井下可膨胀管结构的制作方法_2

文档序号:9400970阅读:来源:国知局
构可具有开口,该开口在该第一区域或第二区域与所述空间部段中的一个之间提供流体连通。
[0053]另外,该凸起可以是相对于该井下可膨胀管结构的其它部分厚度增加的环形凸起,所述环形凸起在环状屏障膨胀时提供了环状屏障的执行部。
[0054]此外,本发明涉及一种井下完井,其包括上述的井下可膨胀管结构和具有内表面的套管,井下可膨胀管结构的至少一部分可靠着该内表面膨胀。
[0055]并且,本发明涉及一种井下完井,其包括井管结构和上述的环状屏障,其中,所述环状屏障的管状部可作为该井管结构的一部分安装。
[0056]最后,本发明涉及在该井下可膨胀管结构从第一外径向第二外径膨胀时使密封元件定位并保持在井下可膨胀管结构上的方法,该方法包括以下步骤:
[0057]-围绕该井下可膨胀管结构将密封元件周向地布置在位于该井下可膨胀管结构的外表面上的第一边缘和第二边缘之间;以及
[0058]-围绕该井下可膨胀管结构将开口环形保持元件布置在该第一边缘与该密封元件之间,以使得该开口环形保持元件和该密封元件基本上填满位于所述第一边缘和第二边缘之间的间隙。
[0059]在一个实施例中,可在该开口环形保持元件与该密封元件之间布置中间元件。
[0060]该开口环形保持元件可布置在该密封元件的第一侧,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。
【附图说明】
[0061]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示出了一些非限制性的实施例,其中:
[0062]图1分别示出了井下可膨胀管结构在处于未膨胀位置和已膨胀位置处的剖视部分;
[0063]图2-7示出了布置在井下可膨胀管结构的第一周向边缘和第二周向边缘之间的开口环形保持元件和密封元件的多个不同实施例的剖视图;
[0064]图8以侧视图示出了井下可膨胀管结构的一部分;
[0065]图9-10示出了该开口环形保持元件;
[0066]图lla-b以立体图示出了该开口环形保持元件;
[0067]图12示出了该井下可膨胀管结构的一部分的剖视图;
[0068]图13示出了不带开口环形保持元件和密封元件的井下可膨胀管结构的一个实施例的剖视图;
[0069]图14示出了呈补丁形式的井下可膨胀管结构的剖视图;
[0070]图15示出了呈衬管悬挂器形式的井下可膨胀管结构的剖视图;
[0071]图16示出了包括井下可膨胀管结构的环状屏障的剖视图;
[0072]图17示出了具有带井下可膨胀管结构的环状屏障的井下完井;以及
[0073]图18示出了具有用于平衡整个井下可膨胀管结构中的压力的中间套筒的环状屏障。
[0074]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】
[0075]图1示出了根据本发明的井下可膨胀管结构I分别在未膨胀位置上(图1左侧)和已膨胀位置上(图1右侧)的剖视部分。该井下可膨胀管结构I要在井下从第一外径D1膨胀至第二外径D2,以便在本实施例中抵靠井孔的内表面2。
[0076]该井下可膨胀管结构I具有纵向延伸方向I并且包括设置在该井下可膨胀管结构I的外表面5上并且沿该纵向延伸方向间隔开的至少一个第一周向边缘3和至少一个第二周向边缘4。此外,密封元件6和开口环形保持元件7布置在第一周向边缘和第二周向边缘3、4之间。该开口环形保持元件7具有多于一个绕圈,从而当该井下可膨胀管结构从该第一外径D1膨胀至该第二外径02时,该开口环形保持元件7的绕圈部分地退绕。在图1所示的实施例中,该开口环形保持元件7具有三个绕圈。然而在其它多个实施例中,它可以有两个、四个、五个、六个或七个绕圈,并且甚至可能具有更高数量的绕圈。该开口环形保持元件7和该密封元件6占据位于第一周向边缘和第二周向边缘3、4之间的间隙。因此,该开口环形保持元件7以邻接该密封元件的方式布置。据此获得的是,该开口环形保持元件7确保了即使是在井下可膨胀管结构正膨胀时也能够在该井下可膨胀管结构I的纵向延伸方向上保持并支承该密封元件6,从而该密封元件6保持在其预期位置并且该井下可膨胀管结构I的密封性能得到增强。此外,试验显示,该密封元件可以在该开口环形保持元件所在一侧承受较高的压力,因为,该开口环形保持环起到了作为该密封元件的止挡和支承机构的作用。此外,该开口环形保持元件7具有在该纵向延伸方向I上的宽度W,在该井下可膨胀管结构I的第一外径D1和第二外径D 2下该宽度w大致相等。
[0077]图2示出了图1中所示的井下可膨胀管结构I的局部放大的剖视图。该密封元件6邻接该第二边缘4,且该开口环形保持元件6布置在该第一边缘3和密封元件6之间。该开口环形保持元件7具有三个绕圈并且每个绕圈具有矩形横截面。在本实施例中,该第一周向边缘和第二周向边缘3、4是设置在该井下可膨胀管结构I的外表面5上的凹槽8的一部分。该第一和第二周向边缘3、4相对于该井下可膨胀管结构I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I的纵向延伸方向I大致垂直。
[0078]该井下可膨胀管结构I具有在第一周向边缘和第二周向边缘3、4之间即在凹槽8中的第一厚度T1和在相邻区域中的第二厚度T 2,该第一厚度!\小于该第二厚度T 2。据此获得的是,该井下可膨胀管结构I在该第一周向边缘和第二周向边缘3、4之间更容易膨胀,从而该井下可膨胀管结构I在该区域上可以比在相邻区域上膨胀的更多,借此该密封元件6可进一步迫压套管或井孔(未示出)的内表面。
[0079]图3示出了井下可膨胀管结构I的另一实施例,其中,中间元件9布置在开口环形保持元件7与密封元件6之间。在本实施例中,该开口环形保持元件7与中间元件9部分重叠布置。该中间元件9可由柔性材料制成并适于将该开口环形保持元件7保持就位并起到保护和支承该密封元件6的作用。该开口环形保持元件7、中间元件9和该密封元件6布置在位于该第一和第二周向边缘3、4之间的凹槽8内。
[0080]图4示出了井下可膨胀管结构I的一个实施例,其中,开口环形保持元件7布置在该密封元件6的第一侧,且另一开口环形保持元件7布置在该密封元件6的与该第一侧相反的另一侧。这两个开口环形保持元件7和该密封元件6布置在位于该第一周向边缘和第二周向边缘3、4之间的凹槽8内。
[0081]图5a示出了井下可膨胀管结构I的一个实施例,其中,第一和第二中间元件9布置在该开口环形保持元件7和该密封元件6之间。在本实施例中,该开口环形保持元件7的绕圈具有圆形横截面并且与该中间元件9部分重叠地布置。按照与前述附图相同的方式,这些元件布置在位于该第一和第二周向边缘3、4之间的凹槽8内。
[0082]图5b示出了图5a的井下可膨胀管结构I在位于接触井孔或套管的内表面2的已膨胀位置处的实施例。该中间元件9可优选由柔性材料如增强聚四氟乙烯制成,该增强聚四氟乙烯即以聚四氟乙烯(PTFE)作为基础材料并且包含有例如黄铜、碳钢和/或不锈钢组成部分,所述组成部分例如为纤维。因此,该中间元件9可在膨胀过程中并且由于在环形空间内存在的压力改变其几何形状,使得所述中间元件的横截面变成如图5b所示的三角形,由此所述中间元件从密封元件6向下倾斜到周向边缘3、4。开口环形保持元件7与中间元件9重叠并因此在该井下可膨胀管结构的纵向延伸方向上也具有倾斜的延伸方向。据此获得的是,所述开口环形保持元件7和所述中间元件9共同作用为密封元件6的阻挡和支承机构,致使该密封元件6能够在损失其密封性能之前在密封元件6的两侧上承受高压力。
[0083]图6示出了井下可膨胀管结构I的又一实施例,其中,第一和第二中间元件9也布置在开口环形保持元件7和密封元件6之间。在本实施例中,所述中间元件9具有与图3和5中所示出的不同的形状,且所述开口环
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