专利名称：插入流体流通孔道中的心轴及相关的流体开采井的制作方法
插入流体流通孔道中的 心轴及相关的流体开采井技术领域
中间位置，在该位置，所述第一块体相对所述操纵构件是自由的，而相对所述主体基本是固定的，所述第二块体连接于所述操纵构件；以及331 所述第一和第二块体接合的工作位置，在该位置，所述环形组件 处于其膨胀构型；以及[34所述心轴具有将所述操纵构件从其工作位置朝其中间位置作用 的作用部件、以及使所述操纵构件在其工作位置保持就位的可释放部件。[35本发明还涉及流体开采井，其特征在于，它包括[36孔道；[37如上所述的心轴，其布置在孔道中。38按本发明的开釆井可具有以下一个或多个特征391所述孔道至少具有第一管、第二管、以及连接所述第一和第二管 的套管，所述第一管、所述第二管和所述套管限定流体流通通道，并且所 述套筒限定接纳所述环形组件的环形凹槽，该环形凹槽通到所述中央通道 中且其直径大于所述中央通道的平均直径，所述环形组件在其展开位置密 封地贴靠在所述环形凹槽的底部上；以及[40所述套管具有使所述环形组件锁紧就位的凸起，所述凸起在所述 中央通道中相对所述第一管和第二管在内部突起，所述环形组件的上边缘 轴向卡固在所述凸起上。
[41通过下面参照附图且仅作为例子给出的说明，本发明将得到更好 的理解，附图如下[42图1是在环形组件的收缩构型中，按本发明的心轴的四分之三面 的透一见图；[431 图2是沿图1所示的心轴的垂直中平面的剖面图，所述心轴布置 在本发明的未配有接纳工具的环形凹槽的第一油井中；[44] 图3是图1所示的心轴在其径向膨胀构型中的环形密封组件的四 分之三面透浮见图；[45图4类似于图2，但环形组件处在膨胀构型中；[461图4A是图2所示的细部在膨胀构型中的局部放大图；[47图5类似于图1，示出处于膨胀构型；481 图6是图4所示的心轴的一细部的剖面图，所述心轴处于按本发 明的具有接纳环形组件的环形接纳凹槽的第二油井中；[49图7是沿按本发明的第二油井的垂直中平面的、位于图6所示的 环形凹槽附近的剖面图；以及[501图8类似于图4A，示出本发明的心轴的一实施变型。
具体实施方式
[511 图1至6所示的心轴10用于插入到布置在地下的油井生产孔道 12中，所述生产孔道12也称为"生产油管"。152j 心轴10用于密封地固定在孔道12中，以在一定位置封闭该孔道。 在其它实施例中，心轴10承载底部工具、阀、集滤器、或流体通过管。[53] 在图1至5所示的实施例中，孔道12具有内壁14，所述内壁面 对着心轴IO且基本是平滑的。因此，孔道12没有配有环形固定凹槽，其 用术语"landing nipple"表示。[54如图1和2所示，心轴10具有管形主体16、环形密封组件18、 操纵环形密封组件的操纵管20，所述管形主体16具有纵向轴线X-X'，所 述环形密封组件18用于形成在内壁14上绕心轴10的密封屏障，所述操纵 管20通过可释放的连接部件21连接于环形密封组件18。心轴10还具有 用于锁紧操纵管20的可释放的锁紧部件22、和可径向展开的固定卡爪24。[55管形主体16在图2中自上而下具有连接罩帽26、中间空心管形 部分28和下部圓锥形部分30，所述连接罩帽26通过铺设和拆除工具(未 示出)连接于缆工作线路，所述下部圆锥形部分30朝井底部收敛，用于支 承环形密封组件18。[56主体16在其全长上限定中央通道32，该通道具有轴线X-X'，通 到主体16的上端部和下端部。[571为使心轴10在井中展开和从井中撤出，连接罩帽26具有接纳凹 槽，其接纳连接头部，而所述头部执行到缆工作线路(未示出)的连接。 缆工作线路例如在本申请人的法国专利申请FR-A-2 848 363中述及。[58中间管形部分28旋紧在罩帽26的下面。它在罩帽26的附近限 定用于接纳可释放锁紧部件22的环形凹槽34。该环形凹槽34开放在中央通道32中。59管形部分28在通道32中于圆锥形部分30的附近限定锁紧部件 22和操纵管20的下部止动件36，下面将予以详述。60圆锥形部分30在外部具有支撑环形组件18的支承锥形表面38。 该表面38朝井的底部收敛。[611 如图3所示，环形密封组件18在围绕纵向轴线X-X，沿外部周边 表面39移动时，具有交替的上部块体40和下部块体42，这些上下部块体 沿纵向轴线X-X，以头脚倒置的方式布置。62] 在图3所示的实施例中，环形组件18具有三个上部块体40和三 个下部块体42。[63每个块体40、 42限定支承在孔道上的外表面44、支承在主体16 上的内表面46、以及连接表面44和46的两个侧膨胀表面48A、 48B。每 个块体40、 42还具有下表面50A和上表面50B，它们在图3上基本垂直 于轴线X-X，。64每个外表面44大致呈绕轴线X-X，的圆柱形，且形成表面39的 一部分。每个内表面46具有沿轴线X-X，向上收敛的圆锥形状。内表面46 的形状与主体的支承表面38基本接合。[65侧表面48A、 48B基本呈具有轴线X-X，的螺旋形状。[66在图3所示的膨胀构型中，上部块体40的每个侧表面48A、 48B 布置成支承在相邻的下部块体42的侧表面48B、 48A上。[67下部及上部块体40、 42从侧视角度看总体呈梯形形状，每个梯 形的高平行于纵向轴线X-X，。[681 因此，每个上部块体40的侧表面48A、 48B随着沿轴线X-X，向 上的移动而彼此分开，而每个下部块体42的侧表面48A、 48B沿着相同的移动而彼此相向地收敛。[691 在图3和4A所示的实施例中，每个块体40、 42具有中央金属加 固件52、用于在孔道12上实现密封的外部密封垫54、以及用于在主体16 上实现密封的内部密封垫56，这两个密封垫安装在加固件52的两侧。[70加固件52的横截面基本呈I型。因此，它具有上边缘58和下边 缘60，所述上下边缘由中央芯体Ume) 62彼此连接，所述中央芯体62的厚度小于上边缘58和下边缘60的厚度。71边缘58和60与中央芯体62 —起限定分别接纳密封垫54和56 的外部环形槽座和内部环形槽座。这些槽座在侧面通到块体40、 42的侧表 面48A、 48B中，在纵向上由下边缘58和60封闭。因此，密封垫54、 56 的蠕变在纵向上被容纳在内外槽座中。72如图4A所示，上边缘58在中央芯体62的两侧具有可变形唇部， 当在密封垫54、 56变形的作用下，所述唇部与孔道12的内壁14接触并与 主体16的锥形表面38接触时，所述唇部可向上轴向变形和/或径向变形， 下面将予以说明。[73通道63布置成径向地穿过中央芯体62，并且通道63连接外部与 内部环形槽座。[74加固件52例如基于金属制成。密封垫54、 56例如基于弹性材料 或塑料制成。内部密封垫56布置成支承在锥形表面38上，而外部密封垫 54用于贴靠在孔道12的内壁14上。密封垫54、 56例如采用包覆成型法 形成在加固件52上。75在其它实施例中，加固件52可用塑料制成。在另一实施例中， 密封垫54可用比加固件52更软的金属例如铅制成。[76如图1和5所示，在环形组件18的径向收缩的分离构型与该组 件18的径向膨胀的接合构型之间，下部块体42通过沿着侧表面48A、 48B 滑动，可相对上部块体40纵向和径向地移动。[77在图1所示的收缩构型中，上部块体40的上表面50B与相邻的 下部块体42的上表面50B的分开距离最大，因此，块体40、 42处于远离 位置。因此，两个相关的上部块体40的相关的侧表面48A、 48B的沿着绕 轴线X-X，的圆周的分开距离最小，两个相关的下部块体42的相关的侧表 面48A 、 48B的分开距离同样如此。781环形组件18因而部分地脱开，且具有最小的径向尺寸。这样， 心轴10能安全且容易地被输送到孔道12中，限制其在孔道12中卡住的危 险，且方便心轴以与孔道12中的液流逆向的方式下降。[79在图5所示的膨胀构型中，下部块体42的上边缘50B与相邻的 上部块体40的上边缘50B的分开距离最小，块体40、 42处于靠近位置。两个相邻的上部块体40的相关的侧表面48A、 48B的分开距离因而最大， 两个相邻的下部块体42的相关的侧表面48A、 48B的分开距离同样如此。[80如下所述，由于块体42的侧表面48A、 48B在相邻块体的侧表 面上滑动，下部块体42接合在上部块体40之间，这使得通过在表面48A、 48B上的楔子作用，引起环形组件18的径向膨胀。这样，环形组件18在 其膨胀构型中具有径向尺寸最大的基本呈圆柱形的外部周边表面39。81在膨胀构型中，每个块体40、 42的外部和内部环形槽座分别通 到相邻块体42、 40的外部和内部槽座中，以致内部和外部密封垫54、 56 连续延伸在至少一围绕轴线X-X，的周边上。外部密封垫54因而限定支承 在孔道上的环形周边支承表面39。内部密封垫56限定支承在主体16上的 内部周边支承表面57，该表面在围绕轴线X-X，的至少一周边上是连续的。[82此外，块体40、 42的上边缘58的每个侧端部至少部分地贴靠在 相邻块体42、 40的上边缘58的侧端部上。同样，块体40、 42的每个下边 缘60的侧端部贴靠在相邻的每个块体42、 40的下边缘60的侧端部上。内 部和外部环形槽座因而在环形组件18的整个周边上净皮纵向封闭。[831 因此，环形组件18在膨胀构型中的径向尺寸与环形组件18在收 缩构型中的径向尺寸之比为1.05至1.50,优选地，大于1.15。因此，在其 收缩构型中的环形组件18包含在该组件在展开构型中的径向尺寸中，且有 利地，包含在主体16的径向尺寸中。[84操纵管20滑动地安装在管形主体16中。它具有上部70、下部 72和堵头74，所述上部70布置在通道32中，所述下部72在主体16的外 部朝下纵向凸起，所述堵头74旋拧在下部72的下端部。管20限定具有轴 线X-X，的中央空心孔75，其在上端部通到中央通道32。[85上部70在外部具有上部平滑区域和下部区域，所述下部区域配 有锁紧齿76，所述锁紧齿用于同锁紧部件22相配合，下面将予以说明。 上部70在下部由环形肋78限定，所述环形肋78适于同下部止动件36相 配合，以防止管20向下移动超过一下部位置。[86下部72在面对固定卡爪24的中部区域具有使卡爪24展开的两 组展开托块80A、 80B,其在部分72的外部径向凸起。这些托块80A、 80B 具有向上径向收敛的横截面，例如圆锥形截面或平的截面。871 堵头74延伸，在中央孔的下端部密封地堵塞该中央孔75。堵头 具有易断的牵引环82，该牵引环布置在孔75中以挂接铺设工具。881 如下所述，操纵管20相对主体16在块体40、 42脱开的息止位 置、上部块体40固定在主体16上的中间固定位置、下部块体42接合在上 部块体40中的工作位置、以及固定卡爪24的膨胀位置之间纵向活动。[89可释放的连接部件21包括引导上部块体40的引导夹84、推动下 部块体42并径向引导卡爪24的笼架86、使下部块体42和卡爪24朝轴线 X-X，回位的复位簧片87、上部弹簧88以及使管20回位到其息止位置的下 部复位弹簧90。[90] 引导夹84包括可释放地安装在操纵管20上的下环圏92以及多 个连接于上部块体40的簧片94。[91环圏92在展开托块80B的下面围绕管20的下部72延伸。它由 易断的第一销96连接于管20。92簧片94围绕环圏92分布。每个簧片94在环圏92和相关的上部 块体40之间纵向延伸。因此，簧片94的数量等于上部块体40的数量。[93簧片94产生朝向轴线X-X，的径向紧贴弹力，以使上部块体40 紧贴在锥形支承表面38上。94笼架86围绕操纵管20延伸。它与管20 —起限定环形空间，在 环形空间中接纳有环圏92、簧片94的下部、固定卡爪24、下部块体和固 定卡爪24的复位簧片87。[95笼架86在图2中自上而下具有推动下部块体42的上表面98、使 固定卡爪24通过的纵向的通过凹槽100、以及在其下端部附近的下部环形 肋102，所述肋102布置成支承在管20的下部上。[961 每个复位簧片87的下端部在径向上由笼架86锁定，且在轴向上 沿轴线X-X，在卡爪24上的两个止动件之间是自由的。每个簧片87的上端 部固定于一下部块体42。[97] 簧片87的上端部固定在下部块体42的下表面50A中。因此，复 位簧片87通过支承在笼架86上，而始终在径向上朝向轴线X-X，促动下部 块体42。因此，每个块体42可通过在爪103的上表面上滑动，在径向上 相对上表面98移动，所述爪103连接于固定卡爪24，间置在上表面98和块体42之间。[98凹槽100面对固定卡爪24延伸，以使之通过笼架86朝外部径向 展开。[99环形肋102与管20的下部72呈互补形状。环形肋通过易断的第 二销104连接于管20。[100上部弹簧88布置在环形空间中，支承在环圏92和肋102上。当 弹簧88受到压缩时，它促使笼架86离开引导夹84。[1011下部弹簧90间置在环形肋102和堵头74之间。它将管20朝其 息止位置促动。102]锁紧部件22在图2中自上而下包括压力均衡套筒110、释放管 20的释放环112和锁紧管20的锁紧夹114。103压力均衡套筒110由密封地布置在连接罩帽26中的圆柱形套管 形成。套筒IIO在上部密封位置与支承在环112上的下部支承位置之间滑 动地安装在中央通道32中。104]释放环112也由基本呈圆柱形的套管形成。它在其上部接纳压力 均衡套筒IIO的下部。[105释放环U2具有内部环形止动件116，其用于在套筒110朝其下 部位置移动时同套筒110相配合。[106环112可在保持夹114的上部保持位置与使该夹114通过弹性复 位释放的下部弹性释放位置之间移动。它在外部限定环形槽座118。[107]夹114也呈管状。它具有实现锁紧于纵向位置的上部凸缘120和 锁紧管20的带齿内表面122。开有槽的中间环123在外部接合在带齿内表 面122中、于该表面122和管20之间。中间环123具有锁紧管20的内表 面。[108因此，锁紧夹114在锁紧管20的上部位置与一下部位置之间活 动，在上部位置，凸缘120被接纳在主体16的环形凹槽34中，在下部位 置，凸缘120被接纳在释放环的槽座118中，且夹114的下端部即下表面 122布置成支承在止动件36上。109固定卡爪24轴向布置在下部块体42的下面。它们围绕轴线X-X，分布。110每个卡爪24具有支承件124，所述支承件124可由托块80A、80B 在收起位置和展开位置之间径向地展开，收起位置即是在簧片87的作用下 收起在笼架86中，而展开位置即是朝外径向展开并凸伸穿过凹槽IOO,同 时在簧片87的作用下仍被束持在笼架86中。111复位簧片87贴靠在支承件124的外表面上，且与支承件124 — 起径向展开。滑动爪103连接于支承件124。爪103的上表面朝外径向延 伸。[1121支承件124具有朝上的止动上表面124A，该上表面位于展开托 块80A的下面，面对着该托块80A。[1131定中心托块125从罩帽26和堵头74起朝外径向凸起，以使心轴 IO在孔道中轴向对齐，且在心轴于孔道12中下降和上升时保护心轴IO。114现在来说明本发明的心轴10的工作情况。[1151首先，如图1和2所示，心轴10在下降构型中置于孔道12内。116为此，管20布置在其息止位置，在该位置，堵头74与主体16 的分开距离最大。在该位置，环形肋78支靠在止动件36上。此外，引导 夹84由第一销96保持连接于管20的下部72。因此，上部块体40布置成 支承在与该表面的下部相面对的锥形表面38上。它们由簧片94保持紧贴 地支靠在表面38上。117笼架86由第二销KM保持连接于管20的下部"，从而下部块体 42在上部块体40之下部分地布置在上部块体40以外。环形密封组件18 因而处于其径向收缩的部分脱开的构型。[118固定卡爪24收起在笼架86中。下部弹簧90被保持预加应力， 以将管20朝其息止位置加以促动。[119因此，心轴IO具有最小的径向尺寸，从而允许易于在孔道12中 下降，而没有损坏密封垫18的危险。心轴10与孔道12的内壁14之间的 最小间隙大得足以限制由于心轴10以与孔道12中存在的液流逆流的方式 移动所引起的问题。定中心托块125可在孔道中引导心轴10，沿孔道的纵 向轴线调准心轴IO，且在上升和下降时保护心轴10。[120在该下降构型中，套筒110与释》丈环112的内部环形止动件116 分隔开，被置于其上部位置。释放环112布置成环形槽座118在锁紧夹114的上部凸缘120的上方延伸，而所述上部凸缘被锁定就位在环形凹槽 34中。121此外，铺设工具插入到中央通道32中和中央孔75中，然后在井 中下降，以同牵引环82和连接罩帽26相配合。[1221因此，该工具具有固定部分(未示出)和活动部分(未示出)， 所述固定部分支承和/或钩在罩帽26上，所述活动部分接合在易断的牵引 环82中。123于是，心轴10在孔道12中下降，使铺设工具钩挂于缆工作线路。[124当心轴10在井中达到所需的位置时，铺设工具使易断的牵引环 82向上移动，同时保持主体16相对孔道12纵向地固定。管20因而从其 息止位置进入其中间位置。1251进行这种移动时，引导夹84保持连接于管20，以致上部块体40 在锥形表面38上向上纵向滑动，从而引起其径向膨胀。簧片94使上部块 体40在移动时保持贴靠在该锥形表面38上。[126笼架86也连接于管20，以致下部块体42由于上表面98、爪103 和下部块体42之间的机械叠置而同时向上移动。上部块体40的上表面50B 和相邻的下部块体42的上表面50B之间的距离在进行这种移动时保持不 变。[127同样，管20的上部70也在锁紧夹114中上升。但是，外齿76 保持位于带齿内表面122的下面，这样，如果必须改变心轴10的位置，那 么，可使管20朝其息止位置返回。[1281然后，固定在夹环圈92与管20之间的第一销96折断，以便相 对管20释放上部块体40。因此，上部块体40相对上表面38基本纵向固 定。129管20因而从其中间位置纵向滑动至其工作位置。进行这种移动 时，笼架86与管20—起向上移动，并向上推动爪103和下部块体42。因 此，下部块体42通过在锥形表面38上滑动，而接合在上部块体糾之间。 每个块体42的侧表面48A、 48B在相邻的块体40的侧表面48A、 上 滑动。[130这种滑动移动通过楔子作用引起块体42和40的径向膨胀。131此外，管20的齿76啮合在中间环123中，以致夹114和管20 锁紧接合。管20朝其息止位置的返回因而被阻止。[132在图5所示的工作位置，每个上部块体40的上边缘50B与相邻 的下部块体42的上边缘50B的分开距离最小。因此，环形组件18处于其 径向膨胀接合位置。1331如前所述，组件18的外部周边表面39至少在围绕轴线X-X，的 一周边上是连续的，所述外部周边表面39由块体40、 42的外部周边表面 44形成。该外部周边表面39贴靠在孔道12的内壁14上，以围绕心轴IO 实施密封。表面39的连续性由外部密封垫54在外部环形槽座中的三维压 缩加以确保。134此外，由块体40、 42的内部周边表面46形成的组件18的内部 周边表面57，在围绕轴线X-X，的至少一周边上是连续的。该内部周边表 面57贴靠在主体16的支承表面38上，以便在组件18和主体16之间实施密封。1351表面57的连续性由内部密封垫56在内部环形槽座中的三维压缩 加以确寸呆。[136环形槽座由边缘58限定，从而避免密封垫54和56在压力的作 用下净皮压出。[137当管20从其中间位置移动至其工作位置时，环形肋102和环圏 92之间的距离显著缩短，以致上部弹簧88极大地被压缩。1381然后，第二销104被折断，管20依然上升，以展开固定卡爪24， 且使固定卡爪挂接在壁14上，而不会相对环形组件18进行轴向移动。[139当管20从其工作位置移动至其固定位置时，托块80A相对支承 件124向上纵向移动，从而由于楔子作用引起支承件124径向膨胀，且使 支承件固定在孔道12的内壁14上。140因此，环形肋102和堵头74之间的距离最小，以致下部弹簧90 也受到大大地压缩。[141在管的固定位置，易断环82折断，从而释放铺设工具。[142因此，心轴10牢固且密封地被固定在孔道12中。应当指出，下 部块体42始终可在压力的作用下向上轴向移动。[143应当指出，在图2和4所示的实施例中，孔道12的内表面在心 轴10的整个长度上基本是平滑的。因此，心轴10可密封和牢固地固定在 孔道12的任意部位上，环形接纳槽座不必在该部位处布置在壁14中。144当心轴10必须从孔道12分离时，工具(未示出)插入到通道32 中，以便压力均衡套筒110向下移动，使位于密封组件18下面的孔道12 的下部与位于密封组件18上方的孔道12的上部之间压力均衡。145然后，套筒110被向下推动到环形内部止动件116上，以引起环 112相对主体16向下移动。在环112的下部位置，凸缘120进入槽座118 中，并脱离环形槽部34。[146!因此，由释放环112和锁紧夹114、开口环123以及管20形成的 组件在通道32中自由向下滑动，直至锁紧夹114的下部122止靠在主体 16的止动件36上。1471在进行这种移动时，并在下部弹簧90和回收工具向下击打的作 用下，管20也从其固定位置朝其工作位置、然后朝其中间位置向下移动。148管20的移动引起卡爪24在复位簧片87的作用下缩回到笼架86 中。此外，托块80B止靠在支承表面124A上，从而引起下部块体42通过 复位簧片87沿表面38向下移动。在进行这种移动时，下部块体42纵向地 远离开上部块体40。149然后，在与罩帽26连接的回收工具向上击打的作用下，上部块 体40相对锥形表面38移动。在弹簧88的作用下，笼架86远离引导夹84, 向下移动。因此，环形组件18从其径向膨胀接合构型运行到其径向收缩脱 开构型。心轴IO因而易于简单地在孔道12中朝地面上升，从而在簧片94 的作用下缩回上部块体40。150在图6和7所示的井中，孔道12具有上管150和下管152,上管 和下管由中间套管154彼此连接，所述中间套管154拧在管150、 152各自 的外部螺紋表面上。151如图7所示，上管150、下管152和套管154限定中央的流体流 通通道156。152上管150在通道156中限定第一区域158和第二区域160，所述 第一区域158具有标称直径D1，所述第二区域160邻接于套管，其内表面略^t向下呈喇叭口形，直至直径D2大于D1。[153套管154具有上部环形止动部分162,其与上管150对齐，或者 在中央通道156中相对管150和151略微凸起。环形部分162限定通道156 的区域164，该区域164的直径D3等于或小于第一区域158的直径Dl和 第二区域160的直径D2。直径D3与直径Dl之比例如为0.8至1。[154套管154还在部分162的下面限定环形槽座166，其接纳按本发 明的心轴10的环形密封密封组件18。通道126在环形槽座166中的直径 D4大于第二区域160的直径D2。[155直径D4与直径D3之比小于例如为1.05至1.50的环形组件18 的膨胀比率。[156]套管的下部168的内径D2基本等于第二区域160的内径，且基 本等于下管152的邻近区域的内径。[157因此，这种套管154成形为接纳按本发明的心轴10的环形密封 组件18。如图6所示，支承表面39贴靠在槽座166的底部上，上表面50B 止靠在环形部分162上，所述环形部分162的作用是使心轴IO朝上固定。 因此，在缩进到孔道12的壁14内的槽座166的底部，围绕轴线X-X，沿组 件18的周边进行密封，而不是在相对孔道12的壁14凸起的部分上进行这 种密封。在一实施例中，凸起部分164略去。158槽座166的底部布置成缩进到壁14中，在通道156中流动的物 质损坏底部的危险性受到限制。这样，缆在倾斜井中的连续通行("wire tracking")造成的轴向刮痕不会在槽座166的底部上产生。[159环形组件18因而形成将心轴10同时固定并密封在孔道12中的 固定和密封部件。[160
一般来说，心轴具有主体，该主体具有纵向轴线；[161至少一可径向膨胀的环形组件由主体支承，所述环形组件具有贴 靠在孔道上的周边表面和贴靠在主体上的周边表面；162可以使用环形组件径向膨胀部件。该心轴具有这样的环形密封组 件所述环形密封组件例如未配有块体40、 42，且其膨胀比率类似于本发 明的环形组件18的膨胀比率，并密封地布置在槽座166的底部上。[163在另一实施例中，每个外部密封垫54基于可持久变形的材料例如铅形成。[164环形组件10在孔道12的一定部位从其收缩构型移动到其膨胀构 型，以便通过块体40、 42的表面39的塑性变形在该部位形成孔道12的壁 14的印痕(empreinte)。这样可以探测壁14的表面的不平整度，尤其是 缆在倾斜的井中连续通行("wire tracking")时所设置的轴向凹槽。165然后，环形组件18置于其收缩构型中，以便上升至地面。因此， 获得孔道12的壁14在预定部位的印痕，从而可估计该壁的表面状态。在 这种情况下，心轴不必配设有锁紧部件22。[1664艮据刚描述过的本发明，可以配置这样一种心轴10:它具有环形 密封和/或固定组件18,该组件由可彼此接合的多个块体形成，组件18可 经受可逆式强力径向膨胀作用。[167为此，环形组件18保持在收缩构型，以便在孔道12中插入和撤 回心轴IO。环形组件18通过块体40、 42的接合而被径向展开，这尤其是 为了在心轴10和孔道12之间实施密封，或者对孔道12的内壁14进行刮 擦或留出印痕。168在其它实施例中，堵头74由电》兹控制式安全阀代替，如本申请 人的法国专利申请No.05 08 880中所描述的，或者由FR-A-2 842 881中述及的快速闭合式测试阀代替，或者由需要在井中密封固定的任何其它底部 工具代替。[169在另一实施例中，堵头74由在其端部穿通的简易管代替，心轴 10因而形成永久性的填充件(或"packer")。在这种情况下，启动装置 可由心轴支承。此外，心轴因而可借助于钻杆柱下降。[170在另一实施例中，心轴具有至少两个轴向隔开的环形组件18，它 们可轴向对置地布置在具有卡爪的固定系统的两侧。[171在图8局部出示的另一实施例中，环形组件18的外部周边表面 39具有锯齿形或平滑的横截面，且固定卡爪24由平滑的定中心托块代替。[172因此，心轴10在环形组件18的膨胀构型中在孔道12内被纵向 移动，以刮擦内壁14，或者形成在孔道12中可移动的柱塞。[173在这种情况下，支承表面38在外部围绕轴线X-X，限定上部止动 件401，其使上部块体40锁紧就位。该止动件401具有与轴线X-X，正交的平面形状，或者具有朝心轴10的下端部收敛的环形圆锥形状。在后一种 情况下，圆锥形止动件401与支承表面38的朝心轴10的下端部收敛的区 域一起，限定接纳块体40的环形槽座403。1741因此，上部块体训被带至与上部止动件接触，再使第一销96断 裂，从而获得环形组件的确定的膨胀直径。
权利要求
1.心轴(10)，其用于插入到流体流通孔道(12)中，所述心轴具有主体(16)，其具有纵向轴线(X-X’)；至少一可径向膨胀的环形组件(18)，其由所述主体(16)支承，所述环形组件(18)具有贴靠在孔道(12)上的周边表面(39)和贴靠在所述主体(16)上的周边表面(57)；使所述环形组件(18)径向膨胀的膨胀部件(20，21)；所述环形组件(18)围绕所述纵向轴线(X-X’)具有多个径向膨胀块体(40，42)，每个块体(40，42)具有第一支承表面(44)，其限定贴靠在所述孔道(12)上的周边表面(39)的一部分；第二支承表面(46)，其限定贴靠在所述主体(16)上的周边表面(57)的一部分；和两个侧表面(48A，48B)，所述两个侧表面(48A，48B)分别面对至少一相邻的块体(42，40)的侧表面(48A，48B)进行布置，其特征在于，所述块体(40，42)能在径向膨胀接合构型与径向收缩构型之间彼此相对移动，在所述径向膨胀接合构型中，一块体(40，42)的每个侧表面(48A，48B)贴靠在相邻的块体(42，40)的侧表面(48B，48A)上，而所述径向收缩构型包含在所述环形组件(18)在其膨胀构型的径向尺寸中。
2. 根据权利要求l所述的心轴(10)，其特征在于，在收缩构型和膨 胀构型之间，每个块体(42)通过其侧表面(48A， 48B)沿着相邻的块体(40)的侧表面(48B， 48A)滑动，而相对所述相邻的块体(40 )可移动， 所述侧表面(48A, 48B)构形成通过楔子作用引起所述环形组件(18)径 向膨胀。
3. 根据权利要求1或2所述的心轴(10 )，其特征在于，至少一第一 块体(42)随着沿所述纵向轴线(X-X，)朝第一方向移动，所述第一块体 的一侧表面(48A)朝其另一側表面(48B)收敛，与所述第一块体(42) 相邻的至少一第二块体(40)随着沿所述纵向轴线(X-X，)朝第一方向移 动，所述第二块体的一側表面(48A)远离其另一侧表面(48B)呈发散状。
4. 根据权利要求3所述的心轴(10)，其特征在于，每个块体(40, 42)基本具有梯形形状，每个块体(40， 42)与相邻的块体(42， 40)以 头脚倒置的方式沿所述纵向轴线(X-X，)布置，并且每个梯形的高平行 于所述纵向轴线(X-X，)。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的心轴(10)，其特征在于，所述 主体(16)具有块体支承表面(38)，所述块体(40， 42)中的至少之一 在所述块体支承表面(38)上纵向滑动地安装在所述环形組件(18)处于 其收缩构型的位置与所述环形组件(18)处于其膨胀构型的位置之间。
6. 根据权利要求5所述的心轴(10)，其特征在于，所述块体支承表 面(38)相对所述纵向轴线(X-X，)倾斜；并且，每个块体(40, 42)的 第一支承表面(44)基本呈绕所述纵向轴线(X-X，)的圆柱形，所述第二 支承表面(46)相对所述纵向轴线(X-X，)倾斜，所述支承表面(44， 46) 通过所述侧表面(48A， 48B)彼此连接。
7. 根据权利要求6所述的心轴(10)，其特征在于，所述环形组件(18) 具有复位部件(94),所述复位部件使至少一块体(40)回位到所述支承 表面(38)上。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的心轴(10),其特征在于，所 述支承表面(38)限定使所述块体(40)锁紧就位的上部止动件。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的心轴(10)，其特征在于，每个 块体(40， 42)具有加固件(52)，其具有上边缘(58)或/和下边缘(60),从而限定在 外部通到所述侧表面(48A， 48B)中的环形的外部槽座， 外部密封垫(54),其布置在所述外部槽座中；其特征还在于，在膨胀构型中，两个相邻的块体(40， 42)的槽座围 绕所述纵向轴线(X-X，)沿至少一周边通过所述侧表面(48A， 48B)彼此 连通，且由所述的上和/或下边缘(58， 60)中的至少之一纵向封闭。
10. 根据权利要求9所述的心轴(10)，其特征在于，所述加固件(52) 限定内部环形槽座，所述内部环形槽座在内部通到所述侧表面(48A， 48B )， 每个块体(40， 42)具有布置在所述内部环形槽座中的内部密封垫(56); 并且，在膨胀构型中，两个相邻块体(40， 42)的内部环形槽座围绕所迷纵向轴线(X-X，)沿至少一周边通过侧表面(48A， 48B)彼此连通。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的心轴(10)，其特征在于，所 述心轴还具有实施固定于所述孔道(12)的固定构件(24)，所述固定构 件(24)能相对所述主体(16)径向展开，并布置在所述环形组件(18) 的下面。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的心轴(10)，其特征在于，所 述膨胀部件(20， 21)包括操纵构件(20),所述操纵控件可释放地连接 于至少一第一块体(40)，且连接于至少一第二块体(42)，所述操纵构 件(20)在下述位置之间相对所述主体(16)纵向活动息止位置，在该位置，所述第一块体(40)和所述第二块体(42)连 接于所述操纵构件，所述环形组件(18)处于其收缩构型；中间位置，在该位置，所述第一块体(40)相对所述操纵构件(20) 是自由的，并且相对所述主体(16)基本是固定的，所述第二块体(42) 连接于所述操纵构件(20);以及所述的第一和第二块体(40， 42)接合的工作位置，在该位置，所述 环形组件(18)处于其膨胀构型。
13. 根据权利要求12所述的心轴(10)，其特征在于，所述心轴具有 将所述操纵构件从其工作位置朝其中间位置作用的作用部件(88， 90)、 以及使所述操纵构件(20)在其工作位置保持就位的可释放部件(22)。
14. 流体开采井，其特征在于，它具有 孔道(12 );根据前述权利要求中任一项所述的心轴(10 )，其布置在所述孔道(12 )中。
15. 根据权利要求14所述的井，其特征在于，所述孔道(12)至少具 有第一管(150)、第二管(152)、以及连接所述第一和第二管(150, 152) 的套管(154 )，所述第一管(150 )、所述第二管(152 )和所述套管(154 ) 限定流体流通通道(156 )，并且其特征还在于，所述套管(154)限定接纳所述环形组件(18)的环形 凹槽(166)，该环形凹槽通到所述中央通道(156)中且其直径(D4)大 于所述中央通道(156)的平均直径(Dl),所述环形组件(18)在其展开位置密封地贴靠在所述环形凹槽(166)的底部上。
16.根据权利要求15所述的井，其特征在于，所述套管具有使所述环 形组件(156)锁紧就位的凸起(162)，所述凸起在所述中央通道(156) 中相对所述第一管(150 )和第二管(152 )在内部突起，所述环形组件(18 ) 的上边缘(58)轴向卡固在所述凸起(162)上。
全文摘要
本发明涉及心轴，其包括具有纵向轴线(X-X’)的主体(16)和可径向膨胀的环形组件(18)。环形组件(18)具有贴靠在孔道上的周边表面(39)和贴靠在主体(16)上的周边表面(57)。环形组件(18)围绕纵向轴线(X-X’)具有多个径向膨胀块体(40，42)。每个块体(40，42)具有第一支承表面(44)、第二支承表面(46)和两个侧表面(48A，48B)，所述两个侧表面分别面对至少一相邻的块体(42，40)的侧表面(48B，48A)进行布置。块体(40，42)可在径向收缩构型和径向膨胀接合构型之间彼此相对移动，在径向膨胀接合构型中，块体(40，42)的每个侧表面(48A，48B)与相邻块体(42，40)的侧表面(48B，48A)进行接触。
文档编号F16L55/10GK101336333SQ200680052078
公开日2008年12月31日 申请日期2006年12月6日 优先权日2005年12月7日
发明者F·米列, P-A·富歇 申请人:地质服务设备公司