具有自致動(dòng)裝置的環(huán)狀屏障的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種待在井管結(jié)構(gòu)和井下井眼的內(nèi)壁之間的環(huán)空中膨脹的環(huán)狀屏障(1)，該環(huán)狀屏障包括：作為所述井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝的管狀部件(6)，所述管狀部件具有縱向軸線；包圍該管狀部件并具有外表面的可膨脹套筒，該可膨脹套筒的每個(gè)端部借助于連接部(12)被緊固至管狀部件；管狀部件和可膨脹套筒之間的環(huán)狀屏障空間(13)；管狀部件或連接部中的用于讓流體進(jìn)入環(huán)狀屏障空間以膨脹套筒的孔口；和布置在所述孔口中的具有打開和關(guān)閉位置的自致動(dòng)裝置(14)。此外，本發(fā)明涉及包含多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀屏障的井下系統(tǒng)。
【專利說明】具有自致動(dòng)裝置的環(huán)狀屏障
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及待在井管結(jié)構(gòu)和井下井眼的內(nèi)壁之間的環(huán)空中膨脹的環(huán)狀屏障。此夕卜，本發(fā)明涉及一種井下系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在井筒中，環(huán)狀屏障用于不同的目的，諸如用于提供對環(huán)空內(nèi)來自環(huán)狀屏障上面和下面的流動(dòng)的隔離/屏障。環(huán)狀屏障作為井管結(jié)構(gòu)的一部分安裝。環(huán)狀屏障具有由環(huán)形可膨脹套筒包圍的內(nèi)壁。該可膨脹套筒通常由金屬材料制成，但也可由彈性體材料制成。套筒在其端部緊固到環(huán)狀屏障的內(nèi)壁上。
[0003]為了在環(huán)空內(nèi)創(chuàng)建區(qū)域，可以使用第二和后續(xù)環(huán)狀屏障。第一環(huán)狀屏障在待密封區(qū)域的一側(cè)膨脹，第二和后續(xù)環(huán)狀屏障膨脹。由此，創(chuàng)建多個(gè)區(qū)域并相互密封。
[0004]井的壓力包絡(luò)線由在井構(gòu)造內(nèi)部使用的管狀件和井裝置等的爆破/破裂額定值控制。在一些情況下，通過增大井的管狀結(jié)構(gòu)中的壓力來使環(huán)狀屏障的可膨脹套筒膨脹，這是使套筒膨脹的最具成本效益的方式。
[0005]當(dāng)通過從內(nèi)部對管狀結(jié)構(gòu)加壓來膨脹環(huán)狀屏障的可膨脹套筒時(shí)，多個(gè)環(huán)狀障礙同時(shí)膨脹。然而，如果一個(gè)可膨脹套筒破裂或發(fā)生滲漏，流體被允許進(jìn)入環(huán)空，那么管狀結(jié)構(gòu)中的壓力下降，并且環(huán)狀屏障停止進(jìn)一步膨脹。然后，在能繼續(xù)膨脹其余環(huán)狀屏障之前，操作員必須隔離可膨脹套筒中具有裂口的環(huán)狀屏障。
[0006]可膨脹套筒可能由于多個(gè)原因破裂或滲漏，例如，由于材料中的缺陷，制造過程中的損壞，部署過程中的刮擦或磨損等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)和不足。更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的環(huán)狀屏障系統(tǒng)，其中當(dāng)膨脹時(shí)，在一個(gè)環(huán)狀屏障的膨脹過程中產(chǎn)生的破裂或滲漏不會(huì)影響其他環(huán)狀屏障的膨脹。
[0008]從下面的描述中將變得顯而易見的上述目的以及眾多的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征由根據(jù)本發(fā)明的方案來實(shí)現(xiàn)，即通過一種待在井管結(jié)構(gòu)與井下井眼內(nèi)壁之間的環(huán)空中膨脹的環(huán)狀屏障，該環(huán)狀屏障包括:
[0009]-用于安裝作為所述井管結(jié)構(gòu)的一部分的管狀部件，所述管狀部件具有縱向軸線，
[0010]-圍繞該管狀部件并具有外表面的可膨脹套筒，該可膨脹套筒的每個(gè)端部借助于連接部緊固到管狀部件，
[0011]-所述管狀部件和所述可膨脹套筒之間的環(huán)狀屏障空間，
[0012]-所述管狀部件或連接部中的用于讓流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述套筒的孔口，以及
[0013]-具有打開和關(guān)閉位置的布置在孔口中的自致動(dòng)裝置。
[0014]所述自致動(dòng)裝置可包括具有出口開口和入口開口的殼體、關(guān)閉構(gòu)件和布置成將自致動(dòng)裝置推入打開位置中的彈性構(gòu)件，從而使得能進(jìn)入所述空間的流體能夠通過入口開口流入和通過出口開口流出到所述空間內(nèi)。
[0015]此外，該自致動(dòng)裝置可包括至少一個(gè)可突出元件，以當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件在裝置的關(guān)閉位置時(shí)鎖定關(guān)閉構(gòu)件，防止關(guān)閉構(gòu)件返回到打開位置。
[0016]此外，彈性構(gòu)件可以是彈簧，例如螺旋彈簧。
[0017]此外，彈性構(gòu)件可以是彈性體元件或橡膠元件。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)流過該裝置的流體的流率超過預(yù)定流率時(shí)，自致動(dòng)裝置可以關(guān)閉。
[0019]在另一實(shí)施例中，當(dāng)流過該裝置的流體的壓力下降至低于預(yù)定水平時(shí)，自致動(dòng)裝置可以關(guān)閉。
[0020]在又一實(shí)施例中，當(dāng)預(yù)定體積的流體流經(jīng)該自致動(dòng)裝置時(shí)，自致動(dòng)裝置可以關(guān)閉。
[0021]此外，彈性構(gòu)件可以布置在出口開口和關(guān)閉構(gòu)件之間。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，自致動(dòng)裝置可具有關(guān)閉構(gòu)件的位置的指示。
[0023]此外，連接部中的至少一個(gè)可以相對于所述管狀部件滑動(dòng)。
[0024]此外，連接部中的至少一個(gè)可以與所述管狀部件固定地相連接。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置可以是閥。
[0026]此外，該自致動(dòng)裝置可以是閥，諸如過流止回閥、在高于預(yù)定流率的流率下關(guān)閉的機(jī)械閥、切斷閥或壓差切斷閥。
[0027]所述關(guān)閉構(gòu)件可包括穿透閥的殼體中的隔板的桿或軸，桿可以結(jié)束在一個(gè)端部構(gòu)件中，彈性構(gòu)件可以布置在隔板和端部構(gòu)件之間。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，自致動(dòng)裝置還可包括布置在所述空間中的壓力傳感器，以當(dāng)流體的壓力下降到低于預(yù)定水平時(shí)關(guān)閉該閥的出口開口。
[0029]此外，上述環(huán)狀屏障還可包括布置在可膨脹套筒的外表面上的傳感器。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器可以是一個(gè)聲音檢測傳感器。
[0031 ] 此外，該傳感器可以與自致動(dòng)裝置無線地相連接。
[0032]此外，該自致動(dòng)裝置可包括具有補(bǔ)償活塞的第二孔。
[0033]彈性構(gòu)件可以布置成迫使關(guān)閉構(gòu)件朝向或遠(yuǎn)離自致動(dòng)裝置的打開位置中的所述出口開口，從而使得可以進(jìn)入該空間的流體能夠通過入口開口流入和通過出口開口流出到空間內(nèi)。
[0034]此外，可突出的元件可以接合關(guān)閉構(gòu)件或殼體中的凹槽以鎖定關(guān)閉構(gòu)件。
[0035]此外，可突出的元件可接合隔板的端面以鎖定關(guān)閉構(gòu)件。
[0036]此外，本發(fā)明涉及包含多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀屏障的井下系統(tǒng)。
[0037]所述系統(tǒng)還可包括用于確定所述裝置在環(huán)狀屏障膨脹后的位置的檢測工具。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，該工具可包括壓力傳感器。
[0039]在另一實(shí)施例中，工具可包括電容測量單元。
[0040]在又一實(shí)施例中，該工具可包括一驅(qū)動(dòng)單元，如井下牽弓I器。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的井下系統(tǒng)還可包括具有布置在兩個(gè)環(huán)狀屏障之間的閥部的井管結(jié)構(gòu)，以便讓含烴流體進(jìn)入井管結(jié)構(gòu)。
[0042]最后，該工具可包括用于替換環(huán)狀屏障中的裝置的替換裝置。【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]下面將參考后附的示意圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，所述示意圖處于示例目的僅示出了一些非限制性的實(shí)施例，其中
[0044]圖1示出了作為井管結(jié)構(gòu)的一部分的環(huán)狀屏障，以環(huán)狀屏障的膨脹狀態(tài)示出，
[0045]圖2示出了圖1的環(huán)狀屏障，以未膨脹狀態(tài)示出，
[0046]圖3a示出了自致動(dòng)裝置的立體視圖，
[0047]圖3b示出了圖3a的裝置在關(guān)閉位置的剖視圖，
[0048]圖3c示出了圖3a的裝置在打開位置的剖視圖，
[0049]圖4a示出了該裝置的另一實(shí)施例在打開位置的剖視圖，
[0050]圖4b示出了圖4a的裝置在關(guān)閉位置的剖視圖，
[0051]圖5a示出了該裝置的另一實(shí)施例在打開位置的剖視圖，
[0052]圖5b示出了圖5a的裝置在關(guān)閉位置的剖視圖，
[0053]圖6示出了具有多個(gè)環(huán)狀屏障的井下系統(tǒng)，
[0054]圖7a示出了自致動(dòng)裝置的另一實(shí)施例,其處于打開位置,和
[0055]圖7b示出了圖7a的自致動(dòng)裝置，其處于關(guān)閉位置。
[0056]所有的附圖是高度示意性的，未必按比例繪制，并且它們僅示出了闡明本發(fā)明所必需的那些部件，省略或僅暗示了其它部件。
【具體實(shí)施方式】
[0057]圖1示出了在位于井管結(jié)構(gòu)3和井下井眼5的內(nèi)壁4之間的環(huán)空2中膨脹的環(huán)狀屏障I。環(huán)狀屏障I包括已經(jīng)借助于螺紋連接部19安裝作為井管結(jié)構(gòu)3的一部分的管狀部件6。環(huán)狀屏障I包括圍繞管狀部件6并具有外表面8的可膨脹套筒7，在環(huán)狀屏障I的膨脹狀態(tài)下，所述外表面抵靠井眼5的內(nèi)壁4。可膨脹套筒7的每個(gè)端部9、10借助于連接部12緊固在管狀部件6上?？膳蛎浱淄?包圍管狀部件6，在其之間形成環(huán)狀屏障空間13。孔口 11布置在管狀部件6中，流體通過該孔口進(jìn)入空間13以膨脹套筒7，因而提供井管結(jié)構(gòu)3與井眼5之間的環(huán)形隔離。當(dāng)膨脹所述可膨脹套筒7時(shí)，通過來自井的頂部的流體對井管結(jié)構(gòu)3加壓，因此加壓流體被迫進(jìn)入所述空間以膨脹所述可膨脹套筒7。
[0058]一個(gè)連接部12或兩個(gè)連接部12可相對于管狀部件6滑動(dòng)，而另一個(gè)可以與管狀部件6固定地連接。環(huán)狀屏障I—而不是另一種封隔器30—也可以布置成在兩個(gè)管狀結(jié)構(gòu)之間、例如中間套管18和生產(chǎn)套管3之間提供密封。
[0059]此外，環(huán)狀屏障I包括布置在孔口 11中并具有打開和關(guān)閉位置的自致動(dòng)裝置14。當(dāng)在打開位置時(shí)，流體被允許進(jìn)入空間13，當(dāng)在關(guān)閉位置時(shí)，流體不能再經(jīng)過該裝置進(jìn)入所述空間。通過具有自致動(dòng)裝置14，如果在環(huán)狀屏障I的膨脹過程中可膨脹套筒7發(fā)生破裂，環(huán)狀屏障I的管狀部件6的孔口 11可以關(guān)閉。當(dāng)可膨脹套筒7破裂時(shí)，環(huán)狀屏障I的空間13內(nèi)部的壓力下降到環(huán)空中的壓力，因此使更多流體進(jìn)入空間13。當(dāng)這些實(shí)質(zhì)變化發(fā)生時(shí)，該裝置在預(yù)定水平關(guān)閉，不會(huì)有更多流體進(jìn)入環(huán)狀屏障I的空間13。在此，井管結(jié)構(gòu)3的加壓可以繼續(xù)膨脹其余環(huán)狀屏障I的可膨脹套筒7。
[0060]自致動(dòng)裝置14可以是能夠關(guān)閉以使流體的流動(dòng)停止的閥或類似裝置。因此，自致動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自致動(dòng)安全閥的功能。
[0061]在圖1中，可膨脹套筒7示出處于其膨脹狀態(tài)，在圖2中，相同的環(huán)狀屏障I示出于其膨脹之前。
[0062]因此，當(dāng)通過其中的流體的流率超過預(yù)定的流率時(shí)或當(dāng)通過其中的流體的壓力下降到低于預(yù)定水平時(shí)自致動(dòng)裝置14關(guān)閉。在圖3a中，示出了包括具有六個(gè)出口開口 21的殼體20的自致動(dòng)裝置14。在圖3b中，示出了圖3a的裝置14的剖視圖，其中入口開口 22、關(guān)閉構(gòu)件23和彈性構(gòu)件24處于其關(guān)閉位置。彈性構(gòu)件24布置在殼體20的孔25中。在圖3c中，該裝置14示出于其打開位置，其中，彈性構(gòu)件24壓靠關(guān)閉構(gòu)件23，迫使關(guān)閉構(gòu)件23遠(yuǎn)離出口開口 21，使得流體能夠通過入口開口 22流入，并通過出口開口 21進(jìn)入空間13。當(dāng)環(huán)狀屏障插入井中時(shí)，自致動(dòng)裝置14處于打開位置，準(zhǔn)備好讓流體進(jìn)入空間并使可膨脹套管膨脹。如果套筒發(fā)生爆裂或滲漏，使用圖3a-c的裝置以切斷流體進(jìn)入空間的通道。為了使自致動(dòng)裝置關(guān)閉，壓力必須克服彈性構(gòu)件中固有的彈性力。自致動(dòng)裝置包括被保持在未突出位置的可突出的元件33，如圖3c所示，直到關(guān)閉構(gòu)件23移動(dòng)到關(guān)閉位置內(nèi)，其中，可突出的元件33在關(guān)閉位置接合凹槽42，因而防止關(guān)閉構(gòu)件23返回到打開位置。如果可膨脹套筒爆裂，自致動(dòng)裝置關(guān)閉并通過可突出的元件33鎖定，從而防止再次打開和防止來自管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的加壓流體進(jìn)入環(huán)空。在爆裂的事件中，當(dāng)自致動(dòng)裝置已經(jīng)關(guān)閉了該爆裂的環(huán)狀屏障時(shí)，其他環(huán)狀屏障的膨脹可以繼續(xù)。
[0063]在圖3a中，裝置14示出為很容易安裝在環(huán)狀屏障的孔口中的盒的形式。如圖3a中可見，殼體20具有用于安裝到環(huán)狀屏障的管狀部件的孔口內(nèi)的外螺紋。
[0064]在圖4a和4b中，殼體20包括螺紋連接以形成殼體20的兩個(gè)殼體部20a、20b。第一殼體部20a被擰入第二殼體部20b的孔內(nèi)，并且為了提供密封的連接，第一殼體部20a包括外圍密封件26。殼體20具有面向可膨脹套筒7并因而面向空間13的出口開口 21。殼體20的入口開口 22面向管狀部件6的內(nèi)部27并因而面向井管結(jié)構(gòu)3的內(nèi)部。在圖4a中，該裝置被示出在其打開位置，其中關(guān)閉構(gòu)件23布置在孔28中并由布置在打開和關(guān)閉構(gòu)件23之間的彈性構(gòu)件24迫使其遠(yuǎn)離出口開口 21。加壓流體經(jīng)入口開口 22通過關(guān)閉構(gòu)件23的中心孔29流入，經(jīng)側(cè)通道29a流出到中心孔29，流經(jīng)關(guān)閉構(gòu)件23的前端31。流經(jīng)前端31之后，流體通過出口開口 21流出到空間13內(nèi)。
[0065]當(dāng)空間13中的壓力由于可膨脹套筒的泄漏而下降時(shí)，流體壓力超過彈性構(gòu)件24的彈性力，并迫使關(guān)閉構(gòu)件23坐靠殼體20中的座部32，從而關(guān)閉了管狀部件6的內(nèi)部27與空間13之間的流體連通。關(guān)閉構(gòu)件23的前端31具有外圍密封件26，以抵靠孔的內(nèi)表面緊固，關(guān)閉構(gòu)件在其關(guān)閉位置時(shí)延伸到孔內(nèi)。
[0066]為了防止裝置在處于關(guān)閉位置時(shí)返回到打開位置，關(guān)閉構(gòu)件23包括具有可在關(guān)閉構(gòu)件23的中心孔29的第二側(cè)通道34中滑動(dòng)的活塞部35的可突出的元件33。流體從關(guān)閉構(gòu)件23的中心孔內(nèi)部加壓，活塞部35被迫抵靠殼體20的孔28的內(nèi)表面。當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件23處于其關(guān)閉位置時(shí)，可突出的元件33與殼體20的孔28的外圍凹槽42相對。當(dāng)與凹槽42相對時(shí)，可突出的元件33則能夠進(jìn)入凹槽42，彈性構(gòu)件24則向入口開口 22按壓關(guān)閉構(gòu)件23并因而使可突出的元件33與凹槽42保持接合。其結(jié)果是，該裝置被關(guān)閉，而滲漏的環(huán)狀屏障不再阻止其它環(huán)狀屏障被膨脹。因?yàn)楫?dāng)滲漏發(fā)生時(shí)，裝置的這種關(guān)閉幾乎瞬間發(fā)生，膨脹過程并未減慢。[0067]在圖5a和5b的裝置中，關(guān)閉構(gòu)件23包括穿透該裝置的殼體中的隔板37的桿36或軸。隔板具有開口 38和所述桿延伸穿過的孔39。桿36結(jié)束于具有直徑比桿的直徑更大的端部構(gòu)件40，并且彈性構(gòu)件24布置在隔板和端部構(gòu)件40之間。在圖5a中，該裝置被示出在其打開位置，其中布置于端部構(gòu)件40和隔板37之間的彈性構(gòu)件24，向入口開口 22壓迫關(guān)閉構(gòu)件23。在打開位置，流體從管狀部件6的內(nèi)部27通過殼體20的入口開口 22和通過隔板37中的開口 38并進(jìn)一步流經(jīng)關(guān)閉構(gòu)件23的前端31和流出出口開口 21進(jìn)入空間
13。當(dāng)通過關(guān)閉構(gòu)件的流率/流動(dòng)速率超過預(yù)定水平時(shí)，流體流向出口開口 21按壓關(guān)閉構(gòu)件23，從而由于前端31被壓靠在殼體的座部32上而關(guān)閉該裝置。
[0068]如圖5b中可見，其中圖5a的裝置是關(guān)閉的，當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件處于裝置的關(guān)閉位置時(shí)，關(guān)閉構(gòu)件23的桿36包括至少一個(gè)可突出的元件33以鎖定關(guān)閉構(gòu)件，防止關(guān)閉構(gòu)件返回到打開位置?？赏怀龅脑?3接合隔板的端部表面41并且當(dāng)它們經(jīng)過隔板的孔時(shí)被釋放，并且當(dāng)可突出的元件33突出以延伸到隔板部分的上方時(shí)，由于彈性構(gòu)件24向隔板按壓可突出的元件33，可突出的元件33被阻止進(jìn)入桿36中的凹槽42?？赏怀龅脑?3是借助于布置在可突出的元件33之間的桿中的第二彈性構(gòu)件61被向外推。
[0069]在圖3b和3c中，該裝置具有關(guān)閉構(gòu)件23的位置的指示45。該指示45是關(guān)閉構(gòu)件的突出部45，其在裝置打開時(shí)從管狀部件6的內(nèi)壁46突出，當(dāng)裝置關(guān)閉時(shí)，突出部45定位在孔口 11內(nèi)，使其不再從內(nèi)壁46突出到管狀部件6的內(nèi)部27中。
[0070]如圖6所示，該裝置還包括布置在空間13中以便在流體壓力下降到低于預(yù)定水平時(shí)關(guān)閉裝置的出口開口的壓力傳感器47。
[0071]環(huán)狀屏障還可包括用于檢測當(dāng)可膨脹套筒爆破或裂開時(shí)由滲漏造成的另一聲音模式的地震傳感器、聲音傳感器或其它類型的聲學(xué)傳感器。所述地震傳感器、聲音傳感器62或其它類型的聲學(xué)傳感器可以布置在可膨脹套筒的外表面8上，如圖6所示。
[0072]在圖7a中，自致動(dòng)裝置14布置在環(huán)狀屏障的管狀部件的第一孔63中。關(guān)閉構(gòu)件23布置在所述第一孔63中和殼體的中心部分64之間，彈性構(gòu)件24的關(guān)閉構(gòu)件23布置成向出口開口 21推動(dòng)關(guān)閉構(gòu)件并因此迫使自致動(dòng)裝置進(jìn)入其打開位置。在打開位置中，流體流過關(guān)閉構(gòu)件中的通道64、流向出口開口和流入空間13以使套筒膨脹。如果套筒爆裂或泄漏，關(guān)閉構(gòu)件23移動(dòng)以關(guān)閉出口開口，如圖7b所示，并且可突出的元件33在關(guān)閉構(gòu)件的面向入口開口 22的端部接合凹槽42。當(dāng)移動(dòng)到關(guān)閉位置時(shí)，關(guān)閉構(gòu)件置換流體的體積72(在圖7a中示出)和該流體體積進(jìn)入出口通道65并進(jìn)入第二孔70，朝向管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部移動(dòng)補(bǔ)償活塞66。補(bǔ)償活塞66置換對應(yīng)于由關(guān)閉構(gòu)件在第一孔中置換的體積72的流體的第二體積71。流體的第二體積與空間13通過出口通道69流體連接。圖7a中示出的截留體積72因而由在第二孔70中置換相同體積的補(bǔ)償活塞補(bǔ)償。
[0073]該裝置可以是閥，該閥可以是過流止回閥(excess-flow check valve,限流閥)、在高于預(yù)定流率的流率下關(guān)閉的機(jī)械閥、切斷閥或壓差切斷閥。
[0074]機(jī)械閥向打開位置偏壓。其制造成具有通過內(nèi)部彈性力的預(yù)設(shè)定以在高于正常的期望流率的預(yù)定流率下關(guān)閉。該流率也被稱為“切斷”流率。在正常流率條件下，該裝置保持在打開位置，提供最小的流動(dòng)阻力，即橫跨裝置的壓力差。
[0075]如果通過該裝置的流率由于可膨脹套筒的裂開、破裂或故障而超過預(yù)先設(shè)定的“切斷”流率，那么裝置會(huì)自動(dòng)關(guān)閉并使流動(dòng)停止。[0076]本發(fā)明還涉及一種包括多個(gè)如圖6中所示的環(huán)狀屏障I的井下系統(tǒng)100。井下系統(tǒng)100還包括具有布置在兩個(gè)環(huán)狀屏障之間以使含烴流體進(jìn)入井管結(jié)構(gòu)3并通過生產(chǎn)套管3向上的閥部50的井管結(jié)構(gòu)3。閥部50具有流入控制閥51和壓裂開口或壓裂閥(fracturingvalve) 52ο可以在閥的對面在井管結(jié)構(gòu)3的外表面上的凹部中布置篩網(wǎng)54。在閥的對面，多個(gè)滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒53布置成當(dāng)井管結(jié)構(gòu)3被加壓時(shí)關(guān)閉所述閥。
[0077]井下系統(tǒng)還包括用于確定環(huán)狀屏障膨脹之后閥的位置的檢測工具55。此外，該工具包括壓力傳感器56和電容測量單元57以感測環(huán)狀屏障的孔口中的閥周圍的流動(dòng)情況。該壓力傳感器能夠通過產(chǎn)生能夠記錄閥的周圍是否有流動(dòng)變化的斷層攝影來確定所述空間和電容測量單元57內(nèi)的壓力。如果在膨脹結(jié)束后閥周圍的流動(dòng)變化和空間中的壓力下降，環(huán)狀屏障的可膨脹套筒正在泄漏而閥并未關(guān)閉。因此，該工具可包括用于替換所述閥的替換裝置59，例如，取出損壞的閥和用空閥(drnnrny valve)代替，以使環(huán)狀屏障I的管狀部分6的孔口可靠地關(guān)閉。
[0078]通過具有該閥的關(guān)閉位置的指示，該檢測工具還可確認(rèn)閥已被關(guān)閉，并且該環(huán)狀屏障最有可能由于可膨脹套筒中的開裂而未正確設(shè)定。
[0079]流體或井流體是指存在于油井或氣井井下的任何類型的流體，如天然氣、油、油基泥漿、原油、水等。氣體是指存在于井、完井、或裸井中的任何類型的氣體組分，并且油是指任何類型的油組分，例如原油，含油流體等。氣體、油和水流體可因此均分別包括除氣體、油和/或水之外的其它元素或物質(zhì)。
[0080]套管是指井下使用的與油或天然氣生產(chǎn)有關(guān)的任何類型管、管道、管結(jié)構(gòu)、襯管、管柱等。
[0081]在工具不是完全浸沒入套管中的情況下，驅(qū)動(dòng)單元58，諸如井下牽引器可用來推動(dòng)所述工具完全進(jìn)入井中的位置。井下牽引器是能夠在井下推動(dòng)或拉動(dòng)工具的任何類型的驅(qū)動(dòng)工具，例如Well Tractor ?。井下牽引器可具有布置于可突出的臂上的液壓驅(qū)動(dòng)輪。
[0082]盡管上面已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不背離如下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的情況下可想到的若干變型對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種待在井管結(jié)構(gòu)(3)與井下井眼(5)的內(nèi)壁(4)之間的環(huán)空(2)中膨脹的環(huán)狀屏障(I)，包括: -作為所述井管結(jié)構(gòu)(3)的一部分安裝的管狀部件(6)，所述管狀部件具有縱向軸線， -包圍所述管狀部件并具有外表面(8)的可膨脹套筒(7)，該可膨脹套筒的每個(gè)端部(9，10)借助于連接部(12)緊固到所述管狀部件， -所述管狀部件(6)與所述可膨脹套筒(7)之間的環(huán)狀屏障空間(13)， -所述管狀部件中或連接部中的用于讓流體進(jìn)入所述空間以膨脹所述套筒的孔口(11)，以及 -布置在所述孔口中的具有打開和關(guān)閉位置的自致動(dòng)裝置(14)， 所述自致動(dòng)裝置包括具有出口開口(21)和入口開口(22)的殼體(20)、關(guān)閉構(gòu)件(23)和布置成將自致動(dòng)裝置推入打開位置中的彈性構(gòu)件(24)，使得進(jìn)入所述空間的流體能夠通過入口開口流入和通過出口開口流出到所述空間內(nèi)， 其中，所述自致動(dòng)裝置包括至少一個(gè)可突出的元件(33)，以當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件在裝置的關(guān)閉位置時(shí)鎖定關(guān)閉構(gòu)件，防止關(guān)閉構(gòu)件返回到打開位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀屏障，其中，所述彈性構(gòu)件是彈簧，例如螺旋彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀屏障，其中，所述彈性構(gòu)件是彈性體元件或橡膠元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障，其中，當(dāng)流過所述裝置的流體的流率超過預(yù)定流率時(shí)，所述自致動(dòng)裝置關(guān)閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)狀屏障，其中，當(dāng)流過該裝置的流體的壓力下降至低于預(yù)定水平時(shí)，所述自致動(dòng)裝置關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的環(huán)狀屏障，其中，所述自致動(dòng)裝置具有關(guān)閉構(gòu)件的位置的指示(45)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障，其中，所述自致動(dòng)裝置還包括布置在所述空間中的壓力傳感器(47)，以當(dāng)流體的壓力下降到低于預(yù)定水平時(shí)關(guān)閉該裝置的出口開口。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障，其中，所述自致動(dòng)裝置是閥，諸如過流止回閥、在高于預(yù)定流率的流率下關(guān)閉的機(jī)械閥、切斷閥或壓差切斷閥。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障，還包括布置在可膨脹套筒的外表面上的傳感器(62)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)狀屏障，其中，所述傳感器是聲音檢測傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的環(huán)狀屏障，其中，所述傳感器與自致動(dòng)裝置無線地相連接。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障，其中，所述自致動(dòng)裝置包括具有補(bǔ)償活塞(66)的第二孔(70)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障，其中，所述可突出的元件接合關(guān)閉構(gòu)件或殼體中的凹槽(42)以鎖定關(guān)閉構(gòu)件。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障，其中，所述可突出的元件接合隔板(37)的端面(41)以鎖定關(guān)閉構(gòu)件。
15.一種井下系統(tǒng)(100)，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀屏障。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的井下系統(tǒng)，還包括用于確定環(huán)狀屏障膨脹之后所述裝置的位置的檢測工具(55)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的井下系統(tǒng)，其中，所述工具包括壓力傳感器(56)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16和17中任一項(xiàng)所述的井下系統(tǒng)，其中，所述工具包括電容測量單元(57)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的井下系統(tǒng)，其中，所述工具包括驅(qū)動(dòng)單元(58)，如井下牽引器。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的井下系統(tǒng)，還包括具有布置在兩個(gè)環(huán)狀屏障之間的閥部(50)的井管結(jié)構(gòu)以使含烴流體進(jìn)入所述井管結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的井下系統(tǒng)，其中，所述工具包括用于替換環(huán)狀屏障中的裝置的替換裝置(59)。
【文檔編號】E21B34/08GK103975123SQ201280060306
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克, P·黑澤爾 申請人:韋爾泰克有限公司