井下安装工具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于在井的裸眼（无套管）部分中安装环形基础结构的井下安装工 具。本发明还涉及一种环形基础结构、一种井下密封系统和在井的裸眼部分中扩张环形基 础结构的方法。
【背景技术】
[0002] 井可部分地设置有套管并且部分地无套管，指的是最远离井顶的井部分为井的裸 眼部分。通常来说，其中含烃流体流出储层的生产区域设置在井的裸眼部分。当在井的裸 眼部分中发生水窜时，生产区域需要密封。由于井的裸眼部分具有大于带套管部分的直径， 可能难以设置环形密封结构。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是全部或者部分地克服已有技术的上述劣势和缺点。更为具体地， 目的在于提供能够在能沉入通过井的带套管部分的同时在井的裸眼部分中设置环形密封 结构的改进井下工具。
[0004] 上述目的以及从下面描述中显现的多个其他目的、优点和特征，通过根据本发明 的技术方案通过用于在井的裸眼部分中安装环形基础结构的井下安装工具来实现，所述井 下安装工具包括：
[0005] -具有工具轴线的工具主体，
[0006]-具有第一端和第二端的轴，轴的第二端连接至工具主体，
[0007]-具有输送位和扩张位的可扩张管道，在输送位可扩张管道具有未扩张的直径， 在扩张位可扩张管道具有可扩张的直径，
[0008] -环形密封元件，和
[0009]-设置于轴的第一端以用于扩张至少所述管道的管道扩张元件，
[0010] 其中所述可扩张管道和所述环形密封元件沿着工具轴线以不重叠的方式相继设 置。
[0011] 在一个实施例中，所述环形密封元件在所述管道扩张元件和所述可扩张管道之间 设置。
[0012] 同样，上述的井下工具还可以包括具有倾斜外表面的第二扩张元件，所述环形密 封元件在所述倾斜外表面上滑动，以用于给所述环形密封元件提供大于所述可扩张管道的 未扩张外直径的内直径。
[0013] 第二扩张元件可以为中空的并且环绕着所述轴延伸。
[0014] 另外，上述的井下安装工具还可包括推压元件，其中所述环形密封元件可具有第 一端和第二端，推压元件设置于所述环形密封元件的第二端，所述第二扩张元件设置于所 述环形密封元件的第一端。
[0015] 所述的推压元件可以为所述可扩张管道元件。
[0016] 另外，上述的井下安装工具还可包括用于将所述轴拉入到工具主体中的液压缸。
[0017] 另外，液压缸为冲击工具，例如WellStroker?。
[0018] 另外，液压缸可包括缸壳体和活塞，所述轴可包括所述活塞或者所述缸壳体。
[0019] 在一个实施例中，工具可包括两个液压缸，一个用于移动所述第二扩张元件，一个 用于移动所述轴。
[0020] 所述的推压元件可包括数个臂，所述第二扩张元件可具有用于与所述推压元件的 臂接合的紧固装置。
[0021] 此外，所述可扩张环可设置在所述环形密封元件的第一端和第二端。
[0022] 另外，上述的井下安装工具还可包括在所述工具主体和所述可扩张管道之间环绕 所述轴设置的可扩张管子。
[0023] 所述第二扩张元件可包括径向腔，接合装置在该径向腔中延伸以用于与管道扩张 元件接合。
[0024] 另外，所述第二扩张元件可包括延伸穿过所述环形密封元件进入到所述管道扩张 元件内的细长部分，使得接合装置能够与所述管道扩张元件接合。
[0025] 另外，所述井下安装工具还可包括工具壳体，所述第二扩张元件可从所述工具壳 体伸出。
[0026] 另外，所述管道扩张元件可包括可以在径向移动的数个锥形区段。
[0027] 在一个实施例中，所述可扩张管道可由金属制成。
[0028] 另外，所述环形密封元件可具有面向所述第二扩张元件的倾斜面的倾斜表面。
[0029] 同样，所述环形密封元件可由弹性体材料或天然或合成橡胶制成。
[0030] 本发明还涉及上述的环形基础结构，包括：
[0031] -由弹性体材料或天然或合成橡胶制成的环形密封元件，和
[0032] _设置于所述环形密封元件内的金属制的所述可扩张管道，当在扩张位时，所述 可扩张管道径向向外地挤压所述环形密封元件。
[0033] 另外，本发明涉及用于在井的裸眼部分中密封生产区域的井下密封系统，包括：
[0034] _通过上述的井下安装工具安装的第一和第二基础结构，
[0035] -具有第一管子端和第二管子端的管子，管子设置在两个环形基础结构之间，使 得第一管子端与第一环形基础结构重叠，第二管子端与第二环形基础结构重叠，和
[0036] _设置在环形基础结构和管子之间的两个封隔器。
[0037] 最后，本发明涉及在井的裸眼部分中扩张环形基础结构的方法，包括步骤：
[0038] -将上述的井下工具插入至井的裸眼部分中，
[0039] _移动所述第二扩张元件以用于扩张所述环形密封元件并使所述环形密封元件 在所述可扩张管道的外侧滑动，
[0040] -通过所述管道扩张元件扩张所述可扩张管道和所述环形密封元件，和
[0041] -从所述可扩张管道缩回所述工具。
【附图说明】
[0042] 下面参考附图更详细的描述本发明和它的很多优点，附图出于说明的目的示出一 些非限制性的实施例，其中
[0043] 图1示出了通过两个基础结构和在它们之间设置的管子密封的生产区域，
[0044] 图2示出了根据本发明的井下安装工具（downholesettingtool)在其初始位置 的截面视图，
[0045] 图3示出了图2的井下安装工具的截面视图，其中环形密封元件已被部分地推压 在可扩张管道的外侧，
[0046]图4示出了图2的井下安装工具的截面视图，其中管道扩张元件扩张可扩张管道 和环形密封元件，
[0047] 图5示出了图2的井下安装工具的截面视图，其中管道扩张元件完全扩张可扩张 管道和环形密封元件，
[0048] 图6示出了另一个实施例的井下安装工具在其初始位置的截面视图，
[0049] 图7示出了图6的井下安装工具的截面视图，其中第二扩张元件与轴接合，以备用 于推压环形密封元件，
[0050] 图8示出了图6的井下安装工具的截面视图，其中环形密封元件已压在可扩张管 道的外侧，
[0051] 图9示出了图6的井下安装工具的截面视图，其中环形密封元件已被挤压，和
[0052]图10示出了图6的井下安装工具的截面视图，其中管道扩张元件扩张可扩张管道 和环形密封元件，
[0053] 所有附图为高度示意并且不必然成比例，并且它们仅仅显示那些为了阐释本发明 的必要部分，其他部分被省略或仅仅是提及。
【具体实施方式】
[0054] 图1示出了用于在井4的裸眼部分3中密封生产水61的生产区域30的井下密封 系统100。井下密封系统100包括第一和第二环形基础结构2和设置在两个环形基础结构 之间的管子31，以使得管子的第一管子端53重叠于第一环形基础结构并且管子的第二管 子端54重叠于第二环形基础结构。系统100还包括设置在环形基础结构2和管子31之间 的两个封隔器32。环形基础结构2压在井的裸眼部分的壁3a上，并且因而与封隔器一起在 管子31的外侧提供环形屏障，所述环形屏障密封生产区域30。每一环形基础结构2包括围 绕可扩张管道10的环形密封元件11，可扩张管道10将环形密封元件压向井4的裸眼部分 3的壁3a。
[0055] 环形基础结构通过井下安装工具1安装，如图2-10所示。井下安装工具1包括具 有工具轴线6的工具主体5和轴7,在轴的第二端9轴连接至工具主体。轴7的第一端8通 过位于输送位的可扩张管道10从工具壳体29中伸出，在输送位可扩张管道具有未扩张的 直径du。在图1中，可扩张管道10具有扩张位，在扩张位扩张管道具有扩张的直径4。如 图2-10所示，轴7还通过环形密封元件11延伸并且进入设置在轴7的第一端用于扩张管 道10和环形密封元件11的管道扩张元件12。因而，可扩张管道10和环形密封元件11沿 着工具轴线6相继布置，因此最小化了安装工具1的外径。安装工具1因此能够向下穿过 井的带套管部分（未示出）至井4的裸眼部分3。
[0056] 如图2所示，井下安装工具1还包括具有倾斜外表面15的第二扩张元件14,环形 密封元件11在倾斜外表面15上滑动，如图3所示，以给环形密封元件提供大于可扩张管道 10的未扩张外直径du的内直径di。环形密封元件11具有面向扩张元件14的外表面15的 倾斜表面34,并且在轴7缩回至工具主体5中时，具有更宽部分27的轴的第一端8压在环 形密封元件11上并且因而推压环形密封元件以在第二扩张元件14的倾斜表面34上滑动。 第二扩张元件14为空心，环绕轴7延伸，放置为部分在可扩张管道10内并且通过例如剪切 销的可断裂部件35紧固至可扩张管道。通过这种方式，环形密封元件11被推入至可扩张 管道10的外侧36,如图3所示。可扩张管道元件12因而是推压元件。
[0057] 为了收回轴7,井下安装工具1还包括液压缸19,如图2所示。液压缸19包括缸 壳体24和活塞23,形成轴7的第二端9的一部分。活塞23将缸壳体24分成第一壳体部分 37和第二壳体部分38,并且当加压流体注入至第一壳体部分时，轴7上的活塞移动，轴缩回 至工具主体5中。
[0058] 当环形密封元件11已经一路被推压至可扩张管道10上时，轴7进一步被缩回至 工具主体5中，如图4所示。管道扩张元件12包括可在半径方向移动的数个锥形区段20， 并且在这个阶段，锥形区段20已经径向向外移动，并且因而爬过更宽部分27上的阶梯式半 径增加的表面28。通过这种方式，轴7的第一端8的外直径增加，并且当轴被进一步缩回 时，可扩张管道10和环形密封元件11被扩张。当轴7的第一端8的更宽部分27向工具主 体5运动时，第二扩张元件14的可断裂部件断裂，第二扩张元件被允许移动至可扩张管道 10内。
[0059] 随着管道扩张元件12向着工具主体5进一步移动，可扩张管道10完全扩张，如图 5所示，第二扩张元件也被推压至工具壳体29中。为了能够完全扩张可扩张管道10,井下 安装工具1还包括在工具主体5和可扩张管道10之间围绕轴7布置的割缝衬管25的形式 的可扩张管子。当管道扩张元件12进一步向工具主体5移动时