JP2017519921A - 坑井またはパイプをライニングまたは孔閉塞するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、坑井またはパイプをライニングまたは孔閉塞するための装置（１）であって、管状の半径方向に拡張可能なライニング（１１）と、前記ライニング（１１）によって保持された少なくとも１つのリングシール（１１２）とを備えている、装置（１）に関するものである。本発明によれば、前記シール（１２）は、前記ライニング（１１）の外面の周りに螺旋状に取り付けられたフィラメントまたは編組によって形成された少なくとも１つの第１の部分（１２１，２２４）を備えている。

Description

本発明は、掘削の分野に関し、詳細には、石油掘削および地熱掘削に関する。

本発明は、坑井またはパイプを密封または孔閉塞することを意図する半径方向に変形可能なライニングを備える装置に関する。

以下の記載において、本発明は、例として、石油生産の分野に関して説明されることになる。

石油坑井に関して、ケーシング、従って、坑井が密封されることを確実にするために、「パッチ（patch）」と呼ばれるスリーブまたは拡張可能な金属円筒チューブを用いる方法が知られている。

「ケーシング」または「チュービング」は、略１００ｍｍから３２０ｍｍの範囲内にある内径を有する石油坑井の内部を、一般に３００ｍから４５００ｍの範囲内の長さに沿ってライニングする金属チューブであることに留意されたい。このケーシングは、坑井の高さの全体にわたってカラーによって互いに接合されたセグメントから作製されている。

上記の密封スリーブは、このケーシングの直径よりもいくらか小さい直径を有しており、密封されるべき区域において、半径方向拡張によってケーシングの内面に固定されるようになっている。この拡張の操作は、コーン拡張工具によって、圧力下の液体を用いる液圧成形によって、または膨張性パッカーと呼ばれる拡張容器によって、周知の方法に従って達成されるようになっている。

このようなスリーブのいくつかは、例えば、ゴムまたはエラストマーから作製された柔軟な弾性材料の環状層の形態にある密封コーティングを有している。この外側コーティングによって、スリーブの本体とケーシングの内部との間に良好な密封が確実に得られることになる。

具体的には、高温エラストマーは、それらの特性を約３２５℃まで保つようになっている

その結果、これらのエラストマースリーブは、温度が３２５℃を越える坑井を密封するのに適さないことになる。

これは、石油の抽出が蒸気注入によって行なわれる坑井の場合に特に当てはまる。

「循環水蒸気刺激（cyclic steam stimulation）」または「ＣＳＳ」と呼ばれるこのような技術は、重質／粘性石油を含む油田に用いられている。坑井内への蒸気の注入は、（石油を流動化するために）石油を加熱し、その粘度を低下させることが意図されている。待機段階の後、液化された石油が表面に向かって汲み上げられる（生産段階）。この運転サイクルは、２０℃から３２５℃以上の高温および２１０バールから１４０バールの高圧において、数回、例えば、１０回繰り返されるようになっている。

この高温によって、２つのケーシング要素を接続するケーシングのカラーが破断することがある。従って、ケーシング壁のこれらの部分を密封する必要がある。

エラストマーシールに代わる耐高温解決策が提案されてきている。

例えば、金属から作製された密封ユニットまたはパッキンユニットを有するシールが、提案されてきている。

この種のスリーブは、高温および高圧に耐えるが、それにも関わらず、特に、設置するのが困難であるという欠点、および大きな壁厚を有し（これに応じて、坑井区域を縮小させる）という欠点を有している。さらに、このようなスリーブの密封性は、特にガスに対する密封に対して最適ではない。

黒鉛／炭素から作製されたパッキンユニットを有するスリーブも提案されてきている。

これらの材料は、温度および腐食に対して良好な耐性を有している。しかし、それらの伸び率が低いので（略８％未満）、スリーブの拡張率が小さく、これによって、スリーブの密封性（およびスリーブを取り付ける能力）が低下することになる。

従って、高温および高圧に適するスリーブを用いる現在の解決策は、（金属による密封方法の場合）空間要件に関する問題を有しており、（黒鉛／炭素による密封方法の場合）伸び率に関する問題を有しており、および（金属、黒鉛／炭素、およびエラストマーによる方法の場合）密封性に関する問題を有している。

本発明は、特に、先行技術の欠点の全てまたは一部を解消することを目的とするものである。

さらに具体的には、本発明は、少なくとも一実施形態において、坑井またはパイプの密封または孔閉塞を確実なものとすることを意図する半径方向に変形可能な装置であって、
―簡単に実装することができ、
―高温および高圧に耐えることができ、これらの温度および圧力下において効率的な密封を確実にもたらし、
―その密封性を広範囲の温度および圧力にわたって維持し、
―時間が経っても高抵抗を有し、
―小形であり、坑井区域を大きく縮少させない、
装置を提供することを目的とするものである。

少なくとも一実施形態において、容易に変形可能であり、１０％よりも少なくとも大きい高伸び率を有する装置を提供することが、本発明の他の目的である。

少なくとも一実施形態において、ＣＳＳ坑井の周囲状態（２０℃から少なくとも３２５℃の温度および２１０バールから１４０バールの圧力）に特に適し、（ＣＳＳ坑井のような運転サイクルに対応する）いくつかの温度サイクルに耐えることができる装置を提供することが、本発明の他の目的である。

本発明は、坑井またはパイプをライニングまたは坑閉塞するための装置であって、管状の半径方向に拡張可能なライニングと前記ライニングによって保持された少なくとも１つの環状のシールまたはリングシールとを備えている装置によって、これらの目的の全てまたは一部を果たすものである。

本発明によれば、前記シールは、前記ライニングの外面の周りに螺旋状に取り付けられたフィラメントまたは編組によって形成された少なくとも１つの第１の部分を備えている。

従って、本発明は、拡張可能なライニングまたはスリーブ上に螺旋状に巻装されたフィラメントまたは編組を配置し、シールを形成することを提案するものである。

このフィラメントまたはこの編組は、ライニングの長軸に沿ってライニングの周りに（ライニングの長軸に対して半径方向に）一回のみ巻装されている。

これによって、拡張中および坑井内の所望の深さへの装置の下降中（この下降段階は、降管（run in hole）またはＲＩＨと呼ばれている）におけるシールまたは密封材料の効率的な締付けが可能になる。

本明細書およびそれに続く請求項において、「坑井（wellbore）」という用語は、慣例によって、該坑井が未処理の壁を有しているかまたは流体を移送するように機能するチュービングまたはパイプによってライニングされているかに関わらず、水または炭化水素（特に石油またはガス）をもたらす井戸を意味すると理解されたい。

本明細書およびそれに続く請求項において、「フィラメント（filament）」という用語は、慣例によって、細長形状を有する要素（またはワイヤ）を意味すると理解されたい。フィラメントは、例えば、圧密（compacted）材料、具体的には、撚り材料から作製されたコンパクトストランドまたはシートであってもよい。

本明細書およびそれに続く請求項において、「編組（braid）」という用語は、慣例によって、互いに織り合わされた２本以上のフィラメントを意味すると理解されたい。

１つの特定の特徴によれば、前記シールは、フィラメントまたは編組から形成された第２の部分を備えており、前記第２の部分は、前記ライニングの外面の周りに螺旋状に取り付けられており、ライニングの長軸に沿って第１の部分と並置されている。

１つの特定の特徴によれば、第１の部分は、連結手段によって第２の部分に接続されている。

１つの特定の特徴によれば、前記連結手段は、連結要素を含んでおり、該連結要素は、ライニングの周りに配置されており、ゴム被覆内に封入されたアラミド繊維によって形成されている。

１つの特定の特徴によれば、前記連結手段は、連結リングを含んでおり、該連結リングは、第１の部分と第２の部分との間においてライニングの周りに配置されており、第１の部分および第２の部分の各々の端部分に重なっている。

１つの特定の特徴によれば、前記シールは、第２の部分を備えており、該第２の部分は、前記ライニングの外面の周りに取り付けられた中空の円筒要素によって形成されており、ライニングの長軸に沿って第１の部分と並置されているる。

１つの特定の特徴によれば、（フィラメント、編組、または円筒要素によって形成された）第２の部分は、（フィラメントまたは編組によって形成された）第１の部分の熱膨張係数よりも少なくとも１０倍大きい熱膨張係数を有している。

１つの特定の特徴によれば、第１の部分は、黒鉛から作製されたフィラメントまたは編組を含んでいる。

１つの特定の特徴によれば、（フィラメント、編組、または円筒要素によって形成された）第２の部分は、ポリマーである。

第２の部分は、例えば、ＰＴＦＥのみから作製されていてもよい。

１つの特定の特徴によれば、第２の部分に黒鉛が含浸されている。

例えば、第２の部分は、黒鉛が含浸されたＰＴＦＥから作製されていてもよい。

１つの特定の特徴によれば、第１の部分および／または第２の部分は、炭素、ガラス繊維、アラミド、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）、またはニッケル／クロム合金から作製された補強要素を含んでいる。

例えば、シールの第１の部分は、他の材料から作製されたワイヤと織り合わされた黒鉛ワイヤから作製された編組によって形成されていてもよい。

例えば、シールは、黒鉛含浸ポリマーから作製された第２の編組に接合手段によって接続された炭素／黒鉛から作製された第１の編組によって形成されていてもよい。

適切な材料の使用およびスリーブの拡張可能な部分に並置して巻装されたフィラメントまたは編組の組合せによって、このような装置は、熱および高圧に対して高い耐性を有し、高温および高圧における最適な密封特性を維持することができる。

本発明の装置の密封手段は、どのようなエラストマーも含んでいない（従って、この密封は、過酷な条件下において時間が経過すると効率が不確実になるエラストマー手段に依存していない）。これによって、（老化の問題を殆ど生じることがない）経時的により高い機械的耐性および化学的耐性が得られることになる。

エラストマーから作製された密封スリーブまたは環状バリアの場合と違って、熱循循は、本発明の装置に全くまたは殆ど影響を与えず、これによって、本発明の装置は、６００℃に至るまでの温度に耐えることができる。

このような装置の他の利点は、その壁が薄く、これによって、坑井内に配置されたなら、大きい通路を確保することができることにある。

１つの特定の特徴によれば、１本または複数本のゴムワイヤが編組の少なくとも１つに、好ましくは、中心に組み込まれていてもよく、これによって、対応する編組の弾性が増大することになる。

１つの特定の特徴によれば、前記シールは、その端の各々において、その周辺が、前記シールをライニングに保持するための保持リングによって覆われている。

１つの特定の特徴によれば、前記保持リングの少なくとも１つは、圧縮力をライニングの長軸に沿って前記シールに加えるように取り付けられている。

このようにして、前記シールは、その端の各々に配置されたリングによって軸方向に予圧縮されている。この軸方向予圧縮によって、ライニングが拡張されたとき、シールの半径方向拡張を最適化させることができる。

１つの特定の特徴によれば、前記保持リングの各々は、前記ライニングに固定されるようになっている。

前記リングの各々は、溶接または任意の他の固定方法によって、前記ライニングに固定されるようになっている。

このような方法によって、装置の拡張可能なライニングに取り付けられた密封手段の２０％を越える拡張が可能になる。

いったんシールの予圧縮が行われたなら、リングは、ライニングに固定されるようなっている。

１つの特定の特徴によれば、前記ライニングは、ライニングの長軸に沿って互いに離間したいくつかのシールを保持している。

これらのシールは、規則的な間隔で互いに離間していてもよいし、または不規則的な間隔で互いに離間していてもよい。

１つの特定の特徴によれば、ライニングは、坑井／掘削孔の通路の一部をなすことが意図されている管状部分に該環状部分を包囲するように取り付けられるようになっている。

本発明は、密封スリーブ（またはパッチ）に適用可能である。該スリーブの初期径は、坑井またはパイプの初期径よりも小さく、該スリーブは、その弾性限度を超える半径方向拡張によって変形可能になっており、これによって、密封編組は、坑井またはパイプの壁に対してしっかりとかつ密着して固着され、その結果、坑井を密封することになる。

１つの特定の特徴によれば、ライニングは、坑井／掘削坑の通路内に配置されることになる管状スリーブの一部を形成するようになっている。

また、本発明は、管状バリアに適用されてもよい。このようなバリアは、１つまたは複数の互いに並置された螺旋状に巻装された編組を保持する拡張可能なライニングが固定されたチューブを備えることができる。このライニングは、ケーシングと掘削坑（すなわち、「裸の」または「未処理の」掘削坑）との間または坑井の２つの同心ケーシング間の環状空間の両側に傷害物をもたらすために、該環状空間内において拡張されることが意図されている。

また、本発明は、坑井またはパイプを密封または孔閉塞することを意図して半径方向に拡張可能なライニングを備える装置を製造するための方法であって、
―少なくとも１つのシールを前記ライニングの外面の周りに螺旋状に巻き回すステップと、
―シールの各端に保持リングを配置するステップであって、各リングは、前記シールの一端の周囲を覆うようになっている、ステップと、
―圧縮力を前記リングの１つまたは各々に加えるステップであって、この圧縮力は、前記ライニングの長軸に沿って前記シートの方に向けられている、ステップと、
―前記保持リングの各々を前記ライニングに締め付けるステップと、
―いったんリングの締付けが行われたなら、圧縮力を除くステップと、
を含む方法に関する。

１つの特定の特徴によれば、この方法は、
―圧縮力の付加前に、前記シールの変形または半径方向膨張を制限する手段を設置するステップと、
―いったん圧縮力が除かれたなら、該変形または膨張を制限する前記手段を引き出すステップと、
をさらに含んでいる。

これらの手段は、予緊張されたライニングまたは前記シールの周りに配置された非弾性材料から作製された巻体（フィルム）の形態を取ることができる

このような方法によって、ライニングが拡張されたとき、シールに対して２０％を越える拡張率が与えられ、これによって、本発明の装置の良好な密封が得られることになる。

実際、シールを形成する巻体の（前記ライニングの長軸に沿った）横方向の圧縮は、その半径方向変形を制限しながら、巻体の軸方向においてシールを圧縮することになる。

ここに記載される技術の他の特徴および利点は、例示的かつ非網羅的な例として挙げられている２つの好ましい実施形態の以下の説明および添付の図面から、さらに明らかになるだろう。

第１の実施形態によるパッカーまたはパッカーユニットを有する本発明のライニング装置の斜視図である。 図１Ａの装置の詳細図である。 第１の実施形態によるパッカーユニットの取付けの変更例を示す図である。 図２Ａの装置の詳細な断面図である。 第１の実施形態によるパッカーユニットを形成する編組の熱膨張の概略図である。 互いに離間したいくつかのパッカーユニットを備える本発明の装置の斜視図である。 第２の実施形態によるパッカーユニットを有する本発明の装置の種々の図である。 第１の実施形態によるパッカーユニットを有する本発明による孔閉塞用装置の斜視図および断面図である。 図１Ａ，１Ｂを参照して説明したライニングの代替例の斜視図である。 図７Ａのスリーブの縦断面図である。 図７Ｂの詳細図である。

以下に、本発明の装置の密封手段の２つの実施形態が提示されている。

これらの２つの実施形態は、坑井を密封またはライニングするためにケーシング内において拡張される装置に制限されるものではないことに留意されたい（この場合の装置は、密封パッチとして機能するようになっている）。

この密封手段は、本発明の装置が環状バリアとして機能するように用いられてもよい。環状バリアは、ケーシングと掘削孔（すなわち、「裸」の掘削孔）との間または坑井の２つの同心ケーシング間の環状空間の両側に障害物をもたらすために、該環状空間内において拡張されるものである。

［第１の実施形態］
図１Ａ，１Ｂを参照すると、第１の実施形態が示されている。この実施形態において、装置またはパッチ１は、金属、特に、鋼から作製された円筒チューブである半径方向に拡張可能なライニングまたはスリーブ１１を備えており、該ライニング１１上に、パッカーユニット１２が取り付けられている。

この金属は、（機械的耐性および耐食性）の両方および適切に拡張可能となるのに十分な柔軟性を有していなければならない。

パッカーユニット１２は、ライニング１１を取り囲んでこのライニングによって保持されている２つの編組１２１，１２２の巻体によって形成されている。編組１２１，１２２の端は、ライニング１１に固定された環状リング１２５内に把持されている。

一代替例では、パッカーユニット１２は、ライニング１１を取り囲んでこのライニングによって保持されている２本のフィラメントの巻体によって形成されている。

他の代替例については、図７Ａ〜７Ｄを参照して、以下に説明することにする。

典型的には、ライニング１１は、パッカーユニットが坑井の壁に接触し、（例えば、漏れを塞いで坑井の補修を可能にする）密封をもたらすまで、拡張工具（コーン、液圧成形工具、または膨張可能なパッカー）によって拡張されるようになっている。

２つの密封編組１２１，１２２は、図１Ａに示されているように、長手方向において（すなわち、ライニング１１の長軸Ａに沿って）金属ライニング１１の外面の周りに巻回されて取り付けられている。各編組の巻部分は、その前の巻部分に接触している。各編組１２１，１２２の半径方向の巻きは、一回のみである。

２つの編組１２１，１２２は、並置され、互いに接触していることに留意されたい（図１Ｂ）。第１の編組１２１と第２の編組１２２との間のリンクは、この例では、ゴム被覆に封入されたアラミド繊維によって作製された編組１２３によって設けられている。この連結編組１２３は、第１の編組１２１と第２の編組１２２との間に連続性をもたらすものである。

第１の編組１２１と第２の編組１２２との間のリンクは、他の種類の繊維または機械的な連結要素によって設けられてもよい。

図２Ａは、二つの編組１２１，１２２とこれらの編組１２１，１２２のための連結リング１２４とを有する拡張可能なスリーブの斜視図である。図２Ｂは、第１および第２の編組１２１，１２２の各々の一端を覆う連結リング１２４を示す詳細図である。これらの編組は、互いに接触していない。

この例では、第１の編組１２１は、互いに織り合わされた炭素フィラメントおよび黒鉛フィラメントによって構成されている（以下、用いられる用語は、炭素／黒鉛編組である）。第２の編組１２２は、黒鉛が含浸された（ＰＴＦＥと略される）ポリテトラフルオロエチレンから作製されたフィラメントから形成されている（以下、ＰＴＦＥ／黒鉛編組と呼ぶ）。

第１の編組は、炭素フィラメント、スレンレス鋼フィラメント、インコネル（登録商標）フィラメント、またはＰＴＦＥフィラメントと織り合わされた黒鉛フィラメントによって形成されてもよいこと、および第２の編組は、ポリマーフィラメントのみによって形成されてもよいし、または黒鉛が含浸されたアラミドフィラメント、ガラス繊維フィラメント、またはニッケル−クロム合金フィラメントと織り合わされたポリマーフィラメントによって形成されもよいことに留意されたい。

ＰＴＦＥ以外のポリマーがパッカーユニット１２に用いられてもよいことに留意されたい。

換言すれば、パッカーユニット１２は、軸方向に互いに並置（隣接）されて互いに連結された２つの編組１２１、１２２からなる１つのみの巻体から形成された変形ハイブリッド編組である。

ＰＴＦＥ／黒鉛から作製された第２の編組１２２は、最適な密封特性を有している。何故なら、ＰＴＦＥは、パッチ１の使用温度（すなわち、坑井内にあるときのパッチ１の近傍の支配的な温度）において軟化するからである。

この第２の編組１２２のクリープ（すなわち、不可逆的な変形）のおそれを避けるために、高温においてより安定しており、ユニット（すなわち、パッカーユニット１２）の安定性を確実にもたらす炭素／黒鉛から作製された第１の編組１２１が、第２の編組１２２に組み合されている。

従って、炭素／黒鉛から作製されたこの第１の編組１２１は、ＰＴＦＥ／黒鉛から作製された第２の編組１２２のクリープをなくすかまたは少なくとも制限するへたり防止機能を果たすことになる。

ＰＴＦＥと対照的に、炭素／黒鉛は、低熱膨張係数を有しており、高温において実質的に膨張しない（従って、第１の編組１２１は、高温において密封を助長せず、この機能は、ＰＴＦＥ／黒鉛から作製された第２の編組１２２によって果たされることになる）。

換言すれば、パッチ１を（３３０℃を越える）高温において用いるために、（炭素／黒鉛から作製された隣接編組１２１の形態にある）安定材料が、（密封をもたらす）ＰＴＦＥ／黒鉛編組１２２と組み合されねばならなく、これによって、パッカーユニット１２の温度安定性が確実にもたらされることになる。

ＰＴＦＥは、炭素／黒鉛と比較して高熱膨張係数を有することに留意されたい。その結果、パッチ１の使用温度が降下したとき、第２の編組１２２の収縮は、第１の編組１２１の収縮よりも大きく、これによって、第１の編組１２１は、第２の編組１２２よりも良好な密封特性を有することになる。

具体的には、編組１２１，１２２のこの熱膨張は、図３Ａ〜３Ｃに概略的に示されている。

図３Ａは、ライニング１１が拡張されたときに密封される区域においてケーシングＣの内面または壁Ｆに対して密封状態で作用している編組１２１，１２２を示している。

図３Ｂに示されているように、編組１２１，１２２は、温度が上昇したときに拡張し、壁Ｆに対してより平坦になるように押されており、さらに、第２の編組１２２は、第１の編組１２１をリング１２５に対してライニング１１の長軸に沿って圧縮している。温度が降下したとき（図３Ｃ）、第２の編組１２２の収縮は、第１の編組１２１の収縮よりも大きく、これによって、第１の編組１２１は、第２の編組１２２よりも大きい密封特性を有することになる。

従って、パッキンユニット１２は、改良された密封性（従って、漏出率の減少）をもたらすという利点と、熱サイクル（数回にわたる高いΔＴ℃の繰り返し）において安定しているという利点と、を兼ね備えていることになる。

図４は、いくつかのパッカーユニット１２Ａ〜１２Ｄを有するパッチ１を示す斜視図である。これらのパッカーユニットは、（軸Ａに沿った）長手方向において、可能であれば規則的な間隔で（または不規則的な間隔で）配置されている。各パッカーユニット１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、例えば、第１の炭素／黒鉛編組と第２のＰＴＦＥ／黒鉛編組とから形成されており、これらの編組の各々は、高温および高圧に耐えることができるものである。

炭素／黒鉛フィラメントの第１の編組１２１は、（５５０℃または１０００°Ｆに至るまでの）高温に耐えることができ、ＰＴＦＥ／黒鉛から作製された第２の編組１２２は、３００℃を越える温度に耐えることができることに留意されたい。このような編組は、２１０バールを越える圧力に耐えることができる。

換言すれば、パッチ１の密封手段は、適切な材料を用いているので、高温および高圧に耐えることができる。

これらの材料は、さらに時間が経過しても高い機械的価値を有しており、温度サイクル（熱サイクル）に対して低感度しか有していないかまたは感度を有していない。これによって、これらの材料は、蒸気注入（例えば、ＣＳＳ法）が石油の抽出に用いられる坑井の密封に特に適している。

［第２の実施形態］
図５Ａ〜５Ｆを参照すると、本発明の装置の密封手段の第２の実施形態が提示されている。この実施形態では、装置またはパッチ２は、金属、特に、鋼から作製された円筒チューブである半径方向に拡張可能なライニング２１を備えており、該ライニング２１上にパッカーユニット２２が取り付けられている。

パッカーユニット２２は、ライニング２１を取り囲んでこのライニングによって保持されている編組２２４によって形成されている（図５Ｄ）。一代替例では、パッカーユニット２２は、フィラメントである。

密封編組２２４は、金属ライニング２１の外面の周りに長手方向に沿って螺旋状に巻き回されて取り付けられている。編組２４の半径方向の巻きは、図５Ｅ，５Ｆに示されているように、一回である。

第２の実施形態では、編組２２４は、編組２４、従って、パッチ２のパッカーユニット２２の伸び率が先行技術の（特に、黒鉛／炭素から作製された）パッカーユニットの２％〜１０％の範囲内にある伸び率よりもはるかに大きくなるように、パッチ２のライニング２１上に取り付けられている。

図５Ａ〜５Ｆは、編組２２４の伸び率を最適化し、改良された密封性をもたらすように、編組２２４をパッチ２の金属ライニング２１上に据え付ける／取り付ける特定の方法を示す概略図である。

この例では、編組２２４は、強化黒鉛から作製されている。

いったん編組２２４が、図５Ａに示されているように、パッチ２の金属ライニング２１の外面に螺旋状に取り付けられたなら、図５Ｂに示されているように、リング２２５がライニング２１にねじ込まれ、編組２３４の各端にこの編組の端部分を封入するように取り付けられるようになっている。

図５Ｅは、編組２２４の端部分を部分的に覆うようにライニング２１に取り付けられたリング２２５を示す断面図である。

図５Ｃの矢印によって示されているように、編組２２４に向かう（ライニング２１の長軸Ａに沿った）軸方向圧縮力が２つのリング２２４に加えられ、これによって、編組２２４が軸方向に圧縮されることになる。この軸方向圧縮は、編組２２４によって形成されたパッカーユニット２２の直径をいくらか増大させることに留意されたい。

一代替例では、軸方向圧縮力は、２つのリング２２５の１つのみに加えられるようになっている。

次いで、リング２２５は、ライニング２１に溶接され、軸方向圧縮力が除かれる。従って、編組２２４は、ライニング２１に固定されたリング２２５によって、ライニング２１に保持されることになる（図５Ｆ）。

螺旋状に取り付けられた編組２２４を（ライニング２１の長軸に沿って）横方向に圧縮するという事実によって、（繊維に関して）接線方向の圧縮が生じている。ライニング２１、従って、パッチ２が拡張したとき、編組２２４は、逆方向に接線方向の引張力を受けることになる。

この設置方法によって、編組２２４の伸び率は、１０％、さらに約２０％を超え、これによって、パッチ２の拡張率およびこのパッチ２の設置能力が増大することになる。

図示されている第１の実施形態の場合と同様、この第２の実施形態によっても、単純な方法によって、高温および高圧（例えば、４００℃）における高密封性を確保し、時間が経過しても有効な機械的挙動を示すコンパクトなパッチを提供することが可能になる。

（図示されていない）特定の一実施形態では、パッチのライニングは、すでに述べた方法に従って互いに離間して取り付けられたいくつかの編組巻体を有するようになっている。

編組２２４は、強化黒鉛、ステンレス鋼、またはインコネル（登録商標）から作製された編組とすることができ、該編組は、ここでは、ステンレス鋼ワイヤまたはインコネルワイヤと撚り合わされた黒鉛ワイヤから構成されている。

変更例では、該編組は、黒鉛／炭素編組または黒鉛／ＰＴＦＥ編組（ＰＴＦＥフィラメントに黒鉛が含浸されている）とすることができる。

［他の態様／変更例］
第１の実施形態および第２の実施形態は、互いに独立して実施されてもよいし、または組合せて実施されてもよいことに留意されたい。

例えば、第２の実施形態のパッカーユニット２２は、第１の実施形態による接合手段によって互いに接続された２つの並置された部分から作製された編組によって形成されていてもよい。

前述の実施形態の各々において、ライニングのパッカーユニットは、規則的な間隔（または不不規則な間隔）でパッチのライニングの外面に取り付けられた（ブロックまたはパッキンと呼ばれる）いくつかの編組巻体によって構成されていてもよい。

一例を挙げると、ライニングは、所定の距離を隔てて互いに離間した３０ｃｍ幅の一連の３つの巻体を有していてもよいし、または所定の距離を隔てて互いに離間した２ｃｍ幅の一連の３０の巻体を有していてもよい。各巻体は、単一の編組、または（端において圧縮リングによって予圧縮されているかまたは予圧縮されていない）接合手段によって互いに接続された２つの編組から構成されている。

実施される編組は、好ましくは、四角形の断面を有している。

編組の各々は、対応する編組の弾性を高めることができるゴムから作製された１つまたは複数のストランドを含んでいてもよい。

パッキン要素の各部分は、編組ではなく、フィラメントから形成されていてもよい。

本発明の装置は、石油坑井または地熱坑井において実施することが可能である。これらの坑井は、垂直であってもよいし、または傾斜していてもよい。

本発明の装置は、少なくとも１５年から２０年の寿命を有し、制限されるものでは内が、特にＣＳＳ坑井に適している。

図７Ａは、図１Ａ，１Ｂを参照して述べたライニング装置の代替例の斜視図である。装置またはパッチ１は、拡張可能なスリーブ１１を備えている。スリーブ１１は、パッカーユニット１２の第１の部分を形成する単一編組１２１（一変更例では、フィラメントであってもよい）と、パッカーユニット１２の第２の部分を形成する拡張ブロック１２６とを備えている。

図７Ｂは、図７Ａのスリーブの縦断面図であり、図７Ｃ，７Ｄは、図７Ｂの詳細図である。

拡張ブロック１２６は、編組１２１の端部分を覆っており（図７Ｃ）、他端において（溶接または任意の他の技術によって）スリーブ１１に恒久的に固定されたリング１２５によって保持されている。

拡張ブロック１２６は、この例では、ＰＴＦＥから作製された（スリーブ１１の外径よりもいくらか大きい内径を有する）中空の円筒ブロックである。拡張ブロック１２６は、高熱膨張係数を有しており、（図３Ａ〜３Ｃに関して詳細に説明した原理によって）、温度上昇中に拡張し、並置された黒鉛編組巻体１２１を（スリーブ１１の長軸に沿って）圧縮することになる。

［環状バリア］
第１および第２の実施形態を参照して述べた（パッチに適用された）密封手段は、隔離／坑閉塞装置または環状バリアに適用されてもよい。

この種の隔離装置３が、図６Ａ，６Ｂにおいて、それぞれ、斜視図および断面図で示されている。

周知の方法では、このような隔離装置は、チュービング（または管状構造）と掘削孔の内壁との間または第１のチュービングと第１のチュービングを取り囲む第２のチュービングとの間の環状空間の両側に障害物を形成するために、該環状空間内において拡大されることが意図されている。

図示されている例では、隔離装置３は、坑井のチュービングの一部をなす（部分的に示されている）管状部分４上に取り付けられている。

図６Ａ，６Ｂでは、非拡張形態にある隔離装置３が示されている。

拡張されたとき、隔離装置３は、例えば、高圧下にある坑井の環状部分を低圧下にある下流側／上流側に位置する他の環状部分から隔離することになる。

従って、管状部分４は、その外面に沿って金属ライニング３１を備えており、該金属ライニングは、１つまたは複数の編組と、管状部分４の外面に固定して接続された端を有している。

さらに具体的には、ライニング３１の両端は、環状リング３２５内に把持されている。

図６Ａ，６Ｂに示されている例では、ライニング３１は、その外面に、２つの編組３２１，３２２によって形成されたパッカーユニット３２を備えている。２つの編組３２１，３２２は、（第１の実施形態に従って）ライニング３１の長軸Ａ’に沿って並置され、接続リング３２４によって接続されている。編組３２１，３２２は、ライニング３１が（図示されていない）坑井またはチュービングの壁に対して平坦になるように変形されたとき、該ライニング３１の密封性を確実にもたらすことができる。

一代替例では、ライニング３１は、その外面に、（前述の第２の実施形態による）予圧縮された編組を備えている。予圧縮された編組は、ライニングが坑井またはチュービングの壁に対して平坦になるように変形されたとき、該ライニングの密封性を確実にもたらすことができる。

ライニング３１は、流体（図示せず）が所定圧力下で管状部分４の内部空間内に注入さされたとき、変形するようになっている。流体は、管状部分４を拡張可能な空間Ｅに連通させる開口（図示せず）を通って流れるようになっており、拡張可能な空間Ｅは、チュービングの管状部分の壁、ライニング３１、およびリング３２５によって保持されたライニングの端によって画定されている。

Claims (18)

1. 坑井またはパイプをライニングまたは孔閉塞するための装置（１）であって、管状の半径方向に拡張可能なライニング（１１）と、前記ライニング（１１）によって保持された少なくとも１つのリングシール（１２）とを備えている、装置（１）において、
   前記シール（１２）は、前記ライニング（１１）の外面の周りに螺旋状に取り付けられたフィラメントまたは編組によって形成された少なくとも１つの第１の部分（１２１，２２４）を備えていることを特徴とする、装置（１）。
2. 前記シール（１２）は、フィラメントまたは編組によって形成された第２の部分（１２２）を備えており、前記第２の部分（１２２）は、前記ライニングの外面の周りに螺旋状に取り付けられており、前記ライニング（１１）の長軸に沿って前記第１の部分（１２１）と並置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記第１の部分（１２１）は、連結手段によって前記第２の部分（１２２）に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の装置（１）。
4. 前記連結手段は、連結要素（１２３）を含んでおり、前記連結要素（１２３）は、前記ライニングの周りに配置されており、ゴム被覆内に封入されたアラミド繊維によって形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置（１）。
5. 前記連結手段は、連結リング（１２４）を含んでおり、前記連結リング（１２４）は、前記第１の部分（１２１）と前記第２の部分（１２２）との間において前記ライニング（１１）の周りに配置されており、前記第１および第２の部分の各々の端部分に重なっていることを特徴とする、請求項３に記載の装置（１）。
6. 前記シール（１２）は、第２の部分（１２６）を備えており、前記第２の部分（１２６）は、前記ライニングの外面の周りに取り付けられた中空の円筒要素によって形成されており、前記ライニングの長軸に沿って前記第１の部分と並置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
7. 前記第２の部分（１２２，１２６）は、前記第１の部分（１２１）の熱膨張係数よりも少なくとも１０倍大きい熱膨張係数を有していることを特徴とする、請求項２〜６の１つに記載の装置（１）。
8. 前記第１の部分（１２１）は、黒鉛から作製されたフィラメントまたは編組を含んでいることを特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の装置（１）。
9. 前記第２の部分（１２２，１２６）は、ポリマーを含んでいることを特徴とする、請求項２〜８の１つに記載の装置（１）。
10. 前記ポリマーは、ＰＴＦＥであることを特徴とする、請求項９に記載の装置（１）。
11. 前記第２の部分（１２２，１２６）に黒鉛が含浸されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置（１）。
12. 前記第１の部分（１２１）および/または前記２の部分（１２２，１２６）は、炭素、ガラス繊維、アラミド、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）、またはニッケル／クロム合金から作製された剛性要素を含んでいることを特徴とする、請求項１〜５および請求項７〜１０の１つに記載の装置（１）。
13. 前記シール（２２）は、その２つの端の各々において、その周囲が、前記シール（２２）を前記ライニング（２１）に保持するための保持リング（２２５）によって覆われていることを特徴とする、請求項１〜１２の１つに記載の装置（１）。
14. 前記保持リング（２２５）の少なくとも１つは、圧縮力を前記ライニング（２１）の長軸に沿って前記シール（２２）に加えるように取り付けられていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置（１）．
15. 前記保持リング（２２５）の各々は、前記ライニング（２１）に固定されるようになっていることを特徴とする、請求項１４に記載の装置（１）。
16. 前記ライニング（１１）は、前記ライニング（１１）の長軸（Ａ）に沿って互いに離間したいくつかのシール（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ, １２Ｄ）を保持していることを特徴とする、請求項１〜１５の１つに記載の装置（１）。
17. 前記ライニング（１１）は、坑井／掘削孔の通路の一部を形成することが意図されている管状部分に、該管状部分を包囲するように取付けられるようになっていることを特徴とする、請求項１〜１６の１つに記載の装置（１）。
18. 前記ライニング（１１）は、坑井／掘削孔の通路内に配置されることになる管状スリーブの一部を形成するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１６の１つに記載の装置（１）。

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