[发明专利]具有阀单元的环状屏障

权利要求书

1.一种井下环状屏障(1)，其待在井中于金属井管结构(3)与另一金属井管结构(3a)或井孔(6)的壁部(5)之间的环空(2)中膨胀以在所述井孔的具有第一压力(P₁)的第一区域(101)与具有第二压力(P₂)的第二区域(102)之间提供区域隔离，该环状屏障包括：

-适于安装为所述金属井管结构的一部分的管状金属部件(7)，所述管状金属部件具有外表面(4)和内部(14)；

-可膨胀金属套筒(8)，其围绕所述管状金属部件并具有面向所述管状金属部件的套筒内表面(9)和面向所述井孔的壁部的套筒外表面(10)，所述可膨胀金属套筒的每个端部(12)均与该管状金属部件连接；和

-在所述可膨胀金属套筒的套筒内表面与所述管状金属部件之间的环形空间(15)，

其中，所述环状屏障还包括具有初始位置和最终位置的阀单元(40)，所述阀单元包括：

-与所述内部流体连通的第一穿孔(41)；

-与所述环形空间流体连通的第二穿孔(42)；

-与所述环空流体连通的第三穿孔(43)；

-单元膛孔(44)，该单元膛孔具有膛孔延伸方向并且包括具有第一内径(ID₁)的第一膛孔部分(45)和具有内径(ID₂)的第二膛孔部分(46)，该第二膛孔部分的内径大于所述第一膛孔部分的第一内径，该第一穿孔布置在该第二膛孔部分中，并且该第二穿孔和该第三穿孔布置在该第一膛孔部分中并且沿所述膛孔延伸方向错开，

-布置在该单元镗孔中的单元活塞(47)，该单元活塞包括第一活塞部分(48)，该第一活塞部分在初始位置布置在该第一镗孔部分中并且具有与所述第一膛孔部分的内径基本上对应的外径(OD₁)，并且该单元活塞包括第二活塞部分(49)，该第二活塞部分在所述初始位置布置在所述第二镗孔部分中并且具有与所述第二膛孔部分的内径基本上对应的外径(OD₂)；和

-剪切销(50)，该剪切销阻止所述单元活塞移动，直至在所述镗孔中达到预定压力，并且允许所述单元活塞移动至所述最终位置，从而在所述第一穿孔(41)与所述第二穿孔(42)之间提供流体连通，并且

其中，在所述初始位置，所述第二穿孔与所述第三穿孔(43)流体连通，从而在将所述环状屏障下入井中时使所述环形空间与所述环空之间实现压力平衡。

2.根据权利要求1所述的井下环状屏障(1)，其中，所述阀单元还包括弹性件(51)，该弹性件配置成待在所述剪切销断裂之后通过作用于所述第二活塞部分上的压力而被压缩。

3.根据权利要求2所述的井下环状屏障，其中，所述弹性件布置在第三膛孔部分(53)中，该第三膛孔部分具有比所述第二镗孔部分的内径更大的内径。

4.根据权利要求3所述的井下环状屏障，其中，所述单元活塞具有布置在该第三镗孔部分中的第三活塞部分(62)，与所述第二活塞部分相比，所述第三活塞部分具有更大的外径。

5.根据权利要求1或2所述的井下环状屏障，其中，所述阀单元还包括锁定元件(52)，所述锁定元件适于在所述单元活塞处于最终位置而堵塞所述第三穿孔时机械地锁定所述单元活塞。

6.根据权利要求5所述的井下环状屏障，其中，所述锁定元件构造成在所述单元活塞移动远离所述初始位置后至少部分地径向向外或径向向内移动，以阻止活塞返回所述单元活塞的初始位置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的井下环状屏障，还包括剪切销组件(77)，该剪切销组件具有与所述阀单元的所述第二穿孔流体连通的第一开口(16)、与所述环状屏障的环形空间流体连通的第二开口(17)和与所述环空流体连通的第三开口(37)，该剪切销组件具有第一位置和第二位置，在该第一位置，允许来自所述阀单元的所述第二穿孔的膨胀流体流入所述环形空间，在该第二位置，通至所述第二穿孔的流体连接被阻断，这阻止膨胀流体进入所述空间。