CN105765158A - 改善的用于可变形的套筒的填充机构 - Google Patents

Abstract

在井筒中用流体在预定的压力下填充和密封腔室的装置和方法。在包括具有圆柱形通孔(18)的管状主体(14)和待填充在主体的外表面(26)上的腔室(16)的井下装置(10)中，提供了填充机构以控制通孔和腔室之间的流体流动。填充机构包括设置在外表面处的滑动密封件(72)，其通过通孔中的流体流动操作，以使得流体流入腔室并且然后密封腔室。描述了实施方式，其中腔室在可变形的套筒(64)和管状的外表面之间，腔室的填充使得套筒变形，并且在预定的流体压力下密封腔室将管紧固在井眼中，产生了横跨环状面的环形密封或使管道系统在井筒中居中化。

Description

改善的用于可变形的套筒的填充机构

本发明涉及在井筒中用在预定的压力下的流体填充和密封腔室的装置和方法，和尤其，尽管不是排他性的，涉及使管上的套筒液压变形，以将管紧固在井眼中，产生环形横跨井筒中环状面的密封或使管道系统在井筒中居中化，通过用流体填充套筒的腔室和在预定的流体压力下密封腔室。

在油气井的勘探和生产中，封隔器通常用于隔离井下环状面的一个截面与井下环状面的另一个截面。环状面可在管状元件之间，比如衬筒、心轴、生产管道系统和套管或在管状元件，通常套管，和裸井眼的壁之间。这些封隔器在管道系统上携带进入井并且在期望的位置，弹性体密封件被迫使径向向外或弹性体囊状物膨胀横跨环状面并且与外部大体上圆柱形结构即另一个管状元件或井眼壁产生环形密封。这些弹性体具有缺点，尤其当使用化学剂注入技术。

结果，已经开发了金属密封件，其中管状金属元件在井中和在期望的位置运行，通过元件运行膨胀工具。膨胀工具通常具有向前的圆锥体，其主体直径大小适于大体上圆柱形结构，从而金属元件膨胀接触圆柱形结构并且靠着圆柱形结构密封。这些所谓的膨胀的套筒具有内表面，其当膨胀时是圆柱形的并且与膨胀工具的轮廓匹配。这些套筒在管状元件之间产生环形密封时工作良好，但是在靠着裸井眼的不规则表面密封时可能具有问题。

本申请人已经开发了其中通过使用直接作用在套筒上的流体压力迫使金属套筒径向向外的技术。施加足够的液压流体压力，以使套筒向外移动和使得套筒本身变形至大体上圆柱形结构。套筒经历塑性变形，并且如果变形至圆柱形金属结构，当接触时金属结构经历弹性变形而膨胀较小的百分数。当压力释放时，金属结构返回至其初始尺寸并且靠着可塑性变形套筒产生环形密封在变形过程期间，套筒的内表面将采取圆柱形结构的壁的表面的形状。该变形的隔离屏障所以理想地适于靠着不规则井眼壁产生环形密封。

这样的变形的隔离屏障公开在US7,306,033中，其通过引用并入本文。变形的隔离屏障用于FRAC操作的应用公开在US2012/0125619中，其通过引用并入本文。典型地，套筒围绕支撑管状主体安装，在套筒的每个末端固定，以在套筒的内表面和主体的外表面之间产生腔室。端口设置为通过主体，从而流体可从主体的通孔泵入腔室。

使用时，通孔中流体的压力充分增加，以进入腔室并且迫使套筒向外，以变形至大体上圆柱形结构。当没有流体从环状面向上返回时，其确认已经实现了环形密封，已经施加足够的压力。尽管套筒已经可塑性变形并且所以保持其新的形状，如果横跨套筒壁产生足够的压力差，存在可能出现破裂的可能性并且可能丢失密封。

在一种应用中，保持通孔中流体的压力，以维持腔室中的高压。的确通过向套筒施加最大压力安装大部分套筒。不幸地，存在压力可能过高使得套筒破裂的可能性。另外，如果压力差通过通孔中的压降或通过在套筒下方环状面中增加流体压力在相反方向上作用，可迫使套筒远离圆柱形结构，造成环状密封的丢失。

为了克服这，止回阀用于端口中。该止回阀设置为阻止流体返回通孔。施加足够的流体压力将造成流体通过阀门进入腔室并且套筒变形至圆柱形结构。当实现环形密封时，可放空压力使得流体处在腔室中的捕获压力下。这使得产生隔离屏障而不需要恒定的流体供应，以维持其处在密封位置。

该系统已知的缺点是经球或片状物操作的典型止回阀当它们关闭时，可捕获密封表面之间的碎片。这防止了完全的密封并且因此流体可进入或离开腔室，导致如上文所描述的缺点。也必须记得，期望环形密封为井位提供隔离屏障。所以，当闭合时在止回阀处可能出现的微不足道或感知不到的渗漏在稍后日期随着时间的推移和井中操作当腔室和通孔之间的压力差改变时将造成环形套筒的故障。

为了克服这些缺点，滑动套筒可用于当已经达到预定的压力时，横跨端口产生密封。滑动套筒安装在通孔中并且致动机构用于使套筒纵向沿着通孔移动，直到套筒位于端口上方。尽管该设置通常提供用于清洁套筒的密封表面并且围绕端口产生密封的一个或多个O型环，但是该设置具有其自身的缺点。当设置安装在通孔中时，这可阻碍或至少限制流体流过管状主体，干扰了井的操作。另外，套筒必须被致动并且保持在密封位置。这可能在通孔中需要另外的装置和/或对可也能阻碍通孔的表面的控制装置并且增加了打井成本。

所以，本发明的至少一种实施方式的目的是提供具有填充机构的井下装置，其消除或缓解现有技术的一个或多个缺点。

本发明的至少一种实施方式的进一步目的是提供使可变形的套筒在井筒中膨胀的方法，其消除或缓解现有技术的一个或多个缺点。

根据本发明的第一方面，提供了井下装置，该装置包括具有圆柱形通孔的管状主体，在管状主体外表面的腔室和控制通孔和腔室之间的流体流动的填充机构，该填充机构包括透过管状主体的至少一个流体通道和设置在外表面处的滑动密封件，滑动密封件具有密封表面以在外表面上提供密封并且防止流体从通孔流动至腔室和其中滑动密封件设置经透过管状主体的第一流体通道通过流体流动操作。

这样，避免了止回阀或活瓣阀的缺点并且没有通孔的阻碍。

优选地，密封表面与管状主体的中心纵轴共线。这样，井下装置可以是薄壁的，以提供具有最大可能直径的通孔。

优选地，存在透过主体的第一和第二流体通道。优选地，第一流体通道是透过主体的导管，其在管状主体的内表面处的第一端口和在管状主体的外表面处的第二端口之间。优选地第二流体通道是透过主体的导管，其在管状主体的外表面处的第三端口和在管状主体的外表面处的第四端口之间，第三端口和第四端口主体的外表面上纵向间隔开。这样，通孔可没有阻碍，仅仅需要在通孔的外表面处的第一端口。

可存在多个第一流体通道。可存在多个第二流体通道。优选地，多个流体通道围绕纵轴沿圆周等距离设置。这样，导管直径可以是窄的，以易于其加工，但是通过主体可实现足够体积的流体流动，以填充腔室。

优选地，外壳位于外表面上其中第二端口离开进入外壳和密封表面设置在外壳中。外壳可以是围绕主体的套筒并且滑动密封可以是滑动套筒。可选地，外壳可靠近第二端口，滑动密封件是设置在外壳中的活塞。这样，包含滑动密封件，从而流体可对其起作用。

优选地，第三端口从外壳离开并且离开第四端口的流体用于填充腔室。第四端口可直接离开进入腔室。可选地，可存在从第四端口至腔室的第三流体通道。这样，填充机构可纵向与腔室分开。通过隔离外壳和腔室，井下装置可以是薄壁的，以有助于部署至井筒。

有利地，滑动密封设置在外壳中，在第一构造中，其中流体可从第二端口流至第三端口，以填充腔室和第二构造其中密封表面密封端口，以防止流体流动至腔室。优选地，在第二构造中，密封表面密封第三端口。这样，在腔室中可保持固定的流体压力。

更优选地，通过靠着滑动密封件的末端表面的流体压力，滑动密封件在第一构造和第二构造之间移动。因此密封设置可通过从通孔流过第一通道的流体致动。

优选地，填充机构包括保持工具，以将滑动密封件保持在第一构造。保持工具可以是剪力销。这样，滑动密封件可在预先选择的流体压力下关闭至腔室的通道。

优选地，填充机构包括锁定工具，以将滑动密封件保持在第二构造。锁定工具可以是滑动密封件上的锁定环，其啮合在外壳的凹陷中。这样，腔室在预先选择的流体压力下密封，用于井位。

有利地，外壳在管状主体的外表面和围绕管状主体设置的套筒的内表面之间形成。套筒的末端可临近或包括腔室。这样，装置构造简单。

优选地，腔室在管状主体的外表面和围绕管状主体设置的可变形的套筒之间形成。固定工具可出现在腔室的纵向末端，以将可变形的套筒保持至管状主体。这样，井下装置可以是隔离屏障、锚或对中器。

根据本发明的第二方面，提供了将可变形的套筒在井中膨胀的方法，包括步骤：

(a)将根据第一方面的井下装置安装在管柱上，填充机构纵向上与腔室分开和腔室在可变形的套筒和管状主体的外表面之间形成；

(b)将滑动密封件保持在第一构造，以在通孔和腔室之间提供流体流动路径；

(c)在油管柱上运行装置进入井；

(d)增加通孔中的流体压力，以填充腔室；

(e)使用腔室中的流体，以使可变形的套筒径向移动远离管状主体并且在井筒中变形至壁，在管柱和壁之间产生环形密封；

(f)在预先选择的流体压力下释放滑动密封件；

(g)使滑动密封件在主体的外表面上纵向移动，以密封至腔室的通道；

(h)将滑动密封件锁定在第二构造中，以在预先选择的流体压力下密封腔室；和

(i)保持环形密封，以防止流体在管柱和井筒的壁之间流过装置。

这样，可变形的套筒膨胀，以桥连管柱和井筒的壁之间的环状面。因此，该方法可包括将管状主体锚定至井筒的壁的步骤。可选地或另外，方法可包括使管状主体相对于井筒的壁居中化的步骤。可选地或另外，方法可包括在管状主体和井筒的壁之间产生隔离屏障，以防止流体在环状面中流动的步骤。

方法可包括下述步骤：通过管柱将安装工具运行至装置；在骑跨端口的上密封和下密封将工具密封至管状主体的内表面；将流体注入密封之间的工具，以增加端口处通孔中的流体压力，以填充腔室。该方法也可包括从井去除安装工具的步骤。这样，流体压力可在装置处独立地增加，从而可在期望的时间产生环状密封并且没有致动井筒中其他流体压力操作的机构的风险。

优选地，方法包括监测环状面中的流体流动和确定当流体流动停止时已经产生环形密封的步骤。这样，可测试环状密封。

井筒的壁可以是井眼壁或位于井中的另一个管，比如套管或衬筒的内表面。

管柱可以是钻柱、生产柱或部署在井中的管的任何其他设置。

可存在管柱上待在井筒中操作的多个井下装置。井下装置可在相同预先选择的流体压力下操作或可在不同预先选择的流体压力下操作，从而可依次产生环状密封件。也可通过使用安装工具依次产生环状密封件。

在下面的描述中，附图不必是按比例的。本发明的某些特征可按比例放大显示或以某些示意性形式显示，并且为了清楚和简洁，可不显示常规要素的一些细节。充分认识到，可分别或以任何适当的组合采用下面讨论的实施方式的不同教导，以产生期望的结果。

因此，附图和说明书本质上视为示意性的，并且不视为限制性的。此外，本文使用的术语和短语仅仅用于描述性目的并且不应解释为限制范围。语言，比如“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包含(containing)”或“涉及(involving)”以及其变型旨在是宽泛的并且包括其后列举的主题、等价物和其他未叙述的主题，并且旨在不排除其他添加剂、组分、整数或步骤。同样地，为了法律目的，术语“包括(comprising)”同样解释为术语“包括(including)”或“包含(containing)”。

所以本公开中的数值理解为被“约”修饰。本文所述的要素，或任何其他组分的的所有单数形式包括(但不限于)装置的组分包括其复数形式。

现将参考附图仅仅作为例子描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据本发明的实施方式以第一构造的横透过井下装置的截面图；

图2是以第二构造的透过图1的井下装置的横截面图；和

图3是裸井眼中安装两个套筒元件顺序的示意图，其中图3a是配备两个套筒元件的衬筒的横截面图；图3b显示了图3a的井眼的衬筒，液压液递送工具插入其中；和图3c是图3a和3b的衬筒的横截面图，使用时，变形的套筒和压力使腔室平衡。

首先参考附图的图1，其根据本发明的实施方式图解了一般由参考数值10表示的装置，包括穿过管状主体14提供的填充机构12，以用来自管状主体14的通孔18的流体填充腔室16。

管状主体14是圆柱形管状部分，其在下端20具有销部分(未显示)和在上端22具有箱部分(未显示)，用于将主体14连接至油管柱，比如套管、衬筒或生产管道系统，其旨在永久设置或在井筒中完成，如本领域已知的。主体14具有内表面24，其形成通孔18的壁并且与柱的通孔共线。主体14也具有外表面26，其轮廓提供许多功能。

主体14的内表面24和外表面26设置在第一流体通道30中。第一流体通道30从内表面24上的第一端口32延伸至外表面26上的第二端口34。第二流体通道36也穿透主体14设置，以在外表面26上的第三端口38和也设置在外表面26上的第四端口40之间提供导管。为了实现在两个点，外表面26上的端口38、40之间移动的第二流体通道36，两个导管42、44分别从每个端口38、40下井至主体14。导管角度设置为在主体14中的点46汇合，其中第二流体通道36的方向转弯。第二34、第三38和第四40端口纵向沿着外表面26从上端22至下端20间隔。

朝着上端22，存在制动装置48，其是围绕主体14设置并且附着至其的环。在制动装置48的上端50，面52是斜的，而对面具有两个临近表面54、56。这些表面54、56垂直于通孔18的纵向中心轴。临近第一表面54是外套筒60的下端58。外套筒60围绕主体14设置，在端口34、38、40上方延伸至腔室16。在一种实施方式中，外套筒60形成紧固件62的一部分，以将可变形的套筒64保持至主体14，腔室16位于可变形的套筒64和主体14的外表面26之间。

外套筒60具有有轮廓的内表面66。在表面66上是向上面向的临近表面68，其设置在第三38和第四40端口之间。外套筒60的该临近表面68与制动装置48的向下面向的临近表面56、主体14的外表面26和外套筒60的内表面66一起限定外壳70。第二34和第三38端口接近外壳70。位于外壳70中的是活塞72。在图1的实施方式中，活塞72是围绕主体14设置的套筒。活塞72的长度比外壳70的临近表面56、68之间的距离更短，从而活塞72可相对于主体14移动。剪力销74提供保持工具，以首先将活塞72保持在适当的位置，其中其下端面76临近表面68。剪力销74位于活塞72和外套筒60之间。活塞72在外壳70下端的该设置并且被剪力销74保持称为第一构造。

活塞72的下端78比上端80更窄并且调整外壳70其下端82的尺寸，以为活塞72提供滑动配合。外壳70的下端82从第二端口34向下的侧延伸至临近表面68。密封84设置在活塞72的内表面86和主体14的外表面26之间。密封88也设置在活塞72的外表面90和外套筒60的内表面66之间。设置密封件84、88，以便隔离外壳70中活塞72的下78和上80末端。

活塞72具有透过下端78的两个开口92、94。开口92、94纵向间隔开并且当装置10以以第一构造时，基本上与第二34和第三38端口对齐。在第二端口34处，凹陷96提供在主体14中，从而当开口92位于凹陷96上方时，流体可从通道30流入开口92。随着活塞72的外表面90靠着外套筒60的内表面66运行，通道98纵向提供在活塞72的外表面90中。通道98提供连接第一开口92与第二开口94并且延伸至活塞72的下端面78的流动路径。

密封件100、102在第三端口38的每侧设置在主体14的外表面26上。每个密封件100、102围绕主体14沿圆周布置，以防止活塞72的内表面86和主体14的外表面26之间的流体沿着外壳70的下端82流动。

在活塞72的上端80设置开口环104，其位于内表面86上的凹陷中。凹陷106在外壳70的上端108处提供在主体14的外表面26上，当活塞72移动至外壳70的下端108时开口环104可设置在其中。凹陷106的深度使得开口环104部分设置在其中，以将活塞72锁至主体14。

在第四端口40处，外套筒60的内表面66和主体14的外表面26的轮廓提供了从第四端口40至腔室16的流体流动通道110。通过纵向间隔填充机构12与腔室16，通道110将填充机构12与腔室16分开。

尽管已经描述了通孔18和腔室16之间的单个流动路径，但是认识到任何数量的流动路径可并入机构12。多个端口32可通过主体14圆周设置，套筒或多个个体活塞72设置在离开端口34。任何数量的通道98可围绕套筒设置，提供末端水沟以连接它们所有围绕的活塞72的外表面90。同样地，可提供多个通道36并且主体14的外表面26上一系列平行设置的通道110可引导流体通过多个端口进入腔室16。

如上文所描述，在一种实施方式中，外套筒60形成紧固件62的一部分，以将可变形的套筒64保持至主体14，腔室16设置在可变形的套筒64和主体14的外表面26之间。可变形的套筒64围绕一部分管状主体14设置，主体14同轴设置在可变形的套筒64中。可变形的套筒64是钢桶，其通常由316L或合金28级钢形成，但是可以是经受弹性和塑性变形的任何其他适当级别的钢或任何其他金属材料或任何其他适当的材料。可变形的套筒64明显是比管道系统主体14的薄壁更低规格并且优选地由比用于管道主体14的更软的和/或更易延展的材料形成。可变形的套筒64可设置非均匀外表面比如有棱纹的、有沟槽的或其他有键的表面，以便当紧固在另一套管部分或井眼时，增加由可变形的套筒64产生的环形密封的效力。

弹性体或其他可变形的材料可结合至可变形的套筒64的外表面；这可作为单个涂层，但是优选地是中间具有空隙的多个带。

使用时，装置10以第一构造设置在柱上，如图1显示。活塞72设置为管道主体14上方的套筒并且靠着外壳70的下表面68设置。制动装置48设置在主体14上并且固定至主体14。然后，外套筒60放置在主体14上，以形成填充机构12的外壳70。剪切螺钉74的对其将使端口34、38与开口92、94对齐。

然后，装置10以第一构造下钻井。破裂盘可位于第一端口32处，以防止任何流体流入装置10，直到期望。当腔室16需要填充时，在第一端口32的流体压力增加。流体压力的该增加可通过增加通过柱的泵送或可通过将安装工具运行至端口32的位置并且经工具递送加压的流体至端口32。本文将参考图3描述该过程。

从通孔18流入端口32的流体将流过通道30，在端口34离开进入凹陷96并且进入活塞72中的开口92。从开口92流体将经开口94向下流入通道98进入第三端口38。活塞72通过剪力销74保持在适当的位置，从而活塞72不移动。密封件84和88的存在确保流体所以通过第二流体通道36引导至第四端口40。

在第四端口40存在未中断的流动路径通过通道110进入腔室16。腔室16相应地用来自通孔18的加压流体填充。腔室16将继续填充直到腔室中的压力16与剪力销74上的剪切率匹配。在该点，作用在密封件84、88之间的流体足够剪切销74并且活塞72将在外壳70中向上移动。

通道112显示在附图的图2中。通道112将第二端口34连接至开口92并且尺寸将随着活塞72在外壳70中移动。通过开口92的该流体流将移动通过通道98并且填充表面76和68的隔离形成的下外壳腔室。随着腔室填充，表面76上的压力继续使活塞72移动通过外壳70朝着上端22。移动期间，活塞上的密封件84、88分别保持密封至外套筒60和主体14的表面26，66，以使流体在外壳70的下端82。

随着活塞72向上移动，开口94将移动远离端口38并且活塞72的内表面86将在端口38上移动。开口94将穿过密封件100并且从而封闭通道36，通过纵向的方向用作滑动套筒阀门的活塞72密封在端口38，与中心轴共线。通过吸引横跨密封件100、102的密封表面78的作用，碎片保持离开端口38。滑动套筒，活塞72包含在设置在主体14的内表面24和外套筒60的外表面116之间的外壳70中。密封端口38在腔室16中包含在固定的压力下的流体。

为了将活塞72保持在密封位置中，活塞72移动直到开口环104向内自由移动至主体14上的凹陷106。开口环104正在主体14和活塞72之间桥连，以防止之间的相对纵向移动。制动装置118也存在于外壳中，以限制活塞72的向上移动。在该位置，如图2中阐释，装置视为以第二构造设置。

端口38的密封可保持在井位中，以保持腔室中流体的压力在固定的值。

现参附图的考图3，其根据本发明的实施方式提供了使可变形的套筒在井筒中膨胀的方法的图解。为了清楚，之前图中类似的部件已经给予相同的参考数值。

使用时，通过任何适当的方式，比如将装置10并入套管柱或衬管柱176或在钻井管线的末端和将柱钻入井筒178直到其达到裸井眼180中期望操作装置10的位置。该位置通常在井眼中可变形的套筒64膨胀的位置，以便，例如，隔离井眼180b位于套筒64上方的的部分与180d下方的部分，以便在区域180b、180d之间提供隔离屏障。另外进一步的装置10b可在相同柱176上进行，从而区域隔离可在区域180b中进行，以便注入、断裂或增产操作可在位于两个套筒64、64a之间的地层180b上进行。这阐释在图3B中。

可通过增加通孔18中的泵压力至表示在端口32处流体压力的预定的值设置每个套筒64、64a。变形的压力值可由下述计算：主体14的直径、井眼180在套筒64处的近似直径、套筒64的长度和套筒64的材料和厚度。变形的压力值是提供弹性膨胀足够使得套筒64径向远离主体14移动的压力，接触井眼的表面182和提供塑性变形变形至表向182。

当在端口32处施加变形的压力值，爆破阀盘，如果在端口32处安装，将爆炸，因为其设置低于变形的压力值。填充机构12设置为使得来自通孔18的流体进入主体14和套筒64之间的腔室16。该流体将增加腔室16中的压力，以便提供弹性膨胀，接触井眼的表面182和提供塑性变形变形至表面182，使得套筒64径向远离主体14移动。当已经实现变形时，填充机构12中的活塞72的密封表面78将关闭并且在腔室16中在等于变形的压力值的下捕获流体。

套筒64在塑性变形下将采取固定的形状，内表面146与井眼180的表面182轮廓匹配，并且外表面也与表面182的轮廓匹配，以提供有效隔离套筒64上方井眼180的环状面184的密封与低于套筒64的环状面186。如果两个套筒64、64a设置在一起，然后可为环状面184在套筒64、64a之间实现区域隔离。同时，套筒64、64a已经被有效居中化，将油管柱176紧固和锚定至井眼180。

实现套筒64变形的可选的方法显示在图3B中。该方法使用液压液递送工具188。一旦柱176达到其期望的位置，工具188可从地表通过软管190或其他适当的方法钻井至柱176。工具188配备上192和下194密封工具，其可操作地径向靠着主体14的内表面24膨胀至密封件，以一对隔离的区域，以便隔离位于密封件192、194之间的主体14的内部。应当注意，所述隔离的部分包括流体端口32。工具188也配备与柱176的内部流体连通的开口196。

为了操作工具188，密封装置192从表面致动以隔离管道主体14的部分。流体，其优选地是液压液，然后在压力下被泵入，该压力被设置为变形的压力值，通过盘绕的管道系统使得加压的流体流过工具开口196并且然后经端口32进入腔室16，并且如上文所描述以相同的方式起作用。

这样的流体递送工具188的操作的详细说明结合图27中显示的封隔器工具112描述在GB2398312中，对其有适当的修饰，其中密封工具92可通过修饰GB2398312的密封装置214、215提供，其内容通过引用并入本文。GB2398312的全部内容通过引用并入本文。

使用泵送方法，直接靠着套筒64的流体和膨胀材料的压力的增加造成套筒64径向向外移动并且靠着井眼180的一部分内圆周密封。腔室16中的压力继续增加，使得套筒64首先进行弹性膨胀，随后塑性变形。套筒64径向向外膨胀超过其屈服点，经受塑性变形直到套筒14变形靠着井眼180的表面182，如图3C中显示。因此，套筒14已经由于来自腔室内容物的压力可塑性变形和变形，而不需要任何机械膨胀工具。

当已经实现变形时，剪力销74将剪切并且滑动套筒72横跨和靠近端口38移动至腔室16，如上文所描述。端口38的闭合将关闭并且在腔室16中在等于变形的压力值的压力下捕获流体。滑动套筒72保持在端口38上方，从而流体不能从腔室16逃离并且套筒64将仍保持靠着井眼壁182变形。

随着密封表面78移动经过密封件100、102，碎片不能在端口38捕获并且将完全关闭产生的阀门，而对于井位没有任何渗漏或压力的丢失。

本发明的原理优势是其提供具有填充机构的井下装置，其在管道主体的外表面上提供滑动密封，以在腔室中包含流体，其提高了坍塌等级并且可通过通孔中流体流操作。

本发明的进一步优势是其提供了使可变形的套筒在井筒中膨胀的方法，其在期望的压力下提供密封腔室，以将套筒维持在变形的位置并且套筒的膨胀可仅仅通过增加通孔中的压力实现。

本发明仍进一步的优势是其提供了具有填充机构的井下装置，其中密封表面包含在处在管道主体的外表面的外壳中，从而通孔中不需要连接或部件。

本发明的仍进一步优势是其提供了具有填充机构的井下装置，其中填充机构临近腔室设置在装置上，从而装置可以是薄壁的，以维持大的通孔。

对本领域技术人员显而易见，在不背离本发明范围的情况下，可对本文描述的发明进行修饰。例如，填充机构可设置在腔室的一侧或两侧。填充机构可设置为填充多于一个腔室。

Claims (38)

1.一种井下装置，所述装置包括具有圆柱形通孔的管状主体、在主体外表面的腔室和控制通孔和腔室之间的流体流动的填充机构，所述填充机构包括通过管状主体的至少一个流体通道和在外表面处的滑动密封件设置，滑动密封件具有密封表面以在外表面上提供密封并且防止流体从通孔流动至腔室和其中所述滑动密封件设置经透过管状主体的第一流体通道通过流体流动操作。

2.根据权利要求1所述的井下装置，其中所述密封表面与管状主体的中心纵轴共线。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的井下装置，其中透过主体操作第二流体通道。

4.根据权利要求3所述的井下装置，其中所述第一流体通道是透过主体的导管，其在管状主体的内表面处的第一端口和在管状主体的外表面处的第二端口之间；和，第二流体通道是透过主体的导管，其在管状主体的外表面处的第三端口和在管状主体的外表面处的第四端口之间，所述第三端口和第四端口在主体的外表面上纵向间隔开。

5.根据前述权利要求任一项所述的井下装置，其中存在多个第一流体通道。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的井下装置，其中存在多个第二流体通道。

7.根据权利要求5或权利要求6所述井下装置，其中所述多个流体通道围绕纵轴沿圆周等距离设置。

8.根据权利要求4至7任一项所述的井下装置，其中外壳位于外表面上和其中第二端口离开进入所述外壳和所述密封表面设置在所述外壳中。

9.根据权利要求8所述的井下装置，其中所述外壳在围绕主体的套筒中形成并且所述滑动密封可以是滑动套筒。

10.根据权利要求8所述的井下装置，其中所述外壳靠近第二端口，所述滑动密封件是设置在外壳中的活塞。

11.根据权利要求8至10任一项所述的井下装置，其中第三端口从外壳离开并且离开第四端口的流体用于填充腔室。

12.根据权利要求11所述的井下装置，其中第四端口直接离开进入腔室。

13.根据权利要求11所述的井下装置，其中存在从第四端口至腔室的第三流体通道。

14.根据权利要求8至13任一项所述的井下装置，其中滑动密封设置在外壳中，在第一构造中流体可从第二端口流至第三端口，以填充腔室，和在第二构造中密封表面密封端口，以防止流体流动至腔室。

15.根据权利要求14所述的井下装置，其中在第二构造中密封表面密封第三端口。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的井下装置，其中通过流体压力作用于滑动密封件的末端表面，滑动密封件在第一构造和第二构造之间移动。

17.根据权利要求14至16任一项所述的井下装置，其中所述填充机构包括保持工具，以将滑动密封件保持在第一构造。

18.根据权利要求17所述的井下装置，其中保持工具是剪力销。

19.根据权利要求14至18任一项所述的井下装置，其中所述填充机构包括锁定工具，以将所述滑动密封件保持在第二构造。

20.根据权利要求19所述的井下装置，其中所述锁定工具是滑动密封件上的锁定环，其啮合在外壳的凹陷中。

21.根据权利要求8至20任一项所述的井下装置，其中所述外壳在管状主体的外表面和围绕管状主体设置的套筒的内表面之间形成。

22.根据权利要求21所述的井下装置，其中所述套筒的末端临近腔室。

23.根据权利要求21所述的井下装置，其中所述套筒的末端包括腔室。

24.根据前述权利要求任一项所述的井下装置，其中腔室在管状主体的外表面和围绕管状主体设置的可变形的套筒之间形成。

25.根据权利要求24所述的井下装置，其中固定工具出现在腔室的纵向末端，以将可变形的套筒保持至管状主体。

26.一种使套筒在井中变形的方法，其包括步骤：

(a)将根据权利要求1至25任一项所述的井下装置安装在管柱上，所述填充机构纵向上与腔室分开和所述腔室在可变形的套筒和管状主体的外表面之间形成；

(b)将所述滑动密封件保持在第一构造，以在通孔和腔室之间提供流体流动路径；

(c)在油管柱上运行装置进入井；

(d)增加通孔中的流体压力，以填充腔室；

(e)使用腔室中的流体，以使可变形的套筒径向移动远离管状主体并且在井筒中变形至壁，在管柱和壁之间产生环形密封；

(f)在预先选择的流体压力下释放滑动密封件；

(g)使滑动密封件在主体的外表面上纵向移动，以密封至腔室的通道；

(h)将滑动密封件锁定在第二构造中，以在预先选择的流体压力下密封腔室；和

(i)保持环形密封，以防止流体在管柱和井筒的壁之间流过所述装置。

27.根据权利要求26所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述方法包括将管状主体锚定至井筒的壁的步骤。

28.根据权利要求26或权利要求27所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述方法包括使管状主体相对于井筒的壁居中化的步骤。

29.根据权利要求26至28任一项所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述方法包括在管状主体和井筒的壁之间产生隔离屏障，以防止流体在环状面中流动的步骤。

30.根据权利要求26至29任一项所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述方法包括下述步骤：通过管柱将安装工具运行至所述装置；在骑跨所述端口的上密封和下密封将工具密封至管状主体的内表面；将流体注入密封之间的工具，以增加端口处通孔中的流体压力，以填充腔室。

31.根据权利要求30所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述方法包括从井去除安装工具的步骤。

32.根据权利要求26至31任一项所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述方法包括监测环状面中的流体流动和确定当流体流动停止时已经产生环形密封的步骤。

33.根据权利要求26至32任一项所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述井筒的壁是井眼壁或位于井中的另一个管比如套管或衬筒的内表面。

34.根据权利要求26至33任一项所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述管柱可以是钻柱、生产柱或部署在井中的管的任何其他设置。

35.根据权利要求26至28任一项所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述方法包括管柱上待在井筒中操作的多个井下装置。

36.根据权利要求35所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述井下装置在相同的预先选择的流体压力下操作。

37.根据权利要求35所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述井下装置在不同的预先选择的流体压力下操作，从而可依次产生环状密封件。

38.根据权利要求35所述的使套筒在井中变形的方法，其中所述井下装置通过使用安装工具依次操作。