CN1399704A - 密封环的安装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在一个环形空间中安装一个密封环(25)的设备(10)，所述环形空间形成于一个大直径管(3)和一个伸进该大直径管中的小直径管(4)之间。该设备包括一个适合定位在所述大直径管中接近所述环形空间的位置的载送组件(15)，该载送组件设有一个可相对于该载送组件(15)在一个第一位置和一个第二位置之间轴向移动的载送环(20)，用来通过所述载送环从所述第一位置到所述第二位置的移动而轴向移动所述密封环，使之进入所述环形空间，该设备还包括一个用来将所述载送环(20)从所述第一位置移到所述第二位置的炸药包(27)，以及选择性地引爆所述炸药包的引爆装置(29)。
Description
本发明涉及密封环的安装。具体来说，本发明涉及一种用来在井中安装密封环的设备，所述井用来从地层中开采流体或者在地层中存储流体。这样的井是衬有井管的井眼，所述井管是套管柱或者衬管的形式。特别地，对于深井来说，井眼是通过分段钻井完成的，其中，每一段用下入井眼中的套管柱装衬，并且，每个下一段的井眼的内径都比前面(各)段的内径要小。因此，用于下一段的套管柱的外径也比前面(各)段的外径小。
两管之间的环形空间称为环空间隙。本领域普通技术人员能够选择在特定条件下所需的该环空间隙，以便下一段管能够通过前面(各)段管下放。
套管柱的外表面和井眼的所述内表面之间的所述环形空间通常注以水泥。水泥可以注满套管的整个长度，也可以只在套管的下部。
为了防止渗漏，下一段(具有较小外径的)管的上端挂在前一段(具有较大内径)的管的下端中，形成一个重叠区。在该重叠区中安装有一个密封环。
本发明的一个目的是提供一种安装所述密封环的设备。
根据本发明，提供了一种在一个环形空间中安装一个密封环的设备，所述环形空间形成于一个大直径管和一个伸进该大直径管中的小直径管之间，该设备包括一个适合定位在所述大直径管中接近所述环形空间的位置的载送组件(carrier block)，该载送组件设有一个可相对于该载送组件在一个第一位置和一个第二位置之间轴向移动的载送环(carrier ring)，用来通过所述载送环从所述第一位置到所述第二位置的移动而轴向移动所述密封环，使之进入所述环形空间，该设备还包括一个用来将所述载送环从所述第一位置移到所述第二位置的炸药包，以及选择性地引爆所述炸药包的引爆装置。
在本说明书和权利要求书中，用语“大直径上部管”用来指具有较大内径的管段，用语“小直径下部管”用来指具有较小外径的管段。所述管可以是任何适合的井管，比如套管或衬管。
本发明不仅可应用于所述重叠区，还可在下一套管柱万一卡住时用作临时密封。
下面结合附图详细描述本发明。
附图简要图示了本发明的设备在两个位置的纵剖面。在第一位置(在附图的左半部)，所述设备被下到井眼中；在第二位置(在附图的右半部)，密封环已被装好。
附图中示出了地层2中的一个井眼1。该井眼1装衬有一个大直径上部套管3和一个小直径下部套管4。所述井眼壁和所述套管3和4之间的环形空间充以水泥6。可以有一个套管悬挂器(图中未示出)用来悬挂所述下部套管4。
本发明的所述设备10包括一个具有一个自由端12和一个相对端13的圆柱形找中器11。所述相对端13装有一个盖14，通过它所述设备1能被连接到一个管柱(string of pipe)(图中未示出)的下端，以将所述设备10下入所述上部套管3中。所述管可以是一个钻管柱、一根导管(tubing)或者螺旋管(coil tubing)。
所述设备10还包括一个设置在所述圆柱形找中器11的所述相对端13附近的载送组件15。该载送组件15有一个环形凹槽17，该凹槽有一个对着所述圆柱形找中器11的所述自由端12的开口端。所述载送组件最好是所述圆柱形找中器11的构成部分。
另外，所述设备10包括一个可滑动地设置在所述圆柱形找中器11上的载送环20。该载送环20在一端有一个能够与所述环形凹槽17配合的环形凸起21，在另一端有一个密封环25。
还有一个炸药包27设置在所述环形凹槽17中。该炸药包27有一个合适的引爆器29，该引爆器29通过导爆管(detonation transferconduits)30与所述炸药包27连通。所述引爆器29由从地表通过电缆31传递到所述设备10的电信号激励启动，所述电缆31穿过所述盖14中的一个开口(图中未用附图标记表示)。
在正常操作中，所述设备10在一个管柱(图中未示出)的下端被下到井眼中所需的井下位置，使所述密封环25的下端触及所述小直径下部套管4的顶部。该位置图示于附图的左半部。为了安装该密封环，通过电缆31传送一个电信号启动引爆器29。引爆器29的启动导致所述炸药包27爆炸，将所述密封环25压入所述大直径上部套管3和所述小直径下部套管4之间的所述环形空间32中。当所述载送环的下表面33与所述小直径下部套管4的上表面接触时，所述载送环20的向下运动就停止。该位置图示于附图中的右半部。
所述圆柱形找中器11最好设有一组在所述自由端附近、沿所述圆柱形找中器11的圆周均匀布置的狭缝，以允许流体的通过。
所述密封环25可由任何合适的材料制成，例如硬橡胶、软金属或者形状记忆合金。
所述载送环20的内径最好基本上等于所述圆柱形找中器11的最大外径，这样，当退回所述设备10时，所述密封环25仍然保持在位。
所述引爆器29另外还可以用电池和时钟机构(图中未示出)启动，或者以压力脉冲形式的信号启动。
本发明的所述设备也可以用在井口中，或者用在井的管头中。
所述密封环最好由形状记忆金属制成，其中，在该密封环的温度变化跨越该形状记忆金属的转变温度时，该密封环可以从密封环的壁较薄的第一形状膨胀到所述壁较厚的第二形状。
在以上述方式将密封环安装到所述环形空间中的过程中，所述密封环处在其第一(薄的)形状。然后改变该密封环的温度，越过所述转变温度，这样该密封环就会膨胀到所述第二(厚的)形状。由于所述两个管的存在防止了膨胀不受限制，使得密封环的部分膨胀效应转而在所述密封环和所述两管之间产生压力。该压力确保了所述两管之间的充分的金属到金属密封。
Claims (6)
1.一种在一个环形空间中安装一个密封环的设备，所述环形空间形成于一个大直径管和一个伸进该大直径管中的小直径管之间，该设备包括一个适合定位在所述大直径管中接近所述环形空间的位置的载送组件，该载送组件设有一个可相对于该载送组件在一个第一位置和一个第二位置之间轴向移动的载送环，用来通过所述载送环从所述第一位置到所述第二位置的移动而轴向移动所述密封环，使之进入所述环形空间，该设备还包括一个用来将所述载送环从所述第一位置移到所述第二位置的炸药包，以及选择性地引爆所述炸药包的引爆装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述载送组件设有一个环形凹槽，所述载送环设有一个环形凸起，当所述载送环处在所述第一位置时，所述环形凸起与所述环形凹槽配合，其特征还在于，所述炸药包设置在所述环形凹槽中。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，该设备还包括一个直径基本上等于所述小直径管的内径的圆柱形找中器，该找中器这样设置：当所述载送组件位于接近所述环形空间的所述位置时，该找中器伸入所述小直径管中。
4.如权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述引爆装置设置在所述载送组件的一个中央部分中，其特征还在于，所述载送组件设有一组连通所述引爆装置和所述炸药包的导爆管。
5.如权利要求1到4之一所述的设备，其特征在于，所述密封环由一种形状记忆金属制成，其特征还在于，在该密封环的温度变化跨越该形状记忆金属的转变温度时，该密封环可以从密封环的壁较薄的第一形状膨胀到所述壁较厚的第二形状。
6.基本如前结合附图所述的设备。
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