[发明专利]用于密封开口的井下管状系统和组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于利用井下管状组件密封井下井眼中的井管结构的壁中的开口的井下系统。此外，本发明还涉及井下管状组件和密封井下井眼中的井管结构的壁中的开口的方法。

背景技术

在井筒中，补丁或支柱被用于不同的目的，如用于密封套管中的裂缝或裂纹，或用于加固井管结构，或用于切断并阻止流体如水或气体从套筒上穿孔的不期望的流动。补丁对着裂缝放置并通过用于膨胀的机构被膨胀至紧贴套管的内壁并从而密封裂缝。为了对着例如裂缝布置补丁，补丁不得不经过井筒或井眼套管内的受限直径部分，如管接头或先前设置的补丁。

补丁常常通过具有固定直径的锥体来膨胀。当使用这样的固定锥体时，锥体的直径取决于补丁在膨胀前必须要经过的管接头的限制条件和一旦补丁膨胀后的补丁的内径。膨胀后的补丁的内径约等于井管结构的内径的尺寸减去两倍的补丁壁厚，其通常在补丁经过受限部分时保持非常小的容隙。为了避免补丁无法通过受限部分的危险，已知的锥体已制成可膨胀的。然而，这增加了工具的复杂性并进而增加了成本以及工具发生故障的危险。

发明内容

本发明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。更具体地，一个目的是提供一种改进的井下管状组件，其中膨胀后从管状组件上拆除变得更为方便，而不会影响容易性，用于膨胀的机构通过这种井下管状组件可被携带通过井的狭窄部分。

本发明的目的还在于提供一种用于通过管状组件密封井管结构中的开口的改进的井下系统。

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发明的方案来实现，即通过利用井下管状组件密封井下井眼的井管结构的壁上的开口的井下系统，该井下系统包括：

-井下管状组件，包括：

-具有内表面和在未膨胀状态下的未膨胀的可膨胀管厚度的可膨胀管状部件，和

-具有在未膨胀状态下的螺旋内径、径向螺旋弹簧厚度和螺旋外径的螺旋弹簧，该螺旋弹簧与该可膨胀管状部件基本同心地布置在该可膨胀管状部件内，

-用于沿一个方向膨胀该井管结构内的管状组件的膨胀工具，该膨胀工具包括具有直径的膨胀部件，且该膨胀工具基本布置在与该管状组件同心的纵轴线上并位于第一位置，

其中，该可膨胀管状部件通过从该第一位置起移动该膨胀工具穿过该可膨胀管状部件和该螺旋弹簧来被膨胀，使得该螺旋弹簧扩大该膨胀部件的直径并在膨胀该可膨胀管状部件以抵靠该井管结构从而密封开口时用作间隔元件。

通过设置螺旋弹簧，可以使该膨胀工具移动穿过该螺旋弹簧和该可膨胀管状部件来膨胀该可膨胀管状部件以修补开口。通过这样做，该螺旋弹簧用作间隔元件并延长该膨胀工具的径向直径，允许该可膨胀管状部件被膨胀超过该膨胀工具的直径。则该膨胀工具可具有固定的锥形部，该锥形部在膨胀工具经过井管结构中的受限处时不会限制容隙。

在一个实施例中，该膨胀工具可包括与该膨胀部件的锥形部连接的杆状件。

在另一实施例中，该螺旋弹簧可在一端附接至膨胀工具。

通过使用螺旋弹簧和可膨胀管状部件，可以使该组件较小并允许其滑动通过该井管结构中的狭窄部段。此外，可以在用可膨胀管状部件密封开口之后通过允许螺旋弹簧转换回其初始状态并将该螺旋弹簧插入到新的可膨胀管状部件内来重复使用该螺旋弹簧。这可通过井下系统在井下进行。

此外，该井下系统的管状组件可布置在该膨胀部件和后止挡件之间，该后止挡件具有对应于该膨胀部件的锥形部的凹槽以接纳该膨胀部件。

另外，该膨胀工具可进一步包括螺旋弹簧缩回部件，该螺旋弹簧缩回部件可相对于该膨胀部件滑动以在与膨胀方向相反的方向上移动该螺旋弹簧。

此外，该井管结构可具有外径，该外径在管状组件膨胀后基本不变。

并且，该螺旋弹簧可包括表层，该表层在贴靠该可膨胀管状部件的内壁表面、该膨胀部件的表面滑动时以及当贴靠螺旋弹簧自身表面滑动时提供低摩擦。

在上述的井下系统中，该管状组件可包括多个螺旋弹簧，所述多个螺旋弹簧可与该可膨胀管状部件基本同心地布置在该可膨胀管状部件内，以允许该可膨胀管状部件膨胀以抵靠该井管结构。

本发明还涉及通过根据本发明的井下系统密封井下井眼的井管结构的壁上的开口的一种井下管状组件，包括：

-具有内表面和在未膨胀状态下的未膨胀的可膨胀管厚度的可膨胀管状部件，和

-具有在未膨胀状态下的螺旋内径、径向螺旋弹簧厚度和螺旋外径的螺旋弹簧，