件上的膨胀开口，
[0009]其中，该环状屏障还包括阀系统，该阀系统包括：
[0010]‑
隔离阀，该隔离阀具有第一位置和第二位置，该隔离阀包括：
[0011]‑
隔离内孔；
[0012]‑
布置在该隔离内孔中的隔离活塞，在第一位置，该隔离活塞将该内孔分隔成第一内孔部分和第二内孔部分，该隔离活塞通过剪切元件保持在该第一位置，该剪切元件构造成在该第一内孔部分与该第二内孔部分之间的预定压力差下断掉；
[0013]‑
第一孔洞，该第一孔洞布置在该第一内孔部分中并且与该环形空间流体连通；
[0014]‑
第二孔洞，该第二孔洞布置在该第一内孔部分中并且经由第一流体通道与该膨胀开口流体连通；
[0015]‑
第三孔洞，该第三孔洞布置在该第二内孔部分中并且经由第二流体通道与该膨胀开口流体连通，
[0016]其中，在该第一位置，该第一孔洞与该第二孔洞流体连通，在该第二位置，该隔离阀阻止该第一孔洞与该第二孔洞流体连通。
[0017]因此，具有该第一位置和该第二位置的隔离阀构造成在该可膨胀金属套筒在膨胀期间破裂的情况下通过移动至该第二位置而将该环形空间与该膨胀开口隔离开。
[0018]此外，该第一流体通道可包括节流部。
[0019]此外，该第一流体通道可设置有节流部，该节流部在该可膨胀金属套筒破裂的情况下相比于该第二内孔部分而在该第一内孔部分中提供压降，从而提供导致该剪切元件断掉的预定压力差。
[0020]此外，如果该可膨胀金属套筒破裂，会发生经过该第一流体通道的流量的增大。
[0021]此外，增大的经过该第一通道的流量会导致该第一流体通道中的压力低于该第二流体通道，从而在该隔离活塞的两侧产生该预定的压力差。
[0022]此外，该隔离活塞可具有面向该第一内孔部分的第一活塞端部和面向该第二内孔部分的第二活塞端部，该第一活塞端部具有投影面积/横截面积，该投影面积具有与该第二活塞端部的投影面积基本上相同的大小。
[0023]此外，该隔离活塞可具有至少一个密封元件，该至少一个密封元件布置在该隔离活塞的外表面上，用于增强该隔离活塞与该隔离内孔的内表面之间的密封能力。
[0024]此外，该第一流体通道可通过在第一流体通道中具有减小的流动横截面积而提供该节流部。
[0025]此外，该第一流体通道可在该第二孔洞的上游具有增大的流动横截面积。
[0026]此外，该剪切元件可以是接合该隔离活塞的剪切销。
[0027]此外，该第一流体通道可通过包括拐弯部而提供该节流部，从而该第一流体通道形成小于90
°
的角。
[0028]此外，该隔离阀可包括第四孔洞，该第四孔洞与该环空流体连通。
[0029]此外，该隔离阀还可包括锁定元件，该锁定元件适于在该隔离活塞处于关闭位置从而阻塞该第二孔洞时机械地锁定该隔离活塞。
[0030]此外，该锁定元件可构造成在该隔离活塞移动远离该初始位置后至少部分地径向向外或径向向内移动，以阻止该隔离活塞返回至该隔离活塞的初始位置。
[0031]此外，该锁定元件可将该隔离活塞永久地锁定在关闭位置。
[0032]此外，该阀系统还可包括与该膨胀开口流体连通的分流单元，该分流单元将来自该膨胀开口的流体分流至该第一流体通道和该第二流体通道。
[0033]此外，该分流单元可包括单元腔室，该单元腔室接收来自该膨胀开口的流体并且
可与该第一流体通道和该第二流体通道流体连通。
[0034]此外，该单元腔室可呈在该管状金属部件的外侧上延伸的环形。
[0035]此外，该第一流体通道可通过具有比该单元腔室的流动横截面积小的流动横截面积而提供该节流部。
[0036]此外，该分流单元可包括过滤单元，该过滤单元用于在来自该膨胀开口的流体被分流至该第一流体通道和该第二流体通道中之前过滤该流体。
[0037]此外，该第一流体通道的该节流部可布置在该分流单元中。
[0038]此外，该阀系统还可包括关闭阀，该关闭阀包括：
[0039]‑
与该膨胀开口流体连通的第一开口；
[0040]‑
与该环形空间流体连通的第二开口；和
[0041]‑
阀内孔，该阀内孔具有内孔延伸方向并且包括具有第一内径的第一内孔部分和具有大于该第一内孔部分的第一内径的第二内径的第二内孔部分，
[0042]其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种环状屏障(1)，其用于在井(6)的井下于位于金属井管结构(3)与另一金属井管结构或与井孔(4)的壁部(5)之间的环空(2)中提供区域隔离，该环状屏障包括：
‑
管状金属部件(7)，该管状金属部件构造成安装为该金属井管结构的一部分；
‑
可膨胀金属套筒(8)，该可膨胀金属套筒与该管状金属部件连接并且围绕该管状金属部件，从而在该可膨胀金属套筒与该管状金属部件之间形成环形空间(9)，该可膨胀金属套筒构造成在井下从第一外径(D1)膨胀至第二外径(D2)以抵紧该金属井管结构或该井孔的壁部；和
‑
在该管状金属部件上的膨胀开口(12)，其中，该环状屏障还包括阀系统(20)，该阀系统包括：
‑
隔离阀(21)，该隔离阀具有第一位置和第二位置，该隔离阀包括：
‑
隔离内孔(22)；
‑
布置在该隔离内孔中的隔离活塞(23)，在第一位置，该隔离活塞将该内孔分隔成第一内孔部分(24)和第二内孔部分(25)，该隔离活塞通过剪切元件(26)保持在该第一位置，该剪切元件构造成在该第一内孔部分与该第二内孔部分之间的预定压力差下断掉；
‑
第一孔洞(27)，该第一孔洞布置在该第一内孔部分中并且与该环形空间流体连通；
‑
第二孔洞(28)，该第二孔洞布置在该第一内孔部分中并且经由第一流体通道(29)与该膨胀开口流体连通；
‑
第三孔洞(30)，该第三孔洞布置在该第二内孔部分中并且经由第二流体通道(31)与该膨胀开口流体连通，其中，在该第一位置，该第一孔洞(27)与该第二孔洞(28)流体连通，在该第二位置，该隔离阀阻止该第一孔洞与该第二孔洞流体连通。2.根据权利要求1所述的环状屏障，其中，该第一流体通道包括节流部(32)。3.根据权利要求1所述的环状屏障，其中，该隔离活塞具有面向该第一内孔部分的第一活塞端部(33)和面向该第二内孔部分的第二活塞端部(34)，该第一活塞端部具有投影面积(A1)，该投影面积具有与该第二活塞端部的投影面积(A2)基本上相同的大小。4.根据权利要求1或2所述的环状屏障，其中，该第一流体通道通过在该第一流体通道中具有减小的流动横截面积(A3)而提供该节流部。5.根据权利要求1或2所述的环状屏障，其中，该第一流体通道通过包括拐弯部(44)而提供该节流部，从而该第一流体通道形成小于90
°
的角(v)。6.根据前述权利要求中任一项所述的环状屏障，其中，该隔离阀包括第四孔洞(38)，该第四孔洞与该环空流体连通。7.根据前述权利要求中任一项所述的环状屏障，其中，该阀系统还包括与该膨胀开口流体连通的分流单元(40)，该分流单元将来自该膨胀开口的流体分流至该第一流体通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
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：