改进的隔离屏障的制作方法

本发明涉及一种用于将管状件固定在另一管状件或钻孔内、在井筒中的环状物两端形成密封、在井筒内对中或锚定管道的设备和方法。具体地，虽然不是排他地，本发明涉及一种组合件，其中使套筒变形以将其固定到井筒壁上并在套筒和井筒壁之间形成密封，从而形成隔离屏障。

在油气井的勘探和生产中，封隔器通常用于使井下环状物的一个区段与井下环状物的另一区段隔离。环状物可以位于管状构件，例如内衬、心轴、生产管道和套管，之间或通常为套管的管状构件与开放钻孔的壁之间。这些封隔器被带入管道上的井中且处于期望位置，弹性密封件被径向向外推动或弹性气囊膨胀以穿过环状物并与大致圆柱形的外部结构，即，另一管状构件或钻孔壁，形成密封。这些弹性体具有缺点，尤其是在使用化学灌浆(chemicalinjection)技术时。

因此，开发了金属密封件，其中管状金属构件在井中行进且处于期望位置，膨胀器工具行进通过所述构件。膨胀器工具通常具有前向圆锥体，其主体的直径的尺寸被设置为大致圆柱形结构，以使金属构件膨胀以接触并密封圆柱形结构。这些所谓的膨胀套筒具有内部表面，当膨胀时，所述内部表面是圆柱形的且匹配膨胀器工具的轮廓。这些套筒工件在管状构件之间形成密封件，但在密封开放钻孔的不规则表面时可能存在问题。本申请人已经开发一种技术，其中通过使用直接作用于套筒的流体压力来径向向外推动金属套筒。施加足够的液压流体压力以使套筒径向向外移动并使套筒自身变形为大致圆柱形结构。套筒经历塑性变形，且如果变形为大致圆柱形金属结构，则金属结构将在进行接触时经历弹性变形以小比例地膨胀。释放压力时，金属结构恢复其原始尺寸并会在塑性变形的套筒上形成密封件。在变形过程期间，套筒的内表面和外表面都将占据圆柱形结构的壁的表面形状。因此，这种变形的隔离屏障非常适于在不规则的钻孔壁上形成密封。

在us7,306,033,中公开了这种变形的隔离屏障，其以引用的方式并入本文中。在us2012/0125619中公开了用于frac操作的变形的隔离屏障的应用，其以引用的方式并入本文中。

这种隔离屏障由安装在支撑管状主体周围的金属套筒形成并密封在套筒的每个末端处，以在套筒的内表面与主体的外表面之间形成腔室。端口被布置成穿过主体，以使流体可以从主体的通孔泵入腔室。腔室内的流体压力的增大会导致套筒的径向膨胀，从而使其变形到可能是例如套管或开放钻孔的较大直径的外部结构的壁上。

将套筒安装在支撑管状主体上需要复杂的配件布置，以提供两个圆柱形表面彼此之间的固定和密封。在us2012/0125619中公开了一种布置，其中末端螺母以合适的方式固定到管状主体。然后提供了密封区段壳体，所述密封区段壳体牢固地旋拧到末端螺母上并环绕适当的密封件布置。相应密封区段壳体的最内末端通过焊接固定到套筒的相应末端。然后，围绕焊接件的外表面、套筒的相应末端和密封区段壳体的最内末端同轴地设置焊接罩。焊接罩通过合适的螺纹连接以焊接的方式固定到密封区段壳体的最内末端。然而，这种布置是昂贵的且需要大量的组装时间。

在wo2016/063048中公开了一种替代布置，并且在图1中示出所述替代布置，其中所述布置包括管状主体a，所述管状主体a具有分别由相同材料制成的第一和第二管状区段b以及中心心轴c。管状主体a进一步设置有由与区段b和心轴c的材料不同的材料形成的套筒构件d。套筒构件的材料比管状区段b和中心心轴c的材料更有延展性且因此更易于膨胀。套筒d定位在主体a的外部。中心心轴c使用螺钉连接固定到第一和第二管状区段b。电子焊接(electronweld或e-weld)连接件e将套筒构件d固定在管状区段b之间，从而在中心心轴c与套筒d之间形成腔室f。穿过管状主体a形成端口g且所述端口g使得能够将流体压力施加到腔室f。可以通过在管状件内施加从表面施加的压力的增大来施加流体压力；或者，可以通过使用液压输送工具从管状件内施加流体压力。施加到腔室的流体压力会导致套筒d膨胀并径向向外移动，从而使其变形到可能是套管或钻孔的较大直径的外部结构的壁上。

然而，形成这种套筒组合件是复杂的过程，并且考虑到所需的接头的精确度，必须使用电子束焊接来将套筒固定到管状区段。一旦将套筒安装在心轴上就将其焊接在适当位置，焊接可以通过穿过并削弱心轴来对其造成损坏。这在图2中示出，图2示出安装在心轴c上的套筒d与管状区段b之间的电子束焊接件e的特写。可以看出，焊接件e’的第一末端延伸到心轴c的主体中，其中心轴c的厚度被焊接穿过e’减少了约50％。即使焊接件可能无法穿过心轴，焊接件周围的被称作haz或受热影响区的区也将影响心轴的特性。

此外，一旦将组合件焊接在一起就会难以评估接头的质量，而组合件的其它部分不会干扰x射线或其它评估过程。另外，由于零件都是分别进行机械加工然后组装在一起，因此必须将机器公差设置成非常高的准确度，这是因为完美配合是必不可少的，从而会使此过程的成本很高。

因此，本发明的至少一个实施例的目标是提供一种消除或减少现有技术的一个或多个缺点的变形的隔离屏障。

本发明的至少一个实施例的另一目标是提供一种消除或减少现有技术的一个或多个缺点的在井筒中形成隔离屏障的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种组合件，其包括：

管状主体，所述管状主体被布置成在较大直径的大致圆柱形结构中行进并固定在所述较大直径的大致圆柱形结构内；

套筒构件，所述套筒构件包括套筒主体、定位在所述管状主体的外部，从而在其间形成腔室；

所述套筒主体由至少第一套筒材料和第二套筒材料形成；

所述套筒构件的第一和第二末端固定并密封到所述管状主体；

所述管状主体包含端口，所述端口准许流体流入所述腔室，以使得所述套筒构件向外移动并抵靠所述较大直径结构的内表面变形；并且

所述组合件的特征在于：所述第一套筒材料的材料特性与所述第二套筒材料的材料特性不同，且所述第一套筒材料和所述第二套筒材料在定位在所述管状主体上之前接合在一起以形成连续的圆柱形套筒主体。

提供由多于一种材料构成的套筒主体，其中每种材料具有不同材料特性，使得能够选择材料以使套筒能够以有效的方式变形，同时维持结构强度和弹性。优选地，套筒材料通过焊接接合。通过将第一和第二材料焊接在一起以形成套筒主体作为单个连续的圆柱体，这使得能够在将单个主体组装在管状主体上之前对其进行机械加工和检查。另外，将材料焊接在一起以形成单个单元使套筒主体沿其长度具有可变的性能，同时保持单个单元的结构。

优选地，套筒主体的中心环形区段由第一材料形成。优选地，套筒主体的第一环形末端区段和套筒主体的第二环形末端区段由第二材料形成。优选地，套筒主体的中心环形区段安置在第一和第二环形末端区段之间。具有第一材料的中心环形区段和第二材料的末端环形区段的套筒主体的形成使得能够选择第一和第二材料，以使得它们沿套筒主体的长度以不同方式作用。

优选地，第一材料比第二材料具有更高程度的可膨胀性及屈服强度。选择可比第二材料更易膨胀的第一材料，可以形成多材料套筒主体，以使得其以使抵靠大直径结构的内表面的变形更快速地发生的方式响应于流体压力并使得形成更安全的密封。

优选地，每种材料是不同类型的材料，其中第一材料具有至少一个不同于第二材料的材料特性。可替代地，每种材料可以是具有不同材料特性的类似类型的材料。通过具有不同材料特性的第一和第二材料，主体的不同区段可以以不同的方式起作用。例如，第一和第二材料可以是不同等级的钢。

此外，第一和第二材料可以是经处理以产生不同材料特性的相同材料。在这种布置中，套筒主体可以由材料的单个单件式管状区段形成，其中管状构件的区具有不同材料特性。可以通过对构件的一个或多个区进行热处理来实现不同材料特性。在一实施例中，使用一种套筒材料并对末端和中间执行不同类型的热处理能有效地得到具有三个区的套筒、两个末端区(具有一种类型的材料特性)以及具有另一类型的材料特性的中间区。有利地，此类套筒主体将不需要焊接，因为区借助于其来自相同管状区段而接合在一起。

优选地，管状主体包括沿中心纵向轴线布置的一个或多个管状区段。管状主体可以包括第一管状区段、心轴和第二管状区段。

优选地，第一管状区段通过螺纹连接到套筒主体的第一环形末端区段。

优选地，第二管状区段通过螺纹连接到套筒主体的第二环形末端区段。

优选地，心轴固持在第一管状区段与第二管状区段之间以形成管状主体。同样优选地，心轴与第一和第二管状区段之间存在一个或多个密封件。更优选地，心轴与套筒主体的第一和第二环形末端区段之间存在一个或多个密封件。密封件可以是本领域中已知的o形环。以此方式，在心轴与套筒主体之间形成腔室。另外，套筒构件和管状主体可以在不需要焊接的情况下接合在一起。

管状区段和心轴可以由单种材料形成。单种材料可以是第三材料，所述第三材料的材料特性与第一和第二材料中至少一种的材料特性不同。以此方式，管状区段和心轴可以用刚性金属制造而成，且套筒构件至少部分地由更适于变形的更软的金属制成。

优选地，套筒构件在其中心部分上具有减小的外径。以此方式，套筒构件的末端可以具有更厚的壁以增大用于连接到末端构件的区域，同时提供薄壁部分以便于变形。

大直径结构可以是裸眼钻孔、衬有能在井下粘结在适当位置的套管或内衬管柱的钻孔，或者可以是其内需要固定或对中另一较小直径的管状区段的管线。

优选地，端口包含阀。更优选地，阀是单向止回阀。以此方式，在变形后防止流体从套筒构件与支撑管状主体之间的腔室中排出以支撑对较大直径结构的密封。

有利地，阀包含可破裂屏障装置，例如爆破片装置等等。优选地，将屏障装置设置成在开始变形的压力下破裂。以此方式，可以将流体沿管道管柱向下泵入井中，而直到需要操作套筒才有流体进入所述套筒中。

套筒构件可以设置有可变形的涂层，例如可以被配置成单个涂层或多个离散带的弹性涂层。

根据本发明的第二方面，提供一种制造用作隔离屏障的组合件的方法，其包括以下步骤：

(a)组装套筒构件，所述套筒构件包括由第一材料形成的中心部分和由第二材料形成的第一和第二末端部分，其中所述第一材料的材料特性与所述第二材料的材料特性不同；

(b)将所述第一末端部分、中心部分和第二末端部分焊接在一起以形成套筒主体；

(c)对所述套筒主体进行机械加工以提供均匀的中心孔；

(d)通过螺纹连接将第一管状区段连接到所述第一末端部分；

(e)在所述套筒主体内部滑动心轴并将所述心轴密封到所述第一管状区段、所述第一末端部分和所述第二末端部分；

(f)通过螺纹连接将第二管状区段连接到所述第二末端部分，并将所述心轴密封到所述第二末端部分，并且

所述第一和第二管状区段紧靠所述心轴以形成可连接在工作管柱中的管状主体，并且所述心轴包含端口，流体可流过所述端口以填充所述心轴与所述中心部分之间的密封腔室。

通过以此方式组装套筒构件，套筒主体可以由焊接在一起的多于一种的材料形成，以向套筒构件提供单个单元主体，所述单个单元主体能够使主体的不同区域对施加流体压力作出不同的响应。所述方法可以包含在连接到管状主体之前检查套筒构件的步骤。以此方式，可以独立于其中包含套筒构件的任何后续组合件而评估套筒构件的完整性。

制造方法可以进一步包含以下步骤：

(d)对套筒主体进行机械加工以减小中心部分的长度上的外径。以此方式，套筒构件的末端可以具有更厚的壁以增大用于连接到末端构件的区域，同时提供薄壁部分以便于变形。

制造方法可以进一步包含以下步骤：

(e)对套筒主体末端的一部分的内部孔进行机械加工以产生具有环形末端面的肩部区。以此方式，可以对套筒构件的末端进行机械加工以准备与管状主体构件协作，从而形成连接件。

在下面的描述中，图式不一定按比例绘制。可以夸大的比例或以稍微示意性的形式示出本发明的某些特征，且为清楚和简明起见，可能不会示出习知元件的一些细节。应充分认识到，可以单独使用或以任何合适的组合使用下面讨论的实施例的不同教示以得到期望的结果。

因此，附图和描述将被认为本质上是说明性的，而非限制性的。此外，本文所使用的术语和措辞仅用于描述性目的，且不应被解释为对范围的限制。例如“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或“涉及”等语言及其变体旨在是广泛的并涵盖其后列出的主题、等效物和未列举的附加主题，并且不旨在排除其它添加物、组件、整体或步骤。同样，出于适用法律的目的，术语“包括”被认为与术语“包含”或“含有”同义。

本公开中的全部数值应理解为由“约”修饰。所有单数形式的元件或本文中所描述的包含(但不限于)设备的组件的任何其它组件应理解为包含其复数形式。

现将参考附图仅作为实例来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据现有技术的隔离屏障的横截面图；

图2是根据现有技术的组合件的细节的部分横截面图；

图3是根据本发明的实施例的套筒构件组合件的横截面图；

图4是根据本发明的另一实施例的套筒构件组合件的横截面图；

图5是根据本发明的又一实施例的组合件的部分横截面图；

图6是根据本发明的再一实施例的组合件的部分横截面图；

图7是根据本发明的再一实施例的套筒构件组合件的横截面图；并且

图8a和8b是将套筒构件设置在开放钻孔中的序列的示意图，在示意图中：图8a是根据本发明的设置有组合件的管状管柱的横截面图，且图8b是在使用中的具有变形套筒的图8a的管状管柱的横截面图。

首先参考图式的图3，图3示出根据本发明的实施例的总体上由附图标记10指示的套筒构件组合件。套筒构件10包含管状形式的套筒主体11，所述套筒主体包括第一套筒末端12、中心套筒区段14和第二套筒末端16。在此实施例中，第一套筒末端12和第二套筒末端14相同。第一套筒末端12和第二套筒末端16由第一材料形成。在第一末端17处，每个套筒末端12、16设置有围绕套筒末端12、16圆周的环形表面18，并设置有向中心套筒区段14突出的搁板20。中心套筒区段14由第二材料形成且在环形面13中的每个末端22处终止。中心套筒区段14的初始侧壁厚度略小于末端套筒区段12、16的初始侧壁厚度。

为了组装套筒主体，将末端套筒区段12、16与中心区段14放在一起，使得每个中心区段末端22在搁板20上滑动。每个中心区段末端面18紧靠套筒末端区段12、16的环形面13。横越相邻的套筒区段12、14、16形成基本上平坦的外表面26。然后将紧靠的环形面18和13焊接在一起，在这种情况下，通过形成焊接接头24来形成单个套筒构件主体11，所述单个套筒构件主体是连续的圆柱形单元。

通过形成具有不同材料区段的套筒主体11，在这种情况下，三个不同的区段由两种不同的材料形成，可膨胀套筒10可以由彼此的材料特性不同的材料区段构成。在这种情况下，形成中心区段14的第一材料通常由316l或合金28级钢形成，但所述第一材料也可以是在受到施加压力时会发生弹性和塑性变形的任何其它合适的材料。理想地，第一材料表现出高延展性，即失效之前的高应变，且因此比第二材料具有更高程度的可膨胀性。形成第一和第二末端套筒区段12、16的第二材料的延展性将小于第一材料的延展性，钢的规格将高于第一材料的钢的规格。

选择比第二材料可更易膨胀的第一材料，可以形成多材料套筒主体，以使得其以使抵靠大直径结构的内表面的变形更快速地发生的方式响应于流体压力并使得形成更安全的密封。在将套筒构件10组装到管状主体上之前，在将区段12、14、16焊接在一起作为一个单元时，套筒构件10可以在不受来自管状组合件的其它零件的干扰的情况下进行质量控制勘察和评估，包含对焊接件24进行x射线照射。在此制造阶段，套筒主体11是粗机械加工出来的单元，因为其不是在没有高精确度的公差的情况下由没有进行机械加工而形成的组件组装而成，并且其快速有效地形成套筒主体11。

随后，对图3的套筒构件10进行机械加工，所述机械加工的过程可以去除任何焊接缺陷并形成准备用于管状组合件的套筒主体11。

在图4中示出机械加工的套筒10的实施例，其中中心区段14具有在外表面26中形成的凹槽27，使得凹陷区27中的壁的厚度薄于沿其余套筒主体11的壁的厚度。通过减小中心区段14的壁的厚度，套筒构件10横越所述区段膨胀的能力得以增强。因此，一旦施加流体压力，较薄壁中心部分27将会变形，而末端12、16不受影响并主要保持其原始形状。

另外，在末端套筒区段12、16的凹槽19的内表面23a上对螺纹21a进行机械加工。每个末端套筒区段12、16在垂直于纵向轴线29的环形面25中终止。凹槽19在也垂直于纵向轴线29的环形面31中终止。

此外，已经对套筒构件10的内表面23进行机械加工，以去掉搁板20并在整个孔15中，包含横越相邻的区段12、14和16，提供平坦表面23。

套筒构件10可以设置有不均匀的外表面26，例如肋状的、凹槽状的或其它楔形表面(未示出)，以在固定在另一套管区段或钻孔内时增强由套筒构件10形成的密封的效果。

弹性体或其它可变形的材料(未示出)可以结合到套筒10的外表面26；这可以作为单个涂层施加，但优选地为其间具有间隙的多个带。弹性体带或涂层可以具有机械加工到其中的轮廓。弹性体带可以被间隔开，使得当使套筒10变形时弹性体带将首先接触较大直径结构的内表面。套筒构件10将继续向外膨胀到弹性体带之间的空间中，从而在套筒构件10上产生波纹效果。这些波纹的极大优点在于它们增大了套筒构件10的硬度并增大了其抗塌陷力。

在图5中，示出根据本发明的实施例的构造组合件30的横截面的一部分。组合件30包含管状主体32，所述管状主体包括第一管状区段34、第二管状区段36、心轴38和套筒构件10，如参考图3和4所描述。在图6中示出图5的组合件30的细节。

在此实施例中，管状区段34、36是相同的且各自具有设置有外表面42和内表面44、第一末端46和第二末端48的基本上圆柱形主体40。第一区段34的第二末端48将具有传统的销区段(未示出)，用于将主体32连接到管、套管或管线的管柱中。第二管状区段36的第二末端48将具有传统的箱形区段(未示出)，用于将主体32连接到管、套管或内衬的管柱中。心轴38以及第一和第二管状区段34、36可以优选地由钢形成并且，具体地，由比用于套筒10的第一和第二材料中的任一种或两种的材料更坚固和/或延展性更小的材料形成。

区段34、36的第一末端46的部分70的侧壁厚度小于区段34、36的第二末端48的侧壁厚度。边沿72沿周向形成在第一末端46的内表面44中，所述边沿72限定垂直于纵向轴线29的环形面71，并向部分70提供凹陷的内表面44a。

邻近部分70设置区段34、36的第一末端区段46的第二部分73。部分73的侧壁厚度小于部分70的侧壁厚度，所述部分70的边沿74沿周向形成在内表面44a中以提供凹陷的内表面44b。边沿74限定垂直于纵向轴线29的环形面75。

邻近部分73设置区段34、36的第一末端区段46的第三部分76。部分76的侧壁厚度小于部分73的侧壁厚度，所述部分73的肩部50凹陷到第一末端46的外表面42中，从而形成搁板43。限定垂直于纵向轴线29的环形面56。搁板43的外表面42a设置有螺纹21b。第一末端46在垂直于纵向轴线29的环形面58中终止并呈现出环形面的平面表面。

心轴38由设置有相同的心轴末端39的心轴主体37形成。心轴38的每个末端39具有凹陷到外表面60中的部分64，其中表面60a处的侧壁厚度小于邻近的心轴主体37的侧壁厚度。肩部62形成有环形面63，所述环形面垂直于纵向轴线29，并围绕心轴38沿周向限定。心轴38的每个末端39在垂直于纵向轴线29的环形面61中终止并呈现出环形面的平面表面。

套筒构件10同轴地安装在心轴38上。套筒构件10的内径仅大于心轴38的外表面60处的外径，使得其仅在组装期间具有足够的空隙以在心轴38上滑动。腔室74形成于心轴38的外表面60与套筒构件10的内表面23之间。第一末端密封件77a和第二末端密封件77b安置在心轴38的外表面60与套筒构件10的内表面23之间，并且这些限定形成于心轴38与套筒构件10之间的密封腔室74的纵向大小。

当组合件30的零件、套筒构件10的布置的第一末端12和心轴38连接到第一管状区段34时。第一管状区段34的环形面75紧靠心轴38的环形面63。心轴38的部分64收纳到第一管状区段34的第一末端46的第一部分70的凹陷的内表面44a中。密封件68在第一部分70的内表面44a与心轴部分64的外表面60a之间提供密封。

另外，套筒末端12上的螺纹21a与第一管状区段36的搁板43上的螺纹21b协作，其中搁板43充当凸形连接件以使套筒10和第一管状区段34旋拧在一起。第一管状区段36的第一末端46的环形面56紧靠套筒10的第一末端12的环形面25。套筒10的环形面31紧靠第一管状区段36的环形面58。

由于部分12上的第二材料将不会在腔室74中的压力下发生变形，因此螺纹21接头和密封件77a足以提供压力密封。以此方式，在组装时不需要对组合件30进行焊接。如果需要提供焊接以将套筒10固定到第一管状区段34，则可以使用例如电子束焊接来将紧靠的面56和25焊接在一起，从而形成焊接件90a。然而，应注意，面56和25不接触心轴主体37，且因此搁板43的存在将会防止焊接的热量穿过心轴并如现有技术那样潜在地影响心轴38的强度。

如上文所描述，在套筒10的第二末端16、心轴38和第二管状区段36之间进行相同的互连布置。在不需要螺纹或内部焊接件的情况下固持心轴38。

穿过心轴主体37的侧壁设置端口66，以在通孔15与心轴38的外表面60之间设置流体通道。端口66允许进入腔室74。尽管仅示出单个端口66，但是应了解，可以设置一组端口。这些端口66可以围绕心轴主体37的圆周等距地间隔开和/或沿主体心轴主体37被布置成在第一末端密封件77a与第二末端密封件77b之间，所述第一末端密封件和所述第二末端密封件限定形成于心轴38与套筒构件10之间的腔室74的纵向大小。

端口66处有止回阀67。止回阀67是仅准许流体从通孔15流入腔室74的单向阀。当套筒构件10已经变形时可以关闭止回阀67，这可以通过没有流体流过组合件10与较大直径结构之间的环状物来识别。可以通过将阀67放空来实现关闭。端口66处还布置有破裂盘68。破裂盘68的额定压力低于但接近变形压力值。以此方式，可以使用破裂盘68来控制何时开始设置套筒10。可以通过将通孔15中的压力增大至适于使套筒10变形的预定压力价值来操作盘68，但是直到达到所述压力值才会允许流体通过端口66排出通孔15。

本发明意味着可膨胀套筒10可以由不同的材料构成，分别以焊接或以其它方式接合在一起，然后被机械加工成最终形状。这允许使用易于膨胀的内区段和不易于膨胀的外区段。分别进行此操作而不是将其焊接为整个封隔器的零件的优点在于：可以在不受其它零件干扰的情况下对焊接件进行x射线照射或以其它方式进行qa/qc，并且可以通过机械加工去除任何焊接缺陷。

产生的组合件30提供具有更易控制的封隔器的抗张强度的封隔器或隔离屏障。通过在套筒滑动到封隔器心轴上之前进行焊接，消除了焊接穿入心轴中并使其变弱或焊接的热量改变了心轴钢的特性(被称作haz或受热影响区)并使其变弱的实质问题。在现有技术中，尽管可能无法直接对心轴进行焊接，但所述心轴也会受到邻近于其进行的焊接的不利影响。

图7示出总体上由附图标记10a指示的套筒构件的替代实施例。与先前图中的零件相似的零件具有相同的附图标记，现在加上后缀“a”以帮助理解。套筒构件10a包含管状形式的套筒主体11a。套筒主体11a是提供无焊接的单件式套筒构件10a的一体式构造。因此，第一套筒末端12a、中心套筒区段14a和第二套筒末端16a借助于它们开始作为同一管状区段的零件而全部接合在一起。为了提供不同材料特性，处理区19a、19b、19c从而使局部区域上的套筒主体11a的材料特性发生变化。可以通过暴露于辐射，加热或冷却，浸入化学溶液或任何其它会改变被处理区19a、19b、19c的材料特性的操作来进行处理。可以不处理区19a、19b、19c以使所述区19a、19b、19c与被处理区相比保持其原始材料特性。在此实施例中，处理区19a和19c。因此，第一套筒末端12a和第二套筒末端16a都经过处理并将具有相同的材料特性，不同于属于中心套筒区段14a的区19b的材料特性。因此，可以使用一种套筒材料并对末端和中间执行不同类型的热处理，从而有效地得到具有三个区的套筒，所述三个区为两个末端区(具有一种类型的材料特性)以及具有另一类型的材料特性的中间区。实际的套筒将是相同的材料，只是每个区中的特性不同，这取决于需要的特性。套筒主体本身不涉及焊接，但套筒主体可以焊接到管状主体。

现将参考图式的图8a，图8a提供根据本发明的实施例的用于在井筒内设置套筒10的方法的说明。为清楚起见，与图3到6的零件相似的零件被赋予相同的附图标记。在使用中，组合件30通过任何合适的方式传送到钻孔中，例如将组合件30并入到套管或内衬管柱78中，并将管柱送入井筒82中直至其到达开放钻孔80内组合件30要进行操作的位置。所述位置通常在钻孔内的套筒10将膨胀的位置处，以例如将位于套筒10上方的钻孔80b的区段与位于80d下方的区段隔离开，从而提供区80b、80d之间的隔离屏障。尽管在管柱78上仅示出单个组合件30，但也可以在相同管柱78上操作其它组合件，使得可以在区80中执行分区隔离，从而在位于两个套筒之间的构形80a到80e上执行注入、水力压裂或增产操作。

可以通过将通孔15中的泵压力增大到预定值来设置每个套筒10，所述预定值表示端口66处的流体压力足以使套筒10变形。将根据对管状主体32的直径、在套筒10处的钻孔80的大致直径、套筒10的长度以及第一和第二套筒材料的特性以及套筒10的厚度的了解来计算此变形压力值。变形压力值是足以使得套筒10通过弹性膨胀而径向远离主体32移动、接触钻孔的表面84并通过主要是第一材料但在一定程度上还有第二材料的塑性变形而向表面84变形的压力。

当在端口66处施加变形压力值时，由于破裂盘68的值被设置为低于变形压力值，因此破裂盘68将破裂。止回阀67被布置成允许来自通孔15的流体进入心轴38的外表面60与套筒构件10的内表面23之间的空间或腔室74。所述流体将增大腔室74中并作用于套筒10的内表面23的压力，从而导致套筒10通过弹性膨胀而径向远离主体32移动、接触钻孔的表面82并通过塑性变形而向表面82变形。当已经实现变形时，止回阀67将关闭并以等于腔室74内的变形压力值的压力截留流体。

套筒10将在塑性变形下具有固定形状，其内表面23与钻孔80的表面82的轮廓相匹配，并且外表面也与表面82的轮廓相匹配，从而提供将套筒10上方的钻孔80的环状物88与套筒10下方的环状物86有效隔离的密封。如果将两个套筒设置在一起，则可以实现套筒之间的环状物的分区隔离。同时，套筒已经有效地将管道管柱78对中、固定并锚定到钻孔80中。

实现套筒10的变形的替代方法可以使用液压流体输送工具。在gb2398312中并参考用以实现横越wo2016/063048中的井筒的密封的套筒的变形且尤其参考图6b，来描述此类液压流体输送工具的操作的具体描述，gb2398312和wo2016/063048公开内容以引用的方式并入本文中。gb2398312和wo2016/063048的全部公开内容以引用的方式并入本文中。

使用任一种泵送方法，直接作用于套筒10的流体压力的增大会导致套筒10径向向外移动并密封钻孔80的内周的一部分。作用于套筒10的内表面23的压力继续增大，使得套筒10先经历弹性膨胀，接着发生塑性变形。套筒10径向向外膨胀超过其屈服点、经历塑性变形，直到套筒10抵靠钻孔80的表面82变形，如图8b中所示。如果需要，可以在套筒10的塑性变形之后将空间内的加压流体排出。因此，套筒10在无需任何机械膨胀方式的情况下已经发生塑性变形并通过流体压力发生变形。当已经实现变形时，可以关闭止回阀67并以等于腔室74内的变形压力值的压力截留流体。

本发明的主要优点在于，其提供了一种用于形成隔离屏障的组合件，其中套筒由具有允许沿套筒的长度发生可控制的膨胀的不同材料特性的区形成。

本发明的另一优点在于，其提供了一种用于形成隔离屏障的组合件，其中不需要对组装的屏障进行焊接，否则会潜在地削弱屏障的零件。可以在套筒上独立完成所有焊接，在将所述焊接用于组合件中之前可以对其进行x射线照射和qa测试。

本领域的技术人员将显而易见，可以在不脱离本发明的范围的情况下对本文中所描述的发明作出修改。例如，虽然描述了变形压力值，但是所述变形压力值可能是压力范围而非单个值，以补偿在延伸的井筒中施加在套筒处的压力变化并考虑套筒的第一和第二材料的不同材料性能。可以通过其它方式实现套筒与末端构件之间的连接，例如压力连接和替代的焊接技术。末端面不必完全垂直于中心纵向轴线，而可以是锥形的或具有与相对面的轮廓匹配的任何轮廓。另外，应注意，尽管将套筒构件描述为具有第一材料的中心部分和第二材料的末端部分，但应了解，套筒可以包括多个区段的复合物，所述区段中的每一个由以下材料形成：如果需要，具有不同材料特性的材料。套筒构件结构的形成详述了将第一和第二材料焊接在一起。应了解，可以使用连接不同材料以形成单个连续形成的主体的任何合适的接合工艺。这将包含在无论是否施加热量和/或压力和/或填充物材料的情况下都使用焊接，包含确定为适当的任何熔焊，非熔焊或压力焊接技术。