CN114585800A - 用于衬管悬挂器的减压金属元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了衬管悬挂器和使用方法。一种示例性方法包含将衬管悬挂器定位在井筒中；所述衬管悬挂器包括：两个密封元件，其设置在所述衬管悬挂器的外部上并且在它们之间具有空隙空间；以及减压金属元件，其设置在所述两个密封元件之间。所述方法进一步包含将井筒流体捕获在所述空隙空间中；其中所述井筒流体在所述空隙空间中热膨胀，在所述空隙空间中产生环空压力；以及通过实质性地更改所述减压金属元件来降低所述环空压力。

Description

用于衬管悬挂器的减压金属元件

技术领域

本公开涉及减压金属元件的用途，并且更具体地涉及金属元件用于降低由井筒流体的热膨胀引起的衬管悬挂器上的压力的用途。

背景技术

地热井可以钻穿地下地层，用于在各种地表和井下应用中转移热量。在一些情况下，地热井的一部分可以通过将套管放入井筒中并且通常用水泥固定到井筒中来加套管。然后，可以将油管柱送入和送出套管。可替代地，也可以将油管柱送入或送出井筒的任何未加套管的部分。

在一些操作中，可以使用衬管悬挂器，从套管柱或凝固的水泥层悬挂衬管。衬管悬挂器锚定至套管柱或凝固的水泥层的内部，并将衬管悬挂在套管柱或凝固的水泥层下方。悬挂式衬管和衬管悬挂器不会像套管柱或凝固的水泥层那样延伸到地表。衬管悬挂器还与套管柱或凝固的水泥层形成密封件，以防止流体从悬挂式衬管的外部流入其中。因此，流体流反而被引导通过衬管。

金属密封元件可以与衬管悬挂器一起用于一些井筒应用，诸如服务于地热井的应用。地热井可能具有极端温度(例如，超过350°F)，这可能使得其优选使用金属密封元件，因为它们可能比一些其他种类的密封元件更好地承受这些温度。井筒流体(诸如水)可能变得被截留在衬管悬挂器的外部上的金属密封元件之间。这些井筒流体的热膨胀可能会增加衬管悬挂器上的压力载荷。这种热膨胀在地热井和其他具有极端温度的井中可能特别令人担忧。本公开提供了用于在具有极端温度的井中使用衬管悬挂器的改进的装置和方法。

附图说明

下面参考附图详细地描述本公开的说明性实例，附图通过引用并入本文，并且其中：

图1是根据本文公开的实例的用于穿透地下地层的地热井的示例性管道系统的示意图；

图2是示出了根据本文公开的实例的图1的示例性管道系统的放大截面图；

图3是根据本文公开的实例的示例性衬管悬挂器的等距视图；

图4是根据本文公开的实例的衬管悬挂器的另一实例的等距视图；

图5A是根据本文公开的实例，在密封和锚固到井筒中的套管之后，衬管悬挂器的密封元件的放大截面图；

图5B是根据本文公开的实例，在减压金属元件已经降低密封元件之间的空间内的压力之后，衬管悬挂器的密封元件的放大截面图；

图6A是根据本文公开的实例，在密封和锚定到井筒中的套管之后，衬管悬挂器的密封元件的放大截面图；和

图6B是根据本文公开的实例，在减压金属元件已经降低密封元件之间的空间内的压力之后，衬管悬挂器的密封元件的放大截面图。

示出的附图仅是示例性的并且不旨在声明或暗示对其中可以实现不同实例的环境、架构、设计或过程的任何限制。

具体实施方式

本公开涉及减压金属元件的用途，并且更具体地涉及金属元件用于降低由井筒流体的热膨胀引起的衬管悬挂器上的压力的用途。

在几个说明性实例的以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且其中通过可以实践的说明性实例的方式示出。对这些实例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践它们，并且应当理解，在不脱离所公开实例的精神或范围的情况下，可以利用其他实例，并且可以进行逻辑结构、机械、电气和化学变化。为了避免不必要的细节以使本领域技术人员能够实践本文描述的实例，描述可以省略本领域技术人员已知的某些信息。因此，以下详细描述不应被视为限制性的，并且说明性实例的范围仅由所附权利要求限定。

除非另有说明，否则在本说明书和相关权利要求中使用的表示成分的量、性质诸如分子量、反应条件等的所有数字应被理解为在所有情况下都用术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据通过本公开的实例寻求获得的期望性质而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，每个数值参数至少应按照所报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。应该注意，当“约”在数字列表的开头时，“约”修饰数字列表的每个数字。此外，在一些数值范围列表中，列出的一些下限可能大于列出的一些上限。本领域技术人员将认识到，所选的子集将需要选择超过所选下限的上限。

除非另有说明，否则任何形式的术语“连接”、“接合”、“联接”、“附接”或描述元件之间相互作用的任何其他术语的使用并不意味着将相互作用限制为元件之间的直接相互作用，并且还可以包含所描述的元件之间的间接相互作用。此外，任何形式的术语“连接”、“接合”、“联接”、“附接”或描述元件之间相互作用的任何其他术语的任何使用包含在没有外部紧固件或连接装置的帮助下整体形成在一起的项目。在下面的讨论和权利要求中，术语“包含(including)”和“包括(comprising)”以开放式的方式使用，因此应该被解释为意味着“包含但不限于”除非另有说明，否则如在整个本文件中使用的，“或”不要求相互排他性。

术语井上和井下可以用于指各种部件相对于井的底部或末端的位置。例如，被描述为位于第二部件的井上的第一部件可能比第二部件更远离井的末端。类似地，被描述为位于第二部件的井下的第一部件可以比第二部件更靠近井的末端。

本文描述的装置、方法和系统的实例涉及将减压金属元件用于衬管悬挂器的用途。减压金属元件可以被放置在衬管悬挂器的外表面上，并且设置在密封元件之间。如本文所使用的，“密封元件”是指用于形成密封件的任何元件。减压金属元件可以在井筒温度下熔化，并且熔化的金属在体积上收缩，从而为捕获在密封元件之间的空间中的任何井筒流体的热膨胀提供额外的体积空间。可替代地，减压金属元件可以与井筒流体(例如，含水流体)反应，并且可以产生比未反应的减压金属元件和井筒流体的组合体积占据更少体积的反应产物。因此，反应产物将为任何未反应的井筒流体的热膨胀提供额外的体积空间。有利地，减压金属元件可以在高井筒温度(诸如那些超过350°F的高井筒温度)下使用。作为进一步的优点，当井筒流体具有高盐度时，减压金属元件可以使用。额外的优点是减压金属元件包括多种金属和金属合金。另一个额外的优点是，在一些实例中，减压金属元件可以用作备用密封元件，以补充衬管悬挂器的整体密封能力。一个其他优点是，减压金属元件可以被放置在现有的衬管悬挂器上，而不会影响或调整衬管悬挂器的外径或外部轮廓。

减压金属元件增加了可用于井筒流体的热膨胀的体积空间。在具体的实例中，水可以从250°F到650°F的温度升高膨胀40％。井筒流体(诸如水)可能变得被捕获在衬管悬挂器的密封元件之间。由井筒温度升高引起的水的热膨胀可能会对密封元件和衬管悬挂器施加不期望的压力。

减压金属元件经历材料更改，以向在所述材料更改后剩余的任何捕获井筒流体提供额外的体积空间。材料更改可以是物理更改(诸如相变)或化学更改(诸如反应产物的形成)。在任一实例中，可用于剩余井筒流体的热膨胀的体积空间增加，以允许密封元件之间的密封空隙空间内的环空压力减小。

在一些实例中，减压金属元件包括相变金属。金属可以通过熔化或通过电流反应从固态相变成液态相。通常，相变金属的实例包含当经历相变至液相时收缩的金属。在一些实例中，相变金属可以被合金化。金属合金可以是非共晶的或共晶的。如果合金是非共晶的，则它可能是亚共晶的或过共晶的。相变金属的实例包含但不限于铋、锑、镓、铅、锡、锰、镉、铝、铁、镁、镍、铍、钡、锌或任何组合或合金。合金的优选的实例包含但不限于铋、锑和镓的合金。

在一些实例中，减压金属元件包括可以与井筒流体反应以产生反应产物的反应性金属，所述反应产物的体积小于未反应的反应性金属和井筒流体的组合体积。镁可以用于说明当其与水反应以形成金属氢氧化物时，所占据的空间中的总体体积减少。取决于水的温度，镁和水可以具有52至66cm³/mol的体积。镁和水的反应产物氢氧化镁具有24.9cm³/mol的体积。反应产物的体积是未反应的镁和水的体积的38％至48％。从反应中放出的任何气体都可能逸出到井筒中，为额外的热膨胀提供了进一步的空间。作为另一个实例，取决于水的温度，钙和水可以具有45至52cm³/mol的体积。钙和水的反应产物氢氧化钙具有34.4cm³/mol的体积。反应产物的体积是未反应的钙和水的体积的65％至75％。作为另外的实例，取决于水的温度，铝和水可以具有67至77cm³/mol的体积。铝和水的反应产物氢氧化铝具有26cm³/mol的体积。反应产物的体积是未反应的钙和水的体积的33％至40％。

通常，反应性金属可以包括任何金属或金属合金，其经历反应以形成反应产物，所述反应产物的体积小于基础反应性金属和井筒流体的组合体积。合适的反应性金属的实例包含但不限于镁、钙、铝、锡、锌、铍、钡、锰或任何合金或组合。优选的金属包含镁、钙和铝。用于反应性金属的合适的金属合金的实例包含但不限于镁、钙、铝、锡、锌、铜、铍、钡、锰、锆、钇、钕、钆、银、锡、铼或任何组合的合金。优选的金属合金包含镁-锌、镁-铝、钙-镁或铝-铜的合金。

在一些实例中，反应性金属的金属合金可以包括非金属的合金化元素。这些非金属元素的实例包含但不限于石墨、碳、硅、氮化硼等。在一些实例中，金属被合金化以增加反应性和/或控制氧化物的形成。

在一些实例中，反应性金属的金属合金还与促进腐蚀或抑制钝化的掺杂金属形成合金，从而增加氢氧化物的形成。掺杂金属的实例包含但不限于镍、铁、铜、碳、钛、镓、锗、汞、钴、铱、金、钯或任何组合。

在一些实例中，金属或金属合金可以包括既能相变又能反应的金属。金属合金可以在固溶工艺、粉末冶金工艺中形成，或者通过如对本领域普通技术人员显而易见的任何其他方法形成。不管制造的方法如何，减压金属元件都可以在衬管悬挂器心轴上滑动，并且通过任何足够的方法保持就位。减压金属元件可以以一个实心件或以多个离散件的形式被放置在衬管悬挂器心轴上。一旦就位，减压金属元件就用端环、冲压环、保持环、固定螺钉或用于将减压金属元件保持在适当位置的任何其他此类方法保持在适当位置。如上所述，减压金属元件可以被形成和成形为配合在现有的衬管悬挂器上，因此不需要修改衬管悬挂器的外径或轮廓。

在一些任选的实例中，减压金属元件可以被制造成包含空隙，当减压金属元件改变相或与井筒流体反应时，空隙可以增加热膨胀的可用空间。在其他任选的实例中，中空的可压碎材料(例如玻璃微球)可以作为其制造的一部分被添加到减压金属元件中。中空的可压碎材料在超过压力阈值时会压碎。中空的可压碎材料的占据体积主要是空气。压碎中空的可压碎材料将因此增加井筒流体的热膨胀的可用体积。在一些任选的实例中，减压金属元件可以被制造成具有闭孔结构，当减压金属元件改变相或与井筒流体反应时，闭孔结构可以增加热膨胀的可用空间。

在一些实例中，减压金属元件可以用于补充由密封元件形成的密封。如果减压金属元件包括反应性金属，则反应产物(例如金属氢氧化物)可以在反应后固化并形成硬化的类似水泥的材料，这可以防止井筒流体穿过固体反应产物。反应产物还可以补充衬管悬挂器的密封元件的锚固能力。如果减压金属元件包括相变金属，则液体金属可以在这样的位置中重新凝固，以防止井筒流体穿过固体金属。固体金属还可以补充衬管悬挂器的密封元件的锚固能力。

通常，可能在井筒中热膨胀的井筒流体是水基流体。这些井筒流体包含但不限于盐水(saltwater)(例如，含有一种或多种溶解在其中的盐的水)、盐水(brine)(例如，饱和盐水，其可以从地下地层产生)、海水或其任何组合。在盐水(saltwater)、盐水(brine)和海水的情况下，井筒流体可以包括单价盐或二价盐。单价盐可以包含例如氯化钠盐、溴化钠盐、氯化钾盐、溴化钾盐等。二价盐可以包含例如氯化镁盐、氯化钙盐、溴化钙盐等。在一些实例中，井筒流体的盐度可能超过10％。有利地，本发明的减压金属元件可以不受与高盐度流体接触的影响。

减压金属元件可以用于高温地层中，例如，用于具有温度等于或超过350°F的区域的地层中。在一些实例中，减压金属元件可以用于高温地层和高盐度井筒流体。尽管本公开由于地热井的极端温度而提到了地热井，但是应当理解，本公开的教导不限于地热应用，而是可以应用于任何井，并且特别是那些温度等于或超过350°F的井，或者井筒流体容易受到不期望的热膨胀影响的任何这样的井。

图1是用于穿透地下地层15的地热井10的示例性管道系统(通常为5)的示意图。管道系统5包括地表套管20和从地表30下降的地表水泥护套25。管道系统5进一步包括两层中间套管35和中间水泥护套40，它们被部署并被同心嵌套在地表套管20内。在一些实例中，可以仅使用一层中间套管35。在一些实例中，可以钻浅井，所述浅井不使用中间套管35层。衬管悬挂器45被部署在最里面的中间套管35内。衬管悬挂器45可以用于从前一个套管(即最里面的中间套管35)内悬挂衬管55。衬管55可以是适合于悬挂在地热井10内的任何导管。衬管55是不像中间套管柱35那样延伸到地表30的导管。衬管悬挂器45密封在中间套管35内，允许衬管55在功能上充当中间套管35的延伸部。

图2是图1的示例性管道系统5的放大截面示意图。管道系统5用作穿透地下地层15的地热井10的导管。管道系统5包括地表套管20和将地表套管20锚定在井筒中的地表水泥护套25。地表套管20从地表30向下延伸到地热井10中的期望深度。中间套管35被同心地部署在地表套管20内。中间套管35可以用中间水泥护套40保持在地表套管20内的适当位置。尽管仅示出了一层中间套管35，但是应当理解，可以根据需要使用任意多层中间套管35。中间套管35的任何后续层可以在所示的中间套管35内彼此同心地嵌套。衬管悬挂器45被部署在中间套管35内。衬管悬挂器45从其端部悬挂衬管55。衬管悬挂器45用一系列密封元件50被锚固至中间套管35。密封元件50与中间套管35的相邻内表面形成外部密封件。形成的密封件防止井筒流体绕过衬管55和衬管悬挂器45。减压金属元件60可以被定位在密封元件50之间，以降低来自捕获在密封元件50与中间套管35的相邻内表面之间的任何空隙65中的井筒流体的压力。

应该清楚地理解，由图1至2示出的实例仅是本公开的原理在实践中的一般应用，并且各种其他实例也是可能的。因此，本公开的范围不以任何方式局限于本文描述的任何附图的细节。

图3是通常为100的衬管悬挂器的实例的等距视图。衬管悬挂器100在联接端105处联接到先前的套管并在所述套管内形成密封件。密封元件110形成外部密封件，以密封先前套管的表面，并将衬管悬挂器100锚定到先前的套管或凝固的水泥层。在一些实例中，密封元件110是金属密封元件，并形成金属对金属密封件或金属对水泥密封件。在其他实例中，密封元件110可以是非金属密封元件。衬管(未示出)可以被联接到悬挂端115并从悬挂端115悬挂。减压金属元件120可以被定位在密封元件110之间，以降低来自任何井筒流体的热膨胀的压力，所述井筒流体被捕获在形成于密封元件110与先前套管或凝固的水泥层的相邻内表面之间的任何空隙(例如，如图2所示的空隙65)中。如上所述，减压金属元件120通过提供额外的体积空间来降低空隙中的压力，被捕获的井筒流体可以在所述体积空间中热膨胀。

应当清楚地理解，由图3所示的实例仅是本公开的原理在实践中的一般应用，并且各种各样的其他实例都是可能的。因此，本公开的范围不以任何方式局限于本文描述的任何附图的细节。

图4是通常为200的衬管悬挂器的另一个实例的等距视图。衬管悬挂器200在联接端205处联接到先前的套管并在所述套管内形成密封件。金属密封元件210形成外部密封件，以密封先前的套管或凝固的水泥层的表面，并将衬管悬挂器200锚定到先前的套管或凝固的水泥层。非金属密封元件215可以靠近金属密封元件210设置，以形成针对先前的套管或凝固的水泥层的密封件。衬管(未示出)可以被联接到悬挂端220并从悬挂端220悬挂。减压金属元件225可以被定位在金属密封元件210和/或非金属密封元件215之间，以降低来自任何井筒流体的热膨胀的压力，所述井筒流体被捕获在形成于金属密封元件210和/或非金属密封元件215与先前的套管或水泥护套的相邻内表面之间的任何空隙(例如，如图2所示的空隙65)中。如上所述，减压金属元件225通过提供额外的体积空间来降低空隙中的压力，被捕获的井筒流体可以在所述体积空间中热膨胀。

尽管图4示出了单独放置在一系列金属密封元件210的端部上的两个非金属密封元件215，但是应当理解，可以使用任何数量的非金属密封元件215，并且非金属密封元件215可以根据需要与金属密封元件210以任何顺序或系列放置。

非金属密封元件215可以是任何种类的密封元件。非金属密封元件215可以包括任何油可膨胀、水可膨胀和/或可膨胀非金属材料的组合，如本领域普通技术人员所想到的。可膨胀非金属材料的具体实例是可膨胀弹性体。可膨胀非金属密封元件215在暴露于膨胀引发流体(例如，含油或含水流体)时会膨胀。通常，非金属密封元件215可以通过扩散膨胀，由此膨胀引发流体被吸收到非金属密封元件215的结构中，在所述结构中膨胀引发流体的一部分可以被保留。膨胀引发流体可以继续扩散到可膨胀的非金属密封元件215中，导致非金属密封元件215膨胀，直到它们接触相邻的表面。非金属密封元件215可以与金属密封元件210协同工作，以在衬管悬挂器200周围形成差动环形密封件。

应当清楚地理解，图4所示的实例仅是本公开的原理在实践中的一般应用，并且各种各样的其他实例都是可能的。因此，本公开的范围不以任何方式局限于本文描述的任何附图的细节。

图5A是衬管悬挂器的密封元件300在密封并锚定到井筒中的套管305之后的放大截面图。减压金属元件310设置在相邻密封元件300之间的空隙空间315中。在一些井操作中，在密封元件300已经围绕衬管悬挂器的外部形成密封件之后，井筒流体320可能变得被捕获在空隙空间315中。一旦密封，井筒流体320可能无法从封闭的空隙空间315中逸出。在具有非常高井下温度的井(诸如地热井)中，井筒流体320可能热膨胀。井筒流体320的热膨胀可以增加空隙空间315内的压力。空隙空间315内增加的压力可能影响通过密封元件300所形成的密封件和锚定的完整性。在它们的初始状态下，减压金属元件310减少了空隙空间315内可供井筒流体驻留的体积空间。减压金属元件310因此可以限制可能被捕获在空隙空间315中的井筒流体320的量。

继续参考图5A，减压金属元件310被示出处于在它们已经降低空隙空间315中的压力之前的其初始状态。减压金属元件310包括相变金属。减压金属元件310可以被放置在空隙空间315内，并用端环、冲压环、保持环、用于将减压金属元件保持在适当位置的任何这种方法的固定螺钉被保持在适当位置。可以选择减压金属元件310的组成，以便在特定的阈值温度下引起熔化或电流反应。

图5B是在减压金属元件310已经降低空隙空间315内的压力之后，衬管悬挂器的密封元件300的放大截面图。在图示的实例中，减压金属元件310已经被熔化或发生电流反应，并且这种相变产生在空隙空间315内占据较少体积的液体。当井筒内的温度超过减压金属元件310的熔化温度时，或者当减压金属元件310已经发生电流反应时，减压金属元件310的这种相变可能发生。在减压金属元件310已经改变相之后，捕获在空隙空间315内的井筒流体320将被提供用于热膨胀的额外体积空间。由减压金属元件310提供的额外体积空间允许随着井筒流体320在空隙空间315内热膨胀，空隙空间315内的压力降低。

在一些实例中，如果空隙空间315的几何形状有助于一部分再固化的金属接触先前的套管和衬管悬挂器的外表面，使得在再固化的金属上存在压差，则液体减压金属元件310可以再固化并补充由密封元件300提供的密封。

应该清楚地理解，由图5A至5B示出的实例仅是本公开的原理在实践中的一般应用，各种各样的其他实例也是可能的。因此，本公开的范围不以任何方式局限于本文描述的任何附图的细节。

图6A是在密封并锚定到井筒中的套管405之后的衬管悬挂器的密封元件400的放大截面图。减压金属元件410设置在相邻密封元件400之间的空隙空间415中。在一些井操作中，在密封元件400已经围绕衬管悬挂器的外部形成密封之后，井筒流体420可能变得被捕获在空隙空间415中。一旦被密封，此井筒流体420可能无法从封闭的空隙空间415中逸出。在具有非常高井下温度的井(诸如地热井)中，井筒流体420可能热膨胀。井筒流体420的热膨胀可以增加空隙空间415内的压力。空隙空间415内增加的压力可能影响由密封元件400执行的密封和锚固的完整性。在其初始状态下，减压金属元件410减少了空隙空间415内可供井筒流体420驻留的体积空间。减压金属元件410因此可以限制可能被捕获在空隙空间415中的井筒流体420的量。

继续参考图6A，减压金属元件410被示出处于在它们已经降低空隙空间415中的压力之前的其初始状态。减压金属元件410包括反应性金属。减压金属元件410可以被放置在空隙空间415内，并用端环、冲压环、保持环、用于将减压金属元件410保持在适当位置的任何这种方法的固定螺钉被保持在适当位置。减压金属元件410的组成可以被选择，以便与井筒流体420反应，以产生比井筒流体420和减压金属元件410的组合体积占据更少体积的反应产物。

图6B是在减压金属元件410已经降低空隙空间415内的压力之后，衬管悬挂器的密封元件400的放大截面图。在图示的实例中，减压金属元件410已经与井筒流体420反应。由此反应产生的反应产物在空隙空间415中占据的体积小于未反应的井筒流体420和减压金属元件410的组合体积。因此，任何未反应的井筒流体420将被提供额外的体积空间用于热膨胀。由减压金属元件410提供的这种额外的体积空间允许空隙空间415内的压力随着剩余的井筒流体在空隙空间415内热膨胀而降低。

在一些实例中，如果所形成的反应产物的量和空隙空间415的几何形状有利于一部分反应产物接触先前的套管和衬管悬挂器的外表面，使得在所形成的反应产物上存在压差，则减压金属元件410和井筒流体420的反应产物可以补充由密封元件400提供的密封。

应该清楚地理解，由图6A至6B示出的实例仅是本公开的原理在实践中的一般应用，各种各样的其他实例也是可能的。因此，本公开的范围不以任何方式局限于本文描述的任何附图的细节。

还应当认识到，所公开的衬管悬挂器也可以直接或间接影响在操作期间可能与衬管悬挂器接触的各种井下设备和工具。此类设备和工具可以包含但不限于井筒套管、井筒衬管、完井柱、插入柱、钻柱、连续油管(coiled tubing)、钢丝、钢丝绳、钻杆、钻铤(drillcollars)、泥浆马达、井下马达和/或泵、表面安装马达和/或泵、扶正器、涡轮钻具、刮泥器(scratchers)、浮子(例如，鞋、套环、阀等)、测井工具和相关遥测设备、致动器(例如机电装置、水力机械装置等)，滑动套筒、生产套筒、柱塞、筛网、过滤器、流量控制装置(例如流入控制装置、自主流入控制装置、流出控制装置等)，联接器(couplings)(例如，电动液压湿式连接、干式连接、感应式联接器等)、控制线路(例如，电气、光纤、液压等)、监控线路、钻头和铰刀、传感器或分布式传感器、井下热交换器、阀门和相应的驱动装置、工具密封件、封隔器、水泥柱塞、桥接柱塞和其他井筒隔离装置或部件等。这些部件中的任何一个都可以被包含在上面总体描述的系统中，并在任何附图中描述。

根据本公开和示出的附图，提供了用于将衬管悬挂在井筒中的衬管悬挂器。示例性衬管悬挂器包括两个设置在衬管悬挂器的外部的密封元件，以及设置在两个密封元件之间的减压金属元件。

此外或可替代地，衬管悬挂器可以单独地或组合地包含一个或多个以下特征。减压金属元件可以包括选自由铋、锑、镓、铅、锡、锰、镉、铝、铁、镁、镍、铍、钡、锌、钙、锡、铜、锆、钇、钕、钆、银、铼、它们的任何合金以及它们的任何组合组成的组的金属。减压金属元件可以包括具有至少一种合金化金属的金属合金，所述合金化金属选自由铋、锑、镓、铝、钙、镁及其任何组合组成的组。减压金属元件可以被制造成在减压金属元件内包含空隙。减压金属可以进一步包括中空的可压碎材料。

根据本公开和示出的附图，提供了用于降低井筒中衬管悬挂器周围的环空压力的方法。示例性方法包括将衬管悬挂器定位在井筒中；所述衬管悬挂器包括：设置在衬管悬挂器的外部并在其间具有空隙空间的两个密封元件，以及设置在两个密封元件之间的减压金属元件。所述方法进一步包括将井筒流体捕获在空隙空间中；其中井筒流体在空隙空间中热膨胀，在空隙空间中产生环空压力；以及通过实质性地更改减压金属元件来降低环空压力。

附加地或可替代地，所述方法可以单独地或组合地包含一个或多个以下特征。实质性地更改减压金属元件可以进一步包括改变减压金属元件的相。改变减压金属元件的相可以进一步包括熔化减压金属元件。改变减压金属元素的相可以进一步包括使减压金属元素进行电流反应。实质性地更改减压金属元件可以进一步包括使减压金属元件与井筒流体反应。减压金属元件可以包括选自由铋、锑、镓、铅、锡、锰、镉、铝、铁、镁、镍、铍、钡、锌、钙、锡、铜、锆、钇、钕、钆、银、铼、它们的任何合金以及它们的任何组合组成的组的金属。减压金属元件可以包括具有至少一种合金化金属的金属合金，所述合金化金属选自由铋、锑、镓、铝、钙、镁及其任何组合组成的组。减压金属元件可以被制造成在减压金属元件内包含空隙。减压金属元件可以进一步包括中空的可压碎材料。井筒可以是地热井的井筒。

提供了根据本公开和示出的附图的用于将衬管悬挂在井筒中的衬管悬挂器系统。示例性系统包括两个设置在衬管悬挂器的外部上的密封元件，以及设置在两个密封元件之间的减压金属元件。所述系统进一步包括联接到衬管悬挂器的第一端的衬管，以及联接到衬管悬挂器的第二端的导管。

附加地或可替代地，所述系统可以单独地或组合地包含一个或多个以下特征。减压金属元件可以包括选自由铋、锑、镓、铅、锡、锰、镉、铝、铁、镁、镍、铍、钡、锌、钙、锡、铜、锆、钇、钕、钆、银、铼、它们的任何合金以及它们的任何组合组成的组的金属。减压金属元件可以被制造成在减压金属元件内包含空隙和/或中空的可压碎材料。导管可以是套管或凝固水泥层。井筒可以是地热井的井筒。

前面的描述提供了本文公开的装置、系统和使用方法的各种实例，这些实例可以含有不同的方法步骤和部件的替代组合。应当理解，尽管本文可能讨论了单独的实例，但是本公开覆盖了所公开实例的所有组合，包含但不限于不同的部件组合、方法步骤组合以及系统的属性。应当理解，组合物和方法是以“包括(comprising)”、“含有(containing)”或“包含(including)”各种组分或步骤来描述的。系统和方法也可以“基本上由各种部件和步骤”或“由各种部件和步骤组成”。此外，如在权利要求中使用的不定冠词“一(a)”或“一(an)”在本文被定义为表示它引入的一个或多于一个的要素。

为了简洁起见，本文仅明确地公开了某些范围。然而，来自任何下限的范围可以与任何上限组合以列举未明确列举的范围，以及来自任何下限的范围可以与任何其他下限组合以列举未明确列举的范围。以同样的方式，来自任何上限的范围可以与任何其他上限组合，以列举未明确列举的范围。另外，每当公开具有下限和上限的数值范围时，落入所述范围内的任何数字和任何包含的范围都被具体公开。特别地，本文公开的每一个数值范围(形式为“从约a到约b”，或者等效地“从约a到b”，或者等效地“从约a-b”)应被理解为阐述包含在更宽数值范围内的每一个数字和范围，即使没有明确列举。因此，每个点或单个值可以作为其自身的下限或上限，与任何其他点或单个值或任何其他下限或上限相结合，以列举未明确列举的范围。

呈现了一个或多个结合本文公开的实例的说明性实例。为了清楚起见，在本申请中没有描述或示出物理实现的所有特征。因此，所公开的系统和方法很好地适于实现所提到的目的和优点，以及其中固有的那些目的和优点。上面公开的特定实例仅是说明性的，因为本公开的教导可以以对受益于本文的教导的本领域技术人员显而易见的不同但等效的方式进行修改和实践。此外，除了在下面的权利要求中描述的以外，不打算对本文所示的构造或设计的细节进行限制。因此，很明显，上面公开的特定说明性实例可以被更改、组合或修改，并且所有此类变化都被认为在本公开的范围内。本文说明性公开的系统和方法可以在没有本文没有具体公开的任何要素和/或本文公开的任何任选的要素的情况下被适当地实施。

尽管已经详细地描述了本公开及其优点，但是应当理解，在不脱离由如所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和更改。

Claims (20)

1.一种用于降低衬管悬挂器周围的环空压力的方法，所述方法包括：

将衬管悬挂器定位在井筒中，所述衬管悬挂器包括：

两个密封元件，所述密封元件设置在所述衬管悬挂器的外部上并且在它们之间具有空隙空间，以及

设置在所述两个密封元件之间的减压金属元件；

将井筒流体捕获在所述空隙空间中，其中所述井筒流体在所述空隙空间中热膨胀，在所述空隙空间中产生环空压力；和

通过实质性地更改所述减压金属元件来降低所述环空压力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述实质性地更改所述减压金属元件包括改变所述减压金属元件的相。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述改变所述减压金属元件的相包括熔化所述减压金属元件。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述改变所述减压金属元件的相包括使所述减压金属元件进行电流反应。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述实质性地更改所述减压金属元件包括使所述减压金属元件与所述井筒流体反应。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述减压金属元件包括选自由铋、锑、镓、铅、锡、锰、镉、铝、铁、镁、镍、铍、钡、锌、钙、锡、铜、锆、钇、钕、钆、银、铼、其任何合金及其任何组合组成的组的金属。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述减压金属元件包括具有至少一种合金化金属的金属合金，所述合金化金属选自由铋、锑、镓、铝、钙、镁及其任何组合组成的组。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述减压金属元件被制造成在所述减压金属元件内包含空隙。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述减压金属元件进一步包括中空的可压碎材料。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述井筒是地热井的井筒。

11.一种用于悬挂衬管的衬管悬挂器，所述衬管悬挂器包括：

设置在所述衬管悬挂器的外部上的两个密封元件；和

设置在所述两个密封元件之间的减压金属元件。

12.根据权利要求11所述的衬管悬挂器，其中所述减压金属元件包括选自由铋、锑、镓、铅、锡、锰、镉、铝、铁、镁、镍、铍、钡、锌、钙、锡、铜、锆、钇、钕、钆、银、铼、其任何合金及其任何组合组成的组的金属。

13.根据权利要求11所述的衬管悬挂器，其中所述减压金属元件包括具有至少一种合金化金属的金属合金，所述合金化金属选自由铋、锑、镓、铝、钙、镁及其任何组合组成的组。

14.根据权利要求11所述的衬管悬挂器，其中所述减压金属元件被制造成在所述减压金属元件内包含空隙。

15.根据权利要求11所述的衬管悬挂器，其中所述减压金属进一步包括中空的可压碎材料。

16.一种用于将衬管悬挂在井筒中的衬管悬挂器系统，所述系统包括：

衬管悬挂器，所述衬管悬挂器包括：

设置在所述衬管悬挂器的外部上的两个密封元件，以及

设置在所述两个密封元件之间的减压金属元件，

联接到所述衬管悬挂器的第一端的所述衬管；和

连接到所述衬管悬挂器的第二端的导管。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述减压金属元件包括选自由铋、锑、镓、铅、锡、锰、镉、铝、铁、镁、镍、铍、钡、锌、钙、锡、铜、锆、钇、钕、钆、银、铼、其任何合金及其任何组合组成的组的金属。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述减压金属元件被制造成在所述减压金属元件内包含空隙和/或中空的可压碎材料。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述导管是套管或凝固水泥层。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述井筒是地热井的井筒。

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