[发明专利]穿过封隔器组件的密封元件并且防止其挤出的延伸管线

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种与地下井共同执行的操作和利用的设备，而在以下描述的示例中，更具体地提供一种穿过封隔器密封元件并且防止这些封隔器密封元件挤出（extrusion）的延伸管线。

背景技术

封隔器组件的环空压差等级可受到封隔器组件的密封元件的挤出的限制。有益的是能够使管线穿过密封元件而纵向延伸。

因此应理解，构造封隔器组件的技术领域中需要改进。

发明内容

在以下公开的内容中，提供一种为现有技术带来改进的封隔器组件和相关的方法。以下描述了一个示例，其中，管线穿过密封元件和端环而纵向延伸。以下描述了另一示例，其中，利用端环上的能够沿径向延伸的叶片来防止密封元件的挤出。

在一个方案中，本发明为本技术领域提供了一种在地下井中使用的封隔器组件。该封隔器组件可包括环形的密封元件和至少一个端环。该端环包括在该端环的本体上形成的叶片，由此当密封元件沿径向向外延伸时，这些叶片被沿径向向外偏置。

在另一个方案中，本发明提供一种密封地下井中的环空的方法。该方法可包括设置圆周上的一系列叶片，这些叶片沿径向向外覆盖封隔器组件的环形的密封元件，并且这些叶片响应密封元件的膨胀而沿径向向外枢转。

在又一个方案中，提供一种在地下井中使用的封隔器组件，其可包括：环形的密封元件，其响应与井中的选定流体的接触而膨胀；以及至少一个端环，包括具有可去除部的端环本体。该可去除部经由互锁外形部与端环的本体接合。

一旦仔细考虑以下对代表性示例的详细描述和附图，这些和其他的特征、优势和益处对于本领域技术人员而言就将是显而易见的，其中，在多个附图中利用相同的附图标记来指代相似的元件。

附图说明

图1是能够体现本发明的原理的井系统和相关方法的示意性局部剖视图；

图2-图9是可在图1的系统和方法中使用的封隔器组件的一个示例的示意图；

图10-图15是封隔器组件的另一示例的示意图；

图16-图19是封隔器组件的又一示例的示意图。

具体实施方式

图1代表性地示出了能够体现本发明的原理的井系统10和相关的方法。在井系统10中，封隔器组件12用于封闭在管柱16与井眼18之间形成的环空14。在图1的示例中，井眼18设有套管20和水泥22，但在其他示例中，井眼可不设套管或者是裸井。

为本领域技术人员公知的封隔器组件12的类型典型地为可膨胀封隔器，但其他类型的封隔器也能够体现本发明的原理。在图1的示例中，封隔器组件12的密封元件24沿径向向外延伸，以与井眼18形成密封接触以封闭环空14。密封元件24的径向延伸可缘于可膨胀材料响应与选定流体接触而膨胀。

在本说明书中使用术语“膨胀”以及相似的术语（如“可膨胀的”）来表示可膨胀材料的体积增大。典型地，体积的这种增大是由活化剂的分子组分结合到可膨胀材料自身内而导致的，但是如果需要的话，也可利用其他膨胀机制或者技术。请注意，膨胀（swelling）和扩展（expanding）不同，虽然作为膨胀的结果，密封材料可能扩展。

例如，在一些传统的封隔器中，可通过沿纵向挤压密封元件，或通过使密封元件胀大，而使密封元件沿径向向外扩展。在这些情况中的每种情况下，密封元件扩展而不增大制造密封元件的密封材料的体积。因此，在这些传统的封隔器中，密封元件扩展，但是不膨胀。

在本示例中，引起可膨胀材料膨胀的活化剂优选是碳氢化合物流体（如石油或天然气）。在井系统10中，当流体包括活化剂时（例如当流体从包围井眼的地层进入井眼18时、当流体被循环到封隔器组件12时、当流体从封隔器组件所支承的空腔中释放时，等等），可膨胀的材料膨胀。作为响应，密封元件24封闭环空14并且能够对井眼18施加夹持力。

引起可膨胀材料膨胀的活化剂可包含在任何一种类型的流体中。活化剂可自然地存在于井中，或者活化剂可借助封隔器组件12来传送，单独地被传送或流动以在需要时与井中的可膨胀材料接触。根据本发明的原理，可使用任何使活化剂与可膨胀材料接触的方式。

对于本领域技术人员来说，多种可膨胀材料（这些材料在与水和/或碳氢化合物流体接触时膨胀）是公知的，因此这些材料的综合列表将不在此处给出。可膨胀材料的部分列表可在专利号为3385367和7059415的美国专利以及申请公布号为2004-0020662的美国专利申请中找到，这些专利文献的全部公开内容通过援引而结合在此。