RU2786000C2

RU2786000C2 - Node for sealing and fixation on wellbore wall as insulating barrier and method for its manufacture

Info

Publication number: RU2786000C2
Application number: RU2020130520A
Authority: RU
Inventors: Камерон Хилл РАДТКЕ; Уильям Люк МАКЭЛЛИГОТТ; Филип Генри ТАРРЕЛЛ; Кристофер Брайан Кевин КОКРИЛЛ
Original assignee: Морфпакерс Лимитед
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2022-12-15

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: group of inventions relates to a node for sealing and fixation on a wellbore wall as an insulating barrier, as well as to a method for the manufacture of the specified node for use as an insulating barrier. The specified node contains: a tubular body intended for being lowered into a well on a working column and being placed inside a cylindrical structure of a larger diameter; a coupling element located outside the tubular body for creation of a chamber between them. The tubular body contains a port allowing a fluid flow to enter the chamber for initiation of movement of the coupling element outwards and transformation opposite to an inner surface of the structure of a larger diameter. The tubular body consists of mandrel, the first tubular section for provision of connection to the working column at the first end of the specified node, and the second tubular section for provision of connection to the working column at the second end of the specified node. The coupling element consists of a coupling case containing a central annular section made of the first coupling material, the first annular end section, and the second annular end section made of the second coupling material. The central annular section is located between the first and the second annular end sections. The first tubular section is connected to the first annular end section of the coupling case by means of screw thread, the second tubular section is connected to the second annular end section of the coupling case by means of screw thread, and mandrel is made with the possibility of being retained between the first tubular section and the second tubular section for the formation of a tubular body, using seals located between mandrel and annular end sections and tubular sections. Material properties of the first coupling material differ from material properties of the second coupling material, as well as the first coupling material and the second coupling material are interconnected with the possibility of formation of a solid cylindrical case of the coupling before placement on the tubular body.

EFFECT: provision of controllability of packer tensile strength.

15 cl, 8 dwg

Description

Данное изобретение относится к устройству и способу закрепления трубчатого элемента внутри другого трубчатого элемента или ствола скважины, создания уплотнения, проходящего через кольцевое пространство в стволе скважины, центрирования или закрепления насосно-компрессорной колонны внутри ствола скважины. В частности, но не исключительно, изобретение относится к узлу, в котором муфта трансформируется для ее закрепления на стенке ствола скважины и создания уплотнения между муфтой и стенкой ствола скважины с образованием изолирующего барьера.This invention relates to an apparatus and method for securing a tubular within another tubular or wellbore, providing a seal through an annulus in the wellbore, centering or securing a tubing string within the wellbore. In particular, but not exclusively, the invention relates to an assembly in which the sleeve is transformed to secure it to the wellbore wall and create a seal between the sleeve and the wellbore wall to form an insulating barrier.

В разведочных и эксплуатационных нефтяных и газовых скважинах пакеры обычно используют для изолирования одного участка внутрискважинного кольцевого пространства от другого участка внутрискважинного кольцевого пространства. Кольцевое пространство может находиться между трубчатыми элементами, такими как хвостовик, оправка, эксплуатационная насосно-компрессорная колонна и обсадная колонна, или между трубчатым элементом, обычно обсадной колонной, и стенкой необсаженного ствола скважины. Данные пакеры перемещаются в скважину на насосно-компрессорной колонне и в требуемое место, причем уплотнения из эластомера перемещаются наружу в радиальном направлении или накачиваются баллоны из эластомера для перекрытия кольцевого пространства и образования уплотнения с внешней по существу цилиндрической конструкцией, например, другим трубчатым элементом или стенкой ствола скважины. Данные эластомеры имеют недостатки, в частности в случае применения технологии закачки химических реагентов.In exploration and production oil and gas wells, packers are typically used to isolate one section of the downhole annulus from another section of the downhole annulus. The annulus may be between tubular elements, such as a liner, mandrel, production tubing, and casing, or between a tubular element, typically a casing, and an open hole wall. These packers are moved downhole on a tubing string and into the desired location, with elastomer seals being moved radially outward or elastomer balloons are inflated to seal off the annulus and form a seal with an external substantially cylindrical structure, such as another tubular member or wall wellbore. These elastomers have disadvantages, in particular in the case of chemical injection technology.

В результате были разработаны металлические уплотнения, причем когда металлический трубчатый элемент спускают в скважину и в требуемое место, через элемент спускают расширитель. Расширитель обычно содержит передний конус с основной частью, диаметр которой соответствует размерам по существу цилиндрической конструкции таким образом, чтобы металлический элемент расширялся с возможностью контакта и уплотнения напротив цилиндрической конструкции. Эти так называемые расширяющиеся муфты имеют внутреннюю поверхность, которая при расширении является цилиндрической и соответствует профилю расширителя. Эти муфты предназначены для создания уплотнений между трубчатыми элементами, но могут возникать сложности при уплотнении напротив неровной поверхности необсаженного ствола скважины. Настоящие заявители разработали технологию, при которой металлическая муфта расширяется наружу в радиальном направлении за счет использования давления флюида, действующего непосредственно на муфту. Для того чтобы переместить муфту наружу в радиальном направлении и вызвать ее трансформацию в по существу цилиндрическую конструкцию, прикладывается достаточное гидравлическое давление флюида. Муфта подвергается пластической деформации, и при трансформации в по существу цилиндрическую металлическую конструкцию металлическая конструкция будет подвергаться упругой деформации, расширяясь на малую в процентном выражении величину по мере приведения в контакт. При сбросе давления металлическая конструкция возвращается к своим первоначальным размерам и будет создавать уплотнение напротив пластически деформированной муфты. Во время процесса трансформации как внутренняя, так и внешняя поверхности муфты будут принимать форму поверхности стенки цилиндрической конструкции. По этой причине данный трансформируемый изолирующий барьер идеально подходит для создания уплотнения напротив неровной стенки ствола скважины.As a result, metal seals have been developed, wherein when the metal tubular element is lowered into the well and to the desired location, a reamer is lowered through the element. The expander typically comprises a front cone with a main body whose diameter matches the dimensions of the substantially cylindrical structure so that the metal element expands to contact and seal against the cylindrical structure. These so-called expandable sleeves have an inner surface which, when expanded, is cylindrical and conforms to the profile of the expander. These sleeves are designed to provide seals between tubular members, but can be difficult to seal against uneven open hole surfaces. The present applicants have developed a technology in which a metal sleeve expands outward in the radial direction by using fluid pressure acting directly on the sleeve. Sufficient hydraulic fluid pressure is applied to move the sleeve outward in the radial direction and cause it to transform into a substantially cylindrical structure. The sleeve undergoes plastic deformation, and upon transformation into a substantially cylindrical metal structure, the metal structure will undergo elastic deformation, expanding by a small percentage as it is brought into contact. When the pressure is released, the metal structure returns to its original dimensions and will create a seal against the plastically deformed sleeve. During the transformation process, both the inner and outer surfaces of the sleeve will take on the shape of the wall surface of the cylindrical structure. For this reason, this convertible isolation barrier is ideal for creating a seal against an uneven wellbore wall.

Такой трансформируемый изолирующий барьер описан в патенте США № 7,306,033, содержание которого включено в данную заявку посредством ссылки. Применение трансформируемого изолирующего барьера для операций гидроразрыва пласта (ГРП) описано в заявке на патент США № 2012/0125619, содержание которой включено в данную заявку посредством ссылки.Such a transformable isolation barrier is described in US Pat. No. 7,306,033, the contents of which are incorporated into this application by reference. The use of a transformable isolation barrier for hydraulic fracturing (HF) operations is described in US Patent Application No. 2012/0125619, the contents of which are incorporated herein by reference.

Такие изолирующие барьеры образованы металлической муфтой, установленной вокруг опорной основной части трубчатого элемента, и уплотнены на каждом конце муфты с образованием камеры между внутренней поверхностью муфты и внешней поверхностью основной части. Через основную часть проходит канал, так что флюид может закачиваться в камеру из сквозного канала основной части. Повышение давления флюида внутри камеры вызывает радиальное расширение муфты, так что она трансформируется на стенке внешней конструкции большего диаметра, которая, например, может представлять собой обсадную колонну или необсаженный ствол скважины.Such insulating barriers are formed by a metal sleeve mounted around the supporting body of the tubular element and sealed at each end of the sleeve to form a chamber between the inner surface of the sleeve and the outer surface of the body. A channel extends through the body so that fluid can be pumped into the chamber from the through channel of the body. An increase in fluid pressure within the chamber causes the sleeve to expand radially so that it transforms on the wall of the larger diameter outer structure, which may be a casing string or an open hole, for example.

Для установки муфты на опорную основную часть трубчатого элемента требуется сложная компоновка арматуры для обеспечения фиксации и уплотнения двух цилиндрических поверхностей по отношении друг к другу. В заявке на патент США № 2012/0125619 описана компоновка, в которой концевая гайка прикреплена к основной части трубчатого элемента подходящими средствами. Кроме того, предусмотрен корпус секции уплотнения, который прочно привинчен к концевой гайке и окружает подходящую компоновку уплотнений. Внутренние концы соответствующих корпусов секций уплотнения прикреплены к соответствующим концам муфты с помощью сварки. Также предусмотрен сварной кожух, расположенный соосно относительно внешней поверхности сварного шва, соответствующего конца муфты и внутреннего конца корпуса секции уплотнения. Сварной кожух прикреплен к внутреннему концу корпуса секции уплотнения посредством подходящего винтового резьбового соединения с помощью сварки. Однако данная компоновка является дорогостоящей, и для ее сборки требуется значительное количество времени.Mounting the sleeve on the supporting body of the tubular element requires a complex arrangement of fittings to secure and seal the two cylindrical surfaces in relation to each other. US Patent Application No. 2012/0125619 describes an arrangement in which the end nut is attached to the body of the tubular element by suitable means. In addition, a seal section housing is provided that is securely bolted to the end nut and surrounds a suitable seal arrangement. The inner ends of the respective housings of the sealing sections are attached to the respective ends of the coupling by welding. A welded casing is also provided, located coaxially with respect to the outer surface of the weld, the corresponding end of the coupling and the inner end of the body of the seal section. The welded casing is attached to the inner end of the body of the sealing section by a suitable screw threaded connection by welding. However, this arrangement is costly and takes a significant amount of time to assemble.

Альтернативная компоновка описана в WO2016/063048 и проиллюстрирована на фиг. 1, при этом компоновка содержит основную часть А трубчатого элемента, содержащую первую и вторую секции B трубчатого элемента, а также центральную оправку C, причем каждая из них выполнена из одного и того же материала. В основной части А трубчатого элемента дополнительно предусмотрен элемент D муфты, изготовленный из материала, отличного от материала секций B и оправки C. Материал элемента муфты является более пластичным и, следовательно, более поддающимся расширению, чем материал секций B трубчатого элемента и центральной оправки C. Муфта D расположена на внешней стороне основной части A. Центральная оправка C прикреплена к первой и второй секциям В трубчатого элемента с помощью винтовых соединений. Соединения сварного шва E электронно-лучевой сварки закрепляют элемент D муфты между секциями B трубчатого элемента таким образом, что между центральной оправкой C и муфтой D образуется камера F. Через основную часть А трубчатого элемента образован канал G, который позволяет прикладывать давление флюида к камере F. Давление флюида может прилагаться путем увеличения прилагаемого с поверхности давления внутри трубчатого элемента; или давление флюида может быть приложено изнутри трубчатого элемента с помощью инструмента для подачи гидравлического давления. Давление флюида, прилагаемое к камере, заставляет муфту D расширяться и перемещаться в радиальном направлении наружу, так что она трансформируется на стенке внешней конструкции большего диаметра, которая может представлять собой обсадную колонну или ствол скважины.An alternative arrangement is described in WO2016/063048 and illustrated in FIG. 1, wherein the arrangement comprises a tubular body A comprising first and second tubular sections B and a central mandrel C, each of the same material. In the main part A of the tubular element, a coupling element D is additionally provided, made of a material different from the material of the sections B and the mandrel C. The material of the coupling element is more ductile and, therefore, more amenable to expansion than the material of the sections B of the tubular element and the central mandrel C. The sleeve D is located on the outer side of the body A. The central mandrel C is attached to the first and second sections B of the tubular element by means of screw connections. Electron beam welding joints E secure the sleeve element D between sections B of the tubular element in such a way that a chamber F is formed between the central mandrel C and the sleeve D. A channel G is formed through the main part A of the tubular element, which allows fluid pressure to be applied to the chamber F Fluid pressure can be applied by increasing surface applied pressure within the tubular; or fluid pressure can be applied from inside the tubular using a hydraulic pressure tool. The fluid pressure applied to the chamber causes the sleeve D to expand and move radially outward so that it transforms on the wall of the larger diameter outer structure, which may be a casing string or wellbore.

Тем не менее, создание данного узла муфты является сложным процессом, и, учитывая требуемую точность соединений, необходимо использовать электронно-лучевую сварку для прикрепления муфты к секциям трубчатого элемента. При приварке муфты в определенном положении после ее установки на оправке сварной шов может вызвать повреждение оправки, проникая в нее и ослабляя ее. Это проиллюстрировано на фиг. 2, на которой крупным планом представлен сварной шов Е электронно-лучевой сварки между муфтой D и секцией B трубчатого элемента, установленной на оправке C. Как видно, первый конец сварного шва E’ проходит в корпус оправки C примерно на 50% толщины оправки C, ослабленной проплавлением сварного шва E’. Даже если сварной шов и не проникает в оправку, область вокруг сварного шва, называемая околошовной зоной (HAZ; heat-affected zone), или зоной термического влияния, будет оказывать влияние на характеристики оправки.However, the creation of this coupling assembly is a complex process, and given the required accuracy of the joints, it is necessary to use electron beam welding to attach the coupling to the sections of the tubular element. When the sleeve is welded in a certain position after it has been installed on the mandrel, the weld can cause damage to the mandrel by penetrating and weakening it. This is illustrated in FIG. 2, which is a close-up view of an electron beam weld E between a sleeve D and a section B of a tubular element mounted on a mandrel C. As can be seen, the first end of the weld E' extends into the body of the mandrel C by about 50% of the thickness of the mandrel C, weakened by the penetration of the weld E'. Even if the weld does not penetrate the mandrel, the area around the weld, called the heat-affected zone (HAZ), or heat-affected zone, will affect the performance of the mandrel.

Кроме того, после сваривания вместе узла довольно сложно оценить качество соединений без воздействия других частей узла на процесс дефектоскопии или другой процесс оценки. Кроме того, поскольку все части обрабатываются отдельно, а затем собираются вместе, допуски станка должны быть установлены на очень высоком уровне точности, так как крайне важной является безупречная совместимость частей между собой, что делает этот процесс дорогостоящим.In addition, once an assembly has been welded together, it is quite difficult to assess the quality of the joints without affecting other parts of the assembly in the flaw detection process or other evaluation process. In addition, since all parts are machined separately and then assembled together, machine tool tolerances must be set to a very high level of accuracy, as perfect fit between parts is essential, making this a costly process.

Следовательно, цель по меньшей мере одного варианта реализации данного изобретения состоит в том, чтобы предложить трансформированный изолирующий барьер, который исключает или уменьшает один или более недостатков известного уровня техники.Therefore, the goal of at least one implementation of the present invention is to provide a transformed insulating barrier that eliminates or reduces one or more of the disadvantages of the prior art.

Еще одна цель по меньшей мере одного варианта реализации данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ создания изолирующего барьера в стволе скважины, который исключает или уменьшает один или более недостатков известного уровня техники.Yet another object of at least one embodiment of the present invention is to provide a method for creating an insulating barrier in a wellbore that eliminates or reduces one or more of the disadvantages of the prior art.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения предложен узел, содержащий:In accordance with the first aspect of the present invention, there is provided an assembly comprising:

основную часть трубчатого элемента, предназначенную для спуска и закрепления внутри по существу цилиндрической конструкции большего диаметра;the body of the tubular element, designed to be lowered and secured inside a substantially cylindrical structure of larger diameter;

элемент муфты, содержащий корпус муфты, расположенный снаружи основной части трубчатого элемента, для создания между ними камеры;a clutch element comprising a clutch body located on the outside of the body of the tubular element to create a chamber therebetween;

причем корпус муфты выполнен по меньшей мере из первого материала муфты и второго материала муфты;wherein the clutch housing is made of at least a first clutch material and a second clutch material;

причем элемент муфты имеет первый и второй концы, прикрепленные к основной части трубчатого элемента и уплотненные;moreover, the coupling element has the first and second ends attached to the main part of the tubular element and sealed;

причем основная часть трубчатого элемента содержит канал, позволяющий потоку флюида протекать в камеру, что заставляет элемент муфты перемещаться наружу и трансформироваться напротив внутренней поверхности конструкции большего диаметра; и при этом первый материал муфты имеет другие свойства материала, чем второй материал муфты, и первый материал муфты и второй материал муфты соединяются вместе с образованием сплошного цилиндрического корпуса муфты перед их размещением на основной части трубчатого элемента.moreover, the main part of the tubular element contains a channel that allows the flow of fluid to flow into the chamber, which causes the sleeve element to move outward and transform against the inner surface of the larger diameter structure; and wherein the first sleeve material has different material properties than the second sleeve material, and the first sleeve material and the second sleeve material are bonded together to form a solid cylindrical sleeve body prior to being placed on the body of the tubular member.

Обеспечение корпуса муфты, содержащего более одного материала, при том, что каждый материал обладает другими свойствами материала, позволяет выбирать материалы таким образом, чтобы муфта могла деформироваться эффективно, сохраняя при этом прочность и упругость конструкции. Предпочтительно материалы муфты соединяются сваркой. Сваривание вместе первого и второго материалов с образованием корпуса муфты в виде единого сплошного цилиндра позволяет механически обрабатывать и осматривать единый корпус перед сборкой на основной части трубчатого элемента. Кроме того, сваривание вместе материалов с образованием единого блока обеспечивает наличие различных рабочих характеристик корпуса муфты вдоль его длины с одновременным сохранением конструкции единого блока.Providing a clutch housing containing more than one material, with each material having different material properties, allows materials to be selected such that the clutch can deform efficiently while maintaining structural strength and resilience. Preferably, the materials of the coupling are joined by welding. Welding together the first and second materials to form the coupling body as a single solid cylinder allows the single body to be machined and inspected prior to assembly on the body of the tubular member. In addition, welding the materials together to form a single block provides different performance characteristics of the coupling body along its length while maintaining the design of a single block.

Предпочтительно центральная кольцевая секция корпуса муфты выполнена из первого материала. Предпочтительно первая кольцевая концевая секция корпуса муфты и вторая кольцевая концевая секция корпуса муфты выполнены из второго материала. Предпочтительно центральная кольцевая секция корпуса муфты расположена между первой и второй кольцевыми концевыми секциями. Образование корпуса муфты, содержащего центральную кольцевую секцию из первого материала и концевые кольцевые секции из второго материала, позволяет выбирать первый и второй материалы таким образом, чтобы они по-разному проявляли себя вдоль длины корпуса муфты.Preferably, the central annular section of the clutch housing is made of the first material. Preferably, the first annular end section of the clutch housing and the second annular end section of the clutch housing are made of the second material. Preferably, the central annular section of the clutch housing is located between the first and second annular end sections. The formation of the coupling body, containing the Central annular section of the first material and the end annular sections of the second material, allows you to choose the first and second materials so that they manifest themselves differently along the length of the coupling body.

Предпочтительно первый материал обладает более высокой степенью расширяемости или деформируемости, чем второй материал. За счет выбора первого материал, который является более расширяемым, чем второй материал, корпус муфты из нескольких материалов может быть выполнен с возможностью реагировать на давление флюида таким образом, который вызывает более быструю трансформацию напротив внутренней поверхности конструкции большего диаметра, так что образуется более надежное уплотнение.Preferably, the first material has a higher degree of expandability or deformability than the second material. By choosing a first material that is more expandable than the second material, the multi-material coupling body can be configured to respond to fluid pressure in a manner that causes faster transformation against the inner surface of the larger diameter structure so that a more secure seal is formed. .

Предпочтительно каждый материал представляет собой материал другого типа, при этом первый материал обладает по меньшей мере одним свойством материала, отличным от свойства второго материала. В качестве альтернативного варианта каждый материал может представлять собой материал аналогичного типа с другими свойствами материала. Благодаря тому, что первый и второй материалы обладают разными свойствами материала, разные секции корпуса могут функционировать по-разному. Например, первый и второй материалы могут представлять собой сталь разных марок.Preferably, each material is a different type of material, wherein the first material has at least one material property different from that of the second material. Alternatively, each material may be a similar type of material with different material properties. Due to the fact that the first and second materials have different material properties, different housing sections may function differently. For example, the first and second materials may be different grades of steel.

Кроме того, первый и второй материалы могут представлять собой один и тот же материал, который обрабатывают для получения разных свойств материала. В этой компоновке корпус муфты может быть выполнен из единой цельной секции трубчатого элемента материала, при этом зоны трубчатого элемента обладают разными свойствами материала. Разных свойств материала можно добиться путем термической обработки одной или более зон элемента. В одном варианте реализации изобретения предложен один материал муфты, и на концах и в средней части выполняется термообработка различных типов, так что фактически получают муфту с тремя зонами, причем две концевые зоны (со свойством материала одного типа) и средняя зона обладают свойством материала иного типа. Преимущественно для такого корпуса муфты не требуется сварка при соединении зон вместе, поскольку они находятся в одной и той же секции трубчатого элемента.In addition, the first and second materials may be the same material that is processed to obtain different material properties. In this arrangement, the coupling body may be made from a single integral section of the tubular material element, wherein the zones of the tubular element have different material properties. Different material properties can be achieved by heat treatment of one or more zones of the element. In one embodiment of the invention, one sleeve material is provided, and different types of heat treatment are performed at the ends and the middle part, so that in fact a three-zone sleeve is obtained, with two end zones (with the property of one type of material) and the middle zone having the property of a material of a different type . Advantageously, such a coupling body does not require welding when joining the zones together, since they are in the same section of the tubular.

Предпочтительно основная часть трубчатого элемента содержит одну или более секций трубчатого элемента, расположенных вдоль центральной продольной оси. Основная часть трубчатого элемента может содержать первую секцию трубчатого элемента, оправку и вторую секцию трубчатого элемента.Preferably, the body of the tubular element comprises one or more sections of the tubular element along a central longitudinal axis. The main part of the tubular element may contain the first section of the tubular element, the mandrel and the second section of the tubular element.

Предпочтительно первая секция трубчатого элемента соединена с первой кольцевой концевой секцией корпуса муфты посредством винтовой резьбы.Preferably, the first section of the tubular element is connected to the first annular end section of the coupling housing by means of a screw thread.

Предпочтительно вторая секция трубчатого элемента соединяется со второй кольцевой концевой секцией корпуса муфты посредством винтовой резьбы.Preferably, the second section of the tubular element is connected to the second annular end section of the coupling housing via a screw thread.

Предпочтительно оправка удерживается между первой секцией трубчатого элемента и второй секцией трубчатого элемента для образования основной части трубчатого элемента. Также предпочтительным является наличие одного или более уплотнений между оправкой и первой и второй секциями трубчатого элемента. Более предпочтительным является наличие одного или более уплотнений между оправкой и первой и второй кольцевыми концевыми секциями корпуса муфты. Уплотнения могут представлять собой уплотнительные кольца, известные в данной области техники. Таким образом между оправкой и корпусом муфты создается камера. Кроме того, элемент муфты и основная часть трубчатого элемента могут быть соединены вместе без необходимости сварки.Preferably, a mandrel is held between the first section of the tubular element and the second section of the tubular element to form the body of the tubular element. Also preferred is the presence of one or more seals between the mandrel and the first and second sections of the tubular element. More preferably, one or more seals are provided between the mandrel and the first and second annular end sections of the clutch housing. The seals may be O-rings known in the art. Thus, a chamber is created between the mandrel and the coupling body. In addition, the coupling element and the body of the tubular element can be joined together without the need for welding.

Секции трубчатого элемента и оправка могут быть выполнены из одного материала. Один материал может представлять собой третий материал, свойства материала которого отличаются от свойств по меньшей мере одного из первого и второго материалов. Таким образом секции трубчатого элемента и оправка могут быть выполнены из твердого металла, а элемент муфты может быть по меньшей мере частично выполнен из более мягкого металла, более подходящего для трансформации.Sections of the tubular element and the mandrel can be made of the same material. One material may be a third material whose material properties differ from those of at least one of the first and second materials. Thus, the sections of the tubular element and the mandrel can be made of a hard metal, and the coupling element can be at least partially made of a softer metal more suitable for transformation.

Предпочтительно элемент муфты имеет меньший наружный диаметр в своей центральной части. Таким образом концы элемента муфты могут иметь более толстые стенки, чтобы увеличить площадь для соединения с концевыми элементами, обеспечивая при этом часть с тонкими стенками для облегчения трансформации.Preferably, the coupling element has a smaller outside diameter in its central portion. Thus, the ends of the coupling element can be thicker-walled to increase the area for connection with the end elements, while providing a thin-walled portion for ease of transformation.

Конструкция большего диаметра может представлять собой необсаженный ствол скважины, ствол скважины, обсаженный обсадной колонной или колонной-хвостовиком, которая может быть зацементирована на месте в скважине, или может представлять собой трубопровод, внутри которого необходимо закрепить или отцентрировать другую секцию трубчатого элемента меньшего диаметра.The larger diameter structure may be an open hole, a wellbore cased with casing or a liner that may be cemented in place in the well, or may be a pipeline within which another section of smaller diameter tubular is to be secured or centered.

Предпочтительно канал содержит клапан. Более предпочтительно клапан представляет собой односторонний обратный клапан. Таким образом, предотвращается выход флюида из камеры между элементом муфты и опорной основной частью трубчатого элемента после трансформации, чтобы создать опору для уплотнения напротив конструкции большего диаметра.Preferably, the channel contains a valve. More preferably, the valve is a one-way check valve. In this way, fluid is prevented from escaping from the chamber between the sleeve member and the support body of the tubular member after transformation to support the seal against the larger diameter structure.

Преимущественно клапан содержит разрывное барьерное устройство, такое как устройство с разрывной мембраной и т.п. Предпочтительно барьерное устройство выполнено с возможностью разрыва под давлением для начала трансформации. Таким образом флюиды могут закачиваться по колонне насосно-компрессорных труб в скважину без попадания флюидов в муфту до тех пор, пока не возникнет потребность задействовать муфту.Advantageously, the valve comprises a bursting barrier device such as a bursting disc device and the like. Preferably, the barrier device is capable of bursting under pressure to initiate transformation. In this way, fluids can be pumped through the tubing string into the well without fluid entering the sleeve until the need arises to actuate the sleeve.

На элементе муфты может быть предусмотрено деформируемое покрытие, такое как эластомерное покрытие, которое может быть выполнено в виде одного покрытия или совокупности отдельных полос.The coupling element may be provided with a deformable coating, such as an elastomeric coating, which may be in the form of a single coating or a combination of separate strips.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предлагается способ изготовления узла для использования в качестве изолирующего барьера, включающий этапы:According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for making an assembly for use as an insulating barrier, comprising the steps of:

(a) сборки элемента муфты, содержащего центральную часть, выполненную из первого материала, а также первую и вторую концевые части, выполненные из второго материала, причем свойства первого материала отличаются от свойств второго материала;(a) assembling a coupling element comprising a central part made of a first material, as well as first and second end parts made of a second material, the properties of the first material being different from those of the second material;

(b) сваривания вместе первой концевой части, центральной части и второй концевой части с образованием корпуса муфты;(b) welding together the first end portion, the central portion and the second end portion to form a clutch housing;

(c) механической обработки корпуса муфты с образованием равномерного центрального канала;(c) machining the clutch housing to form a uniform central channel;

(d) соединения первой секции трубчатого элемента с первой концевой частью посредством винтового резьбового соединения;(d) connecting the first section of the tubular element with the first end part through a screw threaded connection;

(e) скольжения оправки внутри корпуса муфты и уплотнения оправки с первой секцией трубчатого элемента, первой концевой частью и второй концевой частью;(e) sliding the mandrel inside the coupling body and sealing the mandrel with the first section of the tubular element, the first end part and the second end part;

(f) соединения второй секции трубчатого элемента со второй концевой частью посредством винтового резьбового соединения и уплотнения оправки со второй концевой частью, и(f) connecting the second section of the tubular element with the second end part by means of a screw threaded connection and sealing the mandrel with the second end part, and

причем первая и вторая секции трубчатого элемента примыкают к оправке, образуя основную часть трубчатого элемента, соединяемую в рабочей колонне, и оправка содержит канал, через который может протекать флюид, чтобы заполнить герметичную камеру между оправкой и центральной частью.wherein the first and second sections of the tubular are adjacent to the mandrel to form a main body of the tubular to be connected in a workstring, and the mandrel includes a channel through which fluid can flow to fill a sealed chamber between the mandrel and the central portion.

Путем сборки элемента муфты таким образом может быть образован корпус муфты из более чем одного материала, сваренного вместе, чтобы обеспечить элемент муфты как единый корпус с возможностью разной реакции различных участков корпуса на приложение давления флюида. Способ может включать в себя этап осмотра элемента муфты перед соединением с основной частью трубчатого элемента. Таким образом целостность элемента муфты может быть оценена отдельно от любого последующего узла, в который он включен.By assembling the coupling element in this manner, the coupling body can be formed from more than one material welded together to provide the coupling element as a single body, with the ability for different portions of the body to respond differently to the application of fluid pressure. The method may include the step of inspecting the coupling element before connecting to the body of the tubular element. Thus, the integrity of the coupling element can be assessed separately from any subsequent assembly in which it is included.

Способ изготовления может дополнительно включать в себя этап:The manufacturing method may further include the step of:

(d) механической обработки корпуса муфты для уменьшения наружного диаметра вдоль длины центральной части. Таким образом концы элемента муфты могут иметь более толстые стенки, чтобы увеличить площадь для соединения с концевыми элементами, обеспечивая при этом часть с тонкими стенками для облегчения трансформации.(d) machining the clutch housing to reduce the outside diameter along the length of the center portion. Thus, the ends of the coupling element can be thicker-walled to increase the area for connection with the end elements, while providing a thin-walled portion for ease of transformation.

(e) механической обработки внутреннего канала части концов корпуса муфты для создания зоны упорного уступа, имеющей кольцевую торцевую поверхность. Таким образом концы элемента муфты могут быть механически обработаны при подготовке к взаимодействию с элементом основной части трубчатого элемента для образования соединения.(e) machining the inner bore of a portion of the ends of the clutch housing to create a shoulder zone having an annular end surface. Thus, the ends of the coupling element can be machined in preparation for engagement with the body element of the tubular element to form a connection.

В последующем описании графические материалы не обязательно представлены в масштабе. Некоторые элементы изобретения могут быть проиллюстрированы в увеличенном масштабе или в определенном схематическом виде, а некоторые части обычных элементов могут быть не проиллюстрированы в целях ясности и краткости изложения. Следует в полной мере признать, что различные идеи вариантов реализации изобретения, рассматриваемых ниже, могут использоваться отдельно или в любой подходящей комбинации для получения требуемых результатов.In the following description, the drawings are not necessarily drawn to scale. Some elements of the invention may be illustrated on an enlarged scale or in a certain schematic form, and some parts of the usual elements may not be illustrated for the sake of clarity and brevity. It should be fully recognized that the various ideas of embodiments of the invention discussed below, can be used alone or in any suitable combination to obtain the desired results.

Соответственно, графические материалы и описание следует рассматривать как носящие иллюстративный, а не ограничивающий характер. Кроме того, используемые в данном документе термины и формулировки употребляются исключительно в описательных целях и не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения. Предполагается, что такие термины, как «включающий в себя», «содержащий», «имеющий» или «включающий» и их вариации, имеют широкое значение, включают в себя объект, указанный после них, эквиваленты и дополнительный не упомянутый объект и не предназначены для исключения других дополнительных элементов, компонентов, целых чисел или этапов. Аналогичным образом, термин «содержащий» считается синонимом термина «включающий в себя» или «включающий» для применимых целей правового характера.Accordingly, the graphics and description are to be considered illustrative and not restrictive. In addition, the terms and language used herein are used for descriptive purposes only and should not be construed as limiting the scope of the invention. Terms such as "comprising", "comprising", "having", or "comprising" and variations thereof are intended to be broad in meaning, include the subject matter listed thereafter, equivalents, and additional subject matter not mentioned, and are not intended to exclude other optional elements, components, integers or steps. Similarly, the term "comprising" is considered to be synonymous with the term "including" or "comprising" for applicable legal purposes.

Все числовые значения в данном описании изобретения следует воспринимать как определенные словом «около» или «примерно». Следует понимать, что все формы элементов или любых других компонентов в единственном числе описанные в данном документе, включая (без ограничений) компоненты устройства, включают в себя их формы множественного числа.All numerical values in this description of the invention should be taken as defined by the word "about" or "about". It should be understood that all singular forms of elements or any other components described herein, including (without limitation) device components, include their plural forms.

Варианты реализации данного изобретения далее будут описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых:Embodiments of the invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе изолирующего барьера в соответствии с предшествующим уровнем техники;in fig. 1 illustrates a cross-sectional view of an insulating barrier according to the prior art;

на фиг. 2 проиллюстрирован частичный вид в поперечном разрезе части узла в соответствии с предшествующим уровнем техники;in fig. 2 illustrates a partial cross-sectional view of a portion of a prior art assembly;

на фиг. 3 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе узла элемента муфты в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;in fig. 3 illustrates a cross-sectional view of a clutch element assembly in accordance with an embodiment of the present invention;

на фиг. 4 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе узла элемента муфты в соответствии с дополнительным вариантом реализации данного изобретения;in fig. 4 illustrates a cross-sectional view of a clutch element assembly in accordance with a further embodiment of the present invention;

на фиг. 5 проиллюстрирован частичный вид в поперечном разрезе узла в соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения;in fig. 5 illustrates a partial cross-sectional view of an assembly in accordance with another embodiment of the present invention;

на фиг. 6 проиллюстрирован частичный вид в поперечном разрезе узла в соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения;in fig. 6 illustrates a partial cross-sectional view of an assembly in accordance with another embodiment of the present invention;

на фиг. 7 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе узла элемента муфты в соответствии с еще одним вариантом реализации данного изобретения; иin fig. 7 illustrates a cross-sectional view of a clutch element assembly in accordance with another embodiment of the present invention; and

на фиг. 8A и 8B представлено схематическое изображение последовательности установки элемента муфты в необсаженном стволе скважины, при этом: на фиг. 8A проиллюстрирован вид в поперечном разрезе трубчатой колонны, снабженной узлом в соответствии с данным изобретением, а на фиг. 8B проиллюстрирован вид в поперечном разрезе трубчатой колонны, проиллюстрированной фиг. 8A, с трансформированной муфтой в процессе эксплуатации.in fig. 8A and 8B are schematic representations of the installation sequence of a sleeve element in an open hole, wherein: FIG. 8A illustrates a cross-sectional view of a tubular string provided with an assembly in accordance with the present invention, and FIG. 8B illustrates a cross-sectional view of the tubular column illustrated in FIG. 8A, with the clutch converted in use.

Сначала дается ссылка на фиг. 3 из графических материалов, на которой проиллюстрирован узел элемента муфты, обычно обозначаемый ссылочной позицией 10, в соответствии с вариантом реализации данного изобретения. Элемент 10 муфты содержит корпус 11 муфты трубчатой формы, содержащий первый конец 12 муфты, центральную секцию 14 муфты и второй конец 16 муфты. В этом варианте реализации изобретения первый конец 12 муфты и второй конец 14 муфты идентичны. Первый конец 12 муфты и второй конец 16 муфты выполнены из первого материала. На первом конце 17 на каждом конце 12, 16 муфты предусмотрена кольцевая поверхность 18 по окружности конца 12, 16 муфты с выступом 20, выступающим в сторону центральной секции 14 муфты. Центральная секция 14 муфты выполнена из второго материала и заканчивается на каждом конце 22 кольцевой поверхностью 13. Начальная толщина боковой стенки центральной секции 14 муфты ненамного меньше начальной толщины боковой стенки концевых секций 12, 16 муфты.First, reference is made to FIG. 3 from the drawings illustrating a clutch element assembly, commonly referred to as 10, in accordance with an embodiment of the present invention. The clutch element 10 includes a tubular-shaped clutch body 11 comprising a first clutch end 12, a clutch center section 14, and a second clutch end 16. In this embodiment, the first end 12 of the sleeve and the second end 14 of the sleeve are identical. The first end 12 of the sleeve and the second end 16 of the sleeve are made of the first material. At the first end 17 at each end 12, 16 of the sleeve, an annular surface 18 is provided around the circumference of the end 12, 16 of the sleeve, with a protrusion 20 protruding towards the central section 14 of the sleeve. The central section 14 of the sleeve is made of a second material and terminates at each end 22 with an annular surface 13. The initial thickness of the side wall of the central section 14 of the sleeve is slightly less than the initial thickness of the side wall of the end sections 12, 16 of the sleeve.

Для сборки корпуса муфты концевые секции 12, 16 муфты сводятся вместе с центральной секцией 14 таким образом, что каждый конец 22 центральной секции скользит по выступу 20. Каждая торцевая поверхность 18 центральной секции упирается в кольцевую поверхность 13 концевых секций 12, 16 муфты. По существу ровная внешняя поверхность 26 образована через смежные секции 12, 14, 16 муфты. Затем примыкающие друг к другу кольцевые поверхности 18 и 13 свариваются вместе, в этом случае путем образования сварных соединений 24 для создания единого корпуса 11 элемента муфты, который представляет собой сплошной цилиндрический блок.To assemble the coupling body, the end sections 12, 16 of the coupling are brought together with the central section 14 in such a way that each end 22 of the central section slides along the ledge 20. Each end surface 18 of the central section abuts against the annular surface 13 of the end sections 12, 16 of the coupling. A substantially flat outer surface 26 is formed through the adjacent sleeve sections 12, 14, 16. The adjacent annular surfaces 18 and 13 are then welded together, in this case by forming welded joints 24 to form a single clutch element body 11, which is a solid cylindrical block.

Путем образования корпуса 11 муфты из секций, выполненных из разных материалов, причем в этом случае три разных секции выполнены из двух разных материалов, расширяемая муфта 10 может быть изготовлена из секций материала, свойства материалов которых отличаются друг от друга. В этом случае первый материал, образующий центральную секцию 14, обычно представляет собой высокосортную сталь марки 316L или сплава 28, но он может представлять собой любой другой подходящий материал, который подвергается упругой и пластической деформации при приложении к нему давления. В идеальном варианте первый материал обладает высокой пластичностью, то есть высокой деформируемостью перед разрушением и, следовательно, более высокой степенью расширяемости, чем второй материал. Второй материал, который образует первую и вторую концевые секции 12, 16 муфты, будет менее пластичным и будет представлять собой сталь большей толщины по сравнению с первым материалом.By forming the sleeve body 11 from sections made of different materials, in which case three different sections are made from two different materials, the expandable sleeve 10 can be made from sections of material whose material properties differ from each other. In this case, the first material forming the center section 14 is typically 316L or Alloy 28 high grade steel, but it can be any other suitable material that undergoes elastic and plastic deformation when pressure is applied to it. Ideally, the first material has a high ductility, ie a high deformability before failure and hence a higher degree of expansion than the second material. The second material which forms the first and second end sections 12, 16 of the sleeve will be less ductile and will be thicker steel than the first material.

Путем выбора первого материала, который является более расширяемым, чем второй материал, корпус муфты из нескольких материалов может быть выполнен с возможностью реагировать на давление флюида таким образом, который вызывает более быструю трансформацию напротив внутренней поверхности конструкции большего диаметра, так что образуется более надежное уплотнение. При сварке секций 12, 14, 16 вместе в виде блока перед сборкой элемента 10 муфты на основной части трубчатого элемента элемент 10 муфты может подвергаться контролю качества и оценке, включая оценку сварных швов 24 посредством дефектоскопии без воздействия других частей узла трубчатого элемента. На этом этапе изготовления корпус 11 муфты представляет собой блок, подвергнутый грубой механической обработке, поскольку он не был собран из компонентов, образованных без механической обработки без жестких допусков, а также для быстрого и эффективного образования корпуса 11 муфты.By choosing a first material that is more expandable than the second material, the multi-material box can be configured to respond to fluid pressure in a manner that causes faster transformation against the inner surface of the larger diameter structure so that a more secure seal is formed. When sections 12, 14, 16 are welded together as a block prior to assembling the coupling element 10 on the body of the tubular element, the coupling element 10 may be subjected to quality control and evaluation, including evaluation of the welds 24 through flaw detection, without affecting other parts of the tubular element assembly. At this stage of manufacture, the clutch body 11 is a rough-machined block because it was not assembled from components formed without machining without tight tolerances, and to form the clutch body 11 quickly and efficiently.

После этого элемент 10 муфты, проиллюстрированный на фиг. 3, подвергается механической обработке, что позволяет устранить любые дефекты сварки, а также образовать корпус 11 муфты при подготовке к сборке трубчатого элемента.Thereafter, the clutch member 10 illustrated in FIG. 3 is machined to eliminate any welding defects and to form the coupling body 11 in preparation for assembly of the tubular member.

Вариант реализации механически обработанной муфты 10 проиллюстрирован на фиг. 4, на которой центральная секция 14 имеет углубление 27, образованное на внешней поверхности 26 таким образом, что толщина стенки в углубленной области 27 меньше, чем вдоль остальной части корпуса 11 муфты. За счет уменьшения толщины стенки центральной секции 14 увеличивается способность элемента 10 муфты расширяться в этой секции. Таким образом, центральная часть 27 с более тонкими стенками при приложении давления флюида трансформируется, в то время как концы 12, 16 остаются без изменений, в основном в своей первоначальной форме.An embodiment of a machined clutch 10 is illustrated in FIG. 4, in which the central section 14 has a recess 27 formed on the outer surface 26 such that the wall thickness in the recessed region 27 is less than along the remainder of the coupling body 11. By reducing the wall thickness of the central section 14, the ability of the coupling element 10 to expand in this section is increased. Thus, the thinner-walled central portion 27 transforms when fluid pressure is applied, while the ends 12, 16 remain unchanged, essentially in their original shape.

Кроме того, на внутренней поверхности 23а углубления 19 концевых секций 12, 16 муфты выполняется механическая обработка винтовых резьб 21а. Каждая концевая секция 12, 16 муфты заканчивается кольцевой поверхностью 25, перпендикулярной продольной оси 29. Углубление 19 заканчивается кольцевой поверхностью 31, также перпендикулярной продольной оси 29.In addition, on the inner surface 23a of the recess 19 of the end sections 12, 16 of the coupling, the screw threads 21a are machined. Each end section 12, 16 of the coupling ends with an annular surface 25 perpendicular to the longitudinal axis 29. The recess 19 ends with an annular surface 31 also perpendicular to the longitudinal axis 29.

Кроме того, внутренняя поверхность 23 элемента 10 муфты механически обрабатывается для удаления выступов 20 и обеспечения ровной поверхности 23 по всему каналу 15, включая смежные секции 12, 14 и 16.In addition, the inner surface 23 of the coupling member 10 is machined to remove the protrusions 20 and provide a level surface 23 throughout the channel 15, including adjacent sections 12, 14 and 16.

Элемент 10 муфты может иметь неравномерную внешнюю поверхность 26, например ребристую, рифленую или другую зацепляемую поверхность (не показана), чтобы повысить эффективность уплотнения, образованного элементом муфты 10 при его закреплении внутри другой секции обсадной колонны или ствола скважины.The sleeve element 10 may have an uneven outer surface 26, such as a ribbed, corrugated, or other engaging surface (not shown), to improve the sealing effect produced by the sleeve element 10 when secured within another section of the casing string or wellbore.

Эластомер или другой деформируемый материал (не показан) может быть связан с внешней поверхностью 26 муфты 10; он может быть нанесен в виде одного покрытия, но предпочтительно представляет собой совокупность полос с промежутками между ними. Полосы или покрытие из эластомера могут иметь фрезерованный(-е) в них профиль(-ли). Полосы из эластомера могут быть разнесены друг от друга таким образом, чтобы при трансформации муфты 10 полосы из эластомера сначала контактировали с внутренней поверхностью конструкции большего диаметра. Элемент 10 муфты будет продолжать расширяться наружу в промежутки между полосами из эластомера, тем самым вызывая эффект гофрировки элемента 10 муфты. В такой гофрировке есть большое преимущество, поскольку она повышает жесткость элемента 10 муфты и его сопротивление силам сжатия.An elastomer or other deformable material (not shown) may be bonded to outer surface 26 of sleeve 10; it can be applied as a single coating, but is preferably a collection of stripes with spaces between them. The elastomer strips or coating may have profile(s) milled into them. The elastomer strips can be spaced apart so that when the sleeve 10 is transformed, the elastomer strips first contact the inner surface of the larger diameter structure. The sleeve element 10 will continue to expand outwardly into the spaces between the elastomer strips, thereby causing a corrugation effect of the sleeve element 10 . There is a great advantage in such corrugation, since it increases the rigidity of the coupling element 10 and its resistance to compression forces.

На фиг. 5 проиллюстрирован частичный вид в поперечном разрезе сконструированного узла 30 в соответствии с вариантом реализации данного изобретения. Узел 30 содержит основную часть 32 трубчатого элемента, содержащую первую секцию 34 трубчатого элемента, вторую секцию 36 трубчатого элемента, оправку 38 и элемент 10 муфты, описанные со ссылкой на фиг. 3 и 4. Часть узла 30, показанного на фиг. 5, проиллюстрирована на фиг. 6.In FIG. 5 illustrates a partial cross-sectional view of a constructed assembly 30 in accordance with an embodiment of the present invention. The assembly 30 includes a tubular body 32 comprising a first tubular section 34, a second tubular section 36, a mandrel 38, and a sleeve member 10 as described with reference to FIG. 3 and 4. Part of the assembly 30 shown in FIG. 5 is illustrated in FIG. 6.

В этом варианте реализации изобретения секции 34, 36 трубчатого элемента идентичны, и каждая из них содержит по существу цилиндрический корпус 40, имеющий внешнюю поверхность 42 и внутреннюю поверхность 44, первый конец 46 и второй конец 48. Второй конец 48 первой секции 34 будет иметь обычный ниппельный профиль (не показан) для присоединения основной части 32 к колонне труб, обсадной колонне или линии. Второй конец 48 второй секции 36 трубчатого элемента будет иметь обычный муфтовый профиль (не показан) для присоединения основной части 32 к колонне труб, обсадной колонне или хвостовику. Оправка 38, а также первая и вторая секции 34, 36 трубчатого элемента предпочтительно могут быть выполнены из стали и, в частности, из более твердого и/или менее пластичного материала, чем тот, который используется для одного или обоих из первого и второго материалов муфты 10.In this embodiment, tubular sections 34, 36 are identical and each includes a substantially cylindrical body 40 having an outer surface 42 and an inner surface 44, a first end 46 and a second end 48. The second end 48 of the first section 34 will have a conventional a nipple profile (not shown) for attaching the main body 32 to a tubing string, casing or line. The second end 48 of the second tubular section 36 will have a conventional box profile (not shown) for attaching the body 32 to a tubing, casing or liner. The mandrel 38 and the first and second sections 34, 36 of the tubular element may preferably be made of steel, and in particular of a material that is harder and/or less ductile than that used for one or both of the first and second coupling materials. 10.

Толщина боковой стенки части 70 первого конца 46 секций 34, 36 меньше, чем толщина боковой стенки второго конца 48 секций 34, 36. Обод 72, образованный по окружности на внутренней поверхности 44 первого конца 46, определяет кольцевую поверхность 71, которая перпендикулярна продольной оси 29, и обеспечивает часть 70 с углубленной внутренней поверхностью 44a.The thickness of the side wall of the portion 70 of the first end 46 of the sections 34, 36 is less than the thickness of the side wall of the second end 48 of the sections 34, 36. A rim 72 formed circumferentially on the inner surface 44 of the first end 46 defines an annular surface 71 that is perpendicular to the longitudinal axis 29 , and provides a portion 70 with a recessed inner surface 44a.

Рядом с частью 70 предусмотрена вторая часть 73 первой концевой секции 46 секций 34, 36. Толщина боковой стенки части 73 меньше, чем толщина боковой стенки части 70 с ободом 74, образованным по окружности на внутренней поверхности 44а для обеспечения углубленной внутренней поверхности 44b. Обод 74 определяет кольцевую поверхность 75, которая перпендикулярна продольной оси 29.Next to part 70, a second part 73 of the first end section 46 of sections 34, 36 is provided. The thickness of the side wall of part 73 is less than the thickness of the side wall of part 70 with a rim 74 formed circumferentially on the inner surface 44a to provide a recessed inner surface 44b. The rim 74 defines an annular surface 75 which is perpendicular to the longitudinal axis 29.

Третья часть 76 первой концевой секции 46 секций 34, 36 расположена рядом с частью 73. Толщина боковой стенки части 76 меньше, чем толщина боковой стенки части 73 с упорным уступом 50, углубленным во внешнюю поверхность 42 первого конца 46 таким образом, что образуется выступ 43. Определена кольцевая поверхность 56, перпендикулярная продольной оси 29. На внешней поверхности 42а выступа 43 предусмотрена винтовая резьба 21b. Первый конец 46 заканчивается кольцевой поверхностью 58, которая перпендикулярна продольной оси 29 и представляет собой обращенную к кольцу плоскую поверхность.The third part 76 of the first end section 46 of the sections 34, 36 is located adjacent to the part 73. The thickness of the side wall of the part 76 is less than the thickness of the side wall of the part 73 with the stop ledge 50 recessed into the outer surface 42 of the first end 46 in such a way that a ledge 43 is formed An annular surface 56 perpendicular to the longitudinal axis 29 is defined. The first end 46 terminates in an annular surface 58 which is perpendicular to the longitudinal axis 29 and is a flat surface facing the annulus.

Оправка 38 образована корпусом 37 оправки, имеющим идентичные концы 39 оправки. Каждый конец 39 оправки 38 содержит часть 64, углубленную во внешнюю поверхность 60, причем толщина боковой стенки на поверхности 60a меньше, чем у соседнего корпуса 37 оправки. Упорный уступ 62 образован с кольцевой поверхностью 63, которая перпендикулярна продольной оси 29, определенной по окружности вокруг оправки 38. Каждый конец 39 оправки 38 заканчивается кольцевой поверхностью 61, которая перпендикулярна продольной оси 29 и представляет собой обращенную к кольцу плоскую поверхность.The mandrel 38 is formed by a mandrel body 37 having identical mandrel ends 39 . Each end 39 of the mandrel 38 includes a portion 64 recessed into the outer surface 60, the thickness of the side wall at the surface 60a being less than that of the adjacent mandrel body 37. The stop shoulder 62 is formed with an annular surface 63 which is perpendicular to a longitudinal axis 29 defined circumferentially around the mandrel 38. Each end 39 of the mandrel 38 ends in an annular surface 61 which is perpendicular to the longitudinal axis 29 and is a flat surface facing the ring.

Элемент 10 муфты установлен соосно на оправке 38. Внутренний диаметр элемента 10 муфты немного больше, чем наружный диаметр на внешней поверхности 60 оправки 38, так что у него есть зазор, достаточный только для скольжения по оправке 38 во время сборки. Между внешней поверхностью 60 оправки 38 и внутренней поверхностью 23 элемента 10 муфты образована камера 74. Первые концевые уплотнения 77a и вторые концевые уплотнения 77b расположены между внешней поверхностью 60 оправки 38 и внутренней поверхностью 23 элемента 10 муфты, и они определяют продольную протяженность герметичной камеры 74, образованной между оправкой 38 и элементом 10 муфты.The clutch member 10 is mounted coaxially on the mandrel 38. The inner diameter of the clutch member 10 is slightly larger than the outer diameter at the outer surface 60 of the mandrel 38 so that it has only enough clearance to slide over the mandrel 38 during assembly. Between the outer surface 60 of the mandrel 38 and the inner surface 23 of the coupling element 10, a chamber 74 is formed. formed between the mandrel 38 and the element 10 of the clutch.

В составе узла 30 первый конец 12 компоновки элемента 10 муфты и оправка 38 соединены с первой секцией 34 трубчатого элемента. Кольцевая поверхность 75 первой секции 34 трубчатого элемента упирается в кольцевую поверхность 63 оправки 38. Часть 64 оправки 38 входит в углубленную внутреннюю поверхность 44а первой части 70 первого конца 46 первой секции 34 трубчатого элемента. Уплотнения 68 обеспечивают уплотнение между внутренней поверхностью 44a первой части 70 и внешней поверхностью 60a части 64 оправки.As part of the node 30, the first end 12 of the layout of the element 10 of the coupling and the mandrel 38 are connected to the first section 34 of the tubular element. The annular surface 75 of the first section 34 of the tubular element rests against the annular surface 63 of the mandrel 38. Part 64 of the mandrel 38 enters the recessed inner surface 44a of the first part 70 of the first end 46 of the first section 34 of the tubular element. The seals 68 provide a seal between the inner surface 44a of the first part 70 and the outer surface 60a of the mandrel part 64.

Кроме того, винтовая резьба 21a на конце 12 муфты взаимодействует с винтовой резьбой 21b на выступе 43 первой секции 36 трубчатого элемента, причем выступ 43 действует как соединение с наружной резьбой таким образом, что свинчиваются между собой муфта 10 и первая секция 34 трубчатого элемента. Кольцевая поверхность 56 первого конца 46 первой секции 36 трубчатого элемента упирается в кольцевую поверхность 25 первого конца 12 муфты 10. Кольцевая поверхность 31 муфты 10 упирается в кольцевую поверхность 58 первой секции 36 трубчатого элемента.In addition, the screw thread 21a on the end 12 of the sleeve cooperates with the screw thread 21b on the lip 43 of the first section 36 of the tubular element, and the lip 43 acts as a connection with an external thread in such a way that the sleeve 10 and the first section 34 of the tubular element are screwed together. The annular surface 56 of the first end 46 of the first section 36 of the tubular element abuts against the annular surface 25 of the first end 12 of the coupling 10. The annular surface 31 of the coupling 10 abuts against the annular surface 58 of the first section 36 of the tubular element.

Поскольку второй материал в части 12 не будет поддаваться давлению в камере 74, соединения с винтовой резьбой 21 и уплотнений 77a достаточно для обеспечения герметичного уплотнения. Таким образом узлу 30 при сборке не требуется сварка. Если необходимо обеспечить сварной шов для прикрепления муфты 10 к первой секции 34 трубчатого элемента, упирающиеся поверхности 56 и 25 можно сварить вместе с помощью, например, сварного шва электронно-лучевой сварки с образованием сварного шва 90a. Тем не менее, следует отметить, что поверхности 56 и 25 не доходят до корпуса 37 оправки, и, следовательно, наличие выступа 43 предотвратит проникновение жара от сварного шва в оправку и его потенциальное воздействие на прочность оправки 38, в соответствии с предшествующим уровнем техники.Since the second material in portion 12 will not be pressurized in chamber 74, the screw thread connection 21 and seals 77a are sufficient to provide a tight seal. Thus, assembly 30 does not require welding during assembly. If it is necessary to provide a weld to attach the sleeve 10 to the first tubular section 34, the abutting surfaces 56 and 25 can be welded together using, for example, an electron beam weld to form a weld 90a. However, it should be noted that the surfaces 56 and 25 do not reach the mandrel body 37, and therefore the presence of the protrusion 43 will prevent heat from the weld from entering the mandrel and potentially affecting the strength of the mandrel 38, in accordance with the prior art.

Такая же компоновка взаимного соединения, как та, что описана выше, существует между вторым концом 16 муфты 10, оправкой 38 и второй секцией 36 трубчатого элемента. Оправка 38 удерживается без необходимости применения винтовой резьбы или внутренних сварных швов.The same interconnection arrangement as described above exists between the second end 16 of the sleeve 10, the mandrel 38 and the second tubular section 36. Mandrel 38 is retained without the need for screw threads or internal welds.

В боковой стенке корпуса 37 оправки предусмотрен канал 66 для обеспечения прохода флюида между сквозным каналом 15 и внешней поверхностью 60 оправки 38. Канал 66 обеспечивает доступ к камере 74. Хотя проиллюстрирован только один канал 66, следует понимать, что может быть обеспечена совокупность каналов. Эти каналы 66 могут быть расположены на одинаковом расстоянии по окружности корпуса 37 оправки и/или могут быть расположены вдоль корпуса 37 оправки между первыми концевыми уплотнениями 77a и вторыми концевыми уплотнениями 77b, которые определяют продольную протяженность камеры 74, образованной между оправкой 38 и элементом 10 муфты.A conduit 66 is provided in the side wall of the mandrel body 37 to allow passage of fluid between the through conduit 15 and the outer surface 60 of the mandrel 38. The conduit 66 provides access to the chamber 74. Although only one conduit 66 is illustrated, it should be understood that a plurality of conduits may be provided. These channels 66 may be equidistant around the circumference of the mandrel body 37 and/or may be located along the mandrel body 37 between the first end seals 77a and the second end seals 77b which define the longitudinal extent of the chamber 74 formed between the mandrel 38 and the coupling element 10 .

В канале 66 расположен обратный клапан 67. Обратный клапан 67 представляет собой односторонний клапан, который позволяет флюиду проходить только из сквозного канала 15 в камеру 74. Обратный клапан 67 может принудительно закрываться при трансформации элемента 10 муфты, что можно определить по отсутствию потока через кольцевое пространство между узлом 10 и конструкцией большего диаметра. Закрытие может происходить путем сброса давления в клапане 67. В канале 66 также располагается разрывная мембрана 68. Разрывная мембрана 68 рассчитана на давление ниже, но близкое к значению давления трансформации. Таким образом, разрывная мембрана 68 может использоваться для управления моментом начала установки муфты 10. Мембрана 68 может работать за счет увеличения давления в сквозном канале 15 до заданного значения давления, подходящего для трансформации муфты 10, но будет предотвращать выход флюида из сквозного канал 15 через канал 66 до тех пор, пока не будет достигнуто указанное значение давления.The check valve 67 is located in the channel 66. The check valve 67 is a one-way valve that allows fluid to pass only from the through channel 15 to the chamber 74. The check valve 67 can be forced closed when the coupling element 10 is transformed, which can be determined by the absence of flow through the annulus between node 10 and the larger diameter structure. Closing can be accomplished by depressurizing valve 67. Port 66 also houses a rupture disc 68. The rupture disc 68 is designed for a pressure lower than, but close to, the transformation pressure. Thus, a bursting disc 68 can be used to control when the sleeve 10 is to be installed. The diaphragm 68 can operate by increasing the pressure in the through passage 15 to a pressure setpoint suitable for the transformation of the sleeve 10, but will prevent fluid from exiting the through passage 15 through the passage. 66 until the specified pressure is reached.

Данное изобретение подразумевает, что расширяемая муфта 10 может быть изготовлена из различных материалов, сварена или иным образом соединена вместе по отдельности, а затем подвергнута механической обработке для придания ей окончательной формы. Это позволяет использовать в значительной степени расширяемую внутреннюю секцию и в меньшей степени расширяемую внешнюю секцию. Преимущество выполнения этой отдельно взятой операции, а не ее приварки как части целого пакера, состоит в том, что сварные швы можно подвергать дефектоскопии или иным образом обеспечивать контроль качества без воздействия со стороны других частей, а также можно устранять любые дефекты сварки путем их механической обработки.The present invention contemplates that the expandable sleeve 10 can be made from a variety of materials, welded or otherwise joined together individually, and then machined into its final shape. This allows for a largely expandable inner section and a less expandable outer section. The advantage of performing this single operation, rather than welding it as part of the whole packer, is that welds can be subjected to flaw detection or otherwise ensured quality control without interference from other parts, and any welding defects can be corrected by machining them. .

Полученный в результате узел 30 обеспечивает пакер или изолирующий барьер, который обладает более контролируемой прочностью пакера на разрыв. При выполнении сварки до того, как муфта будет посредством скольжения надета на оправку пакера, устраняется вполне реальная проблема либо проникновения сварного шва в оправку и ее ослабления, либо нагрева от сварного шва, изменяющего свойства стали оправки (называемого HAZ или зоной термического влияния), и ее ослабления. В предшествующем уровне техники, даже если оправку нельзя приварить напрямую, отрицательное воздействие на нее оказывают сварные швы, выполненные рядом с ней.The resulting assembly 30 provides a packer or isolation barrier that has more controllable packer tensile strength. By performing welding before the sleeve is slipped onto the packer mandrel, the very real problem of either penetration of the weld into the mandrel and weakening it, or heat from the weld altering the properties of the mandrel steel (called HAZ or heat affected zone) is eliminated, and her weakening. In the prior art, even if the mandrel cannot be welded directly, it is adversely affected by the welds made adjacent to it.

На фиг. 7 проиллюстрирован альтернативный вариант реализации элемента муфты, обычно обозначаемого ссылочной позицией 10а. Части, подобные тем, которые представлены на предыдущих фигурах, обозначены той же ссылочной позицией, но с индексом «а» для облегчения понимания. Элемент 10а муфты содержит корпус 11а муфты трубчатой формы. Корпус 11а муфты представляет собой единую конструкцию, обеспечивающую цельный элемент 10а муфты без сварных швов. Таким образом, первый конец 12а муфты, центральная секция 14а муфты и второй конец 16а муфты соединены вместе, поскольку они начинаются как части одной и той же секции трубчатого элемента. Для обеспечения различных свойств материала зоны 19a,b,c обрабатываются таким образом, чтобы изменить свойства материала корпуса 11a муфты на определенном участке. Обработка может производиться посредством облучения, нагрева или охлаждения, погружения в химические растворы или любого другого действия, которое будет изменять свойства материала обрабатываемой зоны 19a,b,c. Зоны 19a,b,c можно оставить необработанными, чтобы они сохранили свои первоначальные свойства материала в отличие от обработанных зон. В этом варианте реализации изобретения обрабатываются зоны 19а и 19с. Таким образом, как первый конец 12а муфты, так и второй конец 16а муфты обрабатываются и будут обладать идентичными свойствами материала, которые отличаются от свойств материала зоны 19b, являющейся центральной секцией 14а муфты. Соответственно, можно взять один материал муфты и выполнить различные типы термообработки концов и середины, так что фактически получают муфту с тремя зонами, двумя концевыми зонами (обладающими свойством материала одного типа) и средней зоной, обладающей свойством материала другого типа. Фактическая муфта будет выполнена из того же материала, но обладать разными свойствами в каждой зоне в зависимости от того, какие свойства нужны. Для самого корпуса муфты сварка не требуется, но корпус муфты можно приварить к основной части трубчатого элемента.In FIG. 7 illustrates an alternative implementation of the clutch element, commonly referred to as 10a. Parts like those shown in the previous figures are identified by the same reference numeral but with the suffix "a" for ease of understanding. The clutch element 10a includes a tubular-shaped clutch body 11a. The clutch body 11a is a single structure providing a one-piece clutch member 10a without welds. Thus, the first end 12a of the sleeve, the central section 14a of the sleeve, and the second end 16a of the sleeve are joined together as they start as part of the same tubular section. In order to provide different material properties, the zones 19a,b,c are processed in such a way as to change the material properties of the coupling body 11a in a certain area. Treatment may be by irradiation, heating or cooling, immersion in chemical solutions, or any other action that will change the material properties of the treated area 19a,b,c. Zones 19a,b,c can be left untreated so that they retain their original material properties in contrast to the treated zones. In this embodiment, zones 19a and 19c are treated. Thus, both the first end 12a of the sleeve and the second end 16a of the sleeve are processed and will have identical material properties that differ from the material properties of the zone 19b which is the central section 14a of the sleeve. Accordingly, it is possible to take one sleeve material and perform various types of heat treatment on the ends and middle, so that in fact a sleeve with three zones, two end zones (having the property of one type of material) and a middle zone having the property of another type of material is obtained. The actual sleeve will be made from the same material, but will have different properties in each zone depending on what properties are desired. The coupling body itself does not require welding, but the coupling body can be welded to the body of the tubular.

Далее дается ссылка на фиг. 8A в графических материалах, на которой проиллюстрирован способ установки муфты 10 внутри ствола скважины в соответствии с вариантом реализации данного изобретения. Части, подобные частям на фиг. 3-6, обозначены одинаковыми ссылочными позициями для облегчения понимания. При использовании узел 30 транспортируют в ствол скважины любым подходящим способом, например включив узел 30 в обсадную колонну или колонну-хвостовик 78 и спуская указанную колонну в ствол 82 скважины до тех пор, пока она не достигнет места внутри необсаженного ствола 80 скважины, в котором должен работать узел 30. Это место обычно находится внутри ствола скважины в том местоположении, в котором муфта 10 должна быть расширена, чтобы, например, изолировать секцию ствола 80b скважины, расположенную выше муфты 10, от секции 80d ниже для обеспечения изолирующего барьера между зонами 80b, 80d. Хотя показано, что на колонне 78 расположен только один узел 30, на той же колонне 78 можно спускать и другие узлы, так что в зоне 80 может быть осуществлена зональная изоляция для выполнения операции закачки, гидроразрыва или интенсификации притока в пласте 80a-e, расположенном между двумя муфтами.Next, reference is made to FIG. 8A in the graphics, which illustrates a method for installing a sleeve 10 within a wellbore in accordance with an embodiment of the present invention. Parts like those in Fig. 3-6 are designated with the same reference numerals for ease of understanding. In use, the assembly 30 is transported into the wellbore by any suitable means, such as by including the assembly 30 in a casing string or liner string 78 and lowering said string into the wellbore 82 until it reaches a location within the open hole 80 where it should operate the assembly 30. This location is typically within the wellbore at the location where the sleeve 10 is to be expanded to, for example, isolate the section of the wellbore 80b above the sleeve 10 from the section 80d below to provide an insulating barrier between the zones 80b, 80d. Although only one node 30 is shown on string 78, other nodes can be run on the same string 78 so that zone isolation can be performed in zone 80 to perform a pumping, fracturing or stimulation operation in formation 80a-e located between two clutches.

Каждую муфту 10 можно установить, увеличив давление насоса в сквозном канале 15 до заданного значения, которое представляет давление флюида в канале 66, достаточное для трансформации муфты 10. Это значение давления трансформации рассчитывают на основании данных о диаметре основной части 32 трубчатого элемента, приблизительном диаметре ствола 80 скважины в месте установки муфты 10, длине муфты 10, свойствах материалов первой и второй муфт и толщине муфты 10. Значение давления трансформации представляет собой давление, достаточное для того, чтобы заставить муфту 10 отойти в радиальном направлении от основной части 32 за счет упругого расширения, войти в контакт с поверхностью 84 ствола скважины и трансформироваться в соответствии с поверхностью 84 за счет пластической деформации преимущественно первого материала, но в некоторой степени и второго материала.Each sleeve 10 can be set by increasing the pump pressure in the through passage 15 to a predetermined value which represents the fluid pressure in the passage 66 sufficient to transform the sleeve 10. This transformation pressure value is calculated based on the diameter of the main body 32 of the tubular element, the approximate diameter of the wellbore 80 well at the location of the sleeve 10, the length of the sleeve 10, the material properties of the first and second sleeves, and the thickness of the sleeve 10. The transformation pressure value is the pressure sufficient to cause the sleeve 10 to move radially away from the body 32 due to elastic expansion , come into contact with the surface 84 of the wellbore and transform in accordance with the surface 84 due to plastic deformation of mainly the first material, but to some extent the second material.

При приложении значения давления трансформации к каналу 66 разрывная мембрана 68 разорвется, поскольку ее заданные параметры ниже значения давления трансформации. Обратный клапан 67 выполнен с возможностью пропускания флюида из сквозного канала 15 в пространство или камеру 74 между внешней поверхностью 60 оправки 38 и внутренней поверхностью 23 элемента 10 муфты. Данный флюид будет увеличивать давление в камере 74 и на внутренней поверхности 23 муфты 10, чтобы заставить муфту 10 отойти в радиальном направлении от основной части 32 за счет упругого расширения, войти в контакт с поверхностью 82 ствола скважины и трансформироваться в соответствии с поверхностью 82 посредством пластической деформации. По завершении трансформации обратный клапан 67 закрывается и удерживает флюид под давлением, равным значению давления трансформации, в камере 74.When a transformation pressure value is applied to port 66, bursting disc 68 will burst because its setpoint is below the transformation pressure value. The check valve 67 is configured to pass the fluid from the through channel 15 into the space or chamber 74 between the outer surface 60 of the mandrel 38 and the inner surface 23 of the element 10 of the coupling. This fluid will increase the pressure in the chamber 74 and on the inner surface 23 of the sleeve 10 to cause the sleeve 10 to move radially away from the main body 32 due to elastic expansion, come into contact with the surface 82 of the wellbore and transform in accordance with the surface 82 by plastic deformations. Upon completion of the transformation, the check valve 67 closes and retains the fluid at a pressure equal to the value of the transformation pressure in the chamber 74.

Муфта 10 принимает фиксированную форму при пластической деформации, причем внутренняя поверхность 23 соответствует профилю поверхности 82 ствола 80 скважины и внешняя поверхность также соответствует профилю поверхности 82, чтобы обеспечить уплотнение, которое эффективно изолирует кольцевое пространство 88 ствола 80 скважины над муфтой 10 от кольцевого пространства 86 под муфтой 10. Если две муфты установлены вместе, можно добиться зональной изоляции кольцевого пространства между муфтами. В то же время муфты эффективно центрируют, закрепляют и заякоривают колонну 78 насосно-компрессорных труб в стволе 80 скважины.The sleeve 10 assumes a fixed shape when plastically deformed, with the inner surface 23 conforming to the profile of the surface 82 of the wellbore 80 and the outer surface also conforming to the profile of the surface 82 to provide a seal that effectively isolates the annulus 88 of the wellbore 80 above the sleeve 10 from the annulus 86 below sleeve 10. If two sleeves are installed together, zonal isolation of the annulus between the sleeves can be achieved. At the same time, the sleeves effectively center, secure, and anchor the tubing string 78 in the wellbore 80 .

В альтернативном способе выполнения трансформации муфты 10 могут использовать инструмент для гидравлической подачи флюида. Подробное описание работы такого инструмента для гидравлической подачи флюида приведено в GB2398312 со ссылкой на трансформацию муфты для образования уплотнения в стволе скважины в WO2016/063048 и, в частности, со ссылкой на фиг. 6B, описание которых включено в данную заявку посредством ссылки. Полное описание GB2398312 и WO2016/063048 включено в данную заявку посредством ссылки.In an alternative way of performing the transformation, the sleeve 10 may use a fluid hydraulic tool. A detailed description of the operation of such a hydraulic fluid supply tool is given in GB2398312 with reference to the transformation of a sleeve to form a seal in a wellbore in WO2016/063048 and in particular with reference to FIG. 6B, the description of which is incorporated into this application by reference. The full description of GB2398312 and WO2016/063048 is incorporated into this application by reference.

При применении любого из способов закачки увеличение давления флюида непосредственно на муфту 10 заставляет муфту 10 перемещаться в радиальном направлении наружу и герметизировать часть внутренней окружности ствола 80 скважины. Давление на внутреннюю поверхность 23 муфты 10 продолжает увеличиваться, так что муфта 10 испытывает сначала упругое расширение, а затем пластическую деформацию. Муфта 10 расширяется в радиальном направлении наружу за пределы своей устойчивости к деформации, подвергаясь пластической деформации до тех пор, пока муфта 10 не трансформируется в соответствии с поверхностью 82 ствола 80 скважины, как проиллюстрировано на фиг. 8B. При необходимости давление во флюиде, находящемся под давлением, внутри пространства можно снизить после пластической деформации муфты 10. Соответственно, муфта 10 подвергается пластической деформации и трансформируется под давлением флюида без необходимости использования каких-либо механических средств расширения. По завершении трансформации можно задать режим, при котором обратный клапан 67 закрывается и удерживает флюид под давлением, равным значению давления трансформации, внутри камеры 74.In any of the pumping methods, increasing fluid pressure directly on the sleeve 10 causes the sleeve 10 to move radially outward and seal a portion of the inner circumference of the wellbore 80 . The pressure on the inner surface 23 of the sleeve 10 continues to increase, so that the sleeve 10 experiences first elastic expansion and then plastic deformation. The sleeve 10 expands radially outward beyond its resistance to deformation, undergoing plastic deformation until the sleeve 10 transforms to conform to the surface 82 of the wellbore 80 as illustrated in FIG. 8B. If necessary, the pressure in the pressurized fluid within the space can be reduced after the sleeve 10 is plastically deformed. Accordingly, the sleeve 10 undergoes plastic deformation and transforms under the pressure of the fluid without the need for any mechanical means of expansion. Upon completion of the transformation, a mode can be set in which the check valve 67 closes and holds the fluid at a pressure equal to the value of the transformation pressure inside the chamber 74.

Основное преимущество данного изобретения состоит в том, что оно предлагает узел для создания изолирующего барьера, в котором образована муфта с зонами, обладающими разными свойствами материала, что позволяет контролировать расширение вдоль длины муфты.The main advantage of this invention is that it provides an insulating barrier assembly in which a sleeve is formed with zones having different material properties, which allows control of expansion along the length of the sleeve.

Еще одно преимущество данного изобретения состоит в том, что оно предлагает узел для создания изолирующего барьера, в котором для собранного барьера не требуется сварка, которая в противном случае могла бы ослабить части барьера. Все сварочные работы на муфте могут выполняться независимо, так что перед использованием в узле ее можно подвергнуть дефектоскопии и испытаниям по контролю качества.Another advantage of the present invention is that it provides an insulating barrier assembly in which the assembled barrier does not require welding, which would otherwise weaken portions of the barrier. All welding work on the coupling can be performed independently, so that it can be subjected to flaw detection and quality control tests before use in the assembly.

Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что в описанное в данной заявке изобретение могут быть внесены модификации без отклонения от его объема. Например, хотя и описано значение давления трансформации, это может быть диапазон давления, а не одно значение для компенсации изменений давления, прилагаемого к муфте в расширенных стволах скважины, и с учетом проявления различных характеристик материала первого и второго материалов муфты. Соединение между муфтой и концевыми элементами может выполняться другими способами, например с помощью соединения под давлением и альтернативных методов сварки. Торцевые поверхности не обязательно должны быть точно перпендикулярны центральной продольной оси, а могут быть скошенными или иметь любой профиль, соответствующий профилю противоположной поверхности. Кроме того, следует отметить, что хотя, как было описано, элемент муфты имеет центральную часть из первого материала и концевые части из второго материала, должно быть понятно, что муфта может иметь компоновку секций, каждая из которых при необходимости выполнена из материала, обладающего другими свойствами материала. Образование конструкции элемента муфты детализирует сваривание между собой первого и второго материалов. Следует понимать, что можно использовать любой подходящий процесс соединения, посредством которого соединяются различные материалы с получением единого цельно образованного корпуса. Это может включать в себя использование сварки с применением или без применения нагрева и/или давления и/или наполнительного материала, включая любой метод сварки плавлением, без плавления или под давлением, который определен как подходящий.It will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made to the invention described herein without departing from its scope. For example, although a transformation pressure value is described, it may be a range of pressure rather than a single value to compensate for changes in pressure applied to the sleeve in reamed wellbores and to account for the manifestation of different material characteristics of the first and second sleeve materials. The connection between the coupling and the end pieces can be made in other ways, such as pressure joints and alternative welding methods. The end surfaces do not have to be exactly perpendicular to the central longitudinal axis, but may be beveled or have any profile that matches the profile of the opposite surface. In addition, it should be noted that although, as described, the coupling element has a central part of the first material and end parts of the second material, it should be understood that the coupling may have an arrangement of sections, each of which, if necessary, is made of a material having different material properties. The formation of the coupling element design details the welding of the first and second materials together. It should be understood that any suitable bonding process may be used by which different materials are bonded to form a single, integral body. This may include the use of welding with or without the application of heat and/or pressure and/or filler material, including any method of fusion welding, no fusion or pressure welding, which is determined to be suitable.

Claims

1. Assembly for sealing and fixing on the wall of the wellbore as an insulating barrier, containing:

a tubular body designed to be lowered into the well on a working string and located inside a cylindrical structure of a larger diameter;

a coupling element located on the outside of the tubular body to create a chamber between them;

wherein the tubular body includes a port to allow fluid flow into the chamber to initiate movement of the sleeve element outward and transform against the inner surface of the larger diameter structure;

wherein

the tubular body consists of a mandrel, a first tubular section for connection with the work string at the first end of the specified node and a second tubular section for connection with the work string at the second end of the specified node;

the coupling element consists of a coupling body comprising a central annular section made of a first coupling material, a first annular end section and a second annular end section made of a second coupling material, the central annular section being located between the first and second annular end sections;

the first tubular section is connected to the first annular end section of the clutch body by means of a screw thread, the second tubular section is connected to the second annular end section of the clutch body by means of a screw thread, and the mandrel is configured to be held between the first tubular section and the second tubular section to form a tubular body by means of seals located between the mandrel and the annular end sections and tubular sections; and

the properties of the material of the first material of the coupling differ from the properties of the material of the material of the second material of the coupling, and the first material of the coupling and the second material of the coupling are interconnected with the possibility of forming a solid cylindrical casing of the coupling before being located on the tubular body.

2. The assembly according to claim 1, characterized in that the coupling materials are connected by welding.

3. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the first sleeve material has a higher degree of expansion than the second sleeve material.

4. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that each coupling material is a different grade of steel, wherein the first coupling material has at least one property different from that of the second coupling material.

5. Node according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that each coupling material is the same material with different material properties, and different material properties are created by processing a single coupling body.

6. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the tubular sections and the mandrel are made of the same material.

7. An assembly according to claim 6, characterized in that said one material is a third material whose properties differ from those of at least one of the first and second coupling materials.

8. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the clutch element has a reduced outer diameter in its central part compared to the rest of the clutch body along its axes.

9. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter of the first and second tubular sections is equal to the outer diameter of the first and second annular end sections.

10. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter of the mandrel is the same as the inner diameter of the central annular section of the coupling element before fluid is introduced into the chamber.

11. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical structure of larger diameter provides the wall of the wellbore and is selected from the group consisting of: an open wellbore, a wellbore cased with a casing or a liner that can be cemented in place in well, or pipeline, inside which it is necessary to fix or center another tubular section of smaller diameter.

12. An assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the port contains a valve.

13. A method for manufacturing a node according to claim 1 for use as an insulating barrier, including the steps:

(a) assembling a coupling element comprising a central part made of a first material, as well as first and second end parts made of a second material, the properties of the first material being different from those of the second material;

(b) welding the first end portion to the central portion and the central portion to the second end portion to form a coupling body;

(c) machining the clutch housing to form a uniform central channel;

(d) connecting the first tubular section with the first end part through a screw threaded connection;

(e) sliding the mandrel inside the coupling body and sealing the mandrel with the first tubular section, the first end part and the second end part;

(f) connecting the second tubular section to the second end by means of a screw threaded connection and sealing the mandrel to the second end, and

wherein the first and second tubular sections abut the mandrel to form a tubular body to be connected in the workstring, and the mandrel includes a port through which fluid is allowed to flow to fill a sealed chamber between the mandrel and the core.

14. The method of claim 13, further comprising the step of inspecting the coupling element prior to being connected to the tubular body.

15. The method of claim 13 or 14, further comprising, in step (c), machining the clutch housing to reduce the outside diameter along the length of the center portion.