CN107075932B - 改进的隔离屏障 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种组件，该组件具有定位在管主体之上的套筒构件，该套筒构件和管主体之间具有室，并且套筒构件通过室中增大的压力变形以将其固定到井眼壁且在套筒和井眼壁之间形成密封从而形成隔离屏障。管主体由一个或多个部段形成，使得形成环形平面，以用于套筒构件和管主体之间的抵靠，以便消除对复杂配件的需要并且减少构造时间。

Description

改进的隔离屏障

技术领域

本发明涉及用于将管固定到另一个管或钻孔内的设备和方法，从而跨过井眼中的环产生密封，将管材居中或锚固在井眼内。具体而言，但并不排他地，本发明涉及一种组件，该组件中的套筒变形以将其固定至井眼壁并且在套筒和井眼壁之间产生密封从而形成隔离屏障。

背景技术

在开发和制造油井和气井的过程中，封隔器通常用于将井下环的一个部段与该井下环的另一个部段隔离。环可以位于诸如内衬、芯棒、制造管材和壳体之类的管构件之间，或者位于管构件(通常为壳体)与开孔的壁之间。这些封隔器在管材上并且在期望的位置处被承载到井中，弹性密封件被径向向外推动或者弹性囊充气以跨过环并且与外部大体圆柱形结构、即另一个管构件或钻孔壁形成密封。这些弹性体具有缺点，特别是在使用化学剂注入技术时。

因此，已开发了金属密封件，其中管状金属构件在井中并且在期望的位置处延伸，扩张器工具延伸穿过该构件。扩张器工具通常具有前部锥，其中该前部锥主体的直径与大体圆柱形结构尺寸相同，使得金属构件膨胀以相对于该圆柱形结构接触和密封。这些所谓的膨胀套筒具有内部表面，在膨胀时，该内部表面是圆柱形并且与扩张器工具的轮廓相匹配。这些套筒起到在管构件之间产生密封的作用，但是可能在相对于开孔的不规则表面进行密封的过程中产生问题。

本发明的申请人已开发出一种技术，其中通过使用直接作用于套筒上的流体压力迫使金属套筒径向向外。施加足够的液压流体压力以使套筒径向向外移动并且使套筒本身变形到大体圆柱形结构上。套筒经历塑性变形，并且如果变形成大体圆柱形金属结构，该金属结构将经历弹性变形，以由于接触而造成小百分比的膨胀。当压力释放时，金属结构恢复其初始尺寸并且将相对于塑性变形的套筒产生密封。在变形过程中，套筒的内表面和外表面将具有圆柱形结构壁的表面形状。因此，该变形隔离屏障非常适于相对于不规则的钻孔壁形成密封。

这种变形隔离屏障公开于US 7,306,033中，该专利通过引用的方式结合到本文中。用于FRAC操作的变形隔离屏障的申请公开于US2012/0125619中，该专利通过引用的方式结合到本文中。

图1示出了隔离屏障的现有技术的布置。金属套筒A围绕支承管主体B安装，在套筒的每一个端部C、D处密封以在套筒的内表面和主体的外表面之间形成室E。端口F被布置成穿过主体，使得流体能够从主体的通孔被泵入室中。室内流体压力的增大造成套筒A径向膨胀，使得其变形到外部直径较大的结构G、即壳体或开孔钻孔的壁上。

将套筒安装于支承管主体之上需要复杂的配件布置，以提供两个圆柱形表面彼此的固定和密封。US2012/0125619中公开了一种布置，其中端螺母通过合适的装置固定于管主体。随后提供了一种密封部段外壳，该密封部段外壳快速旋紧至端螺母并且包绕合适的密封布置。相应的密封部段外壳的最内端通过焊接固定到套筒的相应端部。围绕焊缝的外表面、套筒的相应端部和密封部段外壳的最内端共轴地提供焊接护罩。焊接护罩通过焊接由合适的螺纹连接固定至密封部段外壳的最内端。该布置成本高并且需要长时间来组装。

发明内容

因此，本发明的至少一个实施例的目的是提供一种能够消除或减少现有技术的一个或多个缺点的变形隔离屏障。

本发明的至少一个实施例的另一个目的是提供一种能够消除或减少现有技术的一个或多个缺点的形成隔离屏障的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种组件，包括：

管主体，该管主体被布置成延伸到并且固定于直径较大的大体圆柱形结构内；

套筒构件，该套筒构件定位在管主体的外部上，以在其间形成室；

该套筒构件具有固定并且密封于管主体的第一端和第二端；

管主体包括端口，以允许流体流入室中，从而使套筒构件向外移动并且相对于直径较大的结构的内表面变形；并且其特征在于：

管主体包括沿中心纵向轴线布置的一个或多个管部段；

第一管部段包括第一侧壁厚度部分、与第一侧壁厚度部分相邻的第二侧壁厚度部分和第一环面，该第一环面与中心纵向轴线垂直；

套筒构件的第一端包括第二环面，该第二环面是与中心纵向轴线垂直的端面；并且

第一环面和第二环面被布置成抵靠并且提供平面，以用于将套筒构件的第一端在第一管部段处固定到管主体。

通过该方式，简单焊接能够用于将套筒构件的一端固定到管主体并且不需要复杂配件且减少构造时间。

优选地，第一环面是从第一管部段的外表面突起的第一肩部。通过该方式，第一环面被容易地机械加工到管部段上。

优选地，管主体包括单个管部段。通过该方式，套筒构件能够在管部段之上滑动直到环面相遇。

在套筒构件的第二端处，螺纹可以被机械加工到该套筒构件的内表面上，其中互补螺纹被机械加工到管部段的外表面上。通过该方式，套筒构件的第二端能够固定到管部段。

管主体可以包括第二管部段，该第二管部段包括：第一侧壁厚度部分、与第一侧壁厚度部分相邻的第二侧壁厚度部分、从第二管部段的内表面突起的第二肩部，该第二肩部提供与中心纵向轴线垂直的第三环面；和第四环面，该第四环面是第二管部段的端面，该第四环面与中心纵向轴线垂直。

优选地，套筒构件是具有第一端和第二端的管主体，其中第二环面位于第一端处并且第五环面位于第二端处，第二环面和第五环面是与中心纵向轴线垂直的端面。通过该方式，套筒构件易于制造。

第一管部段可以包括从第一肩部延伸的细长部段，该细长部段具有第六环面，该第六环面是与中心纵向轴线垂直的端面。

优选地，套筒构件定位在第一管部段之上并且第一管部段的第一环面固定于套筒构件的第二环面，第二管部段定位在第一管部段之上，其中第二管构件的第三环面固定于第一管部段的第六环面并且套筒构件的第五环面固定于第二管部段的第四环面。

第一管部段可以包括从第一管部段的内表面突起的第三肩部，第三肩部提供与中心纵向轴线垂直的第七环面并且其中第一环面是第一管部段的端面。

可以存在第三管部段，该第三管部段是支承管道，该支承管道具有环形端面，以分别提供第八环面和第九环面。

优选地，第一管部段被布置在第三管部段之上，以位于第三肩部中，其中第七环面和第八环面固定在一起；套筒构件定位在第三管部段之上以与第一管部段相遇并且第一环面和第二环面固定在一起；并且第二管部段定位在第三管部段的端部之上，其中第四环面和第五环面固定在一起并且第三环面和第九环面固定在一起。

通过该方式，管部段能够由硬金属制成并且套筒构件由更适于变形的较软金属制成。所有的接头都有利地位于平面之间，从而提供组件的更容易并且更快的构造。

套筒构件和第二管部段可以具有单部件构造，即，在第四环面和第五环面处不具有接头。通过该方式，形成两部件构造。

优选地，环面通过焊接固定在一起。更优选地，焊接是电子束焊接。

管部段之间以及管部段和套筒构件之间可能具有螺纹连接。这种螺纹连接有助于加强组件，但是不提供能够通过焊接实现的充分的密封。

优选地，套筒构件在其中心部分之上具有减小的外径。通过该方式，套筒构件的端部能够具有较厚的壁，以增加用于连接到端构件的区域，同时提供薄壁部分以易于变形。

直径较大的结构可以是开孔钻孔、与壳体或内衬柱(可以粘结就位于井下)成直线的钻孔、或者可以是需要将另一个直径较小的管部段固定或居中在其中的管道。

优选地，端口包括阀。更优选地，该阀是单向止回阀。通过该方式，防止流体离开套筒构件和支承管主体之间的室，随后变形以相对于直径较大结构支承密封。有利地，阀包括可破裂屏障装置，例如破裂片装置等。优选地，屏障装置被设定成在开始变形的压力下破裂。通过该方式，流体能够沿管柱向下被泵送到井中，而不使流体进入套筒，直到期望对套筒进行操作。

套筒构件可以由经历弹性变形和塑性变形的金属制成。套筒构件优选地由比用于支承管主体的材料更软并且/或者更延性的材料形成。用于制造套筒构件的合适的金属包括某些类型的钢。此外，套筒构件可以设置有可变形涂层，例如弹性体涂层，该弹性体涂层被可以被构造成单个涂层或多个离散带。在该后一种优选实施例中，弹性体带间隔开，使得当套筒膨胀时，带将首先与开孔的内侧表面相接触。套筒构件将继续向外膨胀，进入带之间的空间中，由此在套筒构件上产生波纹效应。这些波纹提供了显著优点，在于其增加了套筒构件的刚度并且增加了其对破坏力的抵抗。

根据本发明的第二方面，提供一种将变形套筒设定在井眼中的方法，包括以下步骤：

(a)将根据第一方面的组件定位在管柱中；

(b)使管柱延伸到井眼中并且将套筒构件定位在直径较大的结构内的期望位置处；

(c)泵送流体穿过管柱并且增大流体压力；

(d)打开支承管主体中的阀，以允许流体进入支承管主体的外表面和套筒构件的内表面之间；和

(e)继续泵送流体，以使套筒径向向外移动并且相对于直径较大的结构的内表面变形。

通过该方式，第一方面的组件形成了井眼内的隔离屏障。

该直径较大的结构可以是开孔钻孔、与壳体或内衬柱(可以粘结就位于井下)成直线的钻孔、或者可以是需要将另一个直径较小的管部段固定或居中在其中的管道。

优选地，该方法包括使流体在端口处通过阀的步骤。通过该方式，能够控制流体流入和流出套筒构件和支承管主体之间的空间。

优选地，该方法包括当压力达到期望值时，使位于阀处的片破裂以允许流体进入空间中的进一步的步骤。这允许将流体泵送到井中，而不使流体进入套筒构件。

该方法可以包括延伸到液压流体输送工具中、在端口之上及之下形成临时密封以隔离空间并且将流体从工具喷射到空间中以使套筒构件变形的步骤。这种布置允许如果多于一个的套筒构件布置在井眼中的话允许对套筒构件进行选择性操作。

在下文的描述中，附图不一定成比例。本发明的某些特征可以夸大地示出或者在某种程度上具有示意性形式，并且考虑到清楚和简明起见未示出传统元件的一些细节。应当完全认识到，下文所讨论的实施例的不同教导内容可以单独或以任何合适的组合采用，从而产生期望的结果。

因此，附图和描述应当被认为在本质上是说明性而非限制性的。此外，本文中所使用的术语和词组仅用于描述目的并且不应当被理解成对范围构成限制。诸如“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”之类的语言及其变型旨在表示广义并且包括下文所列的主题、等同形式、以及未陈述的其它主题，并且不旨在排除其它的添加、部件、整数或步骤。类似地，术语“包含”基于适用的法律目的被认为与“包括”或“含有”同义。

本公开中所述的附图标记都应当被理解为由“大约”来改型。本文中所述的包括(而不限于)设备部件的任何其它的部件、或元件的所有单数形式都应当被理解为包括其复数形式。

附图说明

现在将参照附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据现有技术的穿过隔离屏障的横截面图；

图2是穿过根据本发明实施例的组件的局部横截面图；

图3是穿过根据本发明的另一个实施例的组件的局部横截面图；

图4是穿过根据本发明的又一个实施例的组件的局部横截面图；

图5是穿过根据本发明的又一个实施例的组件的局部横截面图；以及

图6是用于将套筒构件设定在开孔中的顺序的示意图；

图6a是设置有根据本发明的组件的管柱的横截面图；

图6b示出了其中***有液压流体输送工具的图6a的钻孔中的管柱；和

图6c是使用中的具有变形套筒的图6a和图6b的管柱的横截面图。

具体实施方式

首先参照附图中的图2，其中示出大体由附图标记10表示的根据本发明实施例的组件，该组件包括管主体11，该管主体包括管部段12和套筒构件18。

在本实施例中，管主体11包括单个管部段12。管部段12具有基本圆柱形主体20，从而提供外表面22、内表面24、第一端26和第二端28。第一端26将具有传统的销部段，以用于将主体11连接到管道、壳体或内衬的柱中。第二端28将具有传统的盒部段，以用于将主体11连接到管道、壳体或内衬的柱中。部段12的部分30朝向第二端28具有比任何一侧都大的侧壁厚度，从而围绕管部段12的圆周产生轮缘13。轮缘13具有大于内表面24和外表面22的直径的外径。在轮缘13的第一侧26上，形成有肩部15。肩部15提供了位于管部段12的外表面22上的环形横档。肩部15能够被看作面向第一端26围绕管构件12的圆周延伸的环形面36。环形面36与外表面22、内表面24并且与纵向轴线17垂直，该纵向轴线中心定位于管主体11的通孔34中。环面36提供了环形平面。

从肩部15朝向第一端26的管部段12的主体20共轴地定位在套筒构件18内。套筒构件18的内径仅大于第一管部段12的外表面46处的外径，使得其仅具有组装期间足以在部段12之上滑动的间隙。套筒构件18是通常由316L或合金28级钢形成的钢筒，但是能够由任何其它合适等级的钢或者任何其它金属材料或者经历弹性和塑性变形的任何其它合适的材料形成。理想而言，材料在失效之前展示出高延性，即高应变。套筒构件18具有标准比第一管部段12低的明显薄壁并且优选地由比用于第一管部段12的更软并且/或者更延性的材料形成。套筒构件18可以设置有非均匀外表面54(例如具有肋、具有凹槽、或者其它具有键的表面)，以便在固定于另一个壳体部段或钻孔内时增大由套筒构件18形成的密封的有效性。

在管部段12的第一端26处，套筒构件18通过螺纹联接件19联接到部段12。还将使用密封件(未示出)。联接件19可以像现有技术和本说明书的背景技术中所描述地那样使用。

尽管未示出，但是位于套筒构件18的第一端58和第二端60处的部分可以具有较厚的侧壁。这使得中心部分66的壁较薄。在这种布置中，中心部分66将在端部58、60之前变形。

弹性体56或者其它可变形材料粘结到套筒18的外表面54；其可以作为单个涂层，但是优选地是如图所示的其间具有间隙的多个带。带或涂层可以具有机械加工于其中的轮廓或多个轮廓。在该实施例中，弹性体带56间隔开，使得当套筒18变形时，带56将首先与直径较大的结构的内侧表面相接触。套筒构件18将继续向外膨胀到带56之间的空间中，由此在套筒构件18上造成波纹效应。这些波纹提供了显著优点，在于其增大了套筒构件18的刚度并且增大了其对破坏力的抵抗。

套筒构件18的第一端58具有环形端面68，该环形端面与中心纵向轴线17垂直。端面68的尺寸和布置能够抵靠第一管部段12的端面36。在面68、36之间进行电子束焊接，以将套筒构件18附接到管部段12。本领域技术人员应当领会，能够采用其它连接来将套筒构件18固定到管部段12。当面68、36成平面并且彼此平行时，该连接相对于试图连接到圆柱形表面之上更加容易。

端口50被设置成穿过部段12的侧壁52，以在部段12的外表面46和通孔34之间提供流体通路。该流体通路进入部段12的外表面46和套筒构件18的内表面74之间的室21。尽管仅图示了单个端口50，但是应当领会，可以提供一组端口。这些端口可以围绕侧壁52的圆周等距地间隔开并且/或者在套筒构件18的第一端58和第二端60之间沿主体20布置。

端口50处定位有止回阀72。止回阀72是仅允许流体从通孔34通入室21中的单向阀。止回阀72能够被制造成在套筒构件18已变形时关闭，从而能够通过组件10和直径较大的结构之间的环中没有流通过来确认。通过泄放阀72来实现关闭。破裂片76也布置于端口50处。破裂片76被定义为低于、但是接近变形压力值的压力。通过该方式，破裂片76能够用于在将开始设定套筒18时进行控制。能够通过使通孔34中的压力向适于使套筒18变形的预定压力值增大来操作片76，但是将防止流体通过端口50离开通孔34，直到该压力值出现。

现在参照附图中的图3，其中示出了大体由附图标记110指示的根据本发明实施例的组件，该组件包括管主体111，该管主体包括第一管部段112和第二管部段14和套筒构件118。与图2相似的部件具有增加了“100”的相同附图标记。

在本实施例中，第一管部段112变短，使得第一端126终止于环面23，该环面被布置成与中心纵向轴线117垂直。套筒构件118还具有环面70，该环面被布置成在其第二端160处与中心纵向轴线117垂直。管主体111现在具有两个管部段112、14。

管部段14向主体111形成端构件。管部段14具有基本圆柱形主体29，从而提供外表面31、内表面33、第一端25和第二端27。在第一端25处，内表面33的直径在管部段14长度的部分35之上增大。这具有移除片材的效应，使得部分35中终于管部段14上的肩部37。肩部37在管部段14的通孔134中提供环形横档，该环形横档与内表面33垂直。这提供了环形端面39，该环形端面成平面并且与中心纵向轴线117垂直。在第一端25处，还具有与内表面33垂直的环形端面41。部分35可以具有机器加工到其表面中的螺纹，使得第一端25起到母联接件的作用。第二端27具有标准销联接件，以用于将管主体111附接到诸如壳体或内衬之类的管道的管柱中。管部段14将由与管部段112相同的材料构成。

组件110以与组件10相同的方式形成，其中增加了第二管部段14作为端件。当管部段14在第一管部段112的第一端126之上滑动时，位于套筒构件118和部段14之间的环面70、41将相遇并且能够通过诸如电子束焊接之类的焊接固定。类似地，第一部段112和第二部段14之间的环面23、39将相遇并且能够通过焊接或者其它的联接方式固定。

在该实施例中，套筒构件18被牢固地保持就位并且整个组件110由三个部分构成。

现在参照附图中的图4，其中示出了大体由附图标记210指示的根据本发明实施例的组件，该组件包括管主体211，该管主体包括第一管部段212和第二管部段214以及套筒构件218。与图2和图3相似的部件具有增加了“200”的相同附图标记。

在该实施例中，管部段212、214相同并且通过参照管部段14描述的方式形成，除了管部段212的第二端228具有盒部段并且管部段224的第二端229具有销部段之外，使得主体211能够成为诸如壳体或内衬之类的管道的管柱的一部分。

管部段212的环面236现在位于第一端226处。肩部43定位在轮缘213之下，从而提供面向管部段214的环面45，该环面与中心纵向轴线217垂直。

第三管部段16是圆柱形管主体，该圆柱形管主体具有第一端38、第一环形端面40和位于相对的第二端42处的第二端面44。在每一个端部38、42处，管部段16的外表面46具有与管部段212、214的部分230的长度类似的部分48，该部分具有机械加工到其表面中的螺纹。端部38、42起到公联接件的作用。位于端部38、42上的螺纹与管部段212、214的螺纹互补，使得管部段16能够联接到管部段212、214并且由此提供连续的管部段、管主体211。每一个端部38、42都能够构成每一个管部段212、214的相应端部226、229，使得第一环形端面40和第二环形端面44抵靠管部段212、214上的肩部43、37。通过该方式，使用管部段16将轴向负载直接转移通过组件。

端口250被设置成穿过部段16的侧壁252，以提供通孔234和室221之间的流体通路。室现在形成于部段16的外表面46和套筒构件218的内表面274之间。

第三管部段16由与管部段212、214相同的材料形成。图2中的端口150及其布置与套筒构件218上看到的布置和额外的特征相同。

通过相对于第一管部段212的肩部37定位第三管部段16的第一端38来构成组件210。如果存在螺纹联接件，则能够使用该螺纹联接件。环面40、45抵靠并且固定和密封在一起。套筒构件218随后在管部段16之上共轴地定位，使得环面236、238抵靠并且固定和密封在一起。第二管部段214随后定位在第三管部段16的第二端42之上，这同样可以通过螺纹联接实现。环形表面270、241抵靠并且固定和密封，以提供构成组件210。

现在参照附图中的图5，其中示出了大体由附图标记310指示的根据本发明实施例的组件，该组件包括管主体311，该管主体包括第一管部段112和第二管部段47以及套筒构件118。与图2和图3相似的部件具有增加了“300”的相同附图标记。

在该实施例中，第一管部段112与图3所描述的管部段112相同(除了肩部315现在不同样深之外)，从而提供较窄的环面336。这是为了使侧壁352变厚。这同样通过位于侧壁352之上的套筒构件318的套筒部分49较薄来完成，使得其更容易地变形。套筒构件318现在具有附接于第二端360处的管状部段47，与套筒部分49整体形成并且由相同的材料制成。管部段47与图2中对管部段14所描述的相同，从而提供环面51，以用于在管部段312的第一端326处固定于环面323。

由于套筒构件316的材料可能比管部段312的延性更大，存在连接到部段47的进一步的管部段53，从而提供联接到管主体311将***其中的壳体或内衬的柱的桁条。备选地，套筒构件318可以由与管部段312相同的材料制成，但是套筒部分49随后必须具有一定厚度，该厚度适于允许该部分在压力下变形穿过端口350进入室332中。

现在参照附图中的图6A，其中提供了对根据本发明实施例的将套筒设定在井眼内的方法的图示。为了清楚起见，与图2中相似的部件具有相同的附图标记，但是所描述的方法等同地适用于图3、图4和图5中的实施例。

在使用中，组件10通过任何合适的设备输送到钻孔中，例如将组件10结合到壳体或内衬柱78中并且使柱延伸到井眼82中直到其到达期望组件10进行操作的开孔钻孔80内的位置。该位置通常位于钻孔内套筒18将膨胀以便例如隔离钻孔的位于套筒18之上的部段80b与之下的部段80d的位置处，以便在区域80b、80d之间提供隔离屏障。

尽管仅在柱78上图示了单个组件10，但是其它的组件可以在相同的柱78上延伸，使得能够在区域80中执行纬向隔离，以便能够在定位于两个套筒之间的形成部80a-e上进行喷射、断裂或激励操作。

能够通过使通孔34中的泵压力增大到预定值来设定每一个套筒18，该预定值代表足以使套筒18变形的端口50处的流体压力。将通过已知管主体11的直径、套筒18处的钻孔80的大致直径、套筒18的长度以及套筒18的材料和厚度来计算该变形压力值。变形压力值是足以使套筒18通过弹性膨胀从主体11径向向外移动、与钻孔的表面84相接触并且通过塑性变形变形到表面84的压力。

当在端口50处施加变形压力值时，破裂片76将在被设定成低于变形压力值时破裂。止回阀72被布置成允许来自通孔34的流体进入管部段12的外表面46和套筒构件18的内表面74之间的空间。该流体将增大空间中以及相对于套筒18的内表面74的压力，以便使套筒18通过弹性膨胀从主体16径向向外移动、与钻孔的表面82相接触并且通过塑性变形变形到表面82。当已实现变形时，止回阀72将在与形成于管部段12的外表面46和套筒构件18的内表面74之间形成的室21内的变形压力值相同的压力下关闭并且捕获流体。

套筒18将在塑性变形的作用下成固定形状，其中内表面74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，以提供将位于套筒18之上的钻孔80的环88与位于套筒18之下的环86有效地隔离的密封。如果两个套筒一起设定，则能够为套筒之间的环实现纬向隔离。同时，套筒将管柱78有效地居中、固定和锚固至钻孔80。

图6B中示出了实现套筒18的变形的备选方法。该方法使用液压流体输送工具90。一旦柱78达到其期望位置，工具90能够通过盘管92或者其它合适的方法从表面延伸到柱78中。工具90设置有上部和下部密封装置94，从而可操作以径向膨胀，进而在一对间隔开的位置处相对于管主体11的内表面24密封，从而隔离定位在密封件94之间的主体11的内部；应当注意到，所述隔离部分包括流体端口50。工具90还设置有开孔98，该开孔与柱78的内部流体连通。

为了操作工具90，密封装置94从表面被致动，以隔离工具主体16的一部分。优选地为液压流体的流体随后在压力(该压力被设定成变形压力值)下被泵送穿过盘管，使得加压流体流过工具开孔98并且随后通过端口50进入管主体11的外表面46与套筒构件18的内表面74之间的空间中，并且通过与上文所描述的相同的方式起作用。一旦变形完成，密封件94可能失效并且将工具90拉出井眼82。

在GB2398312中描述了这种液压流体输送工具88的操作的详细描述，与图27中所示的封隔器工具112相关，具有适当改型，其中能够通过GB2398312的适当改型的密封组件214、215来提供密封装置92，其公开内容通过引用的方式结合到本文中。通过引用的方式结合了GB2398312的全部公开内容。

使用任一种泵送方法，相对于套筒18的流体压力的直接增大使套筒18径向向外移动并且相对于钻孔80的内周的一部分密封。相对于套筒18的内表面74的压力继续增大，使得套筒18首先经历弹性膨胀，随后经历塑性变形。套筒18径向向外膨胀超过其屈服点，经历塑性变形，直到套筒18相对于钻孔80的表面82变形，如图6C中所示。根据期望，空间内的加压流体能够在套筒18的塑性变形之后放出。因此，套筒18已通过流体压力塑性变形，而无需任何机械膨胀装置。

当变形已实现时，止回阀72能够被制造成在与管主体11的外表面46和套筒构件18的内表面74之间的空间内的变形压力值相等的压力下封闭和捕获流体。

本发明的主要优点在于其提供了用于在井眼中形成隔离屏障的组件，该组件相比现有技术的隔离屏障成本较低并且更易于组装。

本发明的进一步的优点在于其提供了使用简化的隔离屏障将套筒设置于井眼中的方法。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以对本文中所描述的本发明进行改型，而不偏离其范围。例如，尽管描述了变形压力值，但是其可能是压力范围而不是单个值，以补偿在延长井眼中的套筒处施加的压力的变化。能够通过诸如螺纹以及备选焊接技术之类的其它方法来实现套筒与端构件之间的连接。端面不必与中心纵向轴线精确垂直，而是可以成锥形或者具有与相对面相匹配的任何轮廓。

Claims (30)

1.一种组件，包括：

金属管主体，所述金属管主体被布置成延伸到并且固定于直径较大的大体圆柱形结构内；

金属套筒构件，所述金属套筒构件定位在所述金属管主体的外部上，以在其间形成室；

所述金属套筒构件具有固定并且密封到所述金属管主体的第一端和第二端；

所述金属管主体包括端口，以允许流体流入所述室中，从而使所述金属套筒构件向外移动并且相对于直径较大的结构的内表面变形；并且其特征在于：

所述金属管主体包括沿中心纵向轴线布置的一个或多个管部段；

第一管部段包括第一侧壁厚度部分、与所述第一侧壁厚度部分相邻的第二侧壁厚度部分和第一环面，所述第一环面与所述中心纵向轴线垂直；

所述金属套筒构件的第一端包括第二环面，所述第二环面是与所述中心纵向轴线垂直的端面；并且

所述第一环面和所述第二环面被布置成抵靠并且提供平面，以用于将所述金属套筒构件的第一端在所述第一管部段处固定到所述金属管主体。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一环面是从所述第一管部段的外表面突起的第一肩部。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中所述金属管主体包括单个管部段。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中在所述金属套筒构件的第二端处，螺纹被机械加工到所述金属套筒构件的内表面上，其中互补螺纹被机械加工到所述管部段的外表面上。

5.根据权利要求2所述的组件，其中所述金属管主体包括第二管部段，所述第二管部段包括：第一侧壁厚度部分、与所述第一侧壁厚度部分相邻的第二侧壁厚度部分、从所述第二管部段的内表面突起的第二肩部，所述第二肩部提供与所述中心纵向轴线垂直的第三环面；和第四环面，所述第四环面是所述第二管部段的端面，所述第四环面与所述中心纵向轴线垂直。

6.根据权利要求5所述的组件，其中所述金属套筒构件是具有第一端和第二端的金属管主体，其中所述第二环面位于所述第一端并且第五环面位于所述第二端，所述第二环面和所述第五环面是与所述中心纵向轴线垂直的端面。

7.根据权利要求6所述的组件，其中所述第一管部段包括从所述第一肩部延伸的细长部段，所述细长部段具有第六环面，所述第六环面是与所述中心纵向轴线垂直的端面。

8.根据权利要求7所述的组件，其中所述金属套筒构件定位在所述第一管部段之上并且所述第一管部段的第一环面固定于所述金属套筒构件的第二环面，所述第二管部段定位在所述第一管部段之上，其中第二管构件的第三环面固定于所述第一管部段的第六环面并且所述金属套筒构件的第五环面固定于所述第二管部段的第四环面。

9.根据权利要求6所述的组件，其中所述第一管部段包括从所述第一管部段的内表面突起的第三肩部，所述第三肩部提供与所述中心纵向轴线垂直的第七环面并且其中所述第一环面是所述第一管部段的端面。

10.根据权利要求9所述的组件，其中具有第三管部段，所述第三管部段是支承管道，所述支承管道具有环端面，以分别提供第八环面和第九环面。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述第一管部段被布置在所述第三管部段之上，以位于所述第三肩部中，其中所述第七环面和所述第八环面固定在一起；所述金属套筒构件定位在所述第三管部段之上以与所述第一管部段相遇并且所述第一环面和所述第二环面固定在一起；并且所述第二管部段定位在所述第三管部段的端部之上，其中所述第四环面和所述第五环面固定在一起并且所述第三环面和所述第九环面固定在一起。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的组件，其中所述金属套筒构件和所述第二管部段具有单部件构造。

13.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中所述第一环面和所述第二环面通过焊接固定在一起。

14.根据权利要求13所述的组件，其中所述焊接是电子束焊接。

15.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中所述金属套筒构件在其中心部分之上具有的减小的外径。

16.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中所述直径较大的结构选自包括以下的组：开孔钻孔、与壳体成直线的钻孔、与内衬柱成直线的钻孔和需要将另一个直径较小的管部段固定或居中在其中的管道。

17.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中所述端口包括阀。

18.根据权利要求17所述的组件，其中所述阀是单向止回阀。

19.根据权利要求17所述的组件，其中所述阀包括可破裂屏障装置。

20.根据权利要求18所述的组件，其中所述阀包括可破裂屏障装置。

21.根据权利要求19或20所述的组件，其中所述可破裂屏障装置是破裂片装置。

22.根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其中所述金属套筒构件由经历弹性变形和塑性变形的金属制成。

23.根据权利要求22所述的组件，其中所述金属套筒构件设置有可变形涂层。

24.根据权利要求23所述的组件，其中所述可变形涂层是弹性体涂层。

25.根据权利要求23或权利要求24所述的组件，其中所述可变形涂层被构造成一个或多个离散带。

26.一种将变形套筒设定在井眼中的方法，包括以下步骤：

(a)将根据权利要求1至25中任一项所述的组件定位在管柱中；

(b)使所述管柱延伸到井眼中并且将金属套筒构件定位在直径较大的结构内的期望位置处；

(c)泵送流体穿过所述管柱并且增大流体压力；

(d)打开支承金属管主体中的阀，以允许流体进入所述支承金属管主体的外表面和所述金属套筒构件的内表面之间；和

(e)继续泵送流体，以使所述套筒径向向外移动并且相对于所述直径较大的结构的内表面变形。

27.根据权利要求26所述的将变形套筒设定在井眼中的方法，其中所述直径较大的结构选自包括以下的组：开孔钻孔、与壳体成直线的钻孔、与内衬柱成直线的钻孔和需要将另一个直径较小的管部段固定或居中在其中的管道。

28.根据权利要求26或权利要求27所述的将变形套筒设定在井眼中的方法，其中所述方法包括使流体在所述端口处通过阀的步骤。

29.根据权利要求26或权利要求27所述的将变形套筒设定在井眼中的方法，其中所述方法包括当压力达到期望值时使位于所述阀处的片破裂以允许流体进入所述支承金属管主体的外表面和所述金属套筒构件的内表面之间的空间中的进一步的步骤。

30.根据权利要求26或权利要求27所述的将变形套筒设定在井眼中的方法，其中所述方法包括延伸到液压流体输送工具中、在所述端口之上和之下形成临时密封以隔离空间并且将流体从所述工具喷射到所述空间中以使所述金属套筒构件变形的步骤。

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