用于井的部分的封隔裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于封隔井的部分的裝置，其包括管（1），所述管（1）沿著其外表面具有至少一個(gè)管狀金屬套管（20），稱為第一外部套管，所述管狀金屬套管的相對(duì)端部直接或間接地固定至所述管（1）的所述外表面，其中所述管、所述第一外部套管（20）以及其端部(X20)共同限定了環(huán)狀空間（E），所述管（1）的壁具有允許所述壁與所述空間（E）連通的至少一個(gè)開口，所述套管能夠膨脹并在其長(zhǎng)度的中間部分上與所述井密封接合。所述裝置特征在于其包括：也可膨脹的第二套管（22），稱為第二外部套管，其在所述管（1）與所述第一套管（20）之間延伸，所述第二套管（22）的端部(X22)也直接或間接地固定至所述管（1）的外表面；以及至少一個(gè)通道(200)，其使所述第一套管（20）的外部和所述空間（E）連通。
【專利說(shuō)明】用于井的部分的封隔裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井領(lǐng)域。
[0002]本發(fā)明尤其涉及鉆井孔的部分的封隔裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明特別但不完全應(yīng)用于水平井的套管。該套管在下文中稱為“管”。
[0004]近年來(lái)這種井構(gòu)造由于新的提取技術(shù)而變得非常普遍。
[0005]水平井尤其顯著地增加了生產(chǎn)長(zhǎng)度并由此增加了與生油巖中存在天然氣和/或石油的地質(zhì)構(gòu)造的接觸面積。
[0006]在這種水平構(gòu)造中，在技術(shù)上很難將管與水平位置上的井內(nèi)壁之間的環(huán)形孔隙包圍并膠合。在大多數(shù)豎井或略斜的井中使用的這種固井技術(shù)提供了不同地質(zhì)層之間的密封。
[0007]無(wú)論是增產(chǎn)控制還是流量控制，水平井的開采都需要在巖層本身中隔離某些地層。
[0008]管被插入在周圍具有封隔裝置的井中，并與其以預(yù)定方式分隔開。
[0009]術(shù)語(yǔ)“層位封隔器”就是用于這些裝置。在這些封隔裝置中，管常常具有根據(jù)需要打開或關(guān)閉的端口，所述端口能夠使管與井的被封隔區(qū)域之間連通。
[0010]在這種水平完井環(huán)境下，水壓致裂(也稱為“水力壓裂”)是用于破裂巖石的技術(shù)，在該巖石中管沿水平設(shè)置。
[0011]通過(guò)注入壓力之下的液體來(lái)實(shí)施破裂。這種技術(shù)能夠開采高度致密的巖石和不透水巖中的石油或天然氣。
[0012]被注入的液體一般包括特別混合有沙子或陶瓷微珠的99%的水。在壓力和固體元素的作用下巖石破裂，所述固體元素滲透到裂縫內(nèi)部并在壓力下降時(shí)使裂縫保持開放從而使得天然氣或石油能通過(guò)產(chǎn)生的缺口而流動(dòng)。
[0013]近來(lái)大多通過(guò)使用上面所描述的管的組件來(lái)進(jìn)行水力壓裂。地層逐個(gè)被壓裂從而能夠控制注入的流體量。實(shí)際上流體是以沿著井?dāng)U散有限的量的方式而被注入的。壓力可達(dá)到 1000 巴(15000psi)。
[0014]水力壓裂成功的關(guān)鍵因素是封隔和密封裝置。必須確保地層之間完美的密封以保證水力壓裂的質(zhì)量和安全。
[0015]事實(shí)上，如果不能確保密封，一個(gè)地層可能被壓裂若干次，導(dǎo)致過(guò)大的裂縫并到達(dá)計(jì)劃外的地質(zhì)層。
[0016]在這些壓裂操作期間，封隔裝置承受較高的內(nèi)壓、外壓以及壓力差。并且，被注入流體的溫度通常比井的溫度低，使得封隔裝置承受溫度的變化。
[0017]目前使用幾種類型的封隔裝置。
[0018]正在使用的是液壓式封隔裝置“液壓封隔器”，其利用液壓經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)活塞將橡膠環(huán)進(jìn)行壓縮。[0019]該橡膠環(huán)徑向膨脹并與鉆井孔形成接觸。
[0020]專利US7571765是這種類型的液壓式封隔裝置的典型實(shí)例。
[0021]顯然當(dāng)使用這種類型的裝置時(shí)，其不能將具有卵圓形截面的井進(jìn)行恰當(dāng)?shù)孛芊狻?br> [0022]而且，由于較高的接觸壓力，在封隔器水平處就可能產(chǎn)生巖石的壓裂。液壓封隔裝置還對(duì)溫度變化敏感。
[0023]也可以使用其他類型的裝置。
[0024]以這種方式，機(jī)械式封隔裝置“機(jī)械式封隔器”的工作原理接近液壓式封隔裝置的工作原理，僅有的不同之處在于橡膠環(huán)的壓縮是通過(guò)外部工具進(jìn)行的。
[0025]并且，可擴(kuò)充的封隔裝置(英語(yǔ)中為“擴(kuò)充式封隔器”)包括彈性薄膜，該彈性薄膜通過(guò)在壓力下的液體的注入而脹大。在激活之后，通過(guò)止回閥系統(tǒng)來(lái)維持密封裝置中的壓力。
[0026]基于體膨彈性體(英語(yǔ)中為“體膨封隔器”)的封隔裝置由彈性體組成，該彈性體在與一種根據(jù)配方的流體(油、水等)接觸時(shí)膨脹。
[0027]這些裝置的激活都是通過(guò)與流體接觸而啟動(dòng)的。因此應(yīng)理解直徑的增加必須相對(duì)較為緩慢，從而避免在孔中行進(jìn)期間完全堵塞。結(jié)果是，有時(shí)候需要好幾周來(lái)達(dá)到地層的封隔。
[0028]其他類型的封隔裝置是那些已知的“可膨脹的”(在英文中為“可膨脹封隔器”或“金屬封隔器”)，其包含可膨脹的金屬套管，該金屬套管通過(guò)應(yīng)用在壓力下的液體而變形(參見文獻(xiàn) SPE22858 “Analytical and Experimental Evaluation of ExpandedMetal Packers For Well Completion Services”(D.S.Dreesen 等-1991)、US6640893 和US7306033)。
[0029]由金屬制成的可膨脹的封隔裝置通常包括易延展的金屬套管，該金屬套管在其端部附接并密封至管的表面。管的內(nèi)部一方面與由管的外表面限定的環(huán)彼此連通，另一方面與可膨脹的套管的內(nèi)表面彼此連通。通過(guò)增加管內(nèi)壓力，金屬套管沿徑向朝著外部膨脹直到其與鉆井孔形成接觸從而產(chǎn)生環(huán)形屏障。
[0030]與其它封隔裝置不同，密封不僅僅是基于彈性體裝置，而僅僅基于彈性體裝置的有效性由于時(shí)間和嚴(yán)酷條件而變得不確定。并且，壓裂經(jīng)常利用處于外部環(huán)境溫度的流體，而封隔裝置則承受井的溫度。
[0031]可膨脹金屬套管對(duì)溫度變化，特別是熱收縮不敏感。金屬的熱膨脹系數(shù)的值低于彈性體的熱膨脹系數(shù)的值。
[0032]因此，這些可膨脹金屬封隔裝置結(jié)合了前述的裝置的優(yōu)點(diǎn)。首先，由于基于可膨脹彈性體的封隔裝置，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、廉價(jià)并且還可以如液壓封隔裝置一樣，在完井之后不久根據(jù)需要被激活。
[0033]僅僅為實(shí)例說(shuō)明，圖1顯示了能夠在井中穿行的管的一部分。這里顯示的管的該部分設(shè)置有兩個(gè)封隔裝置2，在所述兩個(gè)封隔裝置2之間延伸的管I的一部分展示了一組通透的開口 3。
[0034]在該圖的底部再次顯示了管1，封隔裝置2處于膨脹的位置。
[0035]箭頭V表示管內(nèi)用于水力壓裂的流體的流通，即，從上游至下游。
[0036]圖2為例如圖1中的管的簡(jiǎn)化剖面圖，該管延伸至之前預(yù)備的井中。[0037]描述該圖的目的是為了簡(jiǎn)單的示出目前設(shè)置有這種層位封隔裝置的管是如何被使用的。
[0038]井A是之前在地面S中鉆出的，井A的壁表示為Ap
[0039]這里部分顯示的管I已經(jīng)在井內(nèi)部被安裝到位。
[0040]沿著井壁，所述管在每隔一定間隔處具有封隔裝置2。在這種情況下，通過(guò)簡(jiǎn)化方式僅示出了兩個(gè)裝置2,指定為N和N-1
[0041]在實(shí)際中，沿著管具有相當(dāng)大數(shù)量的這種裝置。眾所周知，每個(gè)裝置由管狀金屬套管20構(gòu)成，其相對(duì)端部通過(guò)加強(qiáng)環(huán)或裙座21直接或間接地連接至管的外表面。
[0042]井內(nèi)目前壓力為P。。
[0043]首先，未變形的金屬套管20基本上沿著環(huán)21的延伸部而延伸。
[0044]管的末端優(yōu)選包括端口(圖未示)，在管下降到井內(nèi)的過(guò)程中所述端口最初為開放的從而允許流體以壓力Ptl從上游至下游進(jìn)行流通。所述端口優(yōu)選通過(guò)放入的球來(lái)閉合并堵住該端口，使得之后增加管內(nèi)壓力成為可能。
[0045]然后將處于壓力P1 (大于Ptl)下的第一流體送入管內(nèi)。流體沿著整個(gè)管通過(guò)布置在套管20前方的開口 10流通，從而使金屬套管筒膨脹并占據(jù)圖2中的位置，在該位置處套管的中間中心部分與井壁A1接觸。
[0046]當(dāng)然，套管的材料以及所述壓力選擇為使得金屬變形超過(guò)其彈性限度。
[0047]當(dāng)壓力Pl稍微增大時(shí)，一種裝置(圖未示)將位于管末端處的開口打開。則從井的上游至下游在管中，開口處的壓力水平從P1至Ptl并流通成為可能。
[0048]接下來(lái)，另一個(gè)球5被投入管內(nèi)并落在基本處于兩個(gè)封隔裝置N與N-1之間的中間距離處的滑座4中。
[0049]最初，滑座4恰好位于與前述開口 3相對(duì)的位置并將其密封。在球的位移的影響下，滑座4被封閉并移位，從而開放開口 3。然后處于非常高壓力下的水力壓裂流體被注入管I內(nèi)。
[0050]處于壓力P2下的流體被引入裝置N以及分開裝置N和N-1的管狀空間B中。
[0051]但是，裝置N-1內(nèi)部的目前壓力恢復(fù)至井的最初壓力，即壓力P。。
[0052]在這些條件下，管狀空間B與裝置N-1之間存在的壓力差使得裝置N的套管2暴露于強(qiáng)壓力之下，在某些地方導(dǎo)致套管2的部分?jǐn)D毀。應(yīng)了解這造成了泄漏的來(lái)源，意味著將要壓裂的地層B不再具有液密或氣密性質(zhì)。
[0053]已經(jīng)在這種裝置中加入了抗擠毀系統(tǒng)。在文獻(xiàn)W02011/042492中給出了一個(gè)實(shí)例。另外的選擇是在膨脹之后通過(guò)閥利用這種壓力差來(lái)維持裝置的內(nèi)部壓力或“捕獲”這種壓力差(參見US7591321、US2006/004801和US2011/0266004)。然而，所有這些解決方案意味著材料更大的復(fù)雜性以及故障的風(fēng)險(xiǎn)。
[0054]從EP-A-1624152中獲知一種裝置,在該裝置中管的每個(gè)套管都裝配有“外皮”,該“外皮”僅沿著所述套管的一部分延伸。在套管和外皮之間存在密封劑材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0055]本發(fā)明的目的是解決這些困難。
[0056]更具體地，本發(fā)明涉及一種井的部分的封隔裝置，其能夠抵抗高壓力差同時(shí)具有相當(dāng)大的密封能力。
[0057]并且，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)具有比水力壓裂壓力更小的膨脹壓力，且對(duì)溫度的變化不敏感。
[0058]因此，這種井的部分的封隔裝置包括管，所述管沿著其外表面具有至少一個(gè)管狀金屬套管，稱為“第一外部套管”，所述管狀金屬套管的相對(duì)端部直接或間接地連接至所述管的所述外表面，所述管、所述第一外部套管以及其端部共同限定了環(huán)狀空間，所述管的壁設(shè)置有允許所述壁與所述空間連通的至少一個(gè)開口，所述套管有可能膨脹并在其長(zhǎng)度的中間部分上抵靠所述鉆井孔緊密擠壓，
[0059]其特征在于其包括:
[0060]-一方面，也可膨脹的第二套管，稱為“第二內(nèi)部套管”，其在所述管與所述第一套管之間延伸，所述第二套管的端部也直接或間接地連接至所述管的外表面，同時(shí)夾在所述第一套管的端部與所述管的外表面之間，
[0061]-另一方面，至少一個(gè)連通通道，其在所述第一套管的外部與所述空間之間，
[0062]-所述空間沒有固體材料或密封劑材料，或者沒有凝固的液體或膏狀物。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的解決方案成功的在封隔裝置內(nèi)部建立壓力，該壓力基本等于允許巖石水力壓裂的壓力，而不用擔(dān)心擠毀和密封泄漏。并且，根據(jù)本發(fā)明的解決方案并不影響配備有已知封隔裝置的管的總體結(jié)構(gòu)。
[0064]根據(jù)其他有利的非限制特征，
[0065]-所述連通通道由至少一個(gè)孔口組成，所述孔口由所述第一金屬套管的壁提供且在所述空間在兩個(gè)套管之間延伸的部分處終止套管；
[0066]-所述連通通道由至少一個(gè)孔口組成，所述孔口位于所述套管的兩個(gè)相對(duì)端部之間且在所述空間在兩個(gè)套管之間的部分處終止；
[0067]-由所述管的壁提供的所述開口在所述空間位于所述管與所述第二套管之間的部分處終止；
[0068]-在所述第一套管的外部與所述空間之間的所述連通通道由至少一個(gè)孔口組成，所述孔口位于所述管與所述第二套管的前方的端部之間并在所述空間位于所述管與所述內(nèi)部套管之間的部分處終止；
[0069]-由所述管的壁提供的所述開口在所述空間在兩個(gè)套管之間延伸的所述空間的部分處終止；
[0070]-所述管的開口經(jīng)由環(huán)狀空間與所述空間連通，所述環(huán)狀空間在所述第一套管與所述第二套管的相對(duì)的第一端部之間延伸；
[0071]-所述第二套管是由能夠塑性變形的材料制成，例如金屬，和/或彈性可變形材料制成，例如橡膠或基于橡膠的材料；
[0072]-所述套管的外表面至少在所述中間部分處設(shè)置有彈性可變形的密封罩，例如由橡膠制成的密封罩；
[0073]-其包括不可變形的環(huán)，所述環(huán)在所述第一套管的一小部分長(zhǎng)度上包圍所述第一套管，并且所述環(huán)至少部分限制所述第一套管的膨脹以及所述第二套管的膨脹；
[0074]-所述管的外表面包括彈性可變形罩，所述罩與所述管與所述空間之間的至少一個(gè)連通開口相對(duì)；[0075]-所述至少一個(gè)開口與所述管上的所述第一套管的連接裙座相對(duì)的延伸；
[0076]-所述至少一個(gè)開口與所述不可變形環(huán)相對(duì)的延伸；
[0077]-所述套管的至少一端能夠相對(duì)于所述管縱向移動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0078]從下面一些優(yōu)選實(shí)施方案的具體描述中將明了本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。這些描述將參照所附附圖給出，其中:
[0079]-圖1顯示(如上文所指出的)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的管的一部分，并假定從視覺上本發(fā)明的管的一部分具有大體相同的外觀；
[0080]-圖2為(如上文所指出的)管的部分的剖面圖，意在顯示目前所用的方法；
[0081]-圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施方案沿縱向且極其簡(jiǎn)化的截面的一半視圖；
[0082]-圖4為根據(jù)圖3的實(shí)施方案的縱向剖面圖的更加具體的剖視圖；
[0083]-圖5為圖4中以矩形形式示出的部分的放大圖；
[0084]-圖6、7、8為根據(jù)管內(nèi)流通的流體性質(zhì)和壓力而變化的處于不同狀態(tài)下的管的所述部分的視圖；
[0085]-圖9和10為類似于圖3的其它實(shí)施方案的視圖；
[0086]-圖11為根據(jù)圖10的實(shí)施方案沿縱向剖面的更加具體的視圖；
[0087]-圖12和14為圖10的實(shí)施方案的金屬套管的相對(duì)端部的視圖；
[0088]-圖13為與所述管的使用有關(guān)的另一個(gè)步驟的視圖；
[0089]-圖15為管的另一個(gè)特定實(shí)施方案的立體圖；
[0090]-圖16和17既分別顯示了縱向剖面圖的所述管的一部分，還特別分別顯示了是該部分的詳細(xì)視圖，具體為由圖15中橢圓包圍的部分；
[0091]-最后圖18為圖17的實(shí)施方案的變型的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0092]參照?qǐng)D3和4 (其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分)，僅示出了井A中的已就位的管I的一部分，且特別示出了管的設(shè)置有在圖2中標(biāo)記為N-1的封隔裝置的部分。
[0093]圖3中封隔裝置顯示為膨脹的，而圖4中顯示為未膨脹。
[0094]如圖3所示，所述裝置將井的一個(gè)環(huán)形部分(其中具有高壓HP，下文中表示為P2)與位于下游的另一個(gè)環(huán)形部分(其中具有低壓BP，下文中表示為P。)封隔。
[0095]更具體地參照?qǐng)D4，且眾所周知的，該管狀管沿其外表面設(shè)置有金屬套管20，該金屬套管20的相對(duì)端部X2tl與管的外表面是緊密相連的。
[0096]更確切地說(shuō)，這些端部被封閉在圖4中標(biāo)記為21的環(huán)狀加強(qiáng)圈的內(nèi)部。
[0097]更具體地參照?qǐng)D5，很明顯管狀金屬套管20的外表面設(shè)置有帶溝槽的罩201 (例如由橡膠制成)，所述罩201能夠在套管變形和套管被壓緊在井A上時(shí)增加套管的密封。
[0098]從圖3和5中尤其明顯的是，具有至少一個(gè)孔口 200，其穿透套管20壁的厚度，其作用將稍后說(shuō)明。
[0099]根據(jù)本發(fā)明的特定特征是關(guān)于第二套管22，其也是可膨脹的，所述第二套管22的端部X22夾在第一套管20的端部與管I的外表面中間，如圖4和5所示。[0100]在這里所示出的例子中，這兩個(gè)套管是由可延展的金屬材料制成。但是，第二內(nèi)部套管22可以由另外的可膨脹材料制成，例如基于橡膠的彈性可變形材料。
[0101]圖5顯示第二內(nèi)部套管22的端部X22位于第一外部套管20壁的部分的下方，第一外部套管20展示了沿縱向更長(zhǎng)的長(zhǎng)度。
[0102]這些套管通過(guò)焊接固定至管I的壁。
[0103]相同的方式應(yīng)用于兩個(gè)部分210和212，該兩個(gè)部分210和212分別構(gòu)成裙座或加強(qiáng)環(huán)21的本體和端部。
[0104]當(dāng)然，也可以使用除了焊接以外的其它固定方式。
[0105]更具體地參照?qǐng)D6至8，現(xiàn)在將描述部分井的這種封隔裝置如何使用。
[0106]圖6示出了管I的開口 3被封閉且處于預(yù)設(shè)壓力P1下的流體沿著箭頭V的方向被注入的情況。所述壓力計(jì)算為允許第一外部套管20超出其彈性限度的變形，且所述壓力可大約為550巴(大約8000psi)。
[0107]在該過(guò)程中，流體進(jìn)入由管I的壁、第一外部套管20和其端部X2tl限定的空間E。
[0108]該空間E被分成兩部分，在這個(gè)情況下為由管I和第二套管22限定的空間E1和由所述兩個(gè)套管限定的空間E2。
[0109]根據(jù)本發(fā)明，在任何情況下，空間E (即空間E1和空間E2)都不意在由固體材料或之后變?yōu)楣腆w的液體材料或膏狀材料填充，或由密封劑材料填充。
[0110]第二套管22具有小于或等于P1的膨脹壓力，即，其能夠在小于或等于P1的壓力作用下膨脹。
[0111]因?yàn)榈诙?nèi)部套管22夾在第一套管20與管I之間，因此第二套管22變形且抵靠第一套管20的內(nèi)表面擠壓。
[0112]在壓力Pl的作用下，如圖6所示，套管20和22因此同時(shí)朝著外部徑向變形，且第
一套管20朝著井?dāng)D壓。
[0113]在套管膨脹之后，壓力下降并恢復(fù)到匕。因此壓力Ptl施加至位于管I和第二內(nèi)部套管22之間的空間Ep此時(shí)E1基本上等于E，約為第二套管22的厚度。
[0114]這就是圖6的情況。
[0115]在之后的步驟中，開口 3暢通且處于水力壓裂壓力P2 (大于P。(和P1))下的流體在管I中流通。
[0116]該流體因此占據(jù)了將兩個(gè)相鄰封隔裝置分開的管狀空間B，如圖7所示，目前壓力P2經(jīng)由通過(guò)外部套管20存在的孔口 200而在空間E內(nèi)部流通。
[0117]以這種方式，位于管I與第二套管22之間的空間E1的容積逐漸減小，這是因?yàn)樗鰤毫ψ阋允沟诙坠茏冃尾⒊躀逐漸壓緊。從圖6的狀況逐漸過(guò)渡到圖8的狀況。
[0118]在該過(guò)程中，在第一外部套管20的任意側(cè)上獲得相同的均衡壓力P2。在這些條件下保留了密封，且不再有套管擠毀的風(fēng)險(xiǎn)。
[0119]由于移動(dòng)的機(jī)械構(gòu)件不再是必要的，因此本實(shí)施方案是特別有利的。僅有的必要步驟是提供第二套管22以及第一套管20中的孔口 200。
[0120]圖9中聞度不意性顯不的實(shí)施方案基本涉及與如述實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu)，僅有的不同之處在于孔口 200 (或多個(gè)孔口)不位于套管20的壁中，而是位于套管20和22的相對(duì)的兩個(gè)端部中的一個(gè)之間。[0121]但是，上文描述的操作也應(yīng)用于這個(gè)實(shí)施方案，僅有的區(qū)別是經(jīng)由位于兩個(gè)套管的端部之間的上述孔口使得兩個(gè)套管的起始?jí)毫镻2。
[0122]圖10至圖14所示的實(shí)施方案也涉及具有兩個(gè)套管20和22的結(jié)構(gòu)。
[0123]但是，外部套管20缺乏孔口 200。
[0124]然而，將管I與上述空間E連接的開口 10經(jīng)由環(huán)狀間隙J1而與空間E聯(lián)通，所述環(huán)狀間隙J1在第一套管20的第一端部和第二套管22的第一端部之間延伸。這在圖10和12中尤其明顯。
[0125]為此，套管20已經(jīng)預(yù)先局部變形以釋放這樣的間隙。
[0126]在最初加壓流體？1引入到管的作用下，開口 3被關(guān)閉，流體經(jīng)由開口 10浸入并在管狀間隙J1中行進(jìn)以占據(jù)位于兩個(gè)套管20和22之間的空間E2，如圖11的結(jié)構(gòu)所示。
[0127]參考圖14，在套管的另一端，很明顯加強(qiáng)環(huán)或裙座21并不是緊密密封的，并為此具有開口 213。然而，兩個(gè)套管20和22的相對(duì)應(yīng)的端部X2tl和X22接合在一起并焊接至裙座211的本體210。但是在第二套管22的內(nèi)表面與管I的壁之間留下間隙j2。
[0128]在這種情況下，壓力小于或等于P2的流體可以在間隙j2中行進(jìn)，并且使朝著第一套管20緊密擠壓的第二套管22變形。
[0129]這就得出了圖13的結(jié)構(gòu)，其中在封隔裝置內(nèi)部和外部具有均衡壓力P2。
[0130]以這種方式，裝置2的哪怕局部擠毀的風(fēng)險(xiǎn)都是有保障的。
[0131]圖15顯示了管的變型，所述管的兩個(gè)封隔裝置2每一個(gè)都設(shè)置有不可變形的環(huán)6，其部分地并且局部地限制了套管20和22的膨脹。
[0132]如圖16的截面圖更具體所示，環(huán)6位于與地層相對(duì)的位置處，在該位置處所述管設(shè)置有在管I的內(nèi)部與空間E之間的連通開口 10.[0133]根據(jù)本發(fā)明的有利的特征，管I的外表面包括罩住開口 10的可變形彈性罩7，其例如由橡膠制成。
[0134]所述罩7可以是罩住所有開口 10的單一管狀構(gòu)件或每個(gè)罩住一個(gè)開口的多個(gè)不同構(gòu)件。
[0135]所述罩僅在某些點(diǎn)處附接至套管，例如通過(guò)粘結(jié)。因此當(dāng)涉及在罩7的方向上指向開口 10的壓力流時(shí)，所述罩7在不附接至管I的區(qū)域中釋放壓力。
[0136]這里示出的外部套管20與圖3以及下文的套管為相同的類型，這樣其包含至少一個(gè)通透的孔口 200。
[0137]如之前那樣很顯然的是，當(dāng)壓力P2進(jìn)入空間E2時(shí)，發(fā)生套管22的擠毀。
[0138]在擠毀的過(guò)程中，在套管材料中產(chǎn)生的折疊可構(gòu)成機(jī)械薄弱區(qū)域和泄漏源。
[0139]但是如果根據(jù)本發(fā)明的裝置重復(fù)利用若干次，則套管22的膨脹階段和擠毀階段的風(fēng)險(xiǎn)使其有缺陷。
[0140]在圖18的實(shí)施方案中，開口 10與其相關(guān)聯(lián)的罩7位于套管20和22的端部區(qū)域。以這種方式，在該區(qū)域中并在P2的作用下，套管22的直徑稍微減小并在罩7上施加壓力，因此關(guān)閉開口 10。
[0141]壓力P2施加在空間E1中，這進(jìn)一步限制了擠毀的風(fēng)險(xiǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種井(A)的部分的封隔裝置，包括管(1)，所述管(I)沿著其外表面具有至少一個(gè)管狀金屬套管(20)，稱為“第一外部套管”，所述管狀金屬套管(20)的相對(duì)的端部(X2tl)直接或間接地連接至所述管(I)的所述外表面，所述管、所述第一外部套管(20)以及其端部(X20)共同限定了環(huán)狀空間(E)，所述管(I)的壁設(shè)置有允許所述壁與所述空間(E)連通的至少一個(gè)開口(10)，所述套管有可能膨脹并在其長(zhǎng)度的中間部分上朝著所述井(A)緊密擠壓， 其特征在于其包括: -一方面，也能夠膨脹的第二套管(22)，稱為“第二內(nèi)部套管”，其在所述管(I)與所述第一套管(20)之間延伸，所述第二套管(22)的端部(X22)也直接或間接地連接至所述管(I)的外表面，并同時(shí)夾在所述第一套管(20)的端部與所述管(I)的外表面之間， -另一方面，至少一個(gè)連通通道(200，j2)，其在所述第一套管(20)的外部與所述空間(E)之間， -所述空間(E)沒有固體材料或密封劑材料，或者沒有凝固的液體或膏狀物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連通通道由至少一個(gè)孔口(200)組成，所述孔口(200)由所述第一金屬套管(20)的壁提供且終止于所述空間(E)在兩個(gè)套管(20，22)之間延伸的部分(E2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 其特征在于，所述連通通道由至少一個(gè)孔口(200)組成，所述孔口(200)位于所述套管(20，22)的兩個(gè)對(duì)立端部(X2CI，X22)之間且終止于所述空間(E)在兩個(gè)套管(20，22)之間的部分(E2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，由所述管(I)的壁提供的所述開口(10)終止于所述空間(E)位于所述管(I)與所述第二套管(22)之間的部分(E1X
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述第一套管(20)的外部與所述空間(E)之間的所述連通通道(j2)由至少一個(gè)孔口組成，所述孔口位于所述管(I)與第二套管(22)的相對(duì)的端部(X22)之間并終止于所述空間(E)位于所述管(I)與所述內(nèi)部套管(22)之間的部分㈤)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，由所述管(I)的壁提供的所述開口(10)終止于所述空間(E)在兩個(gè)套管(20，22)之間延伸的所述空間(E2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述管(I)的開口(10)經(jīng)由環(huán)狀間隙(J1)與所述空間(E)連通，所述環(huán)狀間隙(J1)在所述第一套管(20)與所述第二套管(22)的相對(duì)的第一端部(X2tl, X22)之間延伸。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第二套管(22)是由能夠展現(xiàn)出塑性變形的材料制成，例如金屬，和/或由彈性可變形材料制成，例如橡膠或基于橡膠的材料。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述套管(20)的外表面至少在所述中間部分設(shè)置有彈性可變形的密封罩(201)，例如由橡膠制成的密封罩(201)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，其包括不可變形的環(huán)(6)，所述環(huán)(6)在所述第一套管(20)的一小部分長(zhǎng)度上圍繞所述第一套管(20)，并且所述環(huán)(6)至少部分限制所述第一套管(20)的膨脹以及所述第二套管(22)的膨脹。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述管(I)的外表面包括彈性可變形罩(7)，所述罩(7)與所述管(I)與所述空間(E)之間的至少一個(gè)連通開口( 10)相對(duì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)開口(10)與裙座(21)相對(duì)的延伸，所述裙座(21)將所述第一套管(20 )連接至所述管(I)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)開口(10)與所述不可變形的環(huán)(6)相對(duì)的延伸。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述套管(20，22)的至少一端(X2CI ，X22)能夠相對(duì)于所述管(I)縱向移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】E21B33/127GK103717830SQ201380002278
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】S·羅斯利耶, B·索泰爾, J-L·索泰爾 申請(qǐng)人:索泰爾實(shí)業(yè)公司