使用j形狹槽裝置定位在機械致動釋放總成下方的機械致動裝置的制造方法
【專利說明】使用J形狹槽裝置定位在機械致動釋放總成下方的機械致動裝置
[0001]相關申請案的交叉參考
[0002]無。
技術領域
[0003]提出的方法和設備用于在工具管柱上的釋放總成之間提供多個相對位置，從而容許致動定位在釋放總成下方的機械操作工具。更明確地說，提出的方法和設備用于連續(xù)致動定位在機械操作釋放機構下方的機械操作工具，其中機械操作工具定位在釋放總成下方。
[0004]發(fā)明背景
[0005]石油和天然氣碳氫化合物天然地產(chǎn)自一些地下地層中。含有石油或天然氣的地下地層有時被稱為儲層。儲層可位于地下或是離岸的。儲層通常位于幾百英尺(淺儲層)到幾萬英尺(超深儲層)的范圍中。
[0006]為了生產(chǎn)碳氫化合物，鉆取井孔通過儲層中的含碳氫化合物區(qū)。在下套管井孔或其部分中，放置了套管，且其通常接合到井孔中而在所述區(qū)域與下套管井孔內(nèi)部之間提供管壁。管柱接著可進入以及離開套管。類似地，管柱可進入未下套管井孔或井孔的部分。如本文所使用，“管柱”是指插入到井孔中的一系列連接管道區(qū)段、接合部、網(wǎng)篩、坯體、交叉工具、井下工具等，不管其用于鉆取、檢查、生產(chǎn)、注入、完成或其它過程。另外，如熟悉本領域的技術人員將意識到，在許多情況中，工具可在金屬線或盤管上而不是管柱上運行。井孔可以是或包括垂直、偏離和水平部分，且可以是直的、彎曲或分支的。
[0007]在完成裸井井孔部分期間，完成管柱被放置在井孔中。管柱容許流體被引入到井孔的遠端部分中或從其流出。通過將管道的多個區(qū)段接合在一起而建立管柱，其通常是通過在管道上區(qū)段的底部處的公右旋螺紋和管道下區(qū)段的頂部處的對應母螺紋來進行。通過施加右旋扭矩給管道上區(qū)段同時使管道下區(qū)段保持相對固定而使管道的兩個區(qū)段相互連接。接著，管道的接合區(qū)段被下降到井孔中。所述過程被稱為“制成”和“進入”管柱。
[0008]通常在碳氫化合物井中通過因?qū)ぞ吖苤奈锢聿倏v(諸如通過放置負重、上升或旋轉管柱)造成的工具部分之間的相對縱向或旋轉移動而致動井下工具。這些動作被認為是與電操作、水力操作或化學操作相反的“機械操作”致動。機械可操作工具可包括釋放總成，諸如筒夾總成、擴張工具、包裝器、插塞、懸掛器等。致動可用來“固定”工具、釋放工具、打開或關閉閥等。還可通過工具管柱實施其它操作。舉例來說，管柱進入井孔中來懸掛可擴張襯管和襯管管柱，接合在襯管周圍，使襯管懸掛器擴張以及從工具管柱釋放或斷開懸掛襯管。接著，管柱回到地面。
[0009]需要的工具總成(諸如閥和釋放機構)可被機械操作。舉例來說，鋼珠沖擊致動閥可能無法在低管壓下的水平井孔中操作或生效。
發(fā)明概要
[0010]一種在釋放機構上攜載外部工具(諸如襯管懸掛器)的工具管柱被下降到井孔中。界定在心軸的外表面與釋放機構的內(nèi)表面之間的互鎖凸塊和J形狹槽輪廓容許在不釋放釋放機構的情況下釋放機構與心軸的相對移動。相對移動容許定位在釋放機構下方的閥或其它工具的機械操作。工具管柱與心軸的負重和旋轉通過使套管與心軸的協(xié)作構件對齊而致動下閥總成。不再受約束的套管響應于偏壓機構而縱向移動。套管的移動容許關閉閥。在致動閥工具之后，進一步的負重從攜載工具釋放釋放機構。
[0011]附圖簡述
[0012]為了更全面地了解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，現(xiàn)連同附圖參考本發(fā)明的【具體實施方式】，其中不同附圖中的對應數(shù)字是指對應部分，且其中:
[0013]圖1A到圖1C是包括根據(jù)本發(fā)明方面的部件的局部襯管懸掛器工具管柱的示意圖，其中圖1A是呈截面的概括不意圖，圖1B是圖1A的細節(jié)截面圖，且圖1C是圖1A的細節(jié)截面；
[0014]圖2A到圖2E是根據(jù)本發(fā)明方面的J形狹槽和筒夾釋放部件的實施方案的截面部分示意圖，其中圖2A示出在可拉伸負荷下處于進入位置的工具總成，圖2B示出處于負重和旋轉心軸位置的工具總成，其中J形狹槽被接合，圖2C示出處于負重位置的工具總成，其中釋放總成被致動。圖2D是沿著圖2A的線D-D截取的筒夾支撐套管凸塊和心軸J形狹槽凹槽的縱向截面，且圖2E是沿著圖2B的線E-E截取的筒夾支撐套管凸塊和心軸J形狹槽凹槽的縱向截面；
[0015]圖3A到圖3D是根據(jù)本發(fā)明方面的處于進入或拉伸負荷位置的例示性工具總成的優(yōu)選實施方案的縱向截面圖；
[0016]圖4A到圖4D是根據(jù)本發(fā)明方面的處于壓縮負荷位置所見的圖3的例示性工具總成的優(yōu)選實施方案的縱向截面圖；
[0017]圖5A到圖是根據(jù)本發(fā)明方面的圖3的例示性工具總成的優(yōu)選實施方案的縱向截面圖，其中機械致動下機構處于致動位置；
[0018]圖6A到圖6D是處于機械致動上機構被致動的負重位置所見的圖3的例示性工具總成的優(yōu)選實施方案的縱向截面圖；
[0019]圖7是從圖3B截取的截面細節(jié)并且是根據(jù)本發(fā)明方面的處于進入或拉伸負荷位置的例示性工具總成的優(yōu)選實施方案；
[0020]圖8是如圖5B中指示所截取的下機械致動機構被致動的工具總成的截面細節(jié)圖；
[0021]圖9到圖12是在對應數(shù)字線處截取的圖3到圖6的優(yōu)選實施方案的截面圖。
[0022]熟悉本領域的技術人員應了解方向術語(諸如上方、下方、上、下、向上、向下等)的使用是關于如附圖中描繪的說明性實施方案來使用，向上方向朝向?qū)綀D的頂部，且向下方向朝向?qū)綀D的底部。在不是這種情況且術語被用來指示所需方位的情況中，說明書將闡述或解釋清楚。
【具體實施方式】
[0023]雖然下文詳細討論了本發(fā)明的各個實施方案的發(fā)展和使用，但本領域的實踐人員將了解本發(fā)明提供的適用發(fā)明概念可以各種特定背景來具體實施。本文討論的特定實施方案以特定說明的方式來制造和使用本發(fā)明且不限制本發(fā)明的范圍。參考垂直井孔提供描述；然而，本文公開的發(fā)明可用于水平、垂直或偏離井孔中。如本文使用，用詞“包括”、“具有”、“包含”及其全部語法變體各意欲具有開放的非限制意義，其不排除額外元件或步驟。應了解，如本文使用，“第一”、“第二”、“第三”等是任意指定，僅區(qū)分兩個或兩個以上項目而不指明順序。另外，術語“第一”的使用不需要“第二”等。術語“井上”、“井下”等是指分別更接近井樓以及更遠離井樓的移動或方向，而不管是用來指垂直井眼、水平井眼或偏離井眼。術語“上流”和“下流”是指相對于流體流動的相對位置或方向，同樣不管井眼方位。雖然【具體實施方式】可著重于在用于將工具(諸如管柱、盤管或金屬線)定位在井孔中的特定方式，但熟悉本領域的技術人員將意識到可使用替代方式。如本文使用，“向上”和“向下”等用來指示零件的相對位置或通常關于附圖方位的相對方向或移動且不排除類似相對位置、方向或移動，其中使用的方位不同于附圖中的方位。
[0024]討論的實施方案是可擴張的襯管懸掛器工具管柱，其具有新穎部件來為定位在機械操作釋放機構(即，筒夾總成)下方的閥提供機械致動。本發(fā)明不限于此。熟悉本領域的技術人員將意識到在按順序操作兩個機械致動總成時使用的本發(fā)明的有效性及其教示。
[0025]標準襯管懸掛器行進工具容許使用機械致動密封件或定位在工具頂部的閥總成，其可機械操作來將壓力通過交叉主體傳遞到活塞用于擴張。由于閥機構可位于工具頂部，所以用來致動機構(諸如J形狹槽擋板閥)的管柱的旋轉和向下移動可易于建立在工具中。標準工具可有效地用于垂直、水平和偏離井中。另外，鋼珠沖擊閥在高壓工具中生效，即使在井眼是水平的情況下。然而，低壓工具需要定位在筒夾釋放機構下方的閥機構。這防止使用機械致動閥機構，因為筒夾釋放機構的構件一般剛性、縱向且旋轉地連接到襯管懸掛器和工具心軸，其消除了下筒夾閥(或任何其它機械操作工具)的機械致動的可能性。
[0026]本發(fā)明容許J形狹槽輪廓被設計成筒夾機構，由此容許充分的相對移動來操作J形狹槽部件而不會不由襯管懸掛器支撐筒夾機構。使J形狹槽位于筒夾機構內(nèi)容許擋板或其它類型的閥或其它工具位于工具底部且在筒夾機構下方。下筒夾J形狹槽致動機構的目的是提供將在筒夾機構下方工作的J形狹槽部件，其可用來致動擋板、閥或其它工具裝置。J形狹槽位于筒夾機構下方為低壓襯管懸掛器行進工具提供機械致動設置選項，其需要位于筒夾部件下方的密封機構。
[0027]J形狹槽輪廓位于筒夾機構中。在這種設計中，J形狹槽輪廓的位置容許在不支撐筒夾且釋放筒夾總成的情況下內(nèi)心軸的相對縱向移動和旋轉。內(nèi)心軸使用J形狹槽的旋轉來轉動套管。當套管旋轉時，其排列協(xié)作脊和凹槽，容許其響應于偏壓機構(諸如彈簧)向上移動。當套管向上移動時，彈簧負荷的擋板閥關閉，密封工具的內(nèi)通道，且可通過在工具管柱中抵靠現(xiàn)在關閉的閥建立水壓而固定水力致動工具(諸如擴張總成或滑動總成)。在優(yōu)選實施方案中，閥總成是擋板閥，然而，可使用其它機械操作閥類型，諸如球閥、閘式閥、柱塞閥等。另外，優(yōu)選實施方案使用心軸的相對旋轉移動來容許致動器套管的相對縱向移動。如熟悉本領域的技術人員將了解，旋轉和縱向移動可反向或以多種順序使用。本發(fā)明容許使用機構來以其它剛性連接實現(xiàn)相對移動。所述移動可用來致動大范圍的機構。
[0028]圖1A到圖1C是包括根據(jù)本發(fā)明方面的部件的局部襯管懸掛器工具管柱的示意圖。這些圖提供了提及更詳細的討論和附圖所遵循的概括總覽。圖1A是根據(jù)本發(fā)明方面的例示性井