环状屏障的制作方法

本发明涉及一种环状屏障，其用于在管状结构或井孔内部提供区域隔离并且用于将第一区域相对于第二区域密封，该环状屏障包括：构造成安装为金属井管结构的一部分的管状金属部件，该管状金属部件具有外表面、开口和沿金属井管结构的轴向方向；第一可膨胀金属套筒，其围绕该管状金属部件并具有第二端部和与该管状金属部件的外表面连接的第一端部；和第二可膨胀金属套筒，其围绕该管状金属部件并且具有第二端部和与该管状金属部件的外表面连接的第一端部。

背景技术：

已知环状屏障在它们能径向向外膨胀多少方面受到材料特性的限制，并且已作出许多尝试来优化材料和环状屏障的设计，以使得环状屏障能径向向外膨胀的更多。

技术实现要素：

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，其能够在不降低塌缩等级或类似的特性的情况下比已知的环状屏障径向向外膨胀的更多。

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，即通过一种用于在管状结构或井孔内提供区域隔离并用于将第一区域相对于第二区域密封的环状屏障来实现，该环状屏障包括：

-构造成安装为金属井管结构的一部分的管状金属部件，该管状金属部件具有外表面、开口和沿该金属井管结构的轴向方向；

-第一可膨胀金属套筒，其围绕该管状金属部件并具有第二端部和与该管状金属部件的外表面连接的第一端部；

-第二可膨胀金属套筒，其围绕该管状金属部件并且具有第二端部和与该管状金属部件的外表面连接的第一端部；和

-在该管状金属部件与所述可膨胀金属套筒之间的环形空间，

其中，所述第一可膨胀金属套筒与该第二可膨胀金属套筒各自均具有在第二端部的端部区段，所述第一可膨胀金属套筒的端部区段和该第二可膨胀金属套筒的端部区段沿所述轴向方向至少部分地重叠，从而形成重叠区域，所述端部区段构造成能相对于彼此滑动，所述第一可膨胀金属套筒从该第一可膨胀金属套筒的第二端部在沿该轴向方向的第一方向上远离该重叠区域地延伸，并且该第二可膨胀金属套筒从该第二可膨胀金属套筒的第二端部在与该第一方向相反的第二方向上远离该重叠区域地延伸。

通过使环状屏障具有两个可膨胀且重叠的金属套筒，获得了比已知环状屏障径向膨胀更大的环状屏障。

此外，重叠区域的端部区段可不连接至该管状金属部件的外表面。

此外，该环状屏障可包括第三可膨胀金属套筒，该第三可膨胀金属套筒围绕该管状金属部件并具有第二端部和与该管状金属部件的外表面连接的第一端部，该第二可膨胀金属套筒的第一端部的端部区段和该第三可膨胀金属套筒的第二端部的端部区段沿所述轴向方向至少部分地重叠，从而形成第二重叠区域，从而该第二可膨胀金属套筒布置在中间并且与该第一和第二可膨胀金属套筒部分地重叠。此外，该重叠区域可不连接至该管状金属部件的外表面。

此外，该环形空间可与该开口流体连接。

此外，所述可膨胀金属套筒在所述重叠区域中的材料可比所述可膨胀金属套筒的其余部分的材料的延展性差。

此外，所述重叠区域的端部区段可具有共同厚度，该共同厚度比可膨胀金属套筒的其余部分的厚度大。

此外，至少一个密封元件可布置在所述重叠区域的端部区段之间。

此外，至少一个密封元件可布置在所述可膨胀金属套筒的端部区段之一上的凹槽中。

此外，所述第一可膨胀金属套筒的端部区段可布置成能沿所述第二可膨胀金属套筒的外表面滑动，所述第二套筒的端部在膨胀期间提供活塞作用，从而沿所述轴向方向将压力提供至所述第二可膨胀金属套筒的端部。

此外，所述第二可膨胀金属套筒的第二端部的端部区段可布置成能沿所述第一可膨胀金属套筒的内表面滑动并且所述第二可膨胀金属套筒的第一端部的端部区段可布置成能沿所述第三可膨胀金属套筒的内表面滑动。

此外，所述第二可膨胀金属套筒可具有变化的厚度。

此外，所述第二可膨胀金属套筒可具有在所述第一和第二端部之间的中间区段，该中间区段可具有比在该第一和第二端部处的厚度更小的厚度。

此外，该第二可膨胀金属套筒可具有沿该环状屏障的轴向延伸方向弯曲的截面。

此外，所述重叠区域在该可膨胀金属套筒的其余部分膨胀期间可维持基本上不膨胀。

此外，每个可膨胀金属套筒均可由第一区段和第二区段构成，该第二区段是所述端部区段，并且所述第一区段是所述可膨胀金属套筒的其余部分。

此外，所述第一区段可具有未膨胀状态和已膨胀状态，与该未膨胀状态相比，该第一区段能膨胀多于30％。

每个套筒的所述端部区段在该未膨胀状态下均具有为该可膨胀金属套筒的总长度的至少5％的长度。

此外，该第一可膨胀金属套筒的端部区段可具有与在该第二可膨胀金属套筒的端部区段的外表面上的凹槽相对应的凹槽，从而形成棘轮式系统，该棘轮式系统能在该第一可膨胀金属套筒的端部区段已移动远离该第二可膨胀金属套筒的端部区段后阻止该第一可膨胀金属套筒的端部区段返回。

根据本发明的环状屏障还可包括剪切销组件，该剪切销组件将膨胀开口与该环形空间流体连接，以便允许在该井管结构内部的膨胀流体来膨胀该可膨胀金属套筒。

此外，该剪切销组件可具有第一位置和第二位置，在该第一位置中，允许膨胀流体流入环形空间，在该第二位置中，该膨胀开口被堵塞，从而防止膨胀流体进入该环形空间。

此外，来自该管状金属部件内部的流体可经由该开口进入膨胀单元并进一步进入该环形空间。

根据本发明的环状屏障还可包括抗塌缩单元，该抗塌缩单元包括能至少在第一位置与第二位置之间移动的元件，该抗塌缩单元具有与该第一区域流体连通的第一入口和与该第二区域流体连通的第二入口，并且该抗塌缩单元具有与该环形空间流体连通的出口，并且在该第一位置，该第一入口与该出口流体连通，从而使该第一区域的第一压力与该空间压力平衡，并且在该第二位置，该第二入口与该出口流体连通，从而使该第二区域的第二压力与该空间压力平衡。

所述抗塌缩单元可流体连接至该开口或该膨胀单元。

根据本发明的环状屏障还可包括布置在所述可膨胀金属套筒的外表面上的密封元件。

此外，所述密封元件可布置在位于所述可膨胀金属套筒的外表面上的凹槽中。

此外，密封元件和开口环形保持元件可布置在凹槽中，该开口环形保持元件形成用于该密封元件的止挡/支撑。

此外，所述开口环形保持元件可具有多于一个绕圈，从而当该可膨胀管结构从第一外径向大于该第一外径的第二外径膨胀时，该开口环形保持元件部分地退绕/展开。

此外，中间元件可布置在该开口环形保持元件与该密封元件之间。

此外，该可膨胀金属套筒的第一端部可焊接至该管状金属部件的外表面。

最后，根据本发明的环状屏障还可包括第一连接部件和第二连接部件，该第一连接部件将该第一可膨胀金属套筒的第一端部连接至该管状金属部件的外表面，该第二连接部件将该第二可膨胀金属套筒的第一端部连接至该管状金属部件的外表面。

附图说明

下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示意图出于示例目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：

图1a示出了处于未膨胀状态下的环状屏障的剖视图；

图1b示出了处于其将第一区域与第二区域隔离的已膨胀状态下的图1a的环状屏障的剖视图；

图2a示出了处于其未膨胀状态下的另一环状屏障的剖视图；

图2b示出了处于其膨胀期间的部分膨胀的中间状态下的图2b的环状屏障的剖视图；

图2c示出了处于其已膨胀状态下的图2b的环状屏障的剖视图；

图3示出了处于其未膨胀状态的另一环状屏障的剖视图；

图4示出了具有剪切销组件和抗塌缩单元的另一环状屏障的透视图；

图5a和5b示出了具有剪切销组件的另一环状屏障的一部分的剖视图，在图5a中，该剪切销组件被示出处于第一位置，并且在图5b中，该剪切销组件被示出处于其关闭的第二位置；

图6示出了抗塌缩单元的剖视图；

图7示出了处于其未膨胀状态下的另一环状屏障的剖视图；和

图8示出了处于其未膨胀状态下的又一环状屏障的剖视图。

所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。

具体实施方式

图1a示出了一种环状屏障1，其用于在井孔2内提供区域隔离并用于将第一区域101相对于第二区域101密封，如图1b所示。该环状屏障包括构造成安装为金属井管结构3的一部分的管状金属部件7。该管状金属部件7具有外表面4和至少一个开口16，流体可经由该至少一个开口通过以膨胀该环状屏障。该管状金属部件具有与该金属井管结构基本上一致的轴向方向l。该环状屏障还包括第一可膨胀金属套筒6，其围绕该管状金属部件并具有两个端部，即第二端部10和与该管状金属部件的外表面连接的第一端部9。环状屏障1还包括第二可膨胀金属套筒8，其围绕该管状金属部件7并且具有第二端部14和与该管状金属部件的外表面4连接的第一端部12。该第一可膨胀金属套筒6具有在其第二端部10处的端部区段21，21a并且该第二可膨胀金属套筒8具有在其第二端部14处的端部区段21,21b。该第一可膨胀金属套筒的端部区段21,21a和该第二可膨胀金属套筒的端部区段21,21b沿所述轴向方向部分地重叠，从而形成重叠区域31。所述端部区段21a,21b构造成能相对于彼此滑动，并且该第一可膨胀金属套筒6和该第二可膨胀金属套筒8与该管状金属部件一起限定出环形空间15。所述第一可膨胀金属套筒6从其第二端部在沿该轴向方向的第一方向上远离该重叠区域地延伸，并且该第二可膨胀金属套筒8从其第二端部21b在与该第一方向相反的第二方向上远离该重叠区域地延伸。

通过使环状屏障1具有两个可膨胀且部分重叠的金属套筒，获得了比已知环状屏障径向膨胀更大的环状屏障。已知环状屏障具有金属套筒，该金属套筒在膨胀期间渐渐变薄，并且这种渐渐变薄限定了最大的径向膨胀，因为该套筒要在膨胀之后耐受预定的塌缩压力，并且因此，该套筒不能膨胀到无法耐受塌缩压力。通过具有两个重叠套筒，所述套筒在膨胀期间远离彼此地滑动并且最小化了变薄，并且因此，与具有材料状况和厚度相同的套筒的环状屏障相比，本发明的环状屏障可进一步径向向外地膨胀。

第一可膨胀金属套筒的端部区段21,21a和第二可膨胀金属套筒的端部区段21,21b沿轴向方向部分地重叠，从而形成沿环状屏障的整个周向的重叠区域31。

在图1a中，环状屏障被示出处于其未膨胀位置，并且每个可膨胀金属套筒均具有第一区段41和第二区段42。该第二区段是端部区段21,21a,21b，并且该第一区段是可膨胀金属套筒的其余部分，从而该第一可膨胀金属套筒6具有第一区段41和为其端部区段21a的第二区段42，并且该第二可膨胀金属套筒8沿轴向方向具有第一区段41和为其端部区段21b的第二区段42。在图1b中，来自管状金属部件7的内部23的流体已经进入开口16并进一步进入环形空间15中，并且所述套筒的第一区段被膨胀直至紧贴井孔2的壁部24。

如能从图1a和1b看到的，在图1a所示的未膨胀状态和图1b所示的已膨胀状态下，重叠区域31的端部区段21a,21b均未连接至管状金属部件7的外表面4。因此，重叠区域31未连接至管状金属部件7的外表面4。

在一个实施例中，可膨胀金属套筒6、8在重叠区域31中的材料比可膨胀金属套筒的其余部分的材料的延展性差，从而当坐放该环状屏障1时，可膨胀金属套筒的第一区段41膨胀，而第二区段维持基本上未膨胀。

在另一实施例中，重叠区域的端部区段21,21a,21b具有比可膨胀金属套筒的其余部分更大的厚度，从而当坐放该环状屏障1时，可膨胀金属套筒的第一区段膨胀而第二区段维持基本上未膨胀。因此，可膨胀金属套筒6、8在重叠区域31中的材料可例如通过热处理和/或变形硬化而被硬化。

此外，可膨胀金属套筒6、8在重叠区域31中的材料可与可膨胀金属套筒6、8的其余部分的材料不同并且被焊接在一起，从而第一区段由与第二区段的材料不同的材料制成。

在图1a和1b中，密封元件29布置在重叠区域的端部区段之间。每个密封元件29均布置在位于可膨胀金属套筒的端部区段之一上的凹槽30中。第一可膨胀金属套筒6的端部区段21a布置成能沿第二可膨胀金属套筒的外表面32滑动，从而第二可膨胀金属套筒的端部延伸到环形空间15中并且在膨胀期间提供活塞的作用，即沿轴向方向将压力提供至第二可膨胀金属套筒的端部。第一区段具有如图1a所示的未膨胀状态和如图1b所示的已膨胀状态，并且第一区段能相比于未膨胀状态膨胀多于30％。

每个套筒的端部区段21均具有在未膨胀状态下的长度l1，该长度l1是未膨胀状态下的可膨胀金属套筒的总长度l2的至少5％。第一可膨胀金属套筒的端部区段的长度可与第二可膨胀金属套筒的端部区段的长度不同。

图2a-2c示出了环状屏障1，其在管状结构3a内提供区域隔离，从而将第一区域相对于第二区域密封。在图2a中，环状屏障被示出处于其未膨胀状态，该未膨胀状态是在将金属井管结构下入井中时的环状屏障的初始位置。可膨胀金属套筒6、8的第一端部9、12被焊接在管状金属部件7的外表面4上。在另一实施例中，环状屏障包括将第一端部连接至管状部件的连接部件并且在图1a和1b中，定距环/隔环51在第一端部处被布置在套筒的下方并且焊接至管状金属部件。

在图1a-1b中，第一可膨胀金属套筒被铸造并机加工为一体件，并且第二可膨胀金属套筒也同样是一体件并且不是由多个件安装或焊接而成的。因此，每个可膨胀金属套筒的第一区段41和第二区段42均一体地制成。然而，在图2a-2c中，第一可膨胀金属套筒的第二区段借助于连接元件52被焊接至第一可膨胀金属套筒的第一区段，并且因此，第一可膨胀金属套筒由三个件安装并焊接而成。第二可膨胀金属套筒的第二区段被焊接至第二可膨胀金属套筒的第一区段，并且保持环53安装在连接部上。图2b示出了膨胀期间的环状屏障，并且图2c公开了已完全膨胀的环状屏障。在图2c中，连接元件52稍微膨胀并且充当像保持环53那样的保持环，该保持环53也略微膨胀。然而，第二区段维持基本上未膨胀。在膨胀后，密封元件28提供环状屏障抵靠管状结构3a的密封能力并且在已膨胀的第一区段、第二区域和管状结构之间提供的限定空间54未经历任何实质上的压力并且不用耐受预定的塌缩压力。因此，重叠区段不用耐受高压。

在图3中，第一可膨胀金属套筒的端部区段具有与第二可膨胀金属套筒的端部区段的外表面32上的凹槽34对应的凹槽33，从而形成棘轮式系统35，其能在第一可膨胀金属套筒的端部区段已移动远离第二可膨胀金属套筒的端部区段之后阻止第一可膨胀金属套筒的端部区段返回。

在图4中，环状屏障1还包括剪切销组件37，该剪切销组件将该开口与该环形空间流体连接，以便允许井管结构3内的膨胀流体膨胀可膨胀金属套筒6、8。剪切销组件37具有第一位置(在图5a中示出)和第二位置(在图5b中示出)，在该第一位置中，允许膨胀流体流入环形空间15中，在该第二位置，开口16被堵塞，从而阻止膨胀流体进入环形空间15。如图4所示，环状屏障还包括抗塌缩单元11，该抗塌缩单元包括能至少在第一位置与第二位置之间移动的元件20如在图6中示出的球体，该抗塌缩单元具有与第一区域流体连通的第一入口25和与第二区域流体连通的第二入口26，并且该抗塌缩单元具有与环形空间流体连通的出口27，并且在该第一位置中，该第一入口与该出口流体连通，从而使第一区域101的压力与环形空间中的空间压力平衡，并且在该第二位置，该第二入口与出口流体连通，从而使第二区域的压力与空间压力平衡。

如在图4中所示，环状屏障1还包括剪切销组件37。该剪切销组件37具有端口a，该端部a用于经由筛件44从井管结构3的内部接收流体。端口a在膨胀期间与端口d流体连接，从而使井管结构内部的膨胀流体能膨胀可膨胀套筒6、8。当可膨胀套筒6、8膨胀至紧贴管状结构的壁部时，建立压力并且剪切销组件内的剪切销或盘剪切，从而关闭端口a与开口16(在图5b中示出)的流体连接并且打开端口b(与出口27流体连通)与端口c(与环形空间15流体连通)之间的流体连接，从而来自第二入口26的流体能被允许经由剪切销组件进入环形空间15中。当第一区域中的第一压力增大时，来自与端口i(为第一入口25)连接的端口e的流体推压所述元件20(在图6中示出)移动，从而在端口i与端口h(为出口)之间提供流体连通，并且因此进一步经过端口b和c并经由端口d进入环形空间。当第二区域中的第二压力增大时，元件在相反的方向上被迫压，并且在端口g(经由端口f与第二区域流体连通)与端口h之间提供流体连通，即在抗塌缩单元11的出口27与第二入口26之间提供流体连通，并且因此允许流体经由端口b、c和d进入环形空间中。

图5a和5b中示出的剪切销组件包括具有第一内径的第一内孔部分19和内径大于该第一内孔部分的内径的第二内孔部分120。开口16和第二开口17布置在该第一内孔部分19中并且沿内孔延伸方向移位/错开。环状屏障1还包括布置在该内孔18中的活塞121，该活塞包括第一活塞部分22，该第一活塞部分具有基本上对应于第一内孔部分19的内径的外径，并且该活塞包括第二活塞部分23b，该第二活塞部分具有与该第二内孔部分120的内径基本上对应的外径。环状屏障1还包括断裂元件24b，用于防止活塞121移动直至在内孔18中达到预定压力。断裂元件的强度基于作用在活塞的端部的区域上的预定压力设定并且因此，外径的差异导致活塞在压力超过预定压力时发生移动。活塞121包括为通孔的流体通道125，其提供在第一和第二内孔部分19、120之间的流体连通。

在图5a和5b中，断裂元件24b是剪切销，但也可以是盘。在图5a中，剪切销是完好无损的并且延伸穿过活塞和插入件43，并且在图5b中，剪切销已被剪切，并且活塞被允许移动并且插入件43已朝内孔18的中心移动。取决于提供井下隔离所需的隔离方案，基于膨胀压力来选择断裂元件24b，以便断裂元件能在高于膨胀压力但低于会使可膨胀金属套筒破裂或会危及井下其他完井部件的功能的压力下断裂。内孔18和活塞121可布置在将第一端部连接至管状金属部件的连接部件中。

在图5a中，环状屏障1包括锁定元件38，该锁定元件围绕第二活塞部分23b布置。该内孔还包括在第二内孔部分120中的第三开口137，该第三开口与环形空间15和环空/内孔2流体连通。第三开口137可布置成与换向阀(即抗塌缩单元11)流体连通(如图6所示)，以使得换向阀布置在第三开口与环空之间，因此在环形空间与环空之间提供流体连通。换向阀在第一位置中在环形空间与环空的第一区域101之间提供流体连通并且在第二位置，该换向阀在环形空间与环空的第二区域102(在图1b中示出)之间提供流体连通。

如在图1a中所示，该环形空间还包括布置在可膨胀金属套筒的外表面32、36上的密封元件28。密封元件28可布置在位于可膨胀金属套筒的外表面上的凹槽48中。开口环形保持元件47在第一和第二周向边缘之间布置在凹槽48中，并且该开口环形保持元件形成用于密封元件的止挡/支撑。每个开口环形保持元件47均具有多于一个绕圈，从而当可膨胀金属套筒从第一外径向大于该第一外径的第二外径膨胀时，该开口环形保持元件47能部分退绕。中间元件49布置在开口环形保持元件47与密封元件28之间。在图1a中，凹槽设置在两个凸起50之间。

如在图5a和5b中，环状屏障1还包括第一连接部件(未示出)和第二连接部件45，该第一连接部件将第一可膨胀金属套筒的第一端部连接至管状金属部件的外表面，该第二连接部件将该第二可膨胀金属套筒的第一端部连接至管状金属部件的外表面。

在图7中，示出了处于未膨胀状态的另一环状屏障的剖视图。该环状屏障包括两个连接环56，一个连接环56连接第一可膨胀金属套筒6的第一端部9并且另一个连接环56连接该第二可膨胀金属套筒8的第一端部12。连接环56与第一端部重叠并且降低第一端部的自由膨胀。连接环56焊接至管状金属部件7并且连接环56还焊接至可膨胀金属套筒。每个可膨胀金属套筒均具有第一区段41和第二区段42。该第二区段是端部区段21,21a,21b并且该第一区段是可膨胀金属套筒的其余部分。在图7中，第一可膨胀金属套筒6的第二区段42是重叠区域31中的最内侧的第二区段，并且在图1a中，第一可膨胀金属套筒6的第二区段42是重叠区域31中最外侧的第二区段。

如在图8中所示，环状屏障包括第三可膨胀金属套筒55，其围绕该管状金属部件。该第三可膨胀金属套筒具有与管状金属部件的外表面连接的第一端部56和面向第二可膨胀金属套筒的第二端部57，从而第二可膨胀金属套筒8的第一端部12的端部区段58和第三可膨胀金属套筒的第二端部的端部区段59沿轴向方向部分地重叠，从而形成第二重叠区域31b。因此，第二可膨胀金属套筒布置在第一可膨胀金属套筒与第三可膨胀金属套筒的中间，从而第二可膨胀金属套筒的端部区段与第一和第三可膨胀金属套筒部分地重叠，并且从而该第一、第二和第三可膨胀金属套筒依次布置，但沿轴向方向部分地重叠，从而形成一个共同的套筒。该第一可膨胀金属套筒的第一端部连接至管状金属部件并且另一端部可滑动地连接至第二可膨胀金属套筒。第三可膨胀金属套筒的一个端部连接至管状金属部件并且另一个端部可滑动地连接至第二可膨胀金属套筒。第二可膨胀金属套筒因此经由第一和第三可膨胀金属套筒与管状金属部件连接并且该第二可膨胀金属套筒的至少端部的内表面在其未膨胀状态下抵靠管状金属部件的外表面。第三可膨胀金属套筒的第二端部的端部区段59与第二可膨胀金属套筒8的第一端部12的端部区段58重叠，并且第一可膨胀金属套筒6的第二端部10的端部区段与第二可膨胀金属套筒8的第二端部14的端部区段重叠。第二可膨胀金属套筒因此在将环状屏障插入到井中期间通过第一和第三可膨胀金属套筒的重叠端部被保持就位。在环状屏障膨胀期间，第二可膨胀金属套筒随第一和第三可膨胀金属套筒的重叠端部径向地膨胀。在膨胀期间，第二可膨胀金属套筒的端部相对于第一可膨胀金属套筒的端部和第三可膨胀金属套筒的端部滑动。在第二可膨胀金属套筒的径向膨胀期间，第二可膨胀金属套筒在其长度减小方面不被禁止，因为第二可膨胀金属套筒未紧固至管状金属部件，并且因此第二可膨胀金属套筒的变薄程度比在第二可膨胀金属套筒的一个端部被紧固至管状金属部件的情况下低，因为在第二可膨胀金属套筒的一个端部紧固至金属井管结构的情况下，该端部将变的更薄。

第一可膨胀金属套筒的端部区段21,21a和第二可膨胀金属套筒的端部区段21,21b沿轴向方向部分地重叠，从而沿环状屏障的整个周向形成重叠区域31。以同样的方式，第三可膨胀金属套筒的端部区段59和第二可膨胀金属套筒的端部区段58沿轴向方向部分地重叠，从而沿环状屏障的整个周向形成重叠区域31b。

第二可膨胀金属套筒的第二端部14的端部区段布置成能沿第一可膨胀金属套筒的内表面61滑动并且第二可膨胀金属套筒的第一端部12的端部区段布置成能沿第三可膨胀金属套筒的内表面62滑动。密封元件设置在该第二可膨胀金属套筒的外表面中，从而抵靠内表面61和62密封。因此，图8的环状屏障具有两个有密封元件布置在其间的重叠区域31和31b。环形空间15由第一、第二和第三可膨胀金属套筒和管状金属部件7限定出。

如能在图8中看到的，第一可膨胀金属套筒6的第二端部10和第三可膨胀金属套筒的第二端部57沿朝向它们的端部的方向厚度逐渐变小，从而在其图8中所示的未膨胀状态下在对着第二可膨胀金属套筒的外表面中的密封元件的位置处厚度最大。重叠区域的端部区段具有共同厚度，该共同厚度比第二可膨胀金属套筒的其余部分的厚度更大。

可在沿环状屏障的轴向方向的截面中看时，该第二可膨胀金属套筒可具有在其第一端部和第二端部中间的略小的厚度，从而膨胀最开始发生在该第二可膨胀金属套筒的不与第一和第三可膨胀金属套筒的端部重叠的中间部分处。

所述第一可膨胀金属套筒的第一端部和第三可膨胀金属套筒的第一端部例如借助于焊接或类似的紧固手段被紧固至管状金属部件。第一可膨胀金属套筒的第一端部和第三可膨胀金属套筒的第一端部之一也可以能滑动地连接至管状金属部件。

所述环状屏障可通过从地面对金属井管结构加压或通过借助于将金属井管结构连接至地面的钻管而从地面对金属井管结构加压来膨胀。环状屏障还可借助于将对着开口16的区段隔离的工具来膨胀。

流体或井筒流体是指存在于油井或气井井下的任何类型的流体，如天然气、石油、油基泥浆、原油、水等。气体是指存在于井、完井、或裸井中的任何类型的气体组分，并且油是指任何类型的油组分，例如原油，含油流体等。气体、油和水流体可因此均分别包括除气体、油和/或水之外的其它元素或物质。

套管、管状结构或金属井管结构是指井下使用的与石油或天然气生产有关的任何类型的管、管道、管结构、衬管、管柱等。

在该工具不是完全浸没入套管中的情况下，井下牵引器可用来推动所述工具完全进入井中的位置。井下牵引器可具有带轮子的可突伸的臂部，其中，轮子接触套管的内表面，用于在套管内推进该牵引器和该工具前进。井下牵引器是能够在井下推动或拉动工具的任何类型的驱动工具，例如well

尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领域技术人员来说将是显而易见的。