[发明专利]具有阀单元的环状屏障

说明书

本发明涉及环状屏障，其待在井中于金属井管结构与井孔的壁部或另一金属井管结构之间的环空中膨胀以在井孔的具有第一压力的第一区域与具有第二压力的第二区域之间提供区域隔离，环状屏障包括：适于安装为金属井管结构的一部分的管状金属部件；围绕管状金属部件的可膨胀金属套筒，可膨胀金属套筒的每端与管状金属部件连接，以在可膨胀金属套筒与管状金属部件之间限定环形空间。环状屏障还包括具有初始位置和最终位置的阀单元，阀单元包括与内部流体连通的第一穿孔、与环形空间流体连通的第二穿孔、与环空流体连通的第三穿孔。本发明还涉及井下系统，包括金属井管结构和环状屏障，其中环状屏障的管状金属部件安装为井管金属井管结构的一部分。

技术领域

本发明涉及一种环状屏障，该环状屏障待在井中于金属井管结构与另一金属井管结构或井孔的壁部之间的环空中膨胀以在井孔的具有第一压力的第一区域与具有第二压力的第二区域之间提供区域隔离。本发明还涉及一种井下系统。

背景技术

在井孔中，环状屏障如扩张封隔器(Swell Packer)、膨胀封隔器(SWELLPACKER)、STEELSEAL(钢密封件)或区域密封件(ZONESEAL)被用于提供位于套管与另一套管的壁部或井孔的壁部之间的环空的区域隔离，或用于提供衬管悬挂器。

当具有可膨胀金属套筒的环状屏障膨胀时，通过对位于可膨胀金属套筒与基础管之间的环形空间进行加压而使该套筒从第一直径膨胀至较大的第二直径。在一些已知的屏障中，在将安装在金属井管结构上的环状屏障下入井孔中时，至环形空间的流体连通被切断，并且为了使可膨胀金属套筒膨胀，需要在提供至环形空间的流体连通并且开始膨胀之前使剪切盘被剪切。以这种方式，避免了在将环状屏障下入井孔中时发生过早的和不期望的膨胀。

从Swell Packer、SWELLPACKER或类似的ZONESEAL已知环状屏障的过早膨胀，其中，在将环状屏障下入井孔中期间，可能导致金属井管结构在布置到预期位置之前被卡住。在其他已知的屏障中，避免使用这种剪切盘，因为在高压井中存在这样的大的风险，即可膨胀金属套筒将被径向向内推动到塌缩位置，在该塌缩位置中，可膨胀金属套筒的用于坐放环状屏障而进行的后续的预期膨胀会因以下原因而无法完成：由于可膨胀金属套筒的塌缩导致用于使可膨胀金属套筒膨胀所需的压力大大增加到超出用于该完井作业所允许的压力，或者使套筒被弱化并且无法膨胀到所需要的那么多，从而导致套筒在膨胀期间破裂。

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。更特别地，一个目的是提供一种改进的环状屏障，其能在不过早膨胀的情况下在高压井中膨胀。

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，即通过一种环状屏障来实现，该环状屏障待在井中于金属井管结构与另一金属井管结构或井孔的壁部之间的环空中膨胀以在井孔的具有第一压力的第一区域与具有第二压力的第二区域之间提供区域隔离，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，所述管状金属部件具有外表面和内部；

-可膨胀金属套筒，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和面向所述井孔的壁部的套筒外表面，可膨胀金属套筒的每个端部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，

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，所述阀单元包括：

-与所述内部流体连通的第一穿孔；

-与所述环形空间流体连通的第二穿孔；

-与所述环空流体连通的第三穿孔；