专利名称：可膨胀连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于井下的防砂装置，尤其涉及用于径向可膨胀管的连接部分的改进的机械装置及利用这种装置的方法。
背景技术：
在石油生产工业中，控制砂砾石掉入井眼中已引起越来越多的重视。在某种井条件下，通常会发生砂砾石掉入井眼中。这些物质掉入井中会引起的问题包括形成塞堵或塞堵井管，及腐蚀油管或设备。因此，已有许多想法来防止砂砾石掉入采出液流中。
一种防止砂砾石掉入采出液流中的方法是公知的砾石封隔器工艺。通常，这个工艺涉及将所选择的砂砾石放入井眼和中心管之间的环形空间中，所述中心管放入井眼中就可达到此目的。中心管包括设计为使井液流入中心管中而同时排除其它物质进入的穿孔。防砂筛通常用来与中心管连接。适当尺寸的筛子通常形成外壳并包围在中心管的外围，以便防止砂砾进入。将防砂筛外壳组件连接到中心管的典型装置和方法在美国专利号5,931,232和美国专利申请号09/602,387已进行了公开并在此引用作为参考。
在井中使用防砂筛外壳组件提高产量的一个方法包括通过抽吸中心管中的机械膨胀工具使中心管和包围筛外壳组件径向膨胀。现有技术中使中心管径向膨胀的问题在于在中心管段之间提供适当的连接器。标准连接器常因膨胀而分开或断裂，从而导致砂砾进入采出液流中。这就需要在中心管与连接器的连接部分保持有足够的强度和防砂特性，以便中心管段和连接器径向膨胀。
由于前述砂砾石掉入采出液流中的问题，需要有一种装置和方法在各段中心管之间提供耐用的机械防砂连接器。这种连接器应经受住井下生产条件，所述井下生产条件包括由安装和径向膨胀所产生的应力。
发明内容
本发明提供了一种用于可径向膨胀管的连接部分的装置和方法。所述装置通常利用径向可膨胀套筒连接器，用来连接两个可径向膨胀管的端部。可膨胀连接器在管段之间保持防砂连接。
根据本发明的一个方面的内容，连接器包括可操作地围在可径向膨胀管套上的防砂鞘。
根据本发明的另一方面内容，可径向膨胀管套设置有胀槽。
还根据本发明的另一方面内容，可径向膨胀管套的内表面有螺纹，用来可操作地与两个管的外表面上的相应螺纹相啮合。
还根据本发明的另一方面内容，可径向膨胀管套在连接端部和管端之间设置有销和套(pin-and-bell)连接。
根据本发明的另一方面内容，还提供了连接两段可径向膨胀管套的方法，包括步骤将第一膨胀管段的端部插入并固定到第一径向膨胀防砂管套的第一端，及将第二膨胀管段的端部插入并固定到径向膨胀防砂管套的第二端。还提供了用于膨胀所有可膨胀管组件的方法。
附图简述附图合并形成部分本说明书，以便示出本发明的若干实施例。这些附图及描述起到解释本发明基本原理的作用。这些附图的目的仅是示出如何实施和利用本发明的优选及替换方案，而不是将本发明仅限于所示和描述的例子。根据附图可明显地看出本发明的各种优点和特点，其中
图1为根据本发明的管和连接器的两部分的纵向部分剖面图；和图2为图1所示的经膨胀的管和连接器的两部分的纵向部分剖面图。
具体实施例方式
参照附图中示出的一个或多个如何实施和利用本发明的例子，对本发明进行描述。在这些附图中，在若干图中所使用的标号表示相同或相应部件。
在下面的描述中，在整个说明书和附图中分别用相同的标号来标记相同或相应的部件。图与特定部件并不是成一定的比例，而是将所述的特定部件放大，以便更好的图示本发明的细节和特点。在下面的描述中，如本文中所使用的术语“上部”、“向上”、“下部”、“下面”、“井下”、“纵向”等，其含义涉及底部，或最大程度，包围井眼甚至通过井眼偏离井眼部分或水平。相应地，“横向”或“径向”朝向的含义涉及与纵向相垂直的方向。除了另有表述之外，在下面的描述中假定为圆柱井、管和管部件。
参照图1和2，示出了利用本发明连接第一管段12和第二管段14的连接器10的大体结构。本领域所属技术人员很清楚在管12、14的相对端部(没有示出)可以任何常规的方式构造或以如所描述的端部的相同方式构造，及所描述管段可连接到常规管柱上。在本发明的优选实施例中，径向可膨胀中心管段12、14可直接互相连接，以便形成连续的中心管16。当然，其它管段和连接器可用来形成所需长度的中心管。中心管16有多个穿孔18，通过所述的穿孔18井中的流体可进入中心管20的内部。穿孔18的数量和形状不是本发明的关键，只要在流体产量和管完整性之间保持平衡即可。中心管段的长度应适合运输和搬运。接着在井工地处连接管段和连接器，以便产生所需长度的管柱。在一个或两个端部，中心管柱可连接到通常用作井眼的非生产区的非膨胀管上。
现在主要参照图1，连接器10有一径向可膨胀管套22，所述径向膨胀管套22设计为与中心管16同比例膨胀。管套22有第一端部分24和第二端部分26，所述第一端部分24和第二端部分26设计为分别接受管段端部28、30。管套22优选由金属制成，及设置有胀槽32便于径向膨胀。如图1所示，这些胀槽基本上是纵向的，只要可提供径向膨胀，也可选择为圆形、螺旋形或其它形状。这些胀槽可选择为管套表面上的槽沟形式，而不是穿透所示的管套壁。
第一和第二管套端部24、26及其相应的第一和第二管段端部28、30设计为在管套22和管段12和14之间提供一锁定机构。锁定机构优选在管套端部24、26的内表面36上有螺纹34及在管段端部28、30的外表面有相应的螺纹38。管12、14和管套22的螺纹端部24、26、28、30可形成销和套连接。换一种方案优选为母-母配置，连接器可配置为公-公或公-母方式。也可使用其它锁定机构如互锁销-槽锁定机构或相匹配的固定螺栓和螺纹孔。
其它锁定机构通常为本领域所属技术人员所知。鞘42可用于同心包围径向可膨胀管套22。鞘42与可膨胀管套22优选形成防砂连接。除了由充分可膨胀的片材制成外，鞘42优选由弹性材料制成。使用鞘的具体优点在于可使连接器易于膨胀，而不损害防砂特性。
现在主要参照图2，示出了连接器10和径向可膨胀管12、14的两段的径向膨胀。第一管段12的端部28插入并固定到连接器管套22的第一端部24上。第二管段14的端部30以同样的方式插入并固定连接器管套22的第二端部26上。如图2所示，在管16中推动膨胀工具44可引起管段12、14和连接器10膨胀。膨胀工具可以是膨胀锥形物或本专业人员所知的“清管器”，其形状不是本发明的关键。膨胀工具44用来引起管16和连接器10的膨胀，以便扩大管17和连接器11的直径。
由于径向膨胀，管套22上的胀槽32变形，以便使管套22径向膨胀，而不使管套材料受损。管套22膨胀与管16的膨胀成比例，并优选保证在管16的外表面40上和管套内表面36上保持防砂连接46。若使用可选择鞘42，在鞘的内表面50和管套的外表面52之间可保持防砂连接48。在这两种情况中，防砂连接充分接近，以便排斥所预定大小的砂粒，从而将其排除采出液流中，但不会封住流体。在管套22和管段12和14之间的接合处46优选为防砂，但仅为砂泄露提供弯曲通路。这类弯曲通路将减小防砂泄露，同时流体更易通过穿孔18。当膨胀管17和接合器组件11径向膨胀时，它们优选支持防砂配合。每一管段12、14在管套22的内部分别有一终端54、56。终端54、56可在防砂附近范围内，或如图1和2所示与另一个终端相接触产生管-到-管防砂连接。只要在管和管套46的接合处和/或在鞘和管套48的接合处有防砂连接，管段的终端可选择在防砂附近分开，从而保持采出液流的防砂整体性。
上面所述和所示的实施例仅是例子。本领域所属技术人员常会发现许多细节如中心管尺寸、形状和材料、中心管穿孔的用途、或中心管外部防砂筛层的用途。因此，许多这类细节既没有示出，也没有描述。所以并不要求所有细节、部件、元件或所示和所述步骤属于本发明。即使在前面已描述了本发明的许多特点和优点，及本发明的详细结构和功能，但仅是示意性的公开，在本发明的原理范围内，还可对本发明进行细节的变化，尤其是涉及形状、尺寸和部件的设置方面，所述本发明的原理范围可由后附权利要求所使用的术语的一般含义所充分表明。
对上面特定例子的限制性描述和图示并不表明对本专利的破坏，但提供了至少怎样实现和利用本发明的一个例子。本发明的限定和本专利的保护范围可由下面的权利要求来衡量。
权利要求
1.一种用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，包括两个径向膨胀管；和以管套连接连接每一管的径向膨胀管套。
2.根据权利要求1所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于管套连接是防砂的。
3.根据权利要求1所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于管套连接包括销和套连接。
4.根据权利要求1所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于管套连接包括在每一管的外表面的螺纹和在管套的内表面上相应螺纹。
5.根据权利要求1所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于在管连接处两个管中的任一管的端部互相邻接，管连接处由径向膨胀管套包围。
6.根据权利要求5所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于管连接处是防砂的。
7.根据权利要求1所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于径向膨胀管套包括胀槽。
8.根据权利要求1所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于径向膨胀管套包括胀槽沟。
9.根据权利要求1所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，还包括包围径向膨胀管套的防砂鞘。
10.根据权利要求9所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于防砂鞘是弹性的。
11.一种用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，包括可径向膨胀管套，其具有第一和第二端，每一端具有一个锁定机构部分；第一可径向膨胀管，其具有第一管终端，所述第一管终端所具有的锁定机构部分相应于管套组件的第一端的锁定机构，以便在第一管连接处可操作地将第一管连接到管套的第一端；和第二可径向膨胀管，其具有第二管终端，所述第二管终端所具有的锁定机构部分相应于管套组件的第二端的锁定机构，以便在第二管连接处可操作地将第二管连接到管套的第二端。
12.根据权利要求11所述的用来连接两个井下所使用的可径向膨胀管的装置，其特征在于所述第一和第二管连接处是防砂的。
13.根据权利要求12所述的用来连接两个井下所使用的可径向膨胀管的装置，其特征在于锁定机构包括销和套连接。
14.根据权利要求12所述的用来连接两个井下所使用的可径向膨胀管的装置，其特征在于第一和第二管的终端邻接于终端连接处。
15.根据权利要求14所述的用来连接两个井下所使用的可径向膨胀管的装置，其特征在于终端连接是防砂的。
16.根据权利要求11所述的用来连接两个井下所使用的可径向膨胀管的装置，还包括包围可径向膨胀管套的鞘。
17.根据权利要求16所述的用来连接两个井下所使用的径向膨胀管的装置，其特征在于鞘在防砂连接处邻接于管套。
18.根据权利要求11所述的用来连接两个井下所使用的可径向膨胀管的装置，其特征在于径向膨胀管套包括胀槽。
19.一种连接两个可径向膨胀管的方法，包括以下步骤将第一径向可膨胀管的终端插入径向可膨胀管套中；将第二径向可膨胀管的终端插入径向可膨胀管套中；和将第一和第二管的终端固定到径向可膨胀管套上。
20.根据权利要求19所述的连接两个可径向膨胀管的方法，还包括用鞘包围径向膨胀管套的步骤。
21.根据权利要求20所述的连接两个可径向膨胀管的方法，其特征在于鞘和管套在防砂连接处相邻。
22.根据权利要求19所述的连接两个可径向膨胀管的方法，其特征在于第一和第二管的终端以防砂连接被固定到管套上。
23.根据权利要求19所述的连接两个可径向膨胀管的方法，其特征在于第一和第二管以销和套连接被固定到管套上。
24.一种在井下径向膨胀管组件的方法，包括以下步骤将径向膨胀管组件放在井下，管组件包括两个径向可膨胀管和以管套连接连接每一管的径向可膨胀管套；和径向可膨胀管组件。
25.根据权利要求24所述的在井下径向膨胀管组件的方法，其特征在于管套连接是防砂的。
26.根据权利要求24所述的在井下径向膨胀管组件的方法，其特征在于管套连接包括销和套连接。
27.根据权利要求24所述的在井下径向膨胀管组件的方法，其特征在于管套包括胀槽。
28.根据权利要求24所述的在井下径向膨胀管组件的方法，其特征在于管组件还包括包围可膨胀管套的鞘。
29.根据权利要求28所述的在井下径向膨胀管组件的方法，其特征在于在鞘和可膨胀管套之间的连接是防砂的。
30.根据权利要求24所述的在井下径向膨胀管组件的方法，其特征在于管组件可由包括膨胀塞的膨胀工具进行膨胀。
全文摘要
公开了一种用于机械连接可径向膨胀管的两部分的装置和方法，所述可径向膨胀管的两部分的机械连接可提供防砂连接。通常，径向可膨胀连接器被固定在可径向膨胀管的两部分之间并连接可径向膨胀管的两部分。连接器包括具有第一端和第二端的径向可膨胀管套，具有锁定机构部分的两端相应于管段的端部。连接器可包括胀槽或包围径向可膨胀管套的鞘。利用径向可膨胀连接器连接径向可膨胀管的两部分的方法，所述径向可膨胀连接器在膨胀前后的管段之间提供防砂连接。
文档编号E21B17/08GK1502024SQ01814098
公开日2004年6月2日 申请日期2001年8月7日 优先权日2000年8月18日
发明者阿纳·M·卡斯塔诺－米尔斯, 若尔夫·哈维·埃克哈罗斯, 哈维 埃克哈罗斯, 阿纳 M 卡斯塔诺-米尔斯 申请人:哈利伯顿能源服务公司, 阿纳·M·卡斯塔诺－米尔斯, 若尔夫·哈维·埃克哈罗斯