專利名稱：井用多用途充注和循環(huán)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開的內(nèi)容通常涉及在井中使用的多用途充注和循環(huán)工具(“FAC工具”)，更具體而言，涉及一種在高壓狀況期間使用的、包括封隔器元件系統(tǒng)的多用途充注和循環(huán)工具。
背景技術(shù)：
從烴儲層開采油氣的鉆地下井的過程包括:在土地中將孔下鉆到石油聚集層；以及，安裝從儲層到地表的管道。使用套管作為井眼內(nèi)的防護管襯。每次可以將套管的一段送入井眼中。有時，套管會被卡住，從而不能被下放到井眼中。出現(xiàn)這種情況時，通常的做法是增加套管柱上的載荷以迫使套管進入井眼中，或者鉆井流體可在套管內(nèi)徑部分中向下流動并從套管流出進入環(huán)形空間中而進行循環(huán)，從而將套管從井眼中釋放出來。為了實現(xiàn)該過程，傳統(tǒng)的做法是，安裝特殊索具來增加作用到套管柱的軸向載荷和/或便于使鉆井流體循環(huán)。例如，可使用一種能施加轉(zhuǎn)矩和機械載荷這兩者的頂驅(qū)而迫使套管進入井眼內(nèi)。下放套管過程中，通常各個管段被下送到井中時，將鉆井流體添加到該管段中。執(zhí)行該過程以防止套管由于井眼內(nèi)的高壓而被破壞。鉆井流體也能起到潤滑劑的作用以有利于在井眼內(nèi)下放套管。在將套管下放到井眼中的過程中遇到阻力時，鉆井流體通常在套管和井眼內(nèi)循環(huán)。為了循環(huán)鉆井流體，密封套管頂部從而套管可被加壓。將鉆井流體添加到井眼中時可使用多用途充注和循環(huán)工具密封套管頂部，這在本領(lǐng)域是公知的。在將套管下放到井中時，多用途充注和循環(huán)工具被插入套管的頂部。頂驅(qū)裝置連接到多用途充注和循環(huán)工具頂端并用于將多用途充注和循環(huán)工具和套管驅(qū)入井中。鉆井流體，如鉆井泥漿，通過多用途充注和循環(huán)工具中的軸向流道被注入井套管內(nèi)。多用途充注和循環(huán)工具通常包括密封元件(如封隔器皮碗)，該密封元件為多用途充注和循環(huán)工具和套管之間提供了了低壓密封。這可以防止鉆井流體從套管頂部溢出或至少減少溢出量，并允許套管被加壓以循環(huán)鉆井流體。在將套管下送到井內(nèi)期間，多用途充注和循環(huán)工具承受的壓力通常較低(例如大致小于lOOOpsi)。但是,井壓可周期性地增加至超過IOOOpsi,如5000psi或更高。出現(xiàn)此情況時，對于低壓密封而言，多用途充注和循環(huán)工具上的高壓過大，另外，多用途充注和循環(huán)工具上的高壓會引起鉆井流體從井眼過量泄露，這會造成成本高昂并對環(huán)境和鉆井裝置操作者均造成損害。在某些情況下，高壓狀況會將多用途充注和循環(huán)工具完全推出井眼，從而可能會損害到多用途充注和循環(huán)工具或鉆探設(shè)備，或?qū)︺@井裝置操作者造成危害。當感測出高壓狀況時，鉆井裝置操作者通常將遵照一套安全規(guī)定來降低此狀況造成危害的風(fēng)險。但是，感測出高壓狀況的時刻和多用途充注和循環(huán)工具上的封隔器皮碗出現(xiàn)故障的時刻之間的時差可能比較短暫。在某些情況下，鉆井操作者在損害出現(xiàn)之前并沒有充足時間執(zhí)行合適的安全規(guī)定。本發(fā)明公開內(nèi)容的目的在于，克服或至少降低上述一個或多個問題造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開的實施例涉及一種在包括井套管的井中使用的多用途充注和循環(huán)工具。該多用途充注和循環(huán)工具包括頂驅(qū)連接件、推板、伸縮部分、封隔器皮碗、封隔器元件系統(tǒng)和卡瓦裝置。頂驅(qū)連接件用于將所述多用途充注和循環(huán)工具連接到頂驅(qū)；伸縮部分將推板連接到頂驅(qū)連接件；封隔器皮碗被構(gòu)造為:在該封隔器皮碗受激勵時密封多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間；封隔器元件系統(tǒng)包括能夠在鎖定位置和激勵位置之間運動的至少一個封隔器，在鎖定位置該至少一個封隔器未被激勵。所述該封隔器元件系統(tǒng)被構(gòu)造為:當處于激勵位置時密封所述多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間；所述卡瓦裝置包括至少一個卡瓦，該卡瓦裝置被構(gòu)造為將封隔器元件鎖定在激勵位置。本發(fā)明公開的另一實施例提供了一種用于操作多用途充注和循環(huán)工具的方法，該多用途充注和循環(huán)工具接合在井眼的井套管中。該多用途充注和循環(huán)工具包括頂驅(qū)連接件、推板、封隔器皮碗、封隔器元件系統(tǒng)和卡瓦裝置。頂驅(qū)連接件用于將所述多用途充注和循環(huán)工具連接到頂驅(qū)；封隔器皮碗被構(gòu)造為:在該封隔器皮碗受激勵時密封多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間；封隔器元件系統(tǒng)包括能夠在鎖定位置和激勵位置之間運動的至少一個封隔器，在鎖定位置該至少一個封隔器未被激勵，所述封隔器元件系統(tǒng)被構(gòu)造為:在處于激勵位置時密封所述多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間；卡瓦裝置包括至少一個卡瓦，該卡瓦裝置被構(gòu)造為將封隔器元件鎖定在激勵位置。其中該方法包括:感測高壓狀況；解鎖封隔器元件系統(tǒng)；使所述至少一個封隔器運動到激勵位置；以及擴展所述至少一個卡瓦而將所述至少一個封隔器鎖定在激勵位置。本發(fā)明公開的另一實施例提供了一種用于操作多用途充注和循環(huán)工具(“FAC工具”)的方法，該多用途充注和循環(huán)工具接合在井的井套管內(nèi)。該方法包括:感測高壓狀況；解鎖多用途充注和循環(huán)工具的封隔器元件系統(tǒng)，該封隔器元件系統(tǒng)包括至少一個封隔器；使所述至少一個封隔器運動到激勵位置；以及，擴展至少一個卡瓦而將多用途充注和循環(huán)工具固定在套管內(nèi)，卡瓦裝置使至少一個封隔器保持在激勵位置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的多用途充注和循環(huán)工具的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的、圖1中的多用途充注和循環(huán)工具的示意圖，圖中封隔器元件系統(tǒng)已經(jīng)被激勵；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的多用途充注和循環(huán)工具的示意圖，圖中多用途充注和循環(huán)工具被定位成用于在井眼中進行下送；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的、圖3中的多用途充注和循環(huán)工具的示意圖，圖中多用途充注和循環(huán)工具的高壓元件被致動；圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的、圖3中的多用途充注和循環(huán)工具的示意圖，圖中多用途充注和循環(huán)工具處于回流位置處；圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的、在送入操作期間連接到頂驅(qū)的多用途充注和循環(huán)工具的不意圖；圖7和8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的J型-狹槽系統(tǒng)位置的平面圖。盡管本發(fā)明的公開內(nèi)容可進行各種改動，也可采用替換結(jié)構(gòu)形式，但是已經(jīng)通過附圖中的實例示出了具體實施例并將對這些具體實施例進行詳細描述。但是，應(yīng)該理解為，本發(fā)明公開內(nèi)容并不局限于在此所公開的具體結(jié)構(gòu)形式。相反，本發(fā)明旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明所公開的實質(zhì)和范圍內(nèi)的所有變形、等同及替換形式。
具體實施例方式圖1示出了多用途多用途充注和循環(huán)工具100的一個實施例，該多用途充注和循環(huán)工具位于套管段5內(nèi)。如上所述，當該套管段5被下送到井眼中時，多用途充注和循環(huán)工具100定位在套管的最上段中。多用途充注和循環(huán)工具100提供了用于將流體(如鉆井泥漿)注入位于井眼中的套管5內(nèi)的通道。將鉆井泥漿泵入套管柱中有助于防止井眼內(nèi)套管柱外側(cè)的流體靜壓引起套管出現(xiàn)故障。套管柱包括位于套管柱底部部分處的浮鞋(未示出)。浮鞋包括閥(如止回閥)，該閥防止了井筒流體流入套管柱中。多用途充注和循環(huán)工具100可連接到套管段5 (其被下送到井眼中)的朝向井口的那一端。多用途充注和循環(huán)工具100被插入到套管段5的朝向井口的那一端中直到推板30抵靠住套管接頭或套管接箍6定位。套管接箍6為待插入到井眼內(nèi)的下一套管段5提供了連接部。推板30適于防止多用途充注和循環(huán)工具100完全插入套管柱的孔中。推板30連接到伸縮部分20，伸縮部分在推板30上方伸展至接頭10處，該接頭適于連接到頂驅(qū)(未示出)。伸縮部分20延伸穿過推板30并能夠相對于推板運動。將套管柱插入井眼的過程中，頂驅(qū)可用于使套管柱旋轉(zhuǎn)并插入。典型的頂驅(qū)的重量例如可在400001bs和1200001bs之間，當套管段5的孔內(nèi)為常壓(該常壓可在IOOpsi和500psi之間、通常不超過IOOOpsi)時，頂驅(qū)的重量通常足以使多用途充注和循環(huán)工具100保持在該孔內(nèi)。多用途充注和循環(huán)工具100包括密封元件50，其通?？梢詾楸椒飧羝髟?。鉆井泥漿可被向下泵送通過多用途充注和循環(huán)工具100的孔并被從泥漿護罩閥組件95的孔口 96泵出，該泥漿護罩閥組件包括止回閥(未示出)，該止回閥防止了流體向上流入多用途充注和循環(huán)工具100的孔。密封元件50與套管段5的內(nèi)孔相接合，從而提供了防止鉆井泥漿和/或鉆井流體沿多用途充注和循環(huán)工具100和套管5的內(nèi)孔之間的環(huán)形空間向上流動的密封。除非套管柱內(nèi)的壓力增加至超過標稱值(如500psi)，否則，密封元件50通常足以密封住套管5。如果浮鞋中的閥出現(xiàn)故障或套管的一部分出現(xiàn)故障，那么套管柱的孔內(nèi)壓力可增加至超過標稱值(如500psi至lOOOpsi)，從而在插入套管柱頂端中的多用途充注和循環(huán)工具100上施加了較大的作用力。施加給多用途充注和循環(huán)工具100的向上的作用力可能會超過用于使多用途充注和循環(huán)工具100保持在套管段5內(nèi)的頂驅(qū)的重量。例如，十三又八分之三英寸套管的十二又二分之一(12V2)英寸孔內(nèi)5000psi的壓強會在多用途充注和循環(huán)工具100上產(chǎn)生超過5000001bs的作用力。此情況下，頂驅(qū)的重量不足以使多用途充注和循環(huán)工具100保持在套管段5的孔內(nèi)。另外，在多用途充注和循環(huán)工具上使用的典型的密封元件50 (如杯式密封元件)不能承受套管柱內(nèi)的超過大約IOOOpsi的壓力。密封元件50出現(xiàn)故障會讓套管柱內(nèi)的流體(如鉆井泥漿和井筒流體)流過密封元件50并從套管柱流出。圖1所示的多用途充注和循環(huán)工具100的實施例包括用于減少從套管段流出的流體量或防止流體從套管段流出的部件，并且，在由于浮鞋出現(xiàn)故障和/或井眼內(nèi)的套管段出現(xiàn)故障而使套管柱內(nèi)的壓力升高的情況下，所述部件使多用途充注和循環(huán)工具100保持在套管段內(nèi)。多用途充注和循環(huán)工具100包括封隔器元件80，所述封隔器元件適于在升高至超過IOOOpsi (如6500psi或IOOOOpsi或更高)的壓力下密封住套管段的內(nèi)徑部分。可使用一個或更多個封隔器元件，如使用兩個、三個或更多個封隔器元件。封隔器元件80可以是常用封隔器，一旦如下所述那樣施加了規(guī)定的向下重量，該封隔器就會被激勵。在某實施例中，封隔器被激勵之前，頂驅(qū)一旦旋轉(zhuǎn)，該封隔器元件就可被解鎖。如上所述，當套管柱內(nèi)的壓力可能由于故障而升高時，封隔器元件80適于在多用途充注和循環(huán)工具100和套管5之間提供密封。多用途充注和循環(huán)工具100包括卡瓦裝置70，卡瓦裝置70可被致動以使多用途充注和循環(huán)工具100保持在套管段5內(nèi)的規(guī)定位置。使用卡瓦裝置70以使多用途充注和循環(huán)工具100保持在該規(guī)定位置，從而保證封隔器元件80保持受激勵狀態(tài)?？ㄍ哐b置70可包括傳統(tǒng)卡瓦和錐體，用于將工具固定在套管和/或油管內(nèi)，受益于本說明書公開內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能理解這些。在某實施例中，例如通過彈性元件對卡瓦進行偏壓以便迫使卡瓦進入鎖定位置以在多用途充注和循環(huán)工具上的載荷增加時將封隔器元件80鎖定在激勵位置。封隔器元件80和卡瓦裝置70可一起使用，以防止流體向上流過多用途充注和循環(huán)工具100并且在套管柱內(nèi)的壓力升高時使多用途充注和循環(huán)工具100保持在套管5內(nèi)。為了將封隔器元件80和/或卡瓦裝置70的磨損和破裂程度降到最低，在多用途充注和循環(huán)工具100的正常充注操作期間，可鎖定這些元件，使它們不被致動。當觀測到壓力增加時，操作者可解鎖這些部件，以防止密封件出現(xiàn)故障和/或防止多用途充注和循環(huán)工具100爆裂。本發(fā)明公開的一個實施例是一種用于對多用途充注和循環(huán)工具100的高壓元件進行解鎖和致動的方法。圖2示出了多用途充注和循環(huán)工具100，圖中封隔器元件80被致動，并且卡瓦裝置70與套管5接合。為了解鎖這些部件，使作用在推板30和套管接箍6上的頂驅(qū)的重量減小。可根據(jù)多用途充注和循環(huán)工具100的不同設(shè)計來調(diào)整減小的重量。例如，減小后重量的范圍為約IOOOOlbs至約200001bs。然后可通過旋轉(zhuǎn)多用途充注和循環(huán)工具100來解鎖這些部件。多用途充注和循環(huán)工具100的上部控制部分40可包括一種有利于對封隔器元件80和卡瓦裝置70進行解鎖的結(jié)構(gòu)。位于上部控制部分40中的這種結(jié)構(gòu)例如可以是J型-狹槽系統(tǒng)或井眼軌跡方向螺紋(course thread),受益于本發(fā)明公開內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解這些。對這些部件進行解鎖所需的轉(zhuǎn)數(shù)、以及旋轉(zhuǎn)方向可根據(jù)需要變化以對這些部件進行解鎖。這類控制部分在本領(lǐng)域通常是公知的。一旦解鎖，減小的重量(slack-off weight)將隨后被施加給多用途充注和循環(huán)工具100。在某實施例中，可利用頂驅(qū)的重量對裝置72進行剪切(如對剪切環(huán)或剪切螺桿進行剪切)，如圖4所示實施例所示。這使得來自頂驅(qū)的重量能迫使伸縮部分20向下運動，以緊靠著套管5的內(nèi)孔激勵封隔器元件80，從而與杯式密封元件50相比，提供了更高壓力的密封。圖2示出了多用途充注和循環(huán)工具100的封隔器元件80，封隔器元件80處于激勵狀態(tài)緊靠住套管5。所述減小的重量引起多用途充注和循環(huán)工具100向下運動，以激勵封隔器元件80。一旦封隔器元件80被激勵，操作者就可使卡瓦裝置70緊靠住套管5設(shè)置，以使多用途充注和循環(huán)工具100保持在該位置，從而讓封隔器元件80保持被激勵狀態(tài)。可供選擇地，可在致動卡瓦裝置的同時也激勵封隔器系統(tǒng)?？赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)多用途充注和循環(huán)工具100來定位卡瓦裝置70。例如，多用途充注和循環(huán)工具100可在該旋轉(zhuǎn)方向的相反方向上旋轉(zhuǎn)以解鎖高壓部件。多用途充注和循環(huán)工具100的中部控制部分60可包括用于使卡瓦裝置80緊靠住套管5設(shè)置的部件。例如，所述中部控制部分60的旋轉(zhuǎn)可迫使卡瓦沿錐形斜面移動，從而導(dǎo)致卡瓦朝外擴張并接合套管5，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能理解這些。多用途充注和循環(huán)工具100可包括下部控制部分90，卡瓦裝置70已經(jīng)接合套管之后，可致動該下部控制部分來鎖定多用途充注和循環(huán)工具100，從而防止多用途充注和循環(huán)工具100的伸縮部分20進一步旋轉(zhuǎn)和/或運動。為了鎖定多用途充注和循環(huán)工具100的向下運動，頂驅(qū)可旋轉(zhuǎn)并向下運動，這樣就引起伸縮部分20旋轉(zhuǎn)穿過位于下部控制部分90中的J型-狹槽，從而鎖定住多用途充注和循環(huán)工具100的向下運動并防止其意外釋放。多用途充注和循環(huán)工具100的伸縮部分20的反復(fù)旋轉(zhuǎn)及向下運動導(dǎo)致推板30和頂驅(qū)連接件10之間的距離減小，如圖2所示?？晒┻x擇地，不使用上述上部控制部分、中部控制部分和下部控制部分，可將多用途充注和循環(huán)工具設(shè)計為僅具有單個控制部分。單個控制部分可執(zhí)行上部控制部分、中部控制部分和下部控制部分的所有功能(例如，如上所述，鎖定部件、使卡瓦裝置80緊靠住套管5設(shè)置、以及鎖定多用途充注和循環(huán)工具100)。這類控制系統(tǒng)是公知的。已經(jīng)控制住高壓狀況之后，操作者可能需要移走被鎖定而不能向下移動的多用途充注和循環(huán)工具100。為了移走被鎖定而不能向下移動的多用途充注和循環(huán)工具100，一個方法就是反向地旋轉(zhuǎn)多用途充注和循環(huán)工具，以使該多用途充注和循環(huán)工具從下部控制部分90中的J型-狹槽系統(tǒng)中移出，從而解鎖多用途充注和循環(huán)工具100的伸縮部分20。一旦完成解鎖，可利用頂驅(qū)的重量剪切釋放多用途充注和循環(huán)工具100 (向下剪切機構(gòu))?？梢詫Χ嘤猛境渥⒑脱h(huán)工具100施加筆直向上的拉力，以拉出該多用途充注和循環(huán)工具、解除對封隔器元件80的激勵并將卡瓦裝置70從套管5中釋放出來，從而允許多用途充注和循環(huán)工具從套管中移走?？蛇x類型的釋放可包括向上剪切機構(gòu)或者利用不包括旋轉(zhuǎn)的運動或利用J型-狹槽來解鎖和/或釋放的其它機構(gòu)。但是，其他釋放裝置還可包括擰松大的梯形螺紋或其他螺紋型面。另一實施例的多用途充注和循環(huán)工具200在圖3至5中示出。圖3是被定位成用于送入孔眼中的多用途充注和循環(huán)工具200的視圖。在送入操作期間，多用途充注和循環(huán)工具200可連接到頂驅(qū)98的底部，如圖6所示。當多用途充注和循環(huán)工具200被送入井內(nèi)時，RSP元件(如，卡瓦裝置、封隔器元件)被鎖定，與多用途充注和循環(huán)工具100的上述鎖定相似。多用途充注和循環(huán)工具200包括伸縮部分20、推板30、卡瓦裝置70和封隔器元件80，這與上述實施例中的描述類似。封隔器皮碗50位于下部控制系統(tǒng)(圖3未示出)之上并且位于封隔器元件系統(tǒng)80之下。與多用途充注和循環(huán)工具100相似，也包括泥漿護罩閥組件95和孔口 96。在某實施例中，與圖1中的泥漿護罩閥組件95相比，該實施例中的泥漿護罩閥組件95的長度可被減小。通過將封隔器皮碗50定位在下部控制系統(tǒng)上方并減小泥漿護罩閥組件95的長度，可減小多用途充注和循環(huán)工具200的總長度。例如，與多用途充注和循環(huán)工具100相比，該總長度可減小20%至30%或更多。通過相對于多用途充注和循環(huán)工具100減小多用途充注和循環(huán)工具200的長度，鉆臺上的工作人員99就不需要站在很高位置上操作鉆臺上的動力鉗，如圖6所示。眾所周知，動力鉗101用于旋轉(zhuǎn)套管的每個接箍，從而使該接箍向上進入到剛被下入鉆臺中的套管的接箍中。在多用途充注和循環(huán)工具200的普通操作過程中，將所述工具反復(fù)插入套管接箍內(nèi)。由于封隔器皮碗50定位于封隔器元件80下方，可能會僅將多用途充注和循環(huán)工具的下部部分(例如，其長度大致為多用途充注和循環(huán)工具長度的25%至30%)插入套管內(nèi)，從而多用途充注和循環(huán)工具伸入套管內(nèi)至正好可使封隔器皮碗50進行密封的程度。通過插入封隔器皮碗50而不插入封隔器元件80可在未發(fā)生井控狀況的典型操作期間提供充分保護。另外，可減小在封隔器元件系統(tǒng)80和卡瓦裝置上進行摩擦/牽拉而引起的磨損和破裂。所述的一個或更多個封隔器元件80可以是常用的封隔器，一施加規(guī)定的向下重量，則該封隔器元件就能被激勵，如上面對多用途充注和循環(huán)工具100所述的那樣。圖4示出了多用途充注和循環(huán)工具200，圖中，通過使卡瓦裝置70固定而使封隔器元件80處于激勵位置。在某實施例中，本申請的多用途充注和循環(huán)工具包括回流位置。圖5示出了多用途充注和循環(huán)工具200的回流位置。該回流位置允許來自井的流體通過通流直角器202排出，以釋放下方壓力?？晒┻x擇地，可通過所述通流直角器202泵入流體并使流體向下流過泥漿護罩閥組件95?；亓魑恢迷试S流體繞過泥漿護罩閥組件95中的止回閥。高壓元件已被激勵之后，可將伸縮部分20調(diào)節(jié)到一定位置，該位置允許流體繞過止回閥并向上通過回流通道422流至地面。在某實施例中，伸縮部分20可包括孔口 424，該孔口能與回流管道426對準，該回流管道通過孔428與封隔器元件80下方的井眼保持流體連通。當伸縮部分20被定位成使孔口 424與回流管道426對準時，多用途充注和循環(huán)工具下方的高壓流體可繞過泥漿護罩閥并通過孔428、回流管道426和回流通道422向上流到地面?？刹捎媚苁箒碜远嘤猛境渥⒑脱h(huán)工具下方的高壓流體流動的任何其他合適結(jié)構(gòu)來代替所示的回流結(jié)構(gòu)。圖7和8示出了一實施例(該實施例使用J型-狹槽系統(tǒng))的J型-狹槽示例位置的平面圖。J型-狹槽系統(tǒng)可包括位于伸縮部分20上的凸耳432。凸耳432橫跨槽道部434，該槽道部被構(gòu)造成使多用途充注和循環(huán)工具的部件放置在各種所需的位置上，這些位置包括:位置a，即為圖3和7所示的送入位置；位置b，如圖4和7所示，在該位置高壓部件被致動；位置C，即為圖5和8所示的回流位置；以及位置d (如圖7所示)，在該位置高壓元件被解鎖并為收回做好準備。在某實施例中，J型-狹槽系統(tǒng)可包括向上剪切位置e和/或向下剪切位置f (如圖8所示)，在所述位置可分別施加向上或向下的作用力以剪切釋放機構(gòu)，所述釋放機構(gòu)可允許所述工具從井眼內(nèi)釋放出來。這種剪切釋放機構(gòu)在本領(lǐng)域是公知的。J型-狹槽系統(tǒng)的槽道部434可位于心軸436上或連接到該心軸，該心軸連接到推板30。心軸436可以以任何合適方式連接到推板30，如通過焊接或通過螺紋連接而將心軸連接到推板30。凸耳432可橫跨心軸436的槽道部434，從而可使多用途充注和循環(huán)工具在圖3至5、7至8所示的不同位置之間運動。盡管已經(jīng)示出和描述了各不同實施例，但是本發(fā)明并不局限于此，應(yīng)該理解為，本發(fā)明包括對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的所有改動和變形形式。
權(quán)利要求
1.一種在包括井套管的井中使用的多用途充注和循環(huán)工具(“FAC工具”)，該多用途充注和循環(huán)工具包括: 頂驅(qū)連接件，所述頂驅(qū)連接件用于將所述多用途充注和循環(huán)工具連接到頂驅(qū)； 封隔器皮碗，所述封隔器皮碗被構(gòu)造為:在該封隔器皮碗被激勵時對多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間進行密封； 封隔器元件系統(tǒng)，所述封隔器元件系統(tǒng)包括能在鎖定位置和激勵位置之間運動的至少一個封隔器，在所述鎖定位置，所述至少一個封隔器不被激勵，該封隔器元件系統(tǒng)被構(gòu)造為:當處于激勵位置時對所述多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間進行密封；以及 卡瓦裝置，所述卡瓦裝置包括定位在封隔器皮碗和封隔器元件系統(tǒng)之間的至少一個卡瓦，該卡瓦裝置被構(gòu)造為將所述多用途充注和循環(huán)工具固定在套管內(nèi)，卡瓦裝置被構(gòu)造為使所述至少一個封隔器保 持在激勵位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，所述多用途充注和循環(huán)工具還包括推板和伸縮部分，該伸縮部分將推板連接到頂驅(qū)連接件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，所述多用途充注和循環(huán)工具還包括下部閥組件，所述下部閥組件定位在封隔器元件系統(tǒng)之下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，其中，該多用途充注和循環(huán)工具包括內(nèi)部流動路徑，該內(nèi)部流動路徑從頂驅(qū)連接件延伸穿過下部閥組件，從而允許流體通過多用途充注和循環(huán)工具流入井內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，其中，在推板和封隔器皮碗之間布置有上部控制部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，其中，在封隔器皮碗和卡瓦裝置之間布置有中部控制部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，其中，在封隔器元件系統(tǒng)和閥組件之間布置有下部控制部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，其中，封隔器元件系統(tǒng)包括多個封隔器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，其中，封隔器皮碗定位在封隔器元件系統(tǒng)之下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的多用途充注和循環(huán)工具，所述多用途充注和循環(huán)工具還包括回流路徑，該回流路徑被構(gòu)造為:當封隔器元件系統(tǒng)被激勵時，允許流體從井內(nèi)、從封隔器元件系統(tǒng)的封隔器下方被釋放出來。
11.一種用于操作多用途充注和循環(huán)工具(“FAC工具”)的方法，該多用途充注和循環(huán)工具被接合在井的井套管內(nèi)，該多用途充注和循環(huán)工具包括: 頂驅(qū)連接件，所述頂驅(qū)連接件用于將所述多用途充注和循環(huán)工具連接到頂驅(qū)； 推板； 封隔器皮碗，所述封隔器皮碗被構(gòu)造為:在該封隔器皮碗被激勵時，對所述多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間進行密封； 封隔器元件系統(tǒng)，所述封隔器元件系統(tǒng)包括能在鎖定位置和激勵位置之間運動的至少一個封隔器，在所述鎖定位置，所述至少一個封隔器不被激勵，該封隔器元件系統(tǒng)被構(gòu)造為:在處于激勵位置時，對所述多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間進行密封；以及 卡瓦裝置，所述卡瓦裝置包括至少一個卡瓦，該卡瓦裝置被構(gòu)造為將所述多用途充注和循環(huán)工具固定在套管內(nèi)； 其中，該方法包括: 感測高壓狀況； 解鎖封隔器元件系統(tǒng)； 使所述至少一個封隔器運動到激勵位置；以及 擴展所述至少一個卡瓦以將多用途充注和循環(huán)工具固定在套管內(nèi)，該卡瓦裝置使所述至少一個封隔器保持在激勵位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，在推板和封隔器皮碗之間布置有上部控制部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，在封隔器皮碗和卡瓦裝置之間布置有中部控制部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，在封隔器元件系統(tǒng)和閥組件之間布置有下部控制部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述封隔器元件系統(tǒng)包括多個封隔器。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，解鎖封隔器的步驟包括:減小所述多用途充注和循環(huán)工具上的載荷并使所述多用途充`注和循環(huán)工具旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，使所述至少一個封隔器運動到激勵位置的步驟包括:增加所述多用途充注和循環(huán)工具上的載荷。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，對卡瓦進行偏壓以迫使卡瓦進入某位置，以使得:當所述多用途充注和循環(huán)工具上的載荷增加時，該多用途充注和循環(huán)工具被固定在套管內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，所述方法還包括:在擴展所述至少一個卡瓦之后，鎖定所述多用途充注和循環(huán)工具的伸縮部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，所述方法還包括:從套管中移走多用途充注和循環(huán)工具。
21.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，所述方法還包括:將多用途充注和循環(huán)工具調(diào)整至回流位置，以使得:當封隔器元件系統(tǒng)被激勵時，允許流體從井內(nèi)、從封隔器元件系統(tǒng)的封隔器下方被釋放出來。
22.—種操作多用途充注和循環(huán)工具(“FAC工具”)的方法，該工具接合在井眼內(nèi)的井套管內(nèi)，該方法包括: 感測高壓狀況； 解鎖多用途充注和循環(huán)工具的封隔器元件系統(tǒng)，該封隔器元件系統(tǒng)包括至少一個封隔器； 使所述至少一個封隔器運動到激勵位置；以及 擴展至少一個卡瓦以將多用途充注和循環(huán)工具固定在套管內(nèi)，卡瓦裝置使所述至少一個封隔器保持在激勵位置。
全文摘要
公開了一種在包括井套管(5)的井中使用的多用途充注和循環(huán)工具(100)。該工具包括用于將所述工具連接到頂驅(qū)的頂驅(qū)連接件(10)；推板(30)；伸縮部分(20)，其用于將推板連接到頂驅(qū)連接件；封隔器皮碗(50)，其被構(gòu)造為當封隔器皮碗被激勵時密封該工具和井套管之間的環(huán)形空間；封隔器元件系統(tǒng)(80)以及卡瓦裝置(70)。封隔器元件系統(tǒng)(80)包括能在鎖定位置和激勵位置之間運動的至少一個封隔器，在鎖定位置上該至少一個封隔器不被激勵；該封隔器元件系統(tǒng)被構(gòu)造為在處于激勵位置時密封多用途充注和循環(huán)工具和井套管之間的環(huán)形空間?？ㄍ哐b置(70)包括至少一個卡瓦，該卡瓦裝置被構(gòu)造為將密封元件鎖定在激勵位置。
文檔編號E21B33/126GK103109035SQ201180044403
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者D·J·萊爾, M·格雷-斯蒂芬斯, D·H·哈里斯, G·D·桑尼爾 申請人:貝克休斯公司