[发明专利]环形障碍物

说明书

技术领域

本发明涉及一种环形障碍物，该环形障碍物用于在井管状结构和井下井眼内壁之间的环隙中被膨胀。该环形障碍物包括：管状部件，其作为井管状结构的一部分安装；可膨胀套筒，其由第一金属制成，包围所述管状部件，并且限定与所述管状部件的内部流体连通的空间，所述可膨胀套筒具有纵向延伸部、面对所述管状部件的内表面和两个端部。

背景技术

在井筒中，环形障碍物用于不同的目的，诸如用于在内管结构和外管结构之间或者在内管结构和井眼的内壁之间设置流动阻碍。环形障碍物作为井管状结构的一部分安装。环形障碍物具有由环形可膨胀套筒包围的内壁。可膨胀套筒典型地由弹性体材料制成，但是也可由金属制成。该套筒在其端部紧固到环形障碍物的内壁。

为了密封内管结构和外管结构之间或者井管状结构和井眼之间的区域，使用第二环形障碍物。第一环形障碍物在待密封区域的一侧膨胀，并且第二环形障碍物在该区域的另一侧膨胀，以此方式，该整个区域被密封。

井的压力包络线由用在井构造中的管件和井装置等的爆破极限控制。在一些情况下，可通过增大井中的压力来膨胀环形障碍物的可膨胀套筒，这是最经济有效的膨胀套筒的方法。井的爆破极限限定了适用于井的用于套筒的膨胀的最大压力，并且期望最小化膨胀套筒所需的膨胀压力以使井最小程度地暴露于上述膨胀压力。

当环形障碍物膨胀时，环形障碍物可经受来自外部的连续的压力或者周期性的高压，这些压力或者是井环境内的液压形式或者是地层压力形式。在一些情况下，这种压力可造成环形障碍物瓦解，这会对障碍物所密封的区域造成严重的后果，因为由于障碍物的瓦解而损失了密封特性。

因此，环形障碍物的可膨胀套筒承受瓦解压力的能力受很多因素的影响，诸如材料的强度、壁厚、可膨胀套筒的轮廓、暴露于瓦解压力的表面面积、温度、井流体等。

可膨胀套筒在特定井环境中目前可达到的瓦解压力额定值（collapse rating）对于所有的井应用来说是不足够的。因此，期望增大瓦解压力额定值以使得环形障碍物能够用在所有的井中，特别是在生产和资源耗减期间经受高生产压差的井。通过增大壁厚或者材料的强度可以增大瓦解压力额定值，然而，这将增大膨胀压力，如上所述，这并不是希望的。

因此，期望提供一种其中膨胀套筒的瓦解压力额定值增大的解决方案。

发明内容

本发明的目的是全部或者部分地克服上述的现有技术中的缺点和缺陷。更具体地，本发明的目的是提供一种改进的环形障碍物，其中可膨胀套筒具有增大的瓦解压力额定值。

本发明的另一个目的是提供如下的一种环形障碍物，该环形障碍物在不增大材料的强度和/或套筒的壁厚的情况下具有增大的瓦解压力额定值。

从以下的说明中将变得明显的上述目的以及多个其他目的、优点和特征将通过根据本发明的解决方案完成，通过用于在井管状结构和井下井眼的内壁之间的环隙中膨胀的环形障碍物完成，所述环形障碍物包括：

-管状部件，其作为所述井管状结构的一部分安装，

-可膨胀套筒，其由第一金属制成，包围所述管状部件并且限定与所述管状部件的内部流体连通的空间，所述可膨胀套筒具有纵向延伸部、面对所述管状部件的内表面和两个端部，

-连接部件，其由第二金属制成，连接所述可膨胀套筒与所述管状部件，

-开口，其用于使流体进入所述空间中以膨胀所述套筒，以及

-过渡区域，其包括使所述套筒与所述连接部件连接的连接部分，其中，所述第一金属比所述第二金属具有更高的柔性。

所述管状部件可具有与井管状结构的内径相同的未膨胀内径。

因此，所述环形障碍物不会阻碍沉入到井管状部件中的工具通过以进行沿井的更加靠下位置处的其他操作。环形障碍物可以在插入多年之后才致动以使得第一区域与第二区域隔开，例如，为了最优化生产。在从插入到致动的该时间间隔中，所述环形障碍物仅仅起作为井管状结构的一部分的作用，并且不会减小井管状结构的内径——因为这对于后续的操作来说是不可接受的。

所述管状部件的内径在所述可膨胀套筒膨胀之前和之后可大致相同。

第一金属比第二金属具有更高的柔性意味着所述可膨胀套筒的金属具有比所述连接部件的金属的伸长率大的伸长率。

通过包含由两种不同的金属制成的连接部件和套筒，可以机加工所述连接部件以在不改变所述套筒的材料和所述套筒的膨胀能力的基础上完美地适应所述管状部件。

在一个实施例中，所述环形障碍物可包括处于所述过渡区域中的限制元件，所述限制元件限制所述套筒在所述区域中的自由膨胀。