CN108699899A - 通过结合可溶性金属护罩来延迟封隔器的膨胀的方法 - Google Patents

Abstract

描述了用于结合地下井筒操作的可膨胀封隔器组件以及相关联的系统和方法。所述可膨胀封隔器组件可包括护罩，所述护罩用于将密封元件维持在完全未激活配置中，直到所述封隔器组件到达所述井筒中的预定位置。所述护罩可由可溶性金属材料形成，使得所述井筒中的流体可去除所述护罩，且之后所述密封元件可通过暴露于所述井筒中的流体或通过暴露于从表面位置泵送的触发流体而快速扩展。扩展后的密封元件可与外管结构建立密封以隔离所述井筒的相邻部分。

Description

通过结合可溶性金属护罩来延迟封隔器的膨胀的方法

技术领域

本发明大体上涉及井下工具以及与油气勘探、钻井以及生产相关的操作。更确切地说，本发明的实施方案涉及包括可溶性金属护罩的可膨胀封隔器构造，所述护罩用于延迟安置在护罩内的密封元件的膨胀过程。

背景技术

在与来自地下地质层的烃类的勘探、钻井以及生产相关的操作中，封隔器或类似的隔离工具用于在井筒中的管状部件之间提供流体密封。例如，封隔器可围绕例如完井管柱等油管柱的外圆柱形表面设置，所述封隔器可伸到外管结构中，例如伸到套管柱或井筒的外露部分中。封隔器可径向扩展成与外管结构的内表面接触以在油管柱与外管结构之间界定的环中产生密封。在一些系统中，可采用机械或液压系统来使封隔器扩展。在其他系统中，可通过将封隔器中的可膨胀元件暴露于井筒中的预定触发流体来引起封隔器扩展。

可膨胀封隔器可包括合成橡胶元件，所述元件被选择以响应于暴露于特定的触发流体而扩展。触发流体可为存在于井筒中的流体，例如，烃基流体，或可为从表面泵送到井筒中的流体。此类型的被动致动可使可膨胀封隔器对于在例如其中空间对于机械或液压系统太过有限的一些应用中使用为有吸引力的。可膨胀封隔器还可在长期密封应用中提供可靠性或稳健性。在一些实例中，可膨胀封隔器可在到达井筒中的既定位置之前开始扩展。例如，在输送装置(例如，油管柱、连续油管、钢缆或钢丝绳)上伸到井筒中的可膨胀封隔器可在约两天的时间段之后到达既定深度，且可膨胀封隔器可在此时间段上暴露于触发流体。如果在放置封隔器时存在意料之外的延迟，那么可膨胀封隔器可在非既定位置处与外管结构进行接触。封隔器的继续膨胀可使得封隔器和/或输送装置卡在井筒中。

附图说明

本发明在下文中基于在附图中描绘的实施方案来详细描述，在所述附图中：

图1为根据本发明的示例性实施方案的包括在生产环境中操作的多个可膨胀封隔器组件的井下完井组件的部分横截面侧视图；

图2A为说明将封隔器的密封元件维持在未激活配置中的护罩构件的图1的可膨胀封隔器组件中的一个的横截面侧视图；

图2B为根据本发明的替代实施方案构造的可膨胀封隔器组件的横截面侧视图，所述图说明界定在护罩构件与密封元件之间的环形空腔；

图3A至图3B为在安装到外管结构中的相应顺序阶段中的图1的可膨胀封隔器组件的示意图；以及

图4为说明根据本发明的一个或多个示例性实施方案的用于将图1的可膨胀封隔器组件安装在井筒中并操作所述可膨胀封隔器组件的操作过程的流程图。

具体实施方式

本发明可在各种实例或附图中重复参考标号和/或字母。此重复是出于简单性和清晰性的目的，且就其本身而言并不指定所论述的各种实施方案和/或配置之间的关系。另外，空间相关术语，例如在……下方、在……之下、下部、在……之上、上部、井上、井下、上游、下游及类似者，可为便于描述而在本文中用于描述如所说明的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系，向上方向朝向对应的附图的顶部且向下方向朝向对应的附图的底部，井上方向朝向井筒的表面，井下方向朝向井筒的趾部。除非另外陈述，否则空间相关术语既定包括在使用或操作中的设备的除图中所描绘的朝向外的不同朝向。例如，如果图中的设备翻转，那么描述为“在其他元件或特征之下”或“在其他元件或特征下方”的元件随后将被定向为“在其他元件或特征之上”。因此，示例性术语“在……之下”可包括在……之上和在……之下的朝向两者。设备可以其他方式定向(旋转90度或在其他朝向上旋转)且在本文中使用的空间相关描述符可同样地得到相应解释。

此外，尽管附图可描绘井筒的具有特定朝向的部分中的设备，但除非另外指出，否则所属领域的技术人员应理解，根据本发明的设备可同样良好地适合用于具有其他朝向的井筒部分，所述其他朝向包括竖直的、倾斜的、水平的、弯曲的等。同样地，除非另外说明，否则尽管附图可描绘陆上操作，但所属领域的技术人员应理解，根据本发明的设备同样良好地适合用于离岸或海底操作。另外，除非另外说明，否则尽管附图可描绘被部分围封的井筒，但所属领域的技术人员应理解，根据本发明的设备可同样良好地适合用于完全裸眼的井筒。

1.示例性实施方案的描述

本发明包括可膨胀封隔器组件，所述可膨胀封隔器组件包括护罩，所述护罩围绕密封元件安置以用于隔离密封元件与在护罩外部的流体且由此将密封元件维持在完全未激活的配置中。护罩可由例如可溶性金属和/或可溶性聚合物等可溶性材料构造，使得井筒中的流体可去除护罩，且之后密封元件可通过暴露于井筒中的流体而快速扩展以与外管结构建立密封。

参考图1，说明在生产系统10的示例性操作环境中的多个可膨胀封隔器组件100a、100b、100c、100d，一般地和/或共同地被称为可膨胀封隔器组件100。生产系统10可用于通过井筒12从地质层“G”提取烃类。注意，可膨胀封隔器组件100还可应用于井筒检修系统、钻井系统、井筒储存和喷射操作及类似者。尽管所说明的井筒12从安置在地质层“G”上方的地表位置“S”延伸，但本发明的目标还可结合其中表面位置为海底的海底应用实践。

生产系统10的可膨胀封隔器组件100为安置在井筒12的大体上水平部分中的井下完井组件14的部件。完井组件14还包括例如层间控制阀(ICV)16等各种井下工具，所述井下工具可选择性地打开和闭合以允许和限制在井筒12与油管柱20的内部之间的流体连通。尽管完井组件14被描述为包括ICV 16，但所属领域的技术人员应认识到，其他井下工具可替代地或另外被提供用于各种井筒检修操作的执行，例如，增产操作、穿孔操作、压裂操作、酸化操作或类似者。ICV 16中的每一个通常安置在井筒12的延伸通过多个地层带22a、22b、22c以及22d(共同地或一般地称为地层带22)中的一个的部分内。可膨胀封隔器组件100在油管柱20中设置在ICV 16之间且与ICV 16纵向间隔开，使得可膨胀封隔器组件100可被激活(如下文所描述)以流体地隔离在井筒12的对应于地层带22a、22b、22c以及22d中的一个的个别部分中的每一ICV 16。每一ICV 16可用于选择性地允许在油管柱20与井筒的个别部分之间的流体连通。

在此实例实施方案中，钻井或检修机具26安置在表面位置“S”处且包括具有钻台30的井架28，油管柱20穿过所述钻台。钻井或检修机具26可为常规的，且可包括电机驱动绞车和用于在井筒12内升高和降低油管柱20的其他相关联装备。可膨胀封隔器组件100和ICV16联接在油管柱20内，使得钻井或检修机具26可操作以将可膨胀封隔器组件100和ICV 16升高或降低(或轴向地移动)至井筒12中的预定井下位置。如所说明，可膨胀封隔器组件100可在基本上未激活的配置中伸到井筒12中，其中可膨胀封隔器组件100不接合外管结构，例如，井筒12的壁或可结合到井筒12的一部分中的套管柱32。

在一些实施方案中，油管柱20可包括两个或多于两个同心定位的导管或油管柱(例如，第一工作管柱可定位在第二工作管柱内)。此外，油管柱可替代地包括连续油管、钻柱、工具管柱、分段式油管柱、接合式油管柱，或任何其他合适的输送装置或其组合，所述输送装置可用移动修井机、井筒检修单元或用于在井筒20内降低和/或降低油管柱20的另一合适设备操纵。因此，可设想，油管柱20可用于钻井、增产、完井或以其他方式检修井筒，或其组合。

生产系统10可另外包括用于激活可膨胀封隔器组件100的触发流体的至少一个来源36a、36b。触发流体可存储在表面位置“S”处，且在适合的时间处泵送到井筒12中以用于激活可膨胀封隔器组件100。在一些实施方案中，触发流体的第一来源36a和第二来源36b为不同的；使得可膨胀封隔器组件可被个别地激活。例如，如下文更详细描述，来自第一来源36a的触发流体可被泵送到井筒12中以激活第一可膨胀封隔器组件100a。然而，来自第一来源36a的触发流体可能并不是用于激活第二可膨胀封隔器组件100b的适合流体。因此，第二可膨胀封隔器组件100b可保持在未激活状态中，直到来自触发流体的第二来源36b的不同触发流体被泵送到井筒12中。在其他实施方案中，封隔器组件100中的一个或多个可通过已存在于井筒12中的井筒流体激活，所述井筒流体例如烃基流体或钻井流体。在实例实施方案中，触发流体可为水基流体(例如，水溶液、水等)、油基流体(例如，烃类流体、油流体、油质流体、萜烯流体、柴油、汽油、二甲苯、辛烷等)，或其组合。油基流体的商用非限制性实例包括EDC 95-11钻井流体。

现在参考图2A，可膨胀封隔器组件100的实施方案被说明为沿着纵向轴线“X”延伸。在图2A中说明的实施方案中，可膨胀封隔器组件100通常包括心轴102、周向地围绕心轴102的至少一部分安置的密封元件104、周向地围绕密封元件104安置的护罩构件106，以及一对保持元件108，护罩构件106在所述保持元件上被支撑在心轴102上。

在示例性实施方案中，心轴102可大体上由界定纵向轴线“X”的圆柱形或管状主体构造。心轴102的圆柱形或管状主体可包括一体式结构，例如导管或油管的连续长度，或替代地，心轴102可由两个或多于两个可操作地连接的部件构造。在所说明的实施方案中，心轴102界定连续的轴向流孔112，所述轴向流孔允许通过心轴102的流体连通。在其他实施方案(未示出)中，心轴102可包括实心的圆柱形构件。在所说明的实施方案中，心轴102经配置用于通过形成于心轴的轴向末端上的连接器116而结合到油管柱20(图1)中。连接器116可包括如所说明的心轴102的带螺纹部分，或替代地，连接器116可包括到油管柱20中的任何其他合适的连接，如所属领域的技术人员应了解。在所说明的实施方案中，连接器116允许心轴102结合在油管柱20内，使得心轴102的轴向流孔112与内部或油管柱20处于流体连通。

保持元件108周向地围绕心轴102安置在密封元件104的每一纵向侧上。保持元件108可通过焊接、螺钉、销或类似的机构来牢固地固定到心轴102，使得保持元件108可防止或限制密封元件104沿着心轴102的纵向移动(例如，沿着纵向轴线“X”)。保持元件108允许密封元件104的径向扩展，同时限制密封元件104的纵向移动。保持元件108可包括各种元件，包括但不限于一个或多个间隔环、一个或多个卡瓦、一个或多个卡瓦段、一个或多个卡瓦楔、一个或多个挤压限制器及类似者，或其组合。

在所说明的实施方案中，保持元件108将周向地围绕密封元件104的护罩构件106支撑在心轴102上。护罩构件106被支撑在心轴102上以流体地隔离密封元件104与护罩构件106的外部。在一些实施方案中，例如合成橡胶o形环等密封构件118可设置在护罩构件106与保持元件108之间以便于将密封元件104流体地隔离在心轴与护罩106之间。护罩构件106可选择性地从在井下的心轴102去除以便将密封元件104暴露于触发流体。在一些示例性实施方案中，机械或液压机构(未示出)可用于去除护罩构件106。在所说明的实施方案中，护罩构件106可由可溶性材料构造，使得护罩构件106可响应于暴露于井筒流体而溶解。在一些实例实施方案中，护罩构件106由可溶性金属材料和/或可溶性聚合物构造。

通常，如本文中所使用，“可溶性”材料是指经配置用于在暴露于井下井条件后被动降解或溶解的材料。例如，可溶性材料可包括在15％的KCl溶液中在200℉下具有超过0.01mg/cm²/hr的平均溶解速率的任何金属材料。可溶性金属材料通常还可包括在15％的KCl溶液中在200℉下每天失去其总质量的大于0.1％的金属材料。可溶性金属材料可容易地与氧气结合以形成非常稳定的氧化物，和/或可与水相互作用并产生双原氢气，和/或可通过氧、氢、氮或其他非金属元素的间隙吸收而变得容易脆化。可溶性金属材料可包括钙镁(Ca—Mg)合金、钙铝(Ca—Al)合金、钙锌(Ca—Zn)合金、镁锂(Mg—Li)合金、铝镓(Al—Ga)合金、铝铟(Al—In)合金，以及铝镓铟(Al—Ga—In)合金。一些可溶性材料包括具有处于较小的比例中的镓、铟、铋以及锡中的一个或多个的合金添加剂的铝。

当暴露于在井筒条件下的流体时，护罩构件106可降解或溶解。在井筒条件下的流体可为含水流体、水基流体、有机流体，和/或烃基流体。护罩构件106可经配置以预定速率降解或溶解，使得密封元件104在预定量的时间上保持流体隔离。护罩构件106的厚度可经选择使得直到可膨胀封隔器组件100可在井下延伸以到达特定的井筒带22a、22b、22c、22d(图1)或井筒12(图1)中的另一预定位置，护罩构件106才降解。在一些示例性实施方案中，护罩的厚度可为至少约0.0179(至少约18密耳或0.45mm)，使得护罩构件106可维持约2天或更多时间的时段。

一旦护罩构件106降解，密封元件104就可暴露于井筒12(图1)中的流体，如上文所描述，所述流体可包括从表面位置“S”泵送或已存在于井筒12中的触发流体。密封元件104由“可膨胀材料”构造，使得暴露于井筒12的触发流体可引起密封元件104在径向方向上的膨胀。出于本发明的目的，“可膨胀材料”可包括在与选定流体(即，触发流体或膨胀剂)接触或暴露于选定流体后膨胀(例如，显示出质量和体积的增加)的任何材料(例如，聚合物或合成橡胶)。在本文中，所述公开内容可指代聚合物和/或聚合材料。应理解，术语“聚合物”和/或“聚合材料”在本文中可互换地使用，且意图各自指代在存在或不存在传统地包括在此类材料中的其他添加剂的情况下包括至少一个聚合单体的成分。适合用作密封元件104的可膨胀材料的部分的聚合材料的实例包括但不限于均聚物、随机聚酯、嵌段聚酯、接枝聚酯、星形支化聚酯和超支化聚酯、其共聚物、其衍生物或其组合。术语“衍生物”在本文中被定义为包括由可膨胀材料中的一个或多个制成的任何化合物，例如，通过用另一原子或原子团替换可膨胀材料中的一个原子，在可膨胀材料中重新布置两个或多于两个原子，离子化可膨胀材料中的一个，或产生可膨胀材料中的一个的盐。如本文中所使用的术语“共聚物”并不限于两个聚合物的组合，而是包括任何数目的聚合物的任何组合，例如，接枝聚合物、三元共聚物及类似者。

出于本文中的公开内容的目的，可膨胀材料可被表征为弹性、体积变化的材料。在实施方案中，基于在溶解护罩构件106之前在表面位置“S”处或在井下的原始体积，即，在使密封元件104的可膨胀材料与触发流体接触之前的密封元件104的可膨胀材料的体积，密封元件104的可膨胀材料可膨胀从约105％到约500％，替代地从约115％到约400％，或替代地从约125％到约200％。在实施方案中，基于在使密封元件104的可膨胀材料与触发流体接触之前的密封元件104的厚度，密封元件104的膨胀间隙可增加从约105％到约250％，替代地从约110％到约200％，或替代地从约110％到约150％。出于本文中的公开内容的目的，膨胀间隙通过将密封元件104的半径在膨胀后的增加除以密封元件104在膨胀前的厚度来定义。如所属领域的技术人员应了解，且在本发明的帮助下，密封元件104的膨胀程度可取决于多种因素，包括井下环境条件(例如，温度、压力、与密封元件104接触的地层流体的成分、流体的具体重力、pH、盐度等)。出于本文中的公开内容的目的，在至少某一程度的膨胀(例如，部分膨胀、较大膨胀、完全膨胀)后，可膨胀材料可被称为“膨胀后材料”。在一些实施方案中，密封元件104可经配置以在与特定的触发流体接触后显示出径向扩展(例如，外径的增加)。

在一些实施方案中，密封元件104可大体上包括具有内孔的中空圆柱形结构(例如，管状和/或环状结构)。密封元件104可包括合适的内径、合适的外径和/或合适的厚度，例如，如所属领域的技术人员在查看本发明并考虑包括但不限于以下各项的因素后可选择：心轴102的大小/直径、密封元件104经配置以与其接合的管状结构134(图3A)、密封元件104意图或经配置以接合外管结构134所用的力，或其他相关因素。例如，密封元件104的内径可大约与心轴102的外径相同。在实施方案中，密封元件104可与心轴102密封接触(例如，不漏流体的密封)。虽然图2A的实施方案说明包括单一密封元件104的可膨胀封隔器组件100，但所属领域的技术人员在查看本发明后应了解，类似的可膨胀封隔器组件可包括两个、三个、四个、五个或任何其他合适数目的密封元件104。

现在参考图2B，根据本发明的替代实施方案构造的可膨胀封隔器组件120包括密封元件124，所述密封元件基本上与护罩构件106间隔开以在护罩构件106与密封元件124之间界定环形空腔130。在溶解了护罩构件106的一部分后，环形空腔130允许触发流体基本上围绕密封元件124，由此便于密封元件124的快速扩展。在一些实施方案中，在使可膨胀封隔器组件120伸到井筒12(图1)中之前，环形空腔130可用基本上不可压缩的流体“F”填充，例如，液体。不可压缩的流体“F”可支撑护罩构件106，且可经选择使得不可压缩的流体“F”不单独地激活密封元件124。一旦护罩构件106至少部分溶解，不可压缩的流体“F”就可被触发流体替换或与触发流体混合以引起密封元件124的膨胀。

3.操作的实例方法

参考图3A至图3B并参考图4，描述根据本发明的一个或多个示例性实施方案的用于使用可膨胀封隔器组件100的操作过程200。初始地在步骤202处，密封构件104围绕心轴102安装，且护罩构件106围绕密封构件104安装以流体地隔离密封构件104与护罩104的外部。护罩构件106可通过焊接、钎焊或在本领域中认识到的其他合适的方法，用紧固件紧固到保持元件108或直接地紧固到心轴102。

接着，在步骤204处，可膨胀封隔器组件100可伸到井筒12(图1)中的管状结构134(图3A)中，其中密封元件104在未激活配置中。管状结构134可包括任何井筒管，例如套管柱32(图1)或通过地质层“G”界定的井筒壁。当可膨胀封隔器组件100伸到井筒12中时，护罩构件106可开始溶解。在一些实施方案中，将可膨胀封隔器组件伸到井筒中可需要约2天。因为密封构件104流体地隔离在护罩106内，所以密封元件104可保持在完全或基本上未激活的配置中，直到可膨胀封隔器组件100到达其在井筒12中的既定位置。如果在将可膨胀封隔器组件100伸到井筒12中时存在意料之外的延迟，那么护罩构件106延迟密封元件104的任何膨胀，且可能允许可膨胀封隔器组件100在密封元件104在非既定位置中接合井筒12之前从井筒12去除，这可使可膨胀封隔器组件100的去除受挫。

一旦可膨胀封隔器组件100恰当地定位在外管构件134内，护罩构件106就可在步骤206处去除(图3B)。在一些实施方案中，护罩构件106通过用存在于井筒中的流体溶解护罩构件来溶解。在其他实施方案中，护罩可通过机械或液压激活结构(未示出)来去除，如所属领域的技术人员所了解。

接着，在步骤208处，密封元件208暴露于井筒12(图1)中的触发流体。触发流体可用于引起在井筒12中的密封元件104的全部同时膨胀，或引起在井筒12中的密封元件104的子集膨胀。密封构件104的膨胀可引起密封元件104的径向扩展，例如，朝向外管结构134。密封元件208可通过将触发流体从在表面位置“S”处的来源36a、36b中的至少一个泵送到井筒12中来暴露于触发流体，或护罩构件的去除可允许密封元件104暴露于已存在于井筒12中的触发流体。

密封元件104的继续膨胀可在步骤210处在心轴102与外管结构134之间产生密封(图3C)。在一些实施方案中，膨胀可在约3天内造成密封元件104与外管结构134之间的初始接触，且可继续如此膨胀以在约另5天内到达最大额定压差。保持元件108可在密封元件104膨胀并径向扩展时限制所述密封元件的纵向移动。在一些实施方案中，密封元件104通常可经配置以选择性地密封和/或隔离围绕油管柱20(图1)或其他输送装置的环形空间(例如，在油管柱20与管状结构134之间)的两个或多于两个相邻部分。例如，密封元件104可选择性地提供周向地围绕心轴102的外部的至少一部分延伸的障碍。

在一些实施方案中，过程200随后可返回到步骤208，其中第二触发流体可被引入以引起在另一可膨胀封隔器组件100中的密封元件104的膨胀。例如，第一特定触发流体，例如，来自第一来源36a，可引起可膨胀封隔器组件100a(图1)的密封元件104的膨胀，而第二可膨胀封隔器组件100b(图1)的密封元件104可并不通过所述特定的触发流体触发。不同的第二触发流体，例如，来自第二来源36b，可被引入以引起第二可膨胀封隔器组件100b的密封元件104的激活，例如，膨胀。以此方式，可膨胀封隔器组件100a、100b、100c以及100d可被顺序地激活以流体地隔离井筒中的相邻部分。在一些实施方案中，一旦密封元件被激活，来自井筒的井筒流体就可从井筒产生(例如，通过ICV 16(图1))，或喷射流体可被喷射到井筒12的相邻部分中的个别相邻部分中。

4.本发明的方面

在此部分中描述的本发明的方面提供用于以简化形式描述上文更详细描述的一系列概念。此部分既不意图识别所主张的标的物的关键特征或必需特征，也不意图用于帮助确定所主张的标的物的范围。

在一个方面中，本发明涉及一种用于定位在井筒中的可膨胀封隔器组件。可膨胀封隔器组件包括心轴、围绕心轴安置的密封元件，以及联接到心轴以流体地隔离密封元件与护罩的外部的护罩。密封元件由响应于暴露于触发流体而从心轴径向扩展的材料形成，且护罩可选择性地从在井下的心轴去除以便将密封元件暴露于井筒中的触发流体。

在一个或多个实施方案中，护罩由可溶性金属材料构造，且可溶性金属材料可包括镁合金、铝合金、镍、铜以及锡中的至少一者。在一些实施方案中，可溶性金属材料显示出至少约0.0179英寸或至少约18密耳的厚度。在一些实施方案中，心轴界定穿过其的纵向通道。在一些实施方案中，护罩由可溶性聚合物构造。

在一些实施方案中，可膨胀封隔器组件另外包括与密封元件相邻而牢固地联接到心轴的至少一个保持元件，使得所述至少一个保持元件限制密封元件沿着心轴的纵向移动。护罩可通过至少一个保持元件支撑在心轴上，且至少一个保持元件可支撑护罩使得在密封元件与护罩之间界定环形空腔。环形空腔可用基本上非压缩流体填充。

在另一方面中，本发明涉及一种使用可膨胀封隔器组件的方法。所述方法包括(a)在输送装置上将可膨胀封隔器组件伸到井筒中以将可膨胀封隔器组件定位在预定井下位置处，其中可膨胀封隔器组件的密封元件在未激活配置中，(b)在将可膨胀封隔器组件伸到井筒中之后，从可膨胀封隔器组件去除护罩，以及(c)使密封元件在预定位置处暴露于触发流体以由此激活密封元件以引起密封元件的膨胀。

在一些实施方案中，去除护罩另外包括用安置在预定井下位置处的井筒流体溶解护罩的可溶性材料。在一个或多个示例性实施方案中，使密封元件暴露于触发流体还包括在将可膨胀封隔器组件伸到井筒中之后，将触发流体从表面位置泵送到井筒中。在一些实施方案中，使密封元件暴露于触发流体另外包括包括用安置在预定井下位置处的井筒流体充满围绕密封元件的环形空腔。

在一个或多个示例性实施方案中，所述方法另外包括在使密封元件暴露于触发流体之后，用密封元件流体地隔离井筒的至少两个相邻部分。在一些实施方案中，所述方法另外包括从井筒的相邻部分中的个别相邻部分产生井筒流体或将喷射流体喷射到所述个别相邻部分中。

在另一方面中，本发明涉及一种井下可膨胀封隔器系统，所述系统包括输送装置；联接在输送装置内的至少一个心轴；围绕心轴安置的至少一个密封元件，所述至少一个密封元件由响应于暴露于触发流体而从至少一个心轴径向扩展的材料形成；以及至少一个护罩，所述护罩联接到至少一个心轴以流体地隔离至少一个密封元件与护罩的外部。至少一个护罩由可溶性材料构造，且基本上在径向方向上与至少一个密封元件的外表面间隔开。

在一些示例性实施方案中，井下可膨胀封隔器系统另外包括联接在输送装置内的井下工具，其中所述井下工具纵向地与密封元件间隔开，使得密封元件可流体地隔离在井筒的个别部分中的井下工具。在一些实施方案中，输送装置为油管柱且井下工具为流入控制阀，所述流入控制阀可用于选择性地允许在井筒与油管柱之间的流体连通。

在一些示例性实施方案中，井下可膨胀封隔器系统另外包括可选择性地输送到密封元件的触发流体的第一来源。在一些实施方案中，井下可膨胀封隔器系统另外包括第二密封元件和第二不同触发流体的来源，其中第二密封元件由响应于暴露于第二不同触发流体而径向扩展的材料形成。

本发明的摘要仅用于详尽地将通过粗略阅读来快速确定本发明的性质和主旨的方式提供给美国专利商标局，且所述摘要表示仅一个或多个实施方案。

虽然已详细描述各种实施方案，但本发明并不限于所示出的实施方案。所属领域的技术人员可想到上述实施方案的修改和调适。此类修改和调适在本发明的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种用于定位在井筒中的可膨胀封隔器组件，所述可膨胀封隔器组件包括：

心轴；

围绕所述心轴安置的密封元件，所述密封元件由响应于暴露于触发流体而从所述心轴径向扩展的材料形成；以及

护罩，所述护罩联接到所述心轴以流体地隔离所述密封元件与所述护罩的外部，所述护罩可选择性地从在井下的所述心轴去除，以便使所述密封元件暴露于所述井筒中的所述触发流体。

2.根据权利要求1所述的可膨胀封隔器组件，其中所述护罩由可溶性金属材料构造。

3.根据权利要求2所述的可膨胀封隔器组件，其中所述可溶性金属材料包括镁合金、铝合金、镍、铜以及锡中的至少一者。

4.根据权利要求2所述的可膨胀封隔器组件，其中所述可溶性金属材料显示出至少约0.0179英寸或至少约18密耳的厚度。

5.根据权利要求1所述的可膨胀封隔器组件，所述可膨胀封隔器组件还包括与所述密封元件相邻而牢固地联接到所述心轴的至少一个保持元件，使得所述至少一个保持元件限制所述密封元件沿着所述心轴的纵向移动。

6.根据权利要求5所述的可膨胀封隔器组件，其中所述护罩通过所述至少一个保持元件支撑在所述心轴上。

7.根据权利要求6所述的可膨胀封隔器组件，其中所述至少一个保持元件支撑所述护罩，使得在所述密封元件与所述护罩之间界定环形空腔。

8.根据权利要求7所述的可膨胀封隔器组件，其中所述环形空腔填充有基本上不可压缩的流体。

9.根据权利要求1所述的可膨胀封隔器组件，其中所述心轴界定通过其的纵向通道。

10.一种使用可膨胀封隔器组件的方法，所述方法包括：

在输送装置上将所述可膨胀封隔器组件伸到井筒中以将所述可膨胀封隔器组件定位在预定井下位置处，其中所述可膨胀封隔器组件的密封元件在未激活配置中；

在将所述可膨胀封隔器组件伸到所述井筒中之后，从所述可膨胀封隔器组件去除护罩；以及

使所述密封元件在所述预定位置处暴露于触发流体以由此激活密封元件以引起所述密封元件的膨胀。

11.根据权利要求10所述的方法，其中去除所述护罩还包括用安置在所述预定井下位置处的井筒流体溶解所述护罩的可溶性材料。

12.根据权利要求11所述的方法，其中使所述密封元件暴露于所述触发流体还包括在将所述可膨胀封隔器组件伸到所述井筒中之后，将所述触发流体从表面位置泵送到所述井筒中。

13.根据权利要求11所述的方法，其中使所述密封元件暴露于所述触发流体还包括用安置在所述预定井下位置处的所述井筒流体充满围绕所述密封元件的环形空腔。

14.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括在使所述密封元件暴露于所述触发流体之后，用所述密封元件流体地隔离所述井筒的至少两个相邻部分。

15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括从所述井筒的所述相邻部分中的个别相邻部分产生井筒流体或将喷射流体喷射到所述个别相邻部分中。

16.一种井下可膨胀封隔器系统，所述系统包括：

输送装置；

联接在所述输送装置内的心轴；

围绕所述一个心轴安置的密封元件，所述密封元件由响应于暴露于触发流体而从所述心轴径向扩展的材料形成；以及

护罩，所述护罩联接到所述心轴以流体地隔离所述密封元件与所述护罩的外部，所述护罩由可溶性材料构造且基本上在径向方向上与所述密封元件的外表面间隔开。

17.根据权利要求16所述的井下可膨胀封隔器系统，所述系统还包括联接在所述输送装置内的井下工具，其中所述井下工具纵向地与所述密封元件间隔开，使得所述密封元件可流体地隔离在所述井筒的个别部分中的所述井下工具。

18.根据权利要求17所述的井下可膨胀封隔器系统，其中所述输送装置为油管柱且所述井下工具为流入控制阀，所述流入控制阀可用于选择性地允许在所述井筒与所述油管柱之间的流体连通。

19.根据权利要求16所述的井下可膨胀封隔器系统，所述系统还包括可选择性地输送到所述密封元件的触发流体的第一来源。

20.根据权利要求19所述的井下可膨胀封隔器系统，所述系统还包括第二密封元件和第二不同触发流体的来源，其中所述第二密封元件由响应于暴露于所述第二不同触发流体而径向扩展的材料形成。