[发明专利]具有增强的抗挤强度和密封性能的可膨胀套管

说明书

技术领域

本公开内容大体上涉及与地下井结合使用的设备和与地下井结合进行的操作，且在本文描述的实施方案中，更具体地提供了具有增强的抗挤强度和密封性能的可膨胀套管(expandable casing)。

背景技术

现在通常的做法是使套管在井下膨胀。然而，当前可膨胀套管的一个主要问题是其在膨胀之后的抗挤强度通常远小于所需的抗挤强度。这种低的抗挤强度的一个原因是由于用于使套管膨胀的膨胀工具的膨胀力和压力限制，套管必须具有相对薄的壁厚度。

当前可膨胀套管的另一个问题是，在一个套管在另一个套管内膨胀之后，内套管将比外套管更多地沿径向回弹，这是由于在膨胀过程中施加于内套管的较高的应力。该情形意味着在内套管和外套管之间产生缝隙，使得更难以在套管之间获得密封。

因此，应理解，使套管在井下膨胀的技术需要改进。

发明内容

在本说明书中，提供了解决技术中的至少一个问题的可膨胀套管。一个实例是下文所描述的，其中套管具有在其上形成的一个或多个内部凹槽或外部凹槽，以增强抗挤强度。另一个实例是下文所描述的，其中外套管具有在其上形成的凹槽，以由此减少或消除在外套管和内套管之间的缝隙。

在一个方面，通过本公开内容提供了用于地下井的可膨胀管。可膨胀管包括延伸进入管的壁的多个凹部。多个凹部沿着壁纵向地间隔开。

在另一个方面，通过本公开内容提供了使管在地下井中膨胀的方法。所述方法包括以下步骤：使管在井中膨胀，且管包括延伸进入管壁的多个凹部。在膨胀步骤之后，允许管壁在多个凹部中的每一个凹部处比在多个凹部之间更多地沿径向向内收缩。

所述方法可以包括使另一个管在第一管内膨胀。在膨胀之后，两个管之间的间隙在多个凹部中的每一个凹部处小于在多个凹部之间处。优选地，管在多个凹部中的每一个凹部处接触。

本领域普通技术人员在仔细考虑下文对于代表性的实施方案的详细描述以及附图之后，这些和其他特征、优点和益处将变得明显，在附图中，在各图中使用相同的附图标记表示类似的元件。

附图说明

图1是体现本公开内容的原理的井系统的示意性局部横截面图；

图2是可以用于图1的井系统且体现本公开内容的原理的套管构型的放大的示意性横截面图；

图3是图2的套管在套管膨胀之后的示意性横截面图；

图4是套管的另一个构型的示意性横截面图；和

图5是图2的套管通过位于其中的另一个套管得以膨胀的示意性横截面图。

具体实施方式

应理解，在不背离本公开内容的原理的情况下，本文描述的各种实施方案可以采用诸如倾斜的、倒置的、水平的、直立的等各种定向，而且可以采用各种构型。实施方案仅仅被描述为本公开内容的原理的有用的应用实例，公开内容的原理不限于这些实施方案的任何具体的细节。

在公开内容的代表性的实施方案的以下描述中，定向的术语，例如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等，在参考附图时为了便利而被使用。一般而言，“上方”、“上部”、“向上”和类似的术语是指沿着井眼向地球表面的方向，而“下方”、“下部”、“向下”和类似的术语是指沿着井眼背离地球表面的方向。

图1中代表性地阐明的是体现本公开内容的原理的井系统10。在系统10中，管12被定位在井眼14中并通过使用膨胀工具16得以沿径向向外膨胀。另一个管18至少在管12、18重叠的区域中也能够通过膨胀工具16沿径向向外膨胀。

如图1中所描绘的，管12、18是用于在井眼14内形成保护性衬套的套管或衬管。如本文所使用的，术语“套管”用于表示用于井眼的任何管状保护性衬套，且可以包括本领域技术人员已知为套管、衬管、管道、导管等的管，无论是否被穿孔或装备有井工具，例如筛、流量控制装置等。套管可以由任何材料(例如金属、复合材料等)制成，可以是分段的或连续的，且可以在现场形成。

然而，应清楚地理解，可以使用与本公开内容的原理一致的任何其他类型的管。例如，管12可以包括井筛、流量控制装置、任何其他类型的井工具、管道(例如，生产管道或注射管道)等。

如图1中阐明的膨胀工具16包括采取锥体形式的膨胀装置20，膨胀装置20沿纵向被驱动通过管12的内部以便使管沿径向向外膨胀。其他类型的膨胀装置(例如滚筒、可充气的囊、分段的套管整形器(swage)等)可以用于使管12、18膨胀，以与本公开内容的原理一致。