井下注入工具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种井下注入工具（1），其用于将注入流体注入位于所述井下注入工具周围并由井眼或井管结构（3）的内壁（3a）包封的环形空间（5a）内。所述井下注入工具包括注入单元（10），其包括适合于提供抵靠所述内壁的第一密封部（119a）的第一可扩张皮碗（118a），适合于提供抵靠所述内壁的第二密封部（119b）的第二可扩张皮碗（118b），处于扩张状态下的所述两个皮碗一起限定出所述环形空间的被隔离区（5b），在所述两个皮碗之间沿纵向方向（13）延伸的至少一个管元件（111），所述管元件提供位于布置在所述管元件的一端中的入口（104）和布置在所述皮碗之间的所述管元件中的出口（125）之间的流体通道（108），所述第二可扩张皮碗与所述管元件可滑动地连接并在被注入所述被隔离区的注入流体的作用下沿纵向方向移离所述第一可扩张皮碗，由此使所述两个皮碗之间的距离d增加，其中所述注入单元还包括被可滑动地布置在所述可扩张皮碗周围的保持套筒（112），以防止在所述井下工具的插入过程中所述可扩张皮碗意外扩张，所述保持套筒可沿纵向方向滑动，并且所述可扩张皮碗通过所述保持套筒沿纵向方向的移动而被释放。另外，本发明涉及一种包括所述井下注入工具的井下系统以及用于在井下浇注水泥塞的方法。
【专利说明】井下注入工具
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将注入流体注入位于井下注入工具周围并由井眼或井管结构的内壁包封的环形空间中的井下注入工具。另外，本发明涉及一种包括井下注入工具的井下系统以及用于在井下浇注水泥塞的方法。
【背景技术】
[0002]在烃生产领域，有时需要封住井眼，例如密封井的一部分。在基本竖直的井中，这可以通过设置某种类型的塞子和将水泥倒入井中来完成。当水泥固化时，在井眼中形成塞子。根据用于形成所述塞子的材料，可以钻穿所述塞子来恢复流动路径。或者，所述塞子可以是永久性塞子。
[0003]然而，在斜井中，不可以通过简单地将水泥倒入井眼中来浇注塞子。在斜井、诸如具有接近水平的倾斜度的井中，浇注塞子的过程非常复杂。
[0004]特别是由于重力的原因，将流体注入使得注入流体充满一段井眼(无论裸井还是加套管井眼)的所有可用空间对于斜井来说是特别有挑战性的。如果塞子被安置在井中并且流体被注入到塞子上方，流体将在塞子上方的井中自然地达到平衡。如果井为大斜度井，实际上不可能使得流体充满井眼的横断面。如果流体要在一段井上充满所述井的横断面，例如需要具有一定长度的塞子，则任务将变得更加困难。
【发明内容】
[0005]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，本发明的一个目的是提供一种用于将流体注入井眼中以充满和完全封住井眼的改进的井下注入工具。
[0006]从下面的描述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，所述方案提供了一种用于将注入流体注入位于井下注入工具周围且由井眼或井管结构的内壁包封的环形空间内的井下注入工具，所述井下注入工具包括:
[0007]-注入单元，其包括
[0008]-适合于提供抵靠所述内壁的第一密封部的第一可扩张皮碗(cup)；
[0009]-适合于提供抵靠所述内壁的第二密封部的第二可扩张皮碗；
[0010]-处于扩张状态的两个皮碗一起限定出所述环形空间的被隔离区；
[0011]-在所述两个皮碗之间沿纵向方向延伸的至少一个管元件，所述管元件提供位于布置在所述管元件的一端中的入口和布置在所述皮碗之间的所述管元件中的出口之间的流体通道；
[0012]-所述第二可扩张皮碗与所述管元件可滑动地连接并在被注入所述被隔离区的注入流体的作用下沿纵向方向移离所述第一可扩张皮碗，由此使所述两个皮碗之间的距离d增加，
[0013]其中所述注入单元还包括保持套筒，所述保持套筒被可滑动地布置在所述可扩张皮碗周围，以防止所述可扩张皮碗在所述井下工具的插入过程中意外扩张，所述保持套筒可沿纵向方向滑动，并且所述可扩张皮碗通过所述保持套筒沿纵向方向的移动而被释放。
[0014]在一个实施例中，所述注入单元可适合于与所述井下注入工具的其余部分断开。
[0015]可根据被隔离区的期望长度来调整所述至少一个管元件的长度。因此，可根据具体需要调整水泥塞的长度或暴露于被注入的注入流体的井段的长度。
[0016]此外，保持套筒可包括可相对彼此移动的第一套筒部和第二套筒部。
[0017]第一套筒部和第二套筒可具有小于所述第二可扩张皮碗的最大扩张外径的内径。
[0018]另外，第一和第二套筒部可包括用于可释放地互连所述第一和第二套筒部的锁定机构。
[0019]此外，所述锁定机构可包括由附接到所述第二套筒的一个或多个柔性元件构成的卡扣机构，所述一个或多个柔性元件适合于与第一套筒部的外表面中的凹槽接合。
[0020]另外，所述井下注入工具可包括适合于在井下注入工具插入井中的过程中防止所述可扩张皮碗意外扩张的可破碎保持元件，所述保持元件在所述可扩张皮碗的扩张过程中破碎。
[0021]在一个实施例中，如上所述的井下注入工具还可包括与所述管元件流体连通的流体容器，所述流体容器容纳待经由所述管被注入位于所述两个皮碗之间的被隔离区的注入流体。
[0022]通过使所述井下注入工具包括流体容器，该井下注入工具可在线缆/钢丝上运行，并且所述注入单元可用在深井或斜井中。
[0023]此外，如上所述的井下注入工具还可包括用于迫使所述注入流体通过所述管元件并进入所述被隔离区的泵，所述泵与所述环形空间流体连通并流体连接到所述流体容器，以将驱动流体从所述环形空间泵入所述流体容器，以便将所述注入流体挤出所述流体容器并进入所述管元件。
[0024]通过使所述井下注入工具包括泵，所述井下注入工具可在线缆上运行，并且所述注入单元可用在深井或斜井中。
[0025]此外，所述流体容器可包括布置在所述流体容器内部的驱动活塞，所述驱动活塞可沿纵向方向移动并通过由所述泵将所述驱动流体泵入所述流体容器中而移位，所述驱动活塞包括驱动活塞锁定机构，其适合于防止所述驱动活塞在所述流体容器内部的压力由于驱动流体被泵入所述流体容器而达到预定阈值之前移动。
[0026]所述压力的预定阈值可以为与井眼压力相比具有0.5-3巴的超过压力(excesspressure),优选与井眼压力相比具有0.5-1.5巴的超过压力。
[0027]在一个实施例中，所述驱动活塞锁定机构可包括适合于与流体容器的壁中的凹槽接合的一个或多个弹性偏压爪状件。
[0028]另外，所述注入单元还可包括布置在所述管元件内部并与所述保持套筒连接的致动活塞，所述致动活塞在注入流体经过所述管元件注入时可移动，由此所述注入流体的注入沿纵向方向移动所述致动活塞和所述保持套筒，以释放所述可扩张皮碗。
[0029]此外，所述致动活塞可包括致动活塞锁定机构，其适合于防止所述致动活塞在所述管元件的流体通道内部的压力由于注入流体被泵入所述注入单元而达到预定阈值之前移动。[0030]另外，所述压力的预定阈值可以为与井眼压力相比具有5-8巴的超过压力，优选与井眼压力相比具有6-7巴的超过压力。
[0031]此外，所述致动活塞锁定机构可包括设置在所述致动活塞内的筒形腔室；布置在所述筒形腔室内的可滑动活塞，所述锁定活塞可在锁定位置和释放位置之间且在布置在所述筒形腔室中的弹性部件的作用下移动；和被可滑动地接纳在所述致动活塞中的一个或多个径向孔中的一个或多个锁定元件，所述一个或多个锁定元件当所述锁定活塞处于所述锁定位置时通过所述锁定活塞被锁定在展开位置，并且当所述锁定活塞通过被注入的注入流体沿纵向方向朝所述弹性部件移位时可沿径向方向滑动。
[0032]在根据本发明的井下注入工具的一个实施例中，第一和第二可扩张皮碗均与所述管元件可滑动地连接。
[0033]另外，所述注入单元可包括与所述管元件流体连通的止回阀，以用于防止从所述流体容器注入到所述注入单元的注入流体回流。所述止回阀在国际
【发明者】J·哈伦德巴克, L·斯泰尔, S·艾沃森 申请人:韦尔泰克有限公司