井下可膨胀管结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种要在井下膨胀的井下可膨胀管结构。此外，本发明还涉及一种环状屏障。
【背景技术】
[0002]在井筒中，可膨胀管结构被用于不同目的，例如用于以补丁或衬管形式密封套管上的开口，用于以环状屏障的形式为在内管结构和外管结构之间的或是在内管结构与井孔的内壁之间的流动提供屏障，或用于提供衬管悬挂器。
[0003]当该可膨胀管结构被用于密封例如开口或区域时，往往在该可膨胀管结构的外表面上设置多个独立的密封元件，以增强密封性能。但经验已经告诉我们，在该可膨胀管结构的膨胀过程中很难控制该密封元件的位置，导致该密封元件可能会从其预期位置偏离开，由此存在密封性能不如预期那样好的风险。
【发明内容】
[0004]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具有改进的密封性能的井下可膨胀管结构。
[0005]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，即通过这样的井下可膨胀管结构来实现，该井下可膨胀管结构要在井下从第一外径膨胀至紧靠套管或井孔的内表面的第二外径，该井下可膨胀管结构具有外表面和纵向延伸方向并包括:
[0006]设置在所述外表面上并且沿所述纵向延伸方向间隔开的至少一个第一周向边缘和至少一个第二周向边缘，其中，在所述第一周向边缘和所述第二周向边缘之间布置有密封元件和开口环形保持元件，所述开口环形保持元件形成该密封元件的止挡并且其中该开口环形保持元件具有多于一个绕圈，从而当该可膨胀管结构从第一外径膨胀至该第二外径时，该开口环形保持元件部分地退绕。
[0007]据此获得的是，该开口环形保持元件确保了即使是在该井下可膨胀管结构正在膨胀时，该密封元件也能在该井下可膨胀管结构的纵向延伸方向上被保持，使得该密封元件保持了其预期位置并且该井下可膨胀管结构的密封性能得以增强。该密封元件可在该开口环形保持元件所在的一侧上承受更高的压力，因为该开口环形保持元件起到该密封元件的止挡和支承机构的作用。
[0008]此外，该开口环形保持元件可以以抵靠该密封元件的方式布置。
[0009]并且，该开口环形保持元件可优选由屈服强度为至少69Mpa，优选为至少10Mpa的材料制成。
[0010]在一个实施例中，在该可膨胀管结构从第一外径膨胀至所述第二外径时，该开口环形保持元件可退绕少于一圈。
[0011]所述开口环形保持元件的所述多于一个绕圈可沿该环形保持元件彼此邻接。
[0012]此外，该开口环形保持元件的所述多于一个绕圈可以是绕该井下可膨胀管结构螺旋缠绕的。
[0013]并且，该开口环形保持元件可在所述井下可膨胀管结构的第二外径中具有多于一个绕圈。
[0014]此外，该开口环形保持元件可具有在所述纵向延伸方向上的宽度，所述宽度在所述井下可膨胀管结构的第一外径和第二外径中大致相等。
[0015]在一个实施例中，所述开口环形保持元件可具有多个绕圈。
[0016]根据本发明的井下可膨胀管结构可具有在所述第一周向边缘和所述第二周向边缘之间的第一厚度以及在相邻区域内的第二厚度，所述第一厚度小于所述第二厚度。
[0017]据此获得的是，该井下可膨胀管结构更容易在所述第一周向边缘和所述第二周向边缘之间膨胀，使得该井下可膨胀管结构在该区域内的膨胀多于在相邻区域内，借此该密封元件可进一步迫压套管或井孔的内表面。
[0018]此外，该开口环形保持元件可在部分退绕的同时在至少一端外径增加。
[0019]进一步地，该开口环形保持元件和该密封元件可基本上填满设置在该第一周向边缘和第二周向边缘之间的间隙。
[0020]在一个实施例中，该开口环形保持元件可由金属材料制成。
[0021]在另一实施例中，该开口环形保持元件可由弹簧材料制成。
[0022]并且，该开口环形保持元件可具有内径，该内径与位于该第一周向边缘和第二周向边缘之间的井下可膨胀管结构的外径大致相等。
[0023]在一个实施例中，该开口环形保持元件可具有矩形横截面。
[0024]在另一实施例中，该开口环形保持元件可具有圆形横截面。
[0025]此外，该密封元件可以是部分锥形的。
[0026]可在该第一周向边缘和第二周向边缘之间布置多个密封元件。
[0027]此外，该开口环形保持元件可以布置在该密封元件的第一侧上，且另一开口环形保持元件可布置在该密封元件的与该第一侧相反的另一侧上。
[0028]并且，该开口环形保持元件可以在该开口环形保持元件和该密封元件膨胀时，将该密封元件保持在沿井下可膨胀管结构的纵向延伸方向的某一位置处。
[0029]此外，该环形保持元件可以是开口环。
[0030]进一步地，该第一周向边缘和第二周向边缘可以是设置在该井下可膨胀管结构的外表面上的凹槽的一部分。
[0031]根据本发明的井下可膨胀管结构可包括提供所述周向边缘的至少两个凸起。
[0032]此外，所述第一周向边缘和第二周向边缘可相对于该井下可膨胀管结构沿径向延伸方向延伸，所述径向延伸方向与该井下可膨胀管结构的纵向延伸方向垂直。
[0033]除此之外，可在该开口环形保持元件和该密封元件之间布置中间元件。
[0034]所述开口环形保持元件可与该中间元件部分重叠。
[0035]进一步地，该开口环形保持元件和该中间元件可以按抵靠该密封元件的方式布置，使得所述开口环形保持元件和所述中间元件中的至少一个可抵靠该密封元件。
[0036]另外，该密封元件可由弹性体、橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)或另一种聚合物制成。
[0037]并且，该中间元件可以由柔性材料制成。该柔性材料可以是以聚四氟乙烯(PTFE)作为基础材料并包含有例如黄铜、碳钢和/或不锈钢。
[0038]此外，该井下可膨胀管结构可由一管状金属坯料制造。
[0039]该坯料可通过离心浇铸或旋转浇铸制成。
[0040]在一个实施例中，该第一周向边缘和第二周向边缘可以通过机械加工该坯料提供。
[0041]根据本发明的井下可膨胀管结构可通过研磨、铣削、切割或车削方式或通过类似方式由该坯料加工获得。
[0042]此外，该井下可膨胀管结构沿井下可膨胀管结构的纵向延伸方向可包括多个周向边缘、凸起和/或凹槽。
[0043]进一步地，该井下可膨胀管结构可以是要在井内的套管或井管结构中膨胀的补丁、要在井内的套管或井管结构中至少部分膨胀的衬管悬挂器，或者是要在另一套管内至少部分膨胀的套管。
[0044]并且，该井下可膨胀管结构可设置有至少一个周向凸起。
[0045]本发明还涉及一种环状屏障，该环状屏障要在位于井管结构和井孔或井下套管的内壁之间的环形空间内膨胀以提供位于井孔的第一区域和第二区域之间的层间隔离，该环状屏障包括:
[0046]-用于作为该井管结构的一部分安装的管状部；
[0047]-上述的井下可膨胀管结构，其围绕该管状部并具有朝向该井孔或套管的内壁的外表面、该井下可膨胀管结构的每一端均与该管状部相连接；
[0048]-位于该井下可膨胀管结构与该管状部之间的空间；以及
[0049]-位于该管状部上的膨胀口，流体可经由该膨胀口进入所述空间内，以使该井下可膨胀管结构膨胀。
[0050]并且，可在该井下可膨胀管结构与该环状屏障上的管状部之间设置套筒，该套筒与该管状部和该井下可膨胀管结构相连接，从而将该空间分隔成第一空间部段和第二空间部段。
[0051]根据本发明的环状屏障可包括压紧在该管状部与该井下可膨胀管结构之间的多个套筒。
[0052]此外，该井下可膨胀管结