用于流量控制的井下接头组件以及用于完成井筒的方法_4

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自相连管状体的可替流动通道 的砾浆,并将砾浆传递到环空525。管状体可以例如是相邻的防砂筛管、无眼管、或层间封隔 设备。
[0120] 封隔器500还包括负载肩部526。负载肩部526靠近活塞心轴520的联接件530 被连接并密封的端部放置。在活塞心轴520的端部处的实心区段具有内直径和外直径。负 载肩部526沿外直径被放置。内直径具有螺纹并且被螺纹连接到内心轴510。在内直径和 外直径之间形成至少一个可替流动通道,用于在环空空间512和环空525之间连接流动。
[0121] 负载肩部526提供有承载点。在钻机操作过程中,负载箍或装具(未示出)围绕 负载肩部526被放置,以允许封隔器500被传统升降机举起并支撑。随后,当负载肩部526 被放置在钻机的转动底盘上时,负载肩部被临时用于支撑封隔器500(和任何已经下入井 中的诸如防砂筛管接头这样的相连的完井设备)的重量。负载随后可以从负载肩部526被 传递到诸如母接头连接件514这样的管状螺纹连接件、然后被传递到作为被拧到母接头连 接件514的管的内心轴510或中心管205。
[0122] 封隔器500还包括活塞套540。活塞套540围绕活塞心轴520存在并且基本与活 塞心轴520同心。封隔器500被构造用于使活塞套540沿活塞心轴520且相对于活塞心轴 520轴向地运动。具体地,活塞套540由井下流体静压力驱动。活塞套540可以由多个相连 的段或接头组成。
[0123] 活塞套540在下入过程中沿活塞心轴520被保持在合适的位置。使用分离套筒和 分离键固定活塞套540。分离套筒和分离键的操作在美国专利公开No. 2012/0217010中被 详细地阐述并且通过引用而全部并入本发明的说明书中。
[0124] 在715处示出了分离键。如同时待审的申请的图7A和图7B所示,分离键715的 外缘具有起伏表面、或齿。在736处示出了用于分离键的齿。分离键的齿成角度且被构造 用于与活塞套540内的相逆的起伏表面配合。在546处示出了用于活塞套540的相配合的 起伏表面(或齿)。相配合的齿存在于活塞套540的内面上。当接合时,齿736、546避免活 塞套540相对于活塞心轴520或内心轴510的运动。
[0125] 封隔器500还优选地包括对中元件550。对中元件550由活塞套540的运动致动。 对中元件550可以例如是美国专利公开No. 2011/0042106所描述的对中元件。
[0126] 封隔器500还包括密封元件555。随着对中元件550被致动并在周围的井筒内对 中封隔器500,活塞套540继续致动如美国专利公开No. 2009/0308592所描述的密封元件 555。
[0127] 在图5A中,对中元件550和密封元件555位于其下入位置。在图5B中,对中元件 550和相连的密封元件555已经被致动。这意味着活塞套540已经沿活塞心轴520运动,使 得对中元件550和密封元件555均与周围的井筒壁接合。
[0128] 正如所注意到的,活塞套540的运动响应来自包括砾石砾浆的井筒流体的流体静 压力而发生。在封隔器500的下入位置(在图5A中示出)中,活塞套540由分离套筒710 和相联接的活塞键715保持在合适的位置。分离套筒和分离键的操作再次在美国专利公开 No. 2012/0217010中、尤其结合图7A和图7B被详细地阐述。
[0129] 为了使分离套筒运动,使用坐封工具。在同时待审的临时专利申请的图7C的750 处示出了说明性坐封工具。优选地,坐封工具与冲洗管柱(未示出)一起下入到井筒中。冲 洗管柱沿井筒的运动可以在地表被控制。冲洗管柱的运动使销被剪切,因而产生分离套筒 的运动,因此允许分离键从活塞套540脱离。
[0130] 在剪切销被剪切后,活塞套540可以沿活塞心轴520的外表面自由地滑动。流体 静压力随后作用在活塞套540上,以将其相对于活塞心轴520向下平移。更具体地,来自环 空525的流体静压力作用在活塞套540的肩部542。这在图5B可以最清楚地看到。肩部 542用作压力承载面。通过活塞心轴520提供流体口 528以允许流体到达肩部542。对活 塞套540施加压力,以保证封隔器元件655相对周围的井筒接合。
[0131] 为进一步理解说明性机械坐封的封隔器500的特点,再次参考美国专利公开 No. 2012/0217010。该同时待审的申请具有额外的横截面图,这些横截面图在所述申请的图 6C、图6D、图6E和图6F中示出。在此,不需要重复对横截面图的描述。
[0132] 需要将封隔器500连接到中心管200。还需要将中心管接头的各部分连接到一起 以形成中心管200。可以使用采用负载套筒、扭矩套筒、和中间联接接头的独特的联接组件 完成上述操作。
[0133] 图6A提供了在一实施例中,可以在本发明的井筒完成装置中使用的接头组件600 的侧视图。接头组件600包括多个中心管610a、610b、…、610f。使用喷嘴环910a、910b、…、 910η将中心管610a、610b、…、610f串联连接。优选地,中心管是割缝管或射孔管。
[0134] 图6B是图6A的接头组件600沿图6A的剖面线6B - 6B得到的横截面图。具体 地,该视图穿过中心管610a得到。
[0135] 参考回图6A,接头组件600具有第一端或上游端602和第二端或下游端604。负 载套筒700可操作地附接到第一端602或靠近第一端602,而扭矩套筒800可操作地附接到 第二端604或靠近第二端604。套筒700、800优选地由具有能经受在下入操作过程中所达 到的接触力的足够强度的材料制成。一种优选的材料是诸如S165M这样的高屈服点合金材 料。
[0136] 图7A是在一实施例中,用作图6A的接头组件的一部分的负载套筒700的轴测图。 图7B是图7A的负载套筒700的端视图。如可以看到的,负载套筒700包括基本为圆筒形 的拉长的主体720。负载套筒700具有外直径和从第一端702延伸到第二端704的孔。
[0137] 负载套筒700包括至少两个输送导管708a、708b、"·708?·。在图7B的视图中,示 出了六个独立的输送导管。输送导管被放置在内直径的外部且在外直径的内部。
[0138] 在本技术的一些实施例中,负载套筒700包括在下游端704处的成斜面的边缘 716,用于更容易地将输送导管708a、708b、…708i焊接于其上。优选的实施例还在下游端 或第二端704的表面部中包含多个径向割缝或沟槽718。
[0139] 优选地,负载套筒700在其下游端704和负载肩部712之间包括径向孔714。径向 孔714被定尺寸以接收螺纹连接件、或螺栓(未示出)。连接件在负载套筒700和中心管 610之间提供固定的取向。例如,可以有基本等间距地围绕负载套筒700的外周的、三个一 组共三组的九个孔714,用于提供对从负载套筒700传递到中心管610的重量的最均匀的分 配。
[0140] 接下来参考图8,图8是在一实施例中,用作图6A的接头组件600的一部分的扭 矩套筒800的透视图。扭矩套筒800在说明性接头组件600的下游端或第二端604处被定 位。
[0141] 扭矩套筒800包括上游端或第一端802和下游端或第二端804。扭矩套筒800还 有内直径806。扭矩套筒800还有多个可替流动通道、或输送导管808a - 808i。输送导管 808a - 808f从第一端802延伸到第二端804。如果扭矩套筒800与防砂筛管流体连通,通 道还可以代表充填导管808g - 808i。充填导管808g - 808i会在到达第二端804前终止 并且通过喷嘴818释放砾浆。
[0142] 优选地,扭矩套筒800在上游端802和唇部810之间包括径向孔814以在其中接 受螺纹连接件、或螺栓。连接件在扭矩套筒800和中心管610之间提供固定的取向。例如, 可以有基本等间距地围绕扭矩套筒800的外周的、三个一组共三组的九个孔814。在图8的 实施例中,扭矩套筒800在上游端802处具有成斜面的边缘816,用于更容易地将输送导管 808附接于其上。
[0143] 负载套筒700和扭矩套筒800能够在对齐输送导管的同时利用封隔器组件或其他 拉长的井下工具进行中间连接。希望将负载套筒700机械地连接到扭矩套筒800。这通过 中间螺纹联接接头900完成。
[0144] 图9A示出了在一实施例中,本发明的接头组件901的侧视图。在图9A中,接头 901包括负载套筒700和扭矩套筒800。负载套筒700和扭矩套筒800通过联接接头900 相连。
[0145] 图9B是可以在图9A的接头组件901中使用的联接接头900的透视图。联接接头 900大体上是具有外壁910的筒形体。联接接头900具有第一端902和第二端904。第一 端902包含螺纹连接到扭矩套筒800的外螺纹的内螺纹(未示出)。相似地,第二端904包 含螺纹连接到负载套筒700的外螺纹的内螺纹907。
[0146] 在更优选的排布中,外壁910限定了共轴套筒。共轴套筒的相对端部具有坐落在 负载套筒700和扭矩套筒800上的相应的肩部。
[0147] 在联接接头900的内部是主体905。主体905限定了具有相对的端部的孔。相对 的端部螺纹连接到相应的中心管610。在主体905的外直径和外壁910 (同轴套筒)的内直 径之间形成有环空区域。这被称为歧管915。
[0148] 图9C是图6A和图9B的联接接头900沿图6A的剖面线9C 一 9C所得到的横截面 图。在图9C中,歧管915更清楚地被看到。在图9C的排布中,歧管915没有打开,而是由 独立的输送导管908组成。提供有六个输送导管908。输送导管908使负载套筒700中的 输送导管708a、708b、…708f和扭矩套筒800中的输送导管808a、808b、…808f能够被放 置为流体连通。输送导管908是次流动通路的一部分。
[0149] 在图9C中,还提供有可选的充填导管918。充填导管918与输送导管908隔离。 充填导管918将负载套筒700中的任何充填导管与扭矩套筒800中的任何充填导管808g - 808i放置在一起。只有在工具组件901被用于砾石充填时才需要充填导管918。
[0150] 联接接头900提供有多个扭矩隔离件909a、909b、"·909θ。扭矩隔离件909a、 909b、…909e支撑在主体905和周围的同轴套筒910之间的环空区域915。换句话说,扭 矩隔离件909a、909b、…909e为同轴套筒910提供结构完整性,用于提供与主体910基本 同心的对齐。此外,扭矩隔离件909a、909b、…909e可以被构造用于避免弯曲的流体流动。
[0151] 在本发明中,联接接头900还包括一个或多个流动端口 920。所述流动端口在图 9B和图9C中均可看到。流动端口 920提供在由主体905限定的内孔和输送导管908当中 的至少两个之间的流体连通。在图9C的视图中,提供有三个独立的流动端口 920。
[0152] 回到图9A,图9A示出了在618处的主流动通路和在620处的次流动通路。主流 动通路618代表通过中心管610a、610b、…610f的孔、负载套筒700的孔、主体905的孔、 和扭矩套筒800的孔的流动通路。而次流动通路620则代表通过负载套筒700的输送导 管708a、708b、"·708?·、联接接头的歧管915和扭矩套筒800中的输送导管808a、808b、… 808f的流动通路。此外,次流动通路包括在中心管610的外部的输送导管930。
[0153] 回到图6A,可以看到说明性接头组件600包括多个中心管610a、610b、一6101 中心管610a、610b、…610f代表独立的接头。为了在保持与输送导管930对齐的同时将接 头连接到一起,使用喷嘴环1000。
[0154] 图10是用作图6A的接头组件600的一部分的喷嘴环1000的端视图。喷嘴环1000 被适配并构造用于围绕中心管610a、610b、"·610θ、输送导管930以及(如果使用)充填 导管安装。在图9Α的侧视图中,喷嘴环1000被示出为喷嘴环1010a、1010b、…1
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