CN1309934C - 可扩张的井筒稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定器，用于对延伸至钻入地层的一井筒内的一径向扩张管状元件进行稳定。所述稳定器包括：选取自一段管状元件的一可径向扩张的管状构件；一围绕所述管状元件周围设置的套筒；以及至少一个与所述管状构件相连的稳定器支臂，各支臂在一弹簧力的作用下，可由径向缩进位置移至径向伸出位置。所述稳定器还包括锁定装置，用于在所述管状元件处于未扩张状态时，将各支臂锁定于缩进位置，并且通过管状构件的径向扩张而使支臂张开，从而使支臂移至其伸出位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种稳定器，用于稳定延伸于钻入地层的一井筒内的一管状元件。所述管状元件为例如，用水泥粘结于井筒内的一根套管。通常期望所述套管在凝结之前或凝结期间位于井筒的中心位置，以确保套管和井筒壁之间的环形水泥层能够在径向和纵向提供足够的隔离。在本说明书下文中所用到的术语“稳定器”和“扶正器”具有相同的含义。
背景技术
目前，已采用了各种扶正器对井筒内的管状元件，例如套管进行稳定或对中。该类扶正器中的一种为一弓形扶正器，它具有伸展至井筒壁上的弹簧型支臂。但是，这种公知扶正器较少用于需在井筒内径向扩张的管状元件。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的稳定器，该稳定器可对井筒内的可扩张管状元件进行充分地对中或稳定。
本发明提供了一种稳定器，用于稳定一延伸于钻入地层的一井筒内的可径向扩张管状元件，所述稳定器包括一选自管状元件的一段和一围绕所述管状元件周围设置的套筒的可径向扩张管状构件，以及至少一个与管状构件相连的稳定器支臂，而各支臂在一弹簧力的作用下，可由一径向缩进位置移至一径向伸出位置。所述稳定器还包括锁定装置，锁定装置被设置成在所述管状元件处于未扩张状态时，将各支臂锁定于缩进位置，并且在管状构件的径向扩张时而使支臂脱开锁定，从而使支臂移至其伸出位置。
因此，上述发明目的是按如下方式得以实现的，即通过井筒内管状构件的径向扩张，管状构件沿圆周方向展开，从而锁定装置解开锁定，并且各支臂在弹簧力的作用下移至其径向伸出位置。从而支臂被偏移至井筒壁上，并将管状元件稳定/对中于井筒内。
各支臂适宜与管状构件整体相连，并且所述弹簧力来源于当支臂处于其缩进位置时，所述支臂相对于所述管状构件元件发生的弹性变形。
为了使得管状元件易于在井筒内进行安装，优选地，支臂在处于缩进位置时沿管状构件的圆周方向伸展。
作为优选实施方式，稳定器包括若干所述支臂，所述支臂至少为两个，位于相同的圆周位置处并且相互之间按选定的间距隔开。
为了使管状元件足以在井筒内进行对中，稳定器适宜包括若干所述支臂，所述支臂至少为三个，并按选定的圆周间距相互隔开。
附图说明
下面将参照附图，通过实施例对本发明作更为详细的描述，其中：
图1示出了具有本发明一个实施方式中稳定器的一可扩张管状元件的透视图；
图2示出了图1的2-2横断面图；
图3示出了图1中的管状元件径向扩张后的视图；以及
图4示出了图3的4-4断面视图。
具体实施方式
参见图1和2，图中示出了径向扩张之前的一套管4形式的一管状元件，该管状元件为形成于地层内的一井筒(未示出)的管状元件。所述套管4具有一稳定器6，用于将套管4稳定和/或对中于井筒1内。稳定器6具有一可径向扩张管状构件，该构件为一围绕于套管2周围设置的套筒8形式。所述套筒8具有纵向重叠的纵向狭缝10(为了便于参考，仅示出若干狭缝)，从而仅需较小的扩张力来对套筒8进行径向扩张。另外，套筒8还具有三个沿套筒8的圆周规则隔开的切除部分12、12′、12″，其中，为了便于参考，图1仅示出了一个切除部分12。另外两个切除部分12′、12″的形状和大小与切除部分12类似。
切除部分12由四个矩形切除区14、15、16、17形成，所述切除区由纵向切口18连接在一起。切除区14、15、16、17和纵向切口18限定了三个矩形支臂19、20、21，所述支臂与套筒8的其余部分整体相连。
纵向切口18倾斜于套筒8的圆周方向伸展，从而限定各支臂19、20、21的倾斜圆周端面24、26、28，以及套筒8其余部分的互补倾斜圆周端面30。
参见图2，支臂19、20、21的倾斜端面24、26、28被锁定于套筒8其余部分的倾斜端面30之后，从而将支臂19、20、21保持于径向缩进位置。各支臂19、20、21在呈径向伸出位置(如图3所示)，并且同时不再沿径向缩进时，发生塑性变形，而支臂沿径向缩进时(如图2所示)则发生弹性变形。
进一步参见图3和4，图中示出了套管4和套筒8径向扩张后的套管4和稳定器6。支臂19、20、21的倾斜端面24、26、28不再被锁定于套筒8的其余部分的倾斜端面30之后，并且结果是支臂19、20、21沿它们各自的径向伸出位置伸展。
在正常工作期间，套管4设有稳定器4，其中，套筒8围绕套管4周围布置，而支臂19、20、21位于其缩进位置。然后，套管4被放下至井筒内，之后通过例如将一扩张器牵引或推送穿过套管4，使其发生径向扩张。在套管4扩张之前或扩张之后，水泥浆被泵送至井筒壁与套管4之间的环形空间内。
由于套管4径向扩张时，套筒8也被径向扩张。因此套筒8的狭缝10展开，从而扩张套筒所需的力相对较小。套筒8的沿径向扩张导致其沿圆周方向伸展，并且各支臂19、20、21的倾斜端面24、26、28因此而由套管4其余部分的倾斜端面解除锁定。由于支臂径向受到约束时所保存的弹性变形能得以释放，因此各支臂19、20、21的倾斜端面24、26、28一旦从端面30脱开锁定，便沿径向向外弹至井筒壁上。解除锁定之后支臂19、20、21的径向位置如图3所示。
支臂19、20、21的尺寸大小使得，支臂的顶端在支臂解除锁定之后偏移至井筒壁上，从而将套管4对中和稳定于井筒内。
套筒可设置开孔结构，而不是设置纵向狭缝。
另外，可在套管和井筒壁之间的环形空间内采用一种或若干中备择的环形封闭装置，而不是将套筒用水泥粘结于井筒内。
Claims (10)
1.一种稳定器，用于一延伸至钻入地层的一井筒内的可径向扩张管状元件，所述稳定器包括一选取自管状元件的一段和一围绕所述管状元件周围设置的套筒的可径向扩张的管状构件，以及至少一个与所述管状构件相连的稳定器支臂，各支臂在一弹簧力的作用下，可由径向缩进位置移至径向伸出位置；所述稳定器还包括锁定装置，锁定装置被设置成在所述管状元件处于未扩张状态时，将支臂锁定于缩进位置，并且在管状构件的径向扩张时而使支臂解除锁定，从而使所述支臂移至其伸出位置。
2.根据权利要求1所述的稳定器，其特征在于，所述支臂与所述管状构件整体连接，其中，所述弹簧力来源于当所述支臂处于其缩进位置时所述支臂相对于所述构件元件发生的弹性变形。
3.根据权利要求2所述的稳定器，其特征在于，所述支臂由所述管状构件的一切除部分所限定。
4.根据权利要求3所述的稳定器，其特征在于，当所述支臂处于其缩进位置时，沿管状构件的圆周方向伸展。
5.根据权利要求2-4之一所述的稳定器，其特征在于，所述锁定装置包括所述支臂的一圆周端面，该端面相对于所述管状构件的圆周方向倾斜伸展。
6.根据权利要求5所述的稳定器，其特征在于，所述锁定装置还包括所述管状构件的一圆周端面，该端面相对于所述管状构件的圆周方向倾斜伸展，所述支臂与所述管状构件的各自端面斜度互补。
7.根据权利要求1-4之一所述的稳定器，其特征在于，所述稳定器包括若干所述支臂，若干所述支臂包括至少两个所述支臂，这些支臂位于相同圆周位置上，并且按选定的轴向间距相互隔开。
8.根据权利要求1-4之一所述的稳定器，其特征在于，所述稳定器包括若干所述支臂，若干所述支臂包括至少三个所述支臂，这些支臂并按选定的圆周间距相互隔开。
9.根据权利要求1-4之一所述的稳定器，其特征在于，所述套筒为可扩张的带狭缝的管状构件。
10.根据权利要求1-4之一所述的稳定器，其特征在于，所述管状元件为一伸入井筒内的套管。
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