專利名稱：可擴張的井筒穩定器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種穩定器，用于穩定延伸于鉆入地層的一井筒內的一管狀元件。所述管狀元件為例如，用水泥粘合于井筒內的一根套管。通常期望所述套管在凝結之前或凝結期間位于井筒的中心位置，以確保套管和井筒壁之間的環形水泥層能夠在徑向和縱向提供足夠的隔離。在本說明書下文中所用到的術語“穩定器”和“對中器”具有相同的含義。
背景技術：
目前，已采用了各種對中器對井筒內的管狀元件，例如套管進行穩定或對中。該類對中器中的一種為一弓形對中器，它具有伸展至井筒壁上的彈簧型支臂。但是，這種公知對中器較少用于需在井筒內徑向擴張的管狀元件。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種改進的穩定器，該穩定器可對井筒內的可擴張管狀元件進行充分地對中或穩定。
本發明提供了一種穩定器，用于穩定一延伸于鉆入地層的一井筒內的可徑向擴張管狀元件，所述穩定器包括一選自管狀元件的一段和一圍繞所述管狀元件周圍設置的套筒的可徑向擴張管狀構件，以及至少一個與管狀構件相連的穩定器支臂，而各支臂在一彈簧力的作用下，可由一徑向縮進位置移至一徑向伸出位置。所述穩定器還包括鎖定裝置，鎖定裝置被設置成在所述管狀元件處于未擴張狀態時，將各支臂鎖定于縮進位置，并且在管狀構件的徑向擴張時而使支臂脫開鎖定，從而使支臂移至其伸出位置。
因此，上述發明目的是按如下方式得以實現的，即通過井筒內管狀構件的徑向擴張，管狀構件沿圓周方向展開，從而鎖定裝置解開鎖定，并且各支臂在彈簧力的作用下移至其徑向伸出位置。從而支臂被偏移至井筒壁上，并將管狀元件穩定/對中于井筒內。
各支臂適宜與管狀構件整體相連，并且所述彈簧力來源于當支臂處于其縮進位置時，所述支臂相對于所述管狀構件元件發生的彈性變形。
為了使得管狀元件易于在井筒內進行安裝，優選地，支臂在處于縮進位置時基本上沿管狀構件的圓周方向伸展。
作為優選實施方式，穩定器包括若干所述支臂，所述支臂至少為兩個，基本上位于相同的圓周位置處并且相互之間按選定的間距隔開。
為了使管狀元件足以在井筒內進行對中，穩定器適宜包括若干所述支臂，所述支臂至少為三個，并按選定的圓周間距相互隔開。
附圖簡要說明下面將參照附圖，通過實施例對本發明作更為詳細的描述，其中
圖1示出了具有本發明一個實施方式中穩定器的一可擴張管狀元件的透視圖；圖2示出了圖1的2-2橫斷面圖；圖3示出了圖1中的管狀元件徑向擴張后的視圖；以及圖4示出了圖3的4-4斷面視圖。
具體實施例方式
參見圖1和2，圖中示出了徑向擴張之前的一套管4形式的一管狀元件，該管狀元件為形成于地層內的一井筒(未示出)的管狀元件。所述套管4具有一穩定器6，用于將套管4穩定和/或對中于井筒1內。穩定器6具有一可徑向擴張管狀構件，該構件為一圍繞于套管2周圍設置的套筒8形式。所述套筒8具有縱向重疊的縱向狹縫10(為了便于參考，僅示出若干狹縫)，從而僅需較小的擴張力來對套筒8進行徑向擴張。另外，套筒8還具有三個沿套筒8的圓周規則隔開的切除部分12、12’、12”，其中，為了便于參考，圖1僅示出了一個切除部分12。另外兩個切除部分12’、12”的形狀和大小與切除部分12類似。
切除部分12由四個矩形切除區14、15、16、17形成，所述切除區由縱向切口18連接在一起。切除區14、15、16、17和縱向切口18限定了三個矩形支臂19、20、21，所述支臂與套筒8的其余部分整體相連。
縱向切口18傾斜于套筒8的圓周方向伸展，從而限定各支臂19、20、21的傾斜圓周端面24、26、28，以及套筒8其余部分的互補傾斜圓周端面30。
參見圖2，支臂19、20、21的傾斜端面24、26、28被鎖定于套筒8其余部分的傾斜端面30之后，從而將支臂19、20、21保持于徑向縮進位置。各支臂19、20、21在呈徑向伸出位置(如圖3所示)，并且同時不再沿徑向縮進時，發生塑性變形，而支臂沿徑向縮進時(如圖2所示)則發生彈性變形。
進一步參見圖3和4，圖中示出了套管4和套筒8徑向擴張后的套管4和穩定器6。支臂19、20、21的傾斜端面24、26、28不再被鎖定于套筒8的其余部分的傾斜端面30之后，并且結果是支臂19、20、21沿它們各自的徑向伸出位置伸展。
在正常工作期間，套管4設有穩定器4，其中，套筒8圍繞套管4周圍布置，而支臂19、20、21位于其縮進位置。然后，套管4被放下至井筒內，之后通過例如將一擴張器牽引或推送穿過套管4，使其發生徑向擴張。在套管4擴張之前或擴張之后，水泥漿被泵送至井筒壁與套管4之間的環形空間內。
由于套管4徑向擴張時，套筒8也被徑向擴張。因此套筒8的狹縫10展開，從而擴張套筒所需的力相對較小。套筒8的沿徑向擴張導致其沿圓周方向伸展，并且各支臂19、20、21的傾斜端面24、26、28因此而由套管4其余部分的傾斜端面解除鎖定。由于支臂徑向受到約束時所保存的彈性變形能得以釋放，因此各支臂19、20、21的傾斜端面24、26、28一旦從端面30脫開鎖定，便沿徑向向外彈至井筒壁上。解除鎖定之后支臂19、20、21的徑向位置如圖3所示。
支臂19、20、21的尺寸大小使得，支臂的頂端在支臂解除鎖定之后偏移至井筒壁上，從而將套管4對中和穩定于井筒內。
套筒可設置開孔結構，而不是設置縱向狹縫。
另外，可在套管和井筒壁之間的環形空間內采用一種或若干中備擇的環形封閉裝置，而不是將套筒用水泥粘結于井筒內。
權利要求
1.一種穩定器，用于一延伸至鉆入地層的一井筒內的可徑向擴張管狀元件，所述穩定器包括一選取自管狀元件的一段和一圍繞所述管狀元件周圍設置的套筒的可徑向擴張的管狀構件，以及至少一個與所述管狀構件相連的穩定器支臂，各支臂在一彈簧力的作用下，可由徑向縮進位置移至徑向伸出位置；所述穩定器還包括鎖定裝置，鎖定裝置被設置成在所述管狀元件處于未擴張狀態時，將支臂鎖定于縮進位置，并且在管狀構件的徑向擴張時而使支臂解除鎖定，從而使所述支臂移至其伸出位置。
2.根據權利要求1所述的穩定器，其特征在于，所述支臂與所述管狀構件整體連接，其中，所述彈簧力來源于當所述支臂處于其縮進位置時所述支臂相對于所述構件元件發生的彈性變形。
3.根據權利要求2所述的穩定器，其特征在于，所述支臂由所述管狀構件的一切除部分所限定。
4.根據權利要求3所述的穩定器，其特征在于，當所述支臂處于其縮進位置時，基本上沿管狀構件的圓周方向伸展。
5.根據權利要求2-4之一所述的穩定器，其特征在于，所述鎖定裝置包括所述支臂的一圓周端面，該端面相對于所述管狀構件的圓周方向傾斜伸展。
6.根據權利要求5所述的穩定器，其特征在于，所述鎖定裝置還包括所述管狀構件的一圓周端面，該端面相對于所述管狀構件的圓周方向傾斜伸展，所述支臂與所述管狀構件的各自端面斜度互補。
7.根據權利要求1-6之一所述的穩定器，其特征在于，所述穩定器包括若干所述支臂，若干所述支臂包括至少兩個所述支臂，這些支臂基本上位于相同圓周位置上，并且按選定的軸向間距相互隔開。
8.根據權利要求1-7之一所述的穩定器，其特征在于，所述穩定器包括若干所述支臂，若干所述支臂包括至少三個所述支臂，這些支臂并按選定的圓周間距相互隔開。
9.根據權利要求1-8之一所述的穩定器，其特征在于，所述套筒為可擴張的帶狹縫的管狀構件。
10.根據權利要求1-9之一所述的穩定器，其特征在于，所述管狀元件為一伸入井筒內的套管。
11.基本上如上文中參照附圖所描述的穩定器。
全文摘要
本發明公開了一種穩定器，用于對延伸至鉆入地層的一井筒內的一徑向擴張管狀元件進行穩定。所述穩定器包括選取自一段管狀元件的一可徑向擴張的管狀構件；一圍繞所述管狀元件周圍設置的套筒；以及至少一個與所述管狀構件相連的穩定器支臂，各支臂在一彈簧力的作用下，可由徑向縮進位置移至徑向伸出位置。所述穩定器還包括鎖定裝置，用于在所述管狀元件處于未擴張狀態時，將各支臂鎖定于縮進位置，并且通過管狀構件的徑向擴張而使支臂張開，從而使支臂移至其伸出位置。
文檔編號E21B43/10GK1526049SQ02813833
公開日2004年9月1日 申請日期2002年7月10日 優先權日2001年7月10日
發明者邁克爾·E·普安廷, 邁克爾 E 普安廷 申請人:國際殼牌研究有限公司