井下完井装置 |
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| 申请号 | CN201180060537.1 | 申请日 | 2011-12-16 | 公开(公告)号 | CN103261569B | 公开(公告)日 | 2016-09-21 |
| 申请人 | 韦尔泰克有限公司; | 发明人 | J·哈伦德巴克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种井下完井装置，所述井下完井装置包括生产 套管 （4）和作为生产套管的一部分连接的滑动套筒组件（1），所述滑动套筒组件包括管状部件（2）和管状套筒（26）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种井下完井装置(100)，所述井下完井装置包括： |
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| 说明书全文 | 井下完井装置技术领域背景技术[0002] 在井下套管中，经常有必要在完井期间或者油井作业期间对套管的内部加压，或者对套管的一部分加压。 [0004] 这些部件的共同点是为了膨胀它们高压是必须的。该高压可能影响其他的部件，并且在较严重的情况下，可能损坏这些部件。 发明内容[0006] 本发明的目的是全部地或部分地克服现有技术中的上述缺点和缺陷。更具体地，本发明的目的是提供一种改进的井下完井装置，所述井下完井装置包括滑动套筒组件，该滑动套筒组件适用于甚至在套管内部高的加压期间保护和密封位于管状区域中的开口和/或插入到该开口中的部件。 [0007] 通过根据本发明的解决方案将完成在以下的说明中将变得明显的上述目的、以及多个其他目的、优点和特征，本发明涉及一种井下完井装置，所述井下完井装置包括： [0008] -生产套管，以及 [0009] -滑动套筒组件，其作为所述生产套管的一部分连接，所述滑动套筒组件包括： [0010] -管状部件，其形成为所述生产套管的一部分并且具有一凹部、一内表面、一开口和一轴向长度，以及 [0011] -管状套筒，其可在所述凹部中滑动且具有外表面，且能够在轴向长度上沿着所述内表面在允许流体流过所述开口的第一位置和阻止流体流过所述开口的第二位置之间滑动， [0012] 其中，一密封元件设置成在所述套筒的外表面上与所述套筒连接。 [0013] 在一个实施例中，所述开口在所述轴向长度上可具有一宽度，所述密封元件可具有比所述开口的宽度大的宽度。 [0014] 此外，所述管状套筒可具有至少一个设置在其外表面上的周向槽。 [0015] 此外，所述密封元件可设置在所述槽中。 [0016] 此外，所述套筒可具有至少两个周向槽，各个槽分别包括一密封元件。 [0017] 此外，所述管状部件可具有凹部，所述套筒在此凹部中滑动。 [0018] 在一个实施例中，所述开口在所述轴向长度上可具有一宽度，所述多个密封元件以比所述开口的宽度大的轴向间距设置。 [0019] 此外，所述密封元件可以是人字形密封件或O型环。 [0020] 另外，所述套筒可具有包括凹缺口的内表面。 [0024] 以下将参考示意附图详细说明本发明和它的许多优点，其中这些示意附图仅仅是为了示出非限制性示例，其中： [0025] 图1示出了作为套管的一部分连接的且处于其第一和打开位置的滑动套筒组件，[0026] 图2示出了图1的处于其第二和闭合位置的滑动套筒组件， [0027] 图3示出了滑动套筒组件的另一实施例， [0028] 图4示出了滑动套筒组件的另一实施例， [0029] 图5示出了滑动套筒组件的又一实施例， [0030] 图6示出了根据本发明的井下系统。 [0031] 所有的附图都是高度示意的，并不一定按比例绘制，并且它们只示出了为了解释本发明所必需的一部分，其他部分被省略了或仅仅给予暗示。 具体实施方式[0032] 图1示出了连接作为生产套管4的一部分的滑动套筒组件1的井下完井装置100的局部视图。滑动套筒组件1包括管状部件2，该管状部件2具有内表面3、开口5和轴向长度28。管状部件2与另一管状部件连接以形成生产套管或套管柱。管状部件2和生产套管4之间的连接经常是螺纹连接。滑动套筒组件1还包括管状滑动套筒26，该管状滑动套筒26具有外表面8且能够在轴向长度28上沿着管状部件的内表面3滑动。在图1中，滑动套筒组件1示出为处于第一位置，在该第一位置中，允许流体流过开口5，在图2中，滑动套筒组件1示出为处于第二位置，在该第二位置中，阻止流体流动通过开口。滑动套筒组件1还包括密封元件9，该密封元件9设置成在管状套筒26的外表面8上在周向槽10中与所述套筒连接。 [0033] 通过使得完井装置100或系统100的生产套管中包含滑动套筒26，能够封闭产生水的生产区域。此外，这种滑动套筒能够用于在对套管加压以使例如环形障碍物膨胀时保护完井部件50（如图4至6所示）。不是所有的部件50都能够承受膨胀环形障碍物所需的高压，因此可能有必要在进行完井作业时密封这些部件50，然后打开这些部件50以使用这些部件的功能。 [0034] 滑动套筒在管状部件2的凹部中滑动，从而使得套筒26不会限制套管内部的空间，因此凹部27中的滑动套筒不会减小管状部件2以及因此套管4的整体内径。当进行完井作业时，内径不会不必要地减小是非常重要的，因为其他的部件或管状部件将通过已经安装好的套管4。 [0035] 从图1中可以看出，开口5在管状部件2的轴向长度上具有宽度Wo，密封元件9具有比开口的宽度大的宽度Ws。密封元件9的宽度Ws比开口5的宽度Wo大保证了当滑动套筒组件1经过开口5时，密封元件不会被卡住。如果密封元件9的宽度比开口5的宽度Wo小的话，密封元件可能被卡在开口5的边缘，并且被向上拔起且挤塞在管状套筒26的外表面8和凹部27的内表面之间。在此情况下，密封元件9将不再能够密封开口5。 [0036] 滑动套筒26具有包括凹缺口11的内表面15，该凹缺口11用于借助于延伸到该凹缺口中的且迫使套筒26沿着凹部27的内表面轴向滑动的键槽工具使得套筒在凹部27中移动。 [0037] 在图1和图2中，多个密封元件9在它们之间设置有轴向间距，该间距比开口5的宽度Wo大，从而使得处于第二位置中的密封元件9设置在开口5的相对侧，由此密封开口5。 [0038] 在图3中，滑动套筒组件1包括一密封元件9和一凹缺口11。滑动套筒组件1示出为处于其闭合和第二位置。密封元件9的宽度Ws是开口5的宽度Wo的两倍以上，这意味着密封元件9盖住开口5以及凹部27的围绕开口5的内表面的一部分，以便密封开口。 [0039] 密封元件9在图1至3中是人字形密封件，在图4中是O形环。人字形密封件具有V型部，V型部的尖端指向滑动套筒26的外表面8或者指向相反的方向。在图4中，开口5包括完井部件50，诸如阀13，例如流入控制阀、流动限制件、节流阀或类似的限流件。滑动套筒组件1示出为处于其第一和打开位置，在此位置中，流体可从周围的环形空间或地层中流入到管状部件2的内部。 [0040] 图5的滑动套筒组件1示出为处于其第二和闭合位置，在此位置中，阻止流体从周围的环形空间或地层流入到生产套管4的内部。当套筒移动到其打开位置时，流体可经由阀13从地层流入到管状部件2的内部。该人字形密封件的V型部指向与图1至3所示的方向垂直的方向，因此指向沿着轴向长度的方向。 [0041] 滑动套筒26示出为处于其闭合位置，其中，阻止来自于阀13的流体流入到生产套管4中，而且也防止生产套筒中的流体经由流入控制阀逸出。滑动套筒26设置成与阀13相对，并且可从打开位置滑动到闭合位置，使得套筒26在生产套管4的壁中的凹部27中来回滑动，并且形成壁厚的一部分。 [0042] 使得滑动套筒26面对阀13作为套管壁的一部分允许当生产套管4被从内部加压以执行需要高压流体的操作时（诸如当膨胀环形障碍物时）闭合滑动套筒26。当完成需要高压的操作时，能够打开滑动套筒26，来自于环形空间中的流体能够经由阀13而流入到生产套管4中。 [0043] 使得套筒在生产套管4的凹部中滑动能够保证生产套管的内径不会减小，这是有利的，因为内径的减小可能会限制后续的在油井中进行的操作。 [0044] 在图5中，滑动套筒组件1包括流入控制阀，诸如恒流阀。为了控制流动，阀包括弹性元件12A、12B。弹性元件12A、12B沿着与生产套管的轴向长度垂直的阀的轴向方向上有弹性，以提供弹力。壳体具有座体35和膜件31，弹性元件是可移向座体以关闭阀13中的任何阀开口36的隔膜。弹性元件12A、12B包括两个弹性板，各个弹性板形成为星形并且彼此叠置，且相对于彼此可移位，从而使得星形板12A、12B的尖端在其间形成开口。当来自于储存器中的加压流体经由入口中的遮蔽物20而流入时，流体迫使星形板12A、12B朝向座体35和膜件31移动，由此使经过上述开口的流通最小化。膜件31在其中心部具有孔口，流体在经过此开口之后且进入出口7之前流过此孔口。 [0045] 滑动套筒组件1的管状部件2具有紧固装置以将其紧固到生产套管4上并因此形成生产套管柱的一部分。紧固装置可以是用于与生产套管4的剩下部分形成螺纹连接的螺纹。 [0046] 图6示出了井下系统100，该井下系统100包括套管柱或者生产套管4，以及至少一个与套管柱4连接的滑动套筒组件1。井下系统100沿着套管柱（也称为生产套管）包括若干个滑动套筒组件1。以此，能够通过滑动套筒的打开和关闭来控制来自地层的流体的流入。此外，当执行需要高压流体以使环形障碍物的可膨胀套筒膨胀或者使诸如岩石锚件的固定设备膨胀的操作时，通过关闭滑动套筒组件1，能够对套管从内部加压。 [0047] 流体或者井流体指的是任意类型的可存在于井下的油井或者气井中的流体，诸如天然气、油、油基泥浆、原油、水等。气体指的是任意类型的在井、完井或者裸井中存在的气体成分，油指的是任意类型的油成分，诸如原油、含油流体等。气体、油以及水流体各因此都可包含除气体、油和/或水之外的其他元素或物质。 [0048] 生产套管指的是用在井下的与油或天然气生产有关的任意类型的管道、管子、管状体、衬管、管柱等，因此生产套管是如下的套管——诸如油和/或气体的碳氢化合物在此套管中流动从而从储层中提取出油和/或气体。生产套管可包括表层套管和悬挂套管。滑动套筒用于密封或者打开来自于地层或储层中的油和/或气体或水能够流过的开口，因此闭合套筒可以密封开口，从而使得油和/或气体和/或水不再能够流入到生产套管中。 |
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