将井源的各个部分与流体压力隔离的系统、方法及装置的制作方法

专利名称：将井源的各个部分与流体压力隔离的系统、方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及与井源连接的装置。更具体而言，本发明涉及构造为将井源的各 个部分与流体压力隔离的装置。
背景技术：
本部分意在给读者介绍可能与在下面描述和/或申明的本发明的各个方面相关 的技术的各个方面。这样的讨论会有助于给读者提供背景信息以便更好地理解本发明的各 个方面。因此，应当理解为据此来解读所作的这些叙述，而不应理解为承认本发明是现有技 术。井常常用来从地下储备中抽取例如油、气和水等流体。然而，由于这些流体自然地 相对缓慢地流到井眼，所以进行抽取通常是昂贵的。通常，流体的相当大的一部分是通过岩 体和其他固体材料与井分离的。这些固体形成物阻止流体流到井中，并且倾向于降低井的
生产率。然而，采用一定的井增强技术可以减轻这种效果。通常，通过利用称为“压裂”的处 理水力压碎布置在井底附近的岩石可以提高井的输出。为了对井进行压裂，快速地将压裂 流体抽入井中，直到底部井眼压力升高从而导致在周围的岩石中形成裂缝为止。压裂流体 流入裂缝中并且朝向更远的流体储备远离井进行传送。为了阻止裂缝在压裂压力消除之后 闭合，压裂流体通常带有称为支撑剂的物质。支撑剂通常为例如砂等固态、可渗透性材料， 并且支撑剂保留裂缝并在压裂压力解除之后使裂缝保持至少部分地开启。得到的多孔通道 为所抽取的流体流入井眼中提供了阻力较低的路径，从而提高了井的生产率。对井进行压裂通常在井中产生比某些井部件的压力额定值大的压力。例如，一些 井源的压力额定值为5，OOOpsi，即对于由所提取的流体自然地产生的压力通常是足够的额 定值，但是一些压裂操作可以产生大于10，OOOpsi的压力。因而，需要保护一些井部件免受 由井压裂产生的流体压力。


当参考附图阅读下列详细描述时，能够更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优点，在全部附图中，相同的符号表示相同的部件，其中图1是根据本发明的实施例的旁通套筒的实例的透视图；图2是图1所示旁通套筒的剖面正视图；图3是根据本发明的实施例的适于接纳图1所示旁通套筒的井源组件的实例的正 视图；图4是图3所示井源组件的剖面正视图；图5-7示出了正准备安装到图3所示井源组件中的图1所示旁通套筒；图8-11示出了正安装在图3所示井源组件中的图1所示旁通套筒；图12示出了根据本发明的实施例的压裂处理；图13示出了正从图3所示井源组件中拆卸的图1所示旁通套筒；图14示出了根据本发明的实施例的旁通套筒的第二实例；图15示出了根据本发明的实施例的旁通套筒和井源组件的第三实例；图16示出了安装在根据本发明的实施例的井源组件的另一实例中的图15所示旁 通套筒；图17示出了安装在根据本发明的实施例的井源组件中的旁通套筒的第四实例；图18示出了根据本发明的实施例的与图17所示旁通套筒连接的压力阻隔物；图19和20示出了正安装在根据本发明的实施例的井源组件中的旁通套筒的第五 实例；图21和22示出了根据本发明的实施例的井源转接器的实例；图23-26示出了根据本发明的实施例的旁通套筒的第六实例；图27示出了根据本发明的实施例的压力阻隔物转接器的实例；图28示出了根据本发明的实施例的旁通套筒的第七实例；图29示出了图28所示旁通套筒和图27所示压力阻隔物转接器的安装；图30示出了根据本发明的实施例的压力阻隔物转接器的第二实例；图31示出了根据本发明的实施例的旁通套筒和井源组件的另一实例；以及图32示出了根据本发明的实施例的旁通套筒、可拆卸衬套和井源组件的实例。
具体实施例方式下面，对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了提供对这些实施例的简 要描述，在说明书中可能不对实际实施方式的所有特征进行描述。应当这样理解如同在任 何工程或设计项目中一样，在开发这样的任一种实际实施方式时，必须做出许多实施方式 的具体决策，以实现开发者的具体目标，例如遵守与系统相关和与商业相关的约束条件，这 可能因实施方式的不同而变化。此外，应当这样理解这样的开发努力可能是复杂且耗时 的，但是仍然是因本发明的公开内容而受益的普通技术人员进行设计、制造和生产的常规 工作。当介绍本发明的各个实施例的部件时，冠词“一”、“一个”、“该”、“所述”等意在表 示存在一个或多个部件。术语“包括”、“包含”、“具有”等意思是包含在内，并且表示除了所 列部件之外可能存在另外的部件。此外，为了方便起见，使用“顶部”、“底部”、“上方”、“下 方”以及这些术语的变体，但是不需要对部件进行任何特殊的定向。
图1和图2示出了旁通套筒100的实例。如下面所作的说明，所示的旁通套筒100 与井源组件连接，并且保护井源组件的各个部件免受对井进行压裂时产生的流体压力。在 描述旁通套筒100的细节之后，参考图3和图4描述适于接纳旁通套筒100的井源组件的 实例。如图2所示，旁通套筒100包括主体102、锁环104以及防旋转装置106和108。在 本实施例中，主体102具有大致与中心轴线110同心的大致管状的形状，并且主体102包括 下列特征底部边缘112、下倒角表面114、下密封组件116、通道118、中间密封组件120、上 密封组件122、锁环接纳部124、工具接口 126、上倒角表面128、顶部边缘130以及具有压力 阻隔物接口 134的内部132。在所示的实施例中，底壁边缘112大致垂直于中心轴线110， 并且下倒角表面114大致由主体102的倾斜底角限定。主体102可以由钢或其他适当的材 料制成。所示的下密封组件116包括分别布置在凹槽140和142中的两个密封部件136和 138。所示的通道118是主体102中边缘由轴肩144和146限定的大致管状的凹陷部。通道 118可以与下述井源组件配合，以便大致地限定主体102周围的与尤其是用于解除井源组 件中的压力的阀门流体连通的容积。上轴肩144用作将旁通套筒沿轴向定位在井源组件中 的压靠表面，然而在其他实施例中其他特征(例如下倒角表面114)也可以起到这种作用。 所示的中间密封组件120也包括分别布置在两个凹槽152和154中的两个密封部件148和 150。类似地，所示的上密封组件122包括分别布置在两个凹槽160和162中的两个密封部 件 156 和 158。在所示的实施例中，主体102的位于通道118与锁环接纳部124之间的部分是主 体102的最宽部分，具有直径163。如下面所作的说明，为了便于从井源组件中拆卸旁通套 筒100，最宽的直径163可以小于或大致等于预期布置在井源组件中旁通套筒100上方的部 件(例如防喷器、采油树或压裂树等部件)的内径。因而，在一些实施例中，旁通套筒100 构造为通过安装在井源上的其他部件来进行抽取。在描述旁通套筒100的其他特征之后， 下面描述井源的实例和这些部件的实例。在本实施例中，锁环接纳部124是主体102中的成形为接纳锁环104的凹槽。所 示的锁环接纳部124包括倾斜表面164(例如，至少部分地围绕轴线110呈锥形)、外凹陷部 (例如，至少部分地围绕轴线110呈环状)166、内凹陷部(例如，至少部分地围绕轴线110 呈环状)168以及肋170。在本实施例中，外凹陷部166和内凹陷部168大致平行于中心轴 线110，并且肋170大致垂直于中心轴线110延伸。如下面所作的说明，锁环接纳部124在 允许锁环104沿径向扩张和收缩的同时将锁环104沿轴向保持在主体102上。所示的工具接口 126包括布置在主体102的外部顶部附近的螺纹。在本实施例中， 如下面参考图6所述，该螺纹限定主体102的位于肋170上方的最宽部分，以便将主体102 与工具连接。在其他实施例中，如同在这里描述的其他螺纹接口一样，工具接口 126可以包 括构造为与各个部件连接的其他结构，例如主体102的内部132中的内螺纹、主体102的内 部或外部的另外的锁环、或者其他偏置的互锁部件等结构。上倒角表面128相对于中心轴 线110倾斜，以朝向工具接口 126引导工具，并且所示的顶部边缘130大致垂直于中心轴线 110。在本实施例中，主体102的内部132包括顶部倒角172、压力阻隔物接口 134、主流通道174以及底部倒角176。所示的压力阻隔物接口 134包括布置在主体102的内部侧壁 上的螺纹。该螺纹布置在内部132的具有相对于主流通道174的直径180扩大的直径178 的顶部。主流通道174限定与中心轴线110大致同心的大致正圆柱形的容积。在一些实施 例中，主流通道174的直径180大致等于或大于从旁通套筒100布置在底部井眼中的部件 (例如油管头、套管悬挂器或生产套管)的最小直径。由于旁通套筒100的直径基本上不 会限制穿过其他底部井眼部件的流体和设备的轴向移动，所以具有此特性的内径180便于 设备和流体在主体102的内部132与底部井眼部件之间移动。具有此特性的旁通套筒称为 “贯眼(全径)”旁通套筒。所示的锁环104大致与中心轴线110同心，并且包括顶部边缘182、凸轮表面(例 如，至少部分地围绕轴线110呈锥形)184、顶部载荷轴肩186、外侧壁(例如，至少部分地围 绕轴线110呈环状)188、倒角190、底部载荷轴肩192、内侧壁(例如，至少部分地围绕轴线 110呈环状)194以及图1中所示的间隙196。如图2中的剖面所示，顶部边缘182和载荷 轴肩192与肋170和倾斜表面164配合，以大致沿轴向限制主体102上的锁环104。如下面 所作的说明，这些结构182、192、170和164也互相配合，以便在锁环104被压缩和扩张时引 导锁环104的径向移动。在本实施例中，凸轮表面184是基本上限定大致与中心轴线110同心的截椎体容 积的倾斜表面。顶部载荷轴肩186可以是倾斜的、扁平的或弯曲的表面，并且其成形为与井 源组件的各个部件连接，以传递竖直轴向载荷，例如由于井中的流体压力升高而产生的载 荷。这些竖直载荷可以通过底部载荷轴肩192在主体102与锁环104之间传递。因而，在 一些实施例中，施加在主体102上的向上的轴向力可以通过底部载荷轴肩192传递到锁环 104，并且可以通过顶部载荷轴肩186传递到井源组件。类似地，倒角190构造为与井源组 件的各个部件连接，以便在旁通套筒100与井源组件之间传递指向井的竖直轴向载荷，例 如旁通套筒100的重量。图1中示出了间隙196。如下面所作的说明，间隙196允许锁环 104沿径向向内被压缩到锁环接纳部124中。其他的实施例可以包括带有多于一个的间隙 196的多个锁环104。防旋转装置106和108基本上相似或相同，并且沿相反的方向定位在主体102上。 所示的旁通套筒100包括以大致相同的高度隔开180°布置在主体102上的两个防旋转装 置106和108。其他的实施例可以包括围绕主体102以相同或不同的角度分布布置成大致 相同的高度或不同的高度的更多或更少的防旋转装置。所示的各个防旋转装置106和108包括防旋转部件197、限制板198、弹簧200以 及主体102中的空腔202。防旋转部件197可以由钢或其他适当的材料制成。在本实施例 中，防旋转部件197包括顶部凸轮表面204和底部凸轮表面206、旋转减少表面208和210 以及托板212。在本实施例中，顶部凸轮表面204和底部凸轮表面206是大致扁平的倾斜 表面，而在其他实施例中，也可以是弯曲的或具有其他的某种形状。本实施例中的旋转减少 表面208和210是大致扁平的表面，其大致平行于中心轴线110并且大致垂直于凸轮表面 204和206。旋转减少表面208和210以及凸轮表面204和206从托板212延伸，托板212 具有大致与空腔202的形状互补的大致圆柱形的形状。在一些实施例中，托板212可以包 括管状套筒，该管状套筒延伸到空腔202中，覆盖弹簧202，以传递由施加在凸轮表面204和206上的力产生的扭矩。所示的弹簧202是螺旋压缩弹簧，而在其他实施例中，也可以使用构造为启动防 旋转部件197的其他装置，例如，可以使用线性电动机、气动装置、对置磁体、弹性体或其他 装置代替弹簧200，或者除了弹簧200之外还可以使用这些装置。空腔202包括大致垂直于 中心轴线110延伸到主体102中的大致正圆柱形的容积和用于接纳限制板198的凹陷部。 所示的限制板198是大致弯曲的，以大致匹配主体102的外表面，并且限制板198包括孔隙 211。防旋转部件197可以贯穿孔隙211，并且托板212可以大致保持在限制板198的另一 侧。如下所述，在操作中，防旋转装置106和108与井源组件中的空腔连接，以防止或 减少主体102相对于井源组件的旋转。此外，如下面所作的说明，防旋转部件197可以凹陷 到空腔202中，以允许旁通套筒100沿竖直方向移动。根据本发明的一个实施例，在图3和图4中提供示例性井源组件214。所示的井源 组件214是表面井源，但是本技术不限于表面应用。一些实施例可以包括水下采油树。示 例性井源组件214包括与表层套管218连接的套管头216。井源组件214还包括生产套管 220，生产套管220可以经由套管悬挂器222悬挂在套管头216和表层套管218内。应当这 样理解多种附加部件可以与套管头216连接，以便于从地下井中开采。例如，在一个实施例中，油管头224(也称为“油管四通”)与套管头216连接。在 当前所示的实施例中，油管头224经由联管螺母226与套管头216连接，联管螺母226经由 互补的螺纹表面228和230螺纹连接在套管头216上。当然，可以这样理解例如油管头 224等井源部件可以以任何适当的方式与套管头216连接，包括通过使用其他的各种连接 器、套圈等。在一个实施例中，油管头224可以适于接纳套管悬挂器222的延伸部分232。阀组件234与示例性油管头224连接，并且可以起到各种作用，包括解除来自油管 头224的内孔236的压力。油管头224的内孔236构造为接纳例如上述旁通套筒100等一 个或多个附加的井源部件。可以理解，在压裂处理过程中井源组件214内的操作压力通常 比在普通开采过程中的操作压力大。为了保护井源组件214的具有较低压力额定值(即， 低于预期的压裂压力)的部件免受这样过大的压力，可以将旁通套筒100引入孔236内，以 使井源组件214的各个部分与此压力的至少一部分隔离。示例性油管头224包括构造为抵靠旁通套筒100的轴肩144 (图2)的倾斜压靠表 面238。如下面所作的说明，在一些实施例中，这些结构144和238互相配合，以将旁通套筒 100沿轴向定位在井源组件214中。示例性油管头224还包括构造为便于连接各种部件或 井源部件的凸缘240。示例性井源组件214包括各种密封件242，以隔离井源组件214的不同部分内的 压力。例如，如图所示，这样的密封件242包括布置在套管头216与套管悬挂器222之间以 及套管悬挂器222与油管头224之间的密封件。此外，井源组件214的例如油管头224等 各个部件可以包括允许测试一个或多个密封件242的内部通道244。当不用于这样的测试 时，可以经由压力阻隔物246从外部密封这些内部通道244。所示的井源组件214还包括转接器248和防喷器250。转接器248经由凸缘240 与油管头224连接。在本实施例中，转接器248包括锁环接纳部252和防旋转接口 254。所 示的锁环接纳部252是大致与锁环104互补的大致圆形的凹槽。在本实施例中，防旋转接口 254是大致与图1和图2所示的防旋转部件197互补的凹陷部。所示的防喷器250经由转接器248与井源组件214连接。防喷器250包括阀和例 如液压致动器等构造为关闭阀的阀致动器。防喷器250构造为这样如果孔236内的压力 超过一定的阈值条件，则关闭孔236。在其他的实施例中，其他装置也可以与凸缘240或转 接器248连接。例如，采油树或压裂树可以与这些部件中的一个连接。图5-11示出了将图1所示旁通套筒100安装在图3所示井源组件214中的过程的 步骤。如图5所示，首先将压力阻隔物255安装在旁通套筒100中。将所示的压力阻隔物 255螺纹连接在旁通套筒100的螺纹接口 134中，但是在其他实施例中，也可以采用其他技 术连接这些部件255和100。在一些实施例中，压力阻隔物255是构造为阻止流体从井中流 出的止回阀，或者在其他实施例中，压力阻隔物255是阻止流体沿着两个方向流入的部件。图5还示出了靠近旁通套筒100的工具256。如图6所示，工具256经由工具接口 126与旁通套筒100连接。如图5中的箭头258所示，工具256相对于旁通套筒100旋转， 并且如图6中的箭头260所示，工具256沿着中心轴线110平移。所示的工具256包括具 有覆盖肋170的尺寸的管状远侧部262。随着工具256平移，在远侧部262的端部的接触 表面264接触锁环104的凸轮表面184。如箭头266所示，接触表面264沿着凸轮表面184 滑动，并且向内沿径向压缩锁环104，直到锁环104处于图7所示的收缩位置并且锁环104 部分地或基本上全部凹陷到锁环接纳部124中为止。在锁环104大致向内沿径向收缩时， 图5所示的间隙196减小，并且锁环104受到偏压。接下来，如图8所示，旁通套筒100可以定位在井源组件214中。工具256通过防 喷器250和转接器248将旁通套筒100降入井源组件214中。在旁通套筒100降入井源组 件214中的同时，锁环104保持在图7所示的压缩位置。为了适应井源组件214中比防旋 转装置106和108的远侧部窄的特征，防旋转部件197可以部分地或基本上全部凹陷到空 腔202中，从而压缩弹簧200。下面，参考图9、图10和图12进一步描述这些部件的移动。 在一些实施例中，工具256使旁通套筒100下降，直到旁通套筒100的轴肩144接触油管头 224的倾斜压靠表面238为止。这些特征144和238的高度以与防旋转接口 254大致相同 的高度定位防旋转装置106和108，并且锁环104可以以与锁环接纳部252大致相同的高度 定位在转接器248中。尽管防旋转装置106和108与防旋转接口 254大致沿轴向对准，然而如图9所示， 这些特征也可以不旋转对准。如上所述，防旋转部件197凹陷到空腔202中，从而压缩弹簧 200以适应井源组件214的特征。为了阻止旁通套筒100相对于井源组件214的旋转，防 旋转装置106和108接合转接器248中的防旋转接口 254。如果旁通套筒100开始在井源 组件214内旋转，则当脱开工具256时可能发生这样的情况在旋转的180°范围内的某个 点，防旋转装置106和108会接合防旋转接口 254并且阻止进一步的旋转。利用图9中的 箭头268示出旁通套筒100的旋转，并且在图9中的分离位置示出防旋转装置106和108。图10示出了处于接合位置的防旋转装置106和108。随着旁通套筒100旋转，最 终防旋转部件197与防旋转接口 254对准。在对准时，弹簧200将防旋转部件197推入防 旋转接口 254中。在一些实施例中，防旋转部件197可以表征为具有相对于旁通套筒100 的单自由度。一旦接合，则旋转减少接口 208和210可以接受来自防旋转接口 254的竖直 表面的力，该力产生倾向于抵抗旁通套筒100的旋转的扭矩。
其他的实施例可以省略防旋转装置106和108，或者也可以包括其他类型的防旋 转装置。例如，在一些实施例中，防旋转装置106和108可以布置在转接器248上，并且防 旋转接口 254可以布置在旁通套筒100上。在一些实施例中，类似于鼓式制动器的摩擦部 件可以置于旁通套筒100与井源组件214的其他部件之间以减少旋转。所示的防旋转装置 108和106包括大致沿径向平移的部件。其他的实施例可以包括大致沿轴向平移的部件。 例如，防旋转部件106和108可以布置在底部边缘112 (图2)附近，并且防旋转部件197可 以向下沿轴向平移，以接合油管头224中的防旋转接口。防旋转装置106和108会便于从旁通套筒100中拆卸工具256和压力阻隔物 255 (图5)。如上面所作的说明，在一些实施例中，工具256和压力阻隔物255通过螺纹连 接件接合旁通套筒100。因而，为了使这些部件分离，通常使它们相对于彼此旋转。防旋转 装置106和108倾向于防止旁通套筒100随工具256旋转，从而在一些实施例中便于相对旋转。图11示出了处于安装位置的旁通套筒100。为了如图11所示完成安装并且定位 旁通套筒100，使工具256 (图8)相对于旁通套筒100旋转。随着工具256旋转，远侧部 262 (图7)沿轴向平移而远离锁环104，并且锁环104沿径向扩张而进入锁环接纳部252。 锁环接纳部252包括阻止旁通套筒100沿轴向平移的上轴肩270和下轴肩272。在一些实 施例中，锁环104不完全松驰，并且锁环接纳部252向内沿径向偏压锁环104。图5-11所示的安装过程是图12所示对井进行压裂的处理274的实例中的第一步 骤。在图12中，框276示出了安装旁通套筒的过程。如框278所示，在安装旁通套筒之后， 从井源组件214中拆卸防喷器250。如上所述，压力阻隔物255大致密封旁通套筒100，并 且旁通套筒100大致密封油管头224。因此，在一些实施例中，可以在拆卸防喷器250的同 时，大致地密封井。接下来，如框280所示，压裂树或其他与压裂相关的设备与井源组件214连接。在 一些实施例中，此步骤包括将跟随设备与图4所示的井源组件214的凸缘240连接。可以 理解，压裂树可以包括倾向于限制井源组件214中压力阻隔物255上方的压力的阀门或管 帽。接下来，如框282所示，从旁通套筒100中拆卸压力阻隔物255。拆卸压力阻隔物255 可以包括将另一工具穿过压裂树并且使压力阻隔物255与旁通套筒100解除螺纹连接或者 分离。在此步骤的过程中，在包含图2所示实施例的实施例中，防旋转装置106和108可以 同样防止旁通套筒100随压力阻隔物255旋转。如框284所示，在拆卸压力阻隔物255之后，压裂设备与生产套管220流体连通， 并且对井进行压裂。如上所述，压裂包括以足以提高底部井眼压力和压碎地下岩石形成物 的速率将流体抽入井中。可以通过尤其是在上面参考图2描述的旁通套筒100的特征来辅 助此动作。由于旁通套筒100的内径180大于或基本上等于生产套管220的直径，所以在 一些实施例中，压裂流体具有进入井中的相对不受阻止的流路。在此步骤的过程中，旁通套 筒100保护井源组件的各个部分免受压裂压力，此压裂压力可能大于5000psi、10，OOOpsi、 15，OOOpsi或者更大。在一些实施例中，旁通套筒100保护图8所示井源组件214的各个部 分，例如，油管头224或转接器248与凸缘240之间的接头。如框286所示，在压裂井之后，将压力阻隔物255重新安装在旁通套筒100中。在 一些实施例中，重新安装压力阻隔物255包括用上述工具中的一个将压力阻隔物255穿过压裂树并且使压力阻隔物255与旁通套筒100螺纹连接或者以其他方式连接。接下来，如 框288所示，拆卸压裂树，并且如框290所示，将防喷器250或采油树重新安装在井源组件 214 上。最后，如框292所示，将旁通套筒100连同压力阻隔物255 —起拆卸。图13中示 出了执行此步骤的一种方式。在本实施例中，工具256向后螺纹连接在旁通套筒100上，而 防旋转装置106和108阻止旁通套筒100随工具256旋转。如上面参考图6所述，在工具 256螺纹连接在旁通套筒100上时，工具256使锁环104返回到压缩位置，从而使锁环104 与锁环接纳部252分离。如箭头294所示，一旦锁环104返回到压缩位置，则将工具256连同旁通套筒100 一起向上大致沿轴向拉出。如箭头296所示，防旋转装置106和108的向上移动将防旋转 部件197偏压在防旋转接口 254上，并且作用在顶部凸轮表面204上的合力使防旋转部件 197凹陷到空腔202中，从而压缩弹簧200。使防旋转部件197退回允许旁通套筒100通过 防喷器250向后平移并且退出井源组件214。在上面参考图12描述的压裂处理274的一些实施例中，旁通套筒100和压力阻隔 物255例如在工具256进入井源组件214的单次行程中基本上同时安装并且基本上同时拆 卸。与在分次行程中安装压力阻隔物255和旁通套筒100的压裂处理相比，对旁通套筒100 和压力阻隔物255的一次行程安装和一次行程拆卸可以加速压裂处理274。此外，在执行压裂处理274的一些实施例的过程中，井源组件214安装有适于在防 喷器250被拆卸的同时容纳井中的流体的装置。在压裂处理274的部分过程中，例如，当没 有安装压裂树或防喷器250时，压力阻隔物255将流体限制在井内。这样可以减少喷出。上面参考图1和图2描述的旁通套筒100具有一体的套筒限制器，即锁环104和 锁环接纳部124，但是其他的实施例可以包括非一体的套筒限制器。图14示出了这样的实 施例的实例，并描绘了旁通套筒304和单独的套筒限制器302。套筒限制器302和旁通套筒304包括与上述旁通套筒100相同的许多特征。因此， 为了经济利益，如上面所使用的情况一样，用相同的附图标记表示相同的特征。此外，旁通 套筒304安装在井源组件300中，井源组件300包括上面参考图4描述的井源组件214的 许多特征，因此使用相同的附图标记表示井源组件214和300之间基本上相同的特征。在 所记载的全部说明中遵守此约定。套筒限制器302阻止所示的旁通套筒304通过井源组件300沿轴向向上移动。在 本实施例中，套筒限制器302包括前述锁环104、防旋转装置106和108、锁环接纳部124、工 具接口 126以及布置在前述旁通套筒100的顶部附近的许多其他特征(图2)。在所示的 实施例中，由于压力阻隔物接口 134布置在旁通套筒304中，所以套筒限制器302不包括该 特征。在其他实施例中，压力阻隔物接口 134可以部分地或全部布置在套筒限制器302中。 在一些实施例中，为了允许压力阻隔物255到达压力阻隔物接口 134，套筒限制器302具有 比压力阻隔物255的直径308大的直径306 (例如最小直径)。在图14中以剖分视图示出了套筒限制器302，每一半视图描绘了套筒限制器302 与工具256连接的不同阶段。在图14的右部，示出工具256处于部分退回的位置，从而将 锁环104留在扩张位置，而在图14的左部，示出工具256’处于完全接合的位置，从而将锁 环104压缩在收缩位置。
在本实施例中，套筒限制器302的底部包括覆盖旁通套筒304的一部分的凸缘 310。所示的凸缘310大致与中心轴线同心，并且大致具有管状形状。凸缘310包括布置在 凸缘310的内表面中的凹槽314中的密封部件312。凸缘310还包括与锁销接合的倒角表 面316，下面结合井源组件300的其他细节进一步描述该锁销。本实施例的旁通套筒304包括油管头接口 318、压力阻隔物接口 134、另一工具接 口 320以及覆盖并密封凸缘310上的密封部件312的凸缘322。所示的油管头接口 318是 定位为接触随后描述的井源组件300中的锁销的倒角表面。在本实施例中，工具接口 320 是旁通套筒304的螺纹内表面，并且具有比套筒限制器302的直径306小的直径。所示的井源组件300包括定位为向油管头接口 318施加力的锁销324。锁销324 大致沿径向贯穿油管头224中的凸缘240。所示的锁销324螺纹连接在两个衬套326上，两 个衬套326螺纹连接在凸缘240上。在本实施例中，锁销324包括接触旁通套筒304上的 油管头接口 318和套筒限制器302上的倒角表面316的倒角末端328。锁销324可以与套 筒限制器302配合以保持旁通套筒304。在操作中，旁通套筒304可以在单次行程或两次行程中安装在井源组件300中。例 如，带有构造为与工具接口 320连接的外螺纹的工具可以将旁通套筒304和压力阻隔物255 降入井源组件300中，然后，在分次行程中，工具256可以利用与上面参考图2所示旁通套 筒100所述的安装过程相似的安装过程降低并安装套筒限制器302。在其他的实施例中，套 筒限制器302和旁通套筒304可以在单次行程中连接在一起的同时进行安装。一旦旁通套筒304定位在井源组件300中，则衬套326旋转以向内沿径向驱动锁 销324，从而将倒角末端328偏压在油管头接口 318上并保持井源组件300中的旁通套筒 304。套筒限制器302可以与转接器248连接，以阻止旁通套筒304向上沿轴向移动，并且 套筒限制器302上的密封件可以保护锁销324免受压裂压力。在一些实施例中，套筒限制 器302可以主要用于保护锁销324免受此压力，或者在其他实施例中，套筒限制器302可以 主要用于限制旁通套筒304，从而允许省略锁销324(如同这里可以识别出的对省略的其他 明确表述一样，不表示其他特征不可以省略)。如图15所示，在一些实施例中，旁通套筒304可以在没有套筒限制器302的情况 下工作。在本实施例中，省略了转接器248，但是在其他实施例中，转接器248可以包含在 凸缘240与防喷器250之间。所示的旁通套筒304不在油管头224的顶部330上方延伸进 入防喷器250或与凸缘240连接的其他部件中，但是在其他实施例中，套筒304可以在凸缘 240上方延伸。图16示出了旁通套筒304在没有套筒限制器302的情况下工作的另一实施例。本 实施例包括安装在井源组件332的另一实例中的旁通套筒304。除了所示的井源组件332 包括带有密封旁通套筒304的凸缘336的转接器334之外，所示的井源组件332基本上与 上述井源组件300相似。凸缘336在油管头224的顶部330下方延伸，并且包括布置在凹 槽340中的密封部件338。所示的密封部件338和凹槽340布置在凸缘336的内表面中，并 且定位为密封旁通套筒304的外表面。转接器334具有大致比旁通套筒304的外径344窄的内径342，以使得转接器334 覆盖旁通套筒304。从而，在一些实施例中，为了安装旁通套筒304，拆卸转接器334，而将旁 通套筒304安装在井源组件332中。例如，在一些安装过程中，通过前述转接器248安装旁
15通套筒304，然后，用转接器334代替转接器248，以便在压裂操作过程中提供附加的支撑和 密封。在对井进行压裂并且使用前述压力阻隔物255密封旁通套筒304之后，可以再次用 转接器248代替转接器334，以便允许通过防喷器、采油树或与井源组件332连接的其他设 备取出旁通套筒304。图17示出了安装在井源组件348的另一实施例中的旁通套筒346的另一实例。同 样，这些部件346和348的许多特征与上述部件的特征相似。因此，使用相同的附图标记表 示与上面采用相同的附图标记描述的特征基本上相同的特征。旁通套筒346包括构造为将旁通套筒346固定在井源组件348中的外螺纹350。 在本实施例中，螺纹350具有比旁通套筒346的布置在螺纹350上方和下方的部分宽的外 径352。这会便于在没有螺纹350或与布置在螺纹350上方或下方的部件干涉的互补结构 的情况下将旁通套筒346移进和移出井源组件348。在其他实施例中，旁通套筒346的布置 在螺纹350上方的部分可以比螺纹350的直径宽。图17所示的井源组件348包括构造为与旁通套筒346连接的转接器354。在本实 施例中，转接器354包括与螺纹350连接的互补螺纹356。转接器354还包括具有较窄直径 的下部358，以便为上密封组件122提供密封表面。在操作中，采用与上面参考图12描述的处理274相似的处理将旁通套筒346安装 在井源组件348中。为了安装旁通套筒346，压力阻隔物255螺纹连接在压力阻隔物接口 134上，并且工具256(尤其在图6中的上部示出)与工具接口 126连接。然后，旁通套筒 346和压力阻隔物接口 134通过防喷器250降入井源组件348中，并且工具256使旁通套筒 346旋转以接合外螺纹350和螺纹356。在一些实施例中，工具接口 126沿着与外螺纹350 相同的方向(例如，顺时针或逆时针)进行螺纹连接，以使得由于将旁通套筒346拧紧在转 接器354上的扭矩也倾向于将工具256拧紧在旁通套筒346上。可以使用多种技术在不使旁通套筒346与转接器354分离的情况下脱开工具256。 例如，锁销324可以暂时或永久地与旁通套筒346接合，以便在工具256被解除螺纹连接时 阻止旁通套筒346旋转。为此目的，在一些实施例中，旁通套筒346在其靠近销324的外表 面中包括陷窝，以便为销324提供接合表面，从而向旁通套筒346施加扭矩，从而倾向于减 少旁通套筒346的不希望的旋转。当拆卸或者安装压力阻隔物255(图6的上部示出)时， 可以采用类似的技术。在另一实例中，沿着与外螺纹350的方向相反的方向螺纹连接工具 接口 126，并且工具256通过螺纹和剪切销与旁通套筒346连接。在本实施例中，一旦旁通 套筒346与转接器354接合，则抵抗旁通套筒346的进一步旋转的扭矩剪切剪切销，并且工 具256通过继续沿着相同的方向旋转而与旁通套筒346解除螺纹连接，而无需剪切销防止 工具256和旁通套筒346的相对旋转。图18示出了将压力阻隔物255与旁通套筒346连接的中间部件的实例。所示的 压力阻隔物转接器360包括凸缘362，凸缘362具有与位于旁通套筒346的外部的工具接口 126互补的螺纹接口 364。压力阻隔物转接器360还包括构造为与上面参考图6讨论的工 具256连接的第二工具接口 366。压力阻隔物转接器360还包括构造为将压力阻隔物255 固定在压力阻隔物转接器360的内部370的压力阻隔物接口 368。在操作中，可以使用压力阻隔物255安装和拆卸压力阻隔物转接器360。利用与 安装上面参考图17描述的旁通套筒346的过程相似的过程将旁通套筒346、压力阻隔物转接器360和压力阻隔物255的组件引入井源组件348中。压力阻隔物转接器360和压力阻 隔物255螺纹连接在井源组件348外部的旁通套筒346的工具接口 126上，然后，通过将工 具256与压力阻隔物转接器360上的工具接口 366连接，通过防喷器250将得到的组件放 置在井源组件348中。在一些实施例中，第二工具接口 366、工具接口 126以及外螺纹350 上的螺纹沿着相同的方向进行螺纹连接，以使得经由压力阻隔物转接器360安装旁通套筒 346不会倾向于使压力阻隔物转接器360与旁通套筒346解除螺纹连接。然后，在对井进行 压裂之前，使用压力阻隔物转接器360从井源组件348中拆卸压力阻隔物255。为了拆卸 这些部件，具有较宽内径和反向螺纹连接的凸缘的不同工具与第三工具接口 369接合。然 后，第二工具使压力阻隔物转接器360旋转，以使压力阻隔物转接器360与旁通套筒346分 离。为了防止在脱开压力阻隔物转接器360时旁通套筒346旋转，锁销324可以与旁通套 筒346的侧边接合。由于第三工具接口 369相对于工具接口 126反向螺纹连接，所以将第 二工具拧紧在压力阻隔物转接器360上倾向于使压力阻隔物转接器360与旁通套筒346分 离。一旦旁通套筒346和中间部件分离，则从井源组件348中拆卸压力阻隔物转接器360 和压力阻隔物255。为了在进行压裂之后重新安装压力阻隔物255，将第二工具重新安装在 第三工具接口 369上，并且通过这些部件放置剪切销以阻止相对旋转。然后，压力阻隔物转 接器360和压力阻隔物255放置在井源组件348中并螺纹连接在工具接口 126上，直到剪 切销被剪切并且第二工具被解除螺纹连接为止。图19-20示出了转接器370、旁通套筒372以及井源组件374的另一实例。在本 实施例中，转接器370包括套筒限制器376。套筒限制器376包括致动器378和滑动部件 380。在一些实施例中，致动器378是构造为使滑动部件380移动的液压致动器、弹簧驱动 致动器、线性电动机、螺旋驱动器或手动操作致动器。如图19所示，滑动部件380大致与转 接器370中的空腔382互补，以使得滑动部件380可以通过致动器378退回到空腔382中。 除了在一些实施例中旁通套筒372的顶部边缘384在其外径附近大致扁平以与滑动部件 380连接之外，旁通套筒372包括上面参考图15描述的旁通套筒304的特征。图20示出了套筒限制器376的操作。利用安装图15所示前述旁通套筒304的过 程将旁通套筒372定位在井源组件374中。然后，套筒限制器376将旁通套筒372锁定在 位。致动器378向内沿径向驱动滑动部件380，直到滑动部件380覆盖旁通套筒372的顶 部384为止，从而将旁通套筒372大致限制在井源组件374中。为了拆卸旁通套筒372，使 用致动器378使滑动部件380的移动反向，并且滑动部件380退回到转接器370的空腔382 中。图21示出了可以在带有旁通套筒372的井源组件374中使用的转接器386和套 筒限制器388的另一实例。所示的转接器386包括大致环形的空腔390。套筒限制器388 包括大致具有C形形状的锁环392以及与锁环392的端部396和398连接的致动器394。 转接器386可以安装在井源组件348中代替转接器370。图22示出了转接器386的操作。在旁通套筒372定位在井源组件374中(如图 19和图20所示)之后，如图22中的箭头400所示，致动器394将锁环392的端部396和 398朝向彼此进行驱动，从而使锁环392收缩并将锁环392从空腔390中拉出。在一些实施 例中，锁环392的收缩导致锁环392覆盖旁通套筒372的顶部384，从而将旁通套筒372限 制在井源组件374中。为了拆卸旁通套筒372，使致动器394的移动反向，并且锁环392扩张回到转接器386的空腔390中。图23-27示出了旁通套筒402的另一实例。如图23和图24所示，旁通套筒402 包括主体404、下密封部件406、中间密封部件408以及上密封组件410。如图24所示，所示的主体404大致与中心轴线412同心，并且包括凹槽414和416、 通道418、套筒限制器420以及压缩密封接口 422。凹槽414和416成形为分别接纳下密封 部件406和中间密封部件408。轴肩424和426限制通道418。所示的套筒限制器420包 括主体404上的外螺纹，但是在其他实施例中，套筒限制器420可以包括构造为将套筒限制 在井源组件中的其他结构。在本实施例中，螺纹从主体404比密封部件406和408更向外 沿径向延伸，以使得这些密封部件406和408倾向于不与具有接合套筒限制器420的尺寸 的螺纹干涉，即密封部件406和408具有比套筒限制器420上的螺纹小的直径。在一些实 施例中，套筒限制器420具有比布置在套筒限制器420下方的全部或几乎全部旁通套筒402 大的直径。压缩密封接口 422包括肩台428、螺纹430、凹槽432以及剪切销孔隙434。肩台 428可以大致垂直于中心轴线412，或者也可以倾斜或弯曲。在本实施例中，螺纹430沿着 与套筒限制器420上的螺纹相同的方向形成，但是在其他实施例中，也可以沿着相反的方 向形成螺纹。如下面所作的说明，凹槽432大致与中心轴线412同心，并且成形为允许上密 封组件410的各个部件在轴向限制范围内沿轴向平移以及旋转。剪切销孔隙434大致沿径 向延伸到主体404中，并且成形为接纳随后描述的剪切销的一部分。如图24所示，上密封组件410包括衬套436、垫圈438以及压缩密封部件440。在 本实施例中，衬套436具有大致管状的形状，并且大致与中心轴线412同心。衬套436可 以由钢或其他适当的材料制成。所示的衬套436包括顶部倒角442、工具接口 444、剪切销 446、剪切销孔隙447、引导部件448、螺纹450以及底面452。所示的工具接口 444由通过衬 套436的布置在衬套436的顶部附近的两个大致圆形的孔隙形成。在其他实施例中，工具 接口 444可以具有另外的形状，例如螺纹、沟槽或成形为与锁环连接的结构。在所示的实施例中，剪切销446从剪切销孔隙447向内大致沿径向延伸。剪切销 446可以由金属、塑料、陶瓷或其他适当的材料制成。如下面所作的说明，当高于一定阈值的 扭矩施加到衬套436时，剪切销446被剪切。因此，可以利用心目中所希望的扭矩阈值选择 剪切销446的形状和材料。在一些实施例中，剪切销446是可替换的。所示的引导部件448向内大致沿径向延伸到衬套436中。在本实施例中，引导部件 448是大致隔开180度布置的两个大致正圆柱形的部件，但是在其他的实施例中，引导部件 448也可以具有其他的形状或包括不同数目的结构。例如，在一个实施例中，引导部件448 由向内大致沿径向延伸并且大致与中心轴线412同心的单个肋形成。螺纹450与主体404 上的螺纹430互补。底面452可以是大致扁平的并且可以大致垂直于中心轴线412。所示的垫圈438成形为用作衬套436的底面452与压缩密封部件440之间的接口。 因此，在一些实施例中，垫圈438由金属或其他的某种材料制成，其他的某种材料是选择为 在从衬套436向压缩密封部件440传递轴向载荷的同时保护压缩密封部件440免受滑动摩 擦的材料。垫圈438的底面是大致扁平的并且大致垂直于中心轴线412，但是在其他实施例 中，该底面可以倾斜或弯曲。所示的压缩密封部件440是例如弹性体等可压缩材料，其具有大于0(例如大于0. 25,0. 35或0. 4)的泊松比，以便轴向载荷使压缩密封部件440沿径向扩张并且偏压井源 组件。压缩密封部件440可以具有大致矩形的截面，或者可以具有成形为增强径向移动的 倾斜的或弯曲的一个面或多个面，例如楔形。图25和图26是分别示出安装之前和之后的旁通套筒402的剖面图。如图25所 示，在安装之前，剪切销446与螺纹450和430配合，以将衬套436与主体404连接，例如，具 有大致为零的自由度。螺纹430和450倾向于限制衬套436相对于主体404的轴向移动，并 且通过剪切销孔隙447延伸到剪切销孔隙434中的剪切销446基本上倾向于限制衬套436 和主体404的相对旋转和轴向移动。在本实施例中，在衬套436的底面452与垫圈438之 间存在间隙454。在其他的实施例中，间隙454可以闭合，并且在安装之前底面452可以在 基本上不偏压压缩密封部件440的情况下接触垫圈438。引导部件448在凹槽432的顶部 附近延伸到凹槽432中，在一些实施例中留下比间隙454大的间隙456。图26示出了安装在井源组件458中的旁通套筒402。所示的井源组件458包括防 喷器250、转接器460以及油管头224。所示的转接器460包括与主体404上的螺纹420互 补的螺纹462。在所示的实施例中，采用两个步骤的过程将旁通套筒402安装在井源组件458中。 首先，将旁通套筒402螺纹连接在转接器460上。为此目的，工具可以与工具接口 444连接 并且通过防喷器250降低旁通套筒402 (下面参考图29描述构造为与旁通套筒402连接的 工具的一个实例)。当旁通套筒402到达螺纹462时，工具使旁通套筒402旋转以使螺纹 420与螺纹462接合。如图25所示，在接合螺纹420和462的同时，剪切销446保持在未剪 切状态。由工具施加在衬套436上的扭矩通过剪切销446转移到主体404上，从而使得主 体404旋转并与井源组件458连接。当螺纹420和462基本上或完全接合时，油管头224阻止主体404的进一步轴向移 动，从而抵抗螺纹420和462沿轴向移动主体404的趋势并产生抵抗工具旋转的扭矩。如 图26所示，尽管有此防旋转扭矩，然而工具继续旋转，提高剪切销446中的剪切力，直到剪 切销446断裂成单独的小段446，和446”。在本实施例中，当剪切销446断裂时，它们基本上停止在主体404与衬套436之间 传递扭矩，这允许衬套436相对于主体404旋转。在此阶段，衬套436可以表征为这样根 据螺纹430和450是否接合，具有相对于主体404的一个或两个自由度。衬套436的旋转 和向下移动接合(或进一步接合)螺纹430和450，并且衬套436朝向压缩密封部件440沿 轴向平移，从而关闭间隙454。衬套436的轴向移动在由凹槽432限定的范围内相对不受 引导部件448的阻止。在充分的轴向移动之后，衬套436的底面452将垫圈438偏压(例 如挤压)在压缩密封部件440上。轴肩428抵抗此力，从而沿轴向偏压压缩密封部件440。 如箭头464所示，当压缩密封部件440受到偏压时，其向外沿径向扩张，并且挤压转接器460 的侧壁，从而密封转接器460的上部。也可以通过防喷器250 (或与油管头224连接的其他设备)拆卸旁通套筒402。为 了拆卸旁通套筒402，通过防喷器250降低工具并使工具接合在工具接口 444上。然后，工 具使衬套436沿着与其在安装过程中旋转的方向相反的方向旋转。随着衬套436旋转，螺纹 430和450使得衬套436向上沿轴向平移。然而，引导部件448和凹槽432限制衬套436的 向上轴向移动。当引导部件448到达槽凹432的顶部时，引导部件448与凹槽432的顶部
19之间的接触阻止了衬套436相对于主体404的轴向移动，并且主体404开始随衬套436旋 转。主体404的这样的旋转脱开了螺纹420和462，并且旁通套筒402脱离了转接器460， 在此时，工具通过防喷器250取出旁通套筒402。图27示出了井源组件458的另外的细节。如图所示，旁通套筒402连同压力阻隔 物转接器466 —起安装在井源组件458中。所示的压力阻隔物转接器466是大致管状的部 件，并且包括分别布置在凹槽472和474中的密封件468和470以及压力阻隔物接口 476。 所示的压力阻隔物接口 476由压力阻隔物转接器466内部的螺纹形成。在一些实施例中， 压力阻隔物接口 476上的螺纹沿着与旁通套筒402上的螺纹420相反的方向形成，或者在 其他实施例中，可以沿着相同的方向形成螺纹。压力阻隔物接口 476构造为将压力阻隔物 固定在压力阻隔物转接器466上。压力阻隔物转接器466还包括顶面478、顶部倒角480以及底部倒角482。压力阻 隔物转接器466由设置在油管头224的轴肩484上的底部倒角482支撑。在一些实施例中， 旁通套筒402的接触顶面478的底面486将压力阻隔物转接器466偏压在轴肩484上。在旁通套筒402之前，可以单独安装压力阻隔物转接器466，或者可以大致同时与 旁通套筒402 —起安装压力阻隔物转接器466。如下面参考图29所述，为了将这些部件安 装到一起，工具的一部分可以贯穿旁通套筒402并螺纹连接在压力阻隔物接口 476上。在 一些实施例中，压力阻隔物接口 476上的螺纹与旁通套筒402上的螺纹420相反，因此在这 些实施例中，使用下述工具将旁通套筒402螺纹连接在转接器460上也会倾向于使工具与 压力阻隔物转接器466解除螺纹连接。在其他的实施例中，旁通套筒402可以构造为固定压力阻隔物。在这些实施例的 一些中，旁通套筒402包括上面参考图2描述的压力阻隔物接口 134。图28示出了旁通套筒488和井源组件490的另一实例。在本实施例中，衬套492 螺纹连接在转接器494上(或者以其他方式连接)。所示的衬套492包括与转接器494上 的螺纹498互补的螺纹496。为了方便这些部件492和494在连接时的相对轴向平移，衬套 492还包括比上述凹槽432长的大致环形的凹槽500。为了安装旁通套筒488，通过衬套492将旁通套筒488与工具连接并且通过防喷 器250降低旁通套筒488。在本实施例中，在安装的初始阶段过程中，衬套492承载旁通套 筒488的其余重量。为了承载此重量，引导部件448滑动到凹槽500的顶部，在此时，主体 404从衬套492挂起。旁通套筒488降低，直到主体404停留在转接器466或油管头224的 其他的某个部分(例如轴肩502)上为止。在其他的实施例中，油管头224或转接器466不 支撑主体404，直到衬套492部分地螺纹连接在转接器494上为止。工具使衬套492旋转 以接合螺纹498和496。当衬套492螺纹连接在转接器494上时，衬套492相对于主体404 沿轴向平移，并且当引导部件448随衬套492旋转时，引导部件448通过凹槽500沿轴向平 移。衬套492继续螺纹连接在转接器494上，直到衬套492的底面将垫圈438挤压在压缩 密封部件440上为止。如同前面的实施例一样，衬套492将压缩密封部件440挤压在轴肩 428上，并且压缩密封部件440沿径向扩张，从而密封转接器494的侧壁。为了拆卸旁通套筒488，将工具重新安装在衬套492上，并且使衬套492沿着相反 的方向旋转，从而使螺纹498和496解除螺纹连接。当衬套492与转接器494解除螺纹连 接时，引导部件448通过凹槽500旋转并且向上沿轴向平移。在引导部件448到达凹槽500的顶部之前，螺纹496和498分离，在此时，工具通过衬套492提升旁通套筒488。在通过防 喷器250取出旁通套筒488时，引导部件448升高到凹槽500的顶部，并且主体404从衬套 492挂起。在其他的实施例中，螺纹498可以布置在油管头224上，并且可以不使用转接器 494而通过油管头224支撑旁通套筒488。或者，也可以通过其他的某种部件(例如防喷器、 压裂树或采油树)支撑旁通套筒488。在一些实施例中，可以颠倒凹槽500和引导部件448 的位置，即凹槽500在衬套492的内径上，而引导部件448从主体404向外大致沿径向延 伸。图29示出了构造为大致同时安装旁通套筒488和转接器466的工具504的实例。 所示的工具504包括轴506、引导孔隙508、衬套接口 510、滑动部件512以及转接器接口 514。所示的轴506构造为贯穿防喷器250并且支撑和旋转衬套接口 510、滑动部件512 以及转接器接口 514。引导孔隙508大致与滑动部件512的水平截面互补，并且在一些实施 例中，引导孔隙508成形为允许滑动部件512相对于轴506沿轴向平移而不相对于轴506 旋转。例如，引导孔隙508和滑动部件512均可以具有大致矩形的形状或其他某种非圆形 的形状。滑动部件512可以表征为具有相对于轴506的大致一个自由度。所示的衬套接口 510包括径向远端部件516，该径向远端部件516构造为选择性地接合衬套492的工具接口 444。滑动部件512包括凸缘518，其阻止滑动部件512滑动穿过引导孔隙508 ；以及上部 520，其成形为滑动穿过引导孔隙508并且传递来自轴506的扭矩。在本实施例中，滑动部件512的下部通过螺纹522与转接器466连接。螺纹522布 置在与滑动部件512连接的大致圆形的部件524上，以使得圆形部件524随滑动部件512旋 转，例如具有零相对自由度。在一些实施例中，螺纹522与衬套492上的螺纹496相反(例 如，沿着与螺纹496的相反方向形成螺纹)。因此，在衬套492螺纹连接在转接器494上时， 转接器接口 514基本上同时与转接器466解除螺纹连接。轴506的旋转通过引导孔隙508 传递到滑动部件512，并且在转接器接口 514与转接器466解除螺纹连接时，滑动部件512 向上大致沿轴向滑动穿过引导孔隙508。图30示出了压力阻隔物转接器524和井源组件526的另一实例。在本实施例中， 压力阻隔物转接器524包括油管头接口 528和工具接口 530，并且井源组件526包括接口 532，接口 532构造为通过油管头接口 528与压力阻隔物转接器524连接。所示的接口 532 和528是大致互补的螺纹，但是在其他的实施例中，接口 532和528可以包括构造为将转接 器524固定在井源组件526上的其他结构，例如上面参考图2和图4描述的锁环104和锁 环接纳部252。所示的工具接口 530包括压力阻隔物转接器524的上部外径中的凹口。压力阻隔物转接器524可以在旁通套筒402 (或者这里所描述的其他旁通套筒中 的一个)之前安装在井源组件526中。为了安装压力阻隔物转接器524，压力阻隔物(例 如上面参考图5描述的压力阻隔物255)与压力阻隔物接口 476连接，并且压力阻隔物转接 器524通过工具接口 530与工具连接。然后，工具通过防喷器250降低压力阻隔物转接器 524，并且压力阻隔物转接器524螺纹连接或以其他方式连接在油管头224上。在安装压力 阻隔物转接器524之后，安装旁通套筒402 (或者其他的某个旁通套筒(例如上述其他旁通 套筒中的一个))，并且可以执行上面参考图12描述的压裂处理274。
图31示出了本发明的另一实施例。所示的组件与图15中所示的组件相似。为了 管理在压裂过程中遇到的压力，所示的转接器248包括环形的凹陷部331。凹陷部331减少 了转接器248和组件中弯曲应力的产生。在所示的实施例中，环形的凹陷部331布置在转 接器248的底表面中。然而，在某些实施例中，环形的凹陷部331可以布置在油管四通224 的顶表面中。在一些实施例中，凹陷部331可以直接被加工到可以直接安装在油管四通224 上的设备(例如BOP或压裂树)的下凸缘中。有利的是，螺栓333可以由屈服强度为SOksi 的低强度GR-B7M柱螺栓、或GR-B高强度GR-B7螺栓、或屈服强度为105ksi的L7螺栓形成。图32示出了本发明的另一实施例。所示的组件同样与图15所示的组件相似。然 而，在所示的实施例中，旁通套筒304与可拆卸衬套532相关联。如下面更加详细的描述， 可拆卸衬套532可以从旁通套筒304中拆卸，因而可以延长旁通套筒304的使用寿命。可 拆卸衬套532的径向外表面534可以包括位于一个或多个凹槽538内部的一个或多个密封 件536。可拆卸衬套532构造为牢固地配合在旁通套筒304内，密封件536构成可拆卸衬套 532与旁通套筒304之间的密封件。在某些实施例中，可以使用卡环540将可拆卸衬套532锁定在旁通套筒304内的 适当位置。在其他的实施例中，可以使用销限制可拆卸衬套532相对于旁通套筒304的轴 向移动。销可以与将该销沿径向偏压在可拆卸衬套532上的弹簧相关联。可拆卸衬套532 可以定位在旁通套筒304内的任何适当的轴向位置。例如，在所示的实施例中，可拆卸衬套 532定位为朝向旁通套筒304的底部。然而，在其他的实施例中，可拆卸衬套532可以定位 为朝向旁通套筒304的顶部。然而，在这些实施例的任一个中，都可以从旁通套筒304内拆 卸可拆卸衬套532。通常，可拆卸衬套532可以构造为将例如背压阀等压力阻隔物255保持在可拆卸 衬套532的内部容积内的适当位置。照此，在所示的实施例中，压力阻隔物接口 134可以定 位在可拆卸衬套532的径向内表面542上。由于井内产生的高压力，轴向向上的强力会施 加在旁通套筒304上。更具体而言，无论何时使用压力阻隔物255，压力阻隔物接口 134与 压力阻隔物255之间的螺纹连接544都会受到这些轴向向上的力。另外，在井中使用的化 学品的腐蚀性可能不利地影响压力阻隔物接口 134与压力阻隔物255之间的螺纹连接544 的长期性能。然而，在本实施例中，由于可拆卸衬套532和压力阻隔物255均是可拆卸的， 所以可以将任何部件磨损限制在比例如旁通套筒304本身更容易更换的部件(例如，可拆 卸衬套532和压力阻隔物255)。通过将磨损限制在这些容易拆卸的部件，可以降低生产的 总成本。另外，可以提高旁通套筒304的长期性能。各个旁通套筒和压力阻隔物转接器可以构造为贯眼部件。上述各个旁通套筒和压 力阻隔物转接器的最小内径可以大致等于或大于生产套管220的直径(如图2所示)。例 如，在一些实施例中，某些实施例的最小直径可以大于5英寸。尽管如此，不表示实施例限 于上述装置的贯眼形式。此外，上述各个实施例可以构造为通过防喷器(BOP)或与油管头连接的其他设备 (例如压裂树或采油树)可以取出。在这些可通过BOP取出的实施例中，上述旁通套筒和压 力阻隔物转接器的最大直径可以大致等于或小于防喷器或与油管头连接的其他设备的直 径。例如，在一些实施例中，最大直径小于或大致等于8英寸。同样，不表示实施例限于上 述装置的可通过BOP取出的形式。
虽然在附图中以实例的方式示出了具体实施例，并且在这里对具体实施例进行了 详细的说明，但是可以容易地对本发明做出各种变型和可选形式。然而，应当这样理解并 非意在将本发明局限于所公开的特定形式。而是，本发明应当涵盖落入本发明的要旨和范 围内的所有的变型、等同内容以及可选形式，本发明的范围由前面所附的权利要求限定。
权利要求
一种将井源组件的各个部分与受压的压裂流体暂时隔离的旁通套筒，所述旁通套筒包括大致管状的主体，其具有工具接口，其中，所述主体的流体压力的额定值大于3000psi；锁环，其至少部分地围绕所述主体布置；以及防旋转装置，其与所述主体连接，其中，所述防旋转装置包括弹性部件，其布置在所述主体中的空腔内；以及防旋转部件，其被所述弹性部件偏压而远离所述主体。
2.如权利要求1所述的旁通套筒，其中，当所述弹性部件基本上受到偏压时，所述防旋 转部件基本上不从所述主体延伸。
3.如权利要求1所述的旁通套筒，其中，所述防旋转部件包括一对凸轮表面，所述一对 凸轮表面构造为将施加在所述凸轮表面上的大致轴向的力转化成所述防旋转部件的大致 沿径向向内的移动。
4.如权利要求1所述的旁通套筒，其中 所述工具接口包括螺纹；并且所述锁环大致具有C形形状，该C形形状构造为这样当螺纹连接在所述工具接口上的 工具偏压所述锁环时，使得所述锁环能够改变所述锁环的外径。
5.一种装置，包括旁通套筒，其构造为至少部分地配合在井源组件内；以及防旋转装置，其与所述旁通套筒连接，其中，所述防旋转装置构造为阻止所述旁通套筒 相对于所述井源组件旋转。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述旁通套筒构造为完全配合在所述井源组件内。
7.如权利要求5所述的装置，其中，所述旁通套筒构造为通过与所述井源组件连接的 防喷器进行安装。
8.如权利要求5所述的装置，其中，所述旁通套筒是贯眼旁通套筒。
9.如权利要求5所述的装置，其中，所述旁通套筒包括锁环。
10.如权利要求5所述的装置，其中，所述防旋转装置构造为这样在所述防旋转装置 与所述旁通套筒连接的同时，使得所述旁通套筒能够通过所述井源组件沿轴向平移。
11.如权利要求5所述的装置，其中，所述防旋转装置包括 弹簧，其布置在所述旁通套筒中的空腔内；以及防旋转部件，其被所述弹簧偏压而远离所述旁通套筒。
12.—种系统，包括 井源组件，其包括 油管头；旁通套筒，其包括防旋转装置，其中，所述旁通套筒至少部分布置在所述油管头中；以及防旋转部件，其在所述井源组件与所述旁通套筒之间延伸。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述井源组件包括与所述油管头连接的防喷器。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述井源组件包括将所述防喷器与所述油管头连接的转接器。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述转接器包括锁环接纳部。
16.如权利要求14所述的系统，其中，所述转接器包括成形为接纳防旋转部件的空腔。
17.如权利要求12所述的系统，包括与所述井源组件连接的井。
18.一种方法，包括通过防喷器将旁通套筒插入井源组件中，其中，插入所述旁通套筒使得防旋转部件偏 压弹性部件；以及使用锁环将所述旁通套筒与所述井源组件连接。
19.如权利要求18所述的方法，其中，将所述旁通套筒与所述井源组件连接包括使所 述旁通套筒旋转，直到所述防旋转部件至少部分地不偏压所述弹性部件为止。
20.如权利要求18所述的方法，包括 使所述锁环与所述井源组件分离；以及从所述井源组件中拆卸所述旁通套筒，其中，拆卸所述旁通套筒使得所述防旋转部件 偏压所述弹性部件。
21.如权利要求18所述的方法，包括对与所述井源组件连接的井进行压裂。
22.—种系统，包括 井源组件，其包括油管头，其具有凸缘，所述凸缘构造为通过所述凸缘的顶表面与防喷器连接；以及 旁通套筒，其基本上完全布置在所述油管头内以及在所述凸缘的所述顶表面下方。
23.如权利要求22所述的系统，其中，所述旁通套筒包括凹陷表面，所述凹陷表面构造 为接纳从所述油管头延伸的锁销的远侧部。
24.如权利要求22所述的系统，包括套筒限制器，所述套筒限制器构造为在所述井源 组件内在所述旁通套筒的上方形成密封件。
25.如权利要求24所述的系统，包括至少部分地围绕所述套筒限制器布置的锁环。
26.如权利要求25所述的系统，包括在所述井源组件与所述套筒限制器之间延伸的防 旋转装置。
27.如权利要求24所述的系统，其中 所述套筒限制器包括第一凸缘；并且所述旁通套筒包括覆盖所述第一凸缘的第二凸缘。
28.如权利要求27所述的系统，包括布置在所述套筒限制器与所述旁通套筒之间的密 封部件。28.如权利要求22所述的系统，包括与所述凸缘连接的转接器，其中，所述转接器包括 覆盖所述旁通套筒的覆盖部分。
29.如权利要求28所述的系统，包括布置在所述转接器与所述旁通套筒之间的密封部件。
30.一种装置，包括 旁通套筒，其包括第一外螺纹，其构造为将所述旁通套筒固定在井源组件上；接口，其布置在所述旁通套筒的外表面上，其中，所述接口构造为固定压力阻隔物，所述压力阻隔物阻止流体沿着至少一个方向流经所述旁通套筒。
31.如权利要求30所述的装置，其中，所述接口包括布置在所述旁通套筒的远侧部附 近的第二外螺纹。
32.如权利要求30所述的装置，其中，所述第一外螺纹限定所述旁通套筒的最宽部分。
33.如权利要求30所述的装置，其中，所述旁通套筒是贯眼旁通套筒。
34.如权利要求30所述的装置，包括 中间部件，其与所述接口连接；以及 压力阻隔物，其与所述中间部件连接。
35.一种系统，包括 井源组件；旁通套筒，其至少部分地布置在所述井源组件内；以及套筒限制器，其包括致动器，所述致动器构造为选择性地限制所述井源组件中的所述旁通套筒。
36.如权利要求35所述的系统，其中，所述致动器包括液压致动器。
37.如权利要求35所述的系统，其中，所述井源组件包括将所述套筒限制器与所述井 源组件连接的转接器。
38.如权利要求37所述的系统，其中， 所述转接器包括空腔；并且所述套筒限制器包括至少部分地布置在所述空腔中的限制部件。
39.如权利要求38所述的系统，其中，所述限制部件包括锁环。
40.一种装置，包括 旁通套筒，其包括 工具接口 ；剪切销，其与所述工具接口连接；以及 主体，其通过所述剪切销与所述工具接口连接。
41.如权利要求40所述的装置，包括衬套，所述衬套至少部分地围绕所述主体布置并 将所述剪切销与所述工具接口连接。
42.如权利要求40所述的装置，包括至少部分地围绕所述主体布置的压缩密封件。
43.如权利要求42所述的装置，包括通过螺纹与所述主体连接的衬套。
44.如权利要求40所述的装置，其中，所述主体包括构造为将所述主体与井源组件连 接的外螺纹。
45.如权利要求40所述的装置，包括 引导部件，其与所述工具接口连接；以及所述主体中的凹槽，其中，所述弓I导部件布置在所述凹槽中。
46.如权利要求45所述的装置，其中，所述引导部件具有相对于所述主体的两个或更 少的自由度。
47.一种方法，包括旋转使旁通套筒的主体旋转的工具接口，其中，所述工具接口通过剪切销将扭矩传递 到所述主体；将所述主体安装在井源组件上；以及在将所述主体安装在所述井源组件上之后，通过旋转所述工具来剪切所述剪切销。
48.如权利要求47所述的方法，包括在剪切所述剪切销之后压缩压缩密封件。
49.如权利要求47所述的方法，包括通过使压裂流体流经所述旁通套筒来对井进行压m农。
50.如权利要求47所述的方法，包括沿着另一方向旋转所述工具接口，而不旋转所述 主体，直到引导部件受到阻止为止。
51.一种装置，包括 旁通套筒，其包括衬套，其具有构造为将所述衬套固定在井源组件上的螺纹； 引导部件，其在所述主体与所述衬套之间延伸； 凹槽，所述引导部件至少部分地布置在所述凹槽中；以及 主体，其通过所述弓I导部件和所述凹槽与所述衬套连接。
52.如权利要求51所述的装置，其中，所述主体至少部分地布置在所述衬套内。
53.如权利要求51所述的装置，其中，所述凹槽构造为这样使得所述衬套能够在由所 述凹槽限定的范围内自由地旋转以及沿轴向平移。
54.如权利要求51所述的装置，其中，所述引导部件从所述衬套延伸，并且所述凹槽位 于所述主体中。
55.如权利要求51所述的装置，其中，所述引导部件从所述主体延伸，并且所述凹槽位 于所述衬套中。
56.一种系统，包括 井源组件；旁通套筒，其布置在所述井源组件中；以及压力阻隔物转接器，其布置在所述井源组件中，其中，所述压力阻隔物转接器构造为与 阻止流体流经所述旁通套筒的压力阻隔物连接，并且所述压力阻隔物转接器不与所述旁通 套筒连接。
57.如权利要求56所述的系统，其中，所述压力阻隔物转接器与所述井源组件连接。
58.如权利要求57所述的系统，其中，所述压力阻隔物转接器螺纹连接在所述井源组 件的油管头上。
59.如权利要求56所述的系统，其中，所述压力阻隔物转接器包括构造为与所述压力 阻隔物连接的内螺纹，并且所述旁通套筒包括构造为与所述井源组件连接的外螺纹。
60.如权利要求59所述的系统，其中，所述内螺纹沿着与所述外螺纹相反的方向形成。
61.一种系统，包括 井源组件，其包括油管头，其包括第一内圆筒表面和顶表面；管状部件，其包括第二内圆筒表面和底表面，其中，所述油管头和所述管状部件彼此相 对地布置在所述顶表面与所述底表面之间的接口处，并且所述接口包括环形的凹陷部；以 及旁通套筒，其基本上完全布置在所述油管头内以及所述油管头的所述顶表面下方。
62.如权利要求61所述的系统，其中，所述环形的凹陷部布置在所述油管头的所述顶表面中。
63.如权利要求61所述的系统，其中，所述环形的凹陷部布置在所述管状部件的所述 底表面中。
64.如权利要求63所述的系统，其中，所述管状部件包括在所述油管头与防喷器之间 的转接器。
65.如权利要求61所述的系统，包括沿径向贯穿所述油管头的多个锁紧螺钉，其中，所 述锁紧螺钉构造为在所述油管头的所述顶表面下方接合所述旁通套筒的顶部。
66.一种装置，包括旁通套筒，其构造为被固定在井源组件内；以及可拆卸衬套，其构造为被固定在所述旁通套筒内，其中，所述可拆卸衬套构造为将压力 阻隔物固定在所述可拆卸衬套内。
67.如权利要求66所述的装置，其中，所述可拆卸衬套包括在径向内表面上的第一螺 纹，其中，所述第一螺纹构造为与所述压力阻隔物的径向外表面上的第二螺纹配合。
68.如权利要求66所述的装置，包括所述压力阻隔物。
69.如权利要求66所述的装置，其中，所述可拆卸衬套通过卡环、销或其组合固定在所 述旁通套筒内的适当位置。
全文摘要
本发明提供了一种井源系统。在一个实施例中，该井源系统包括旁通套筒(100)，该旁通套筒暂时将井源组件的各个部分与受压的压裂流体隔离。该旁通套筒可以包括大致管状的主体(102)，其具有工具接口；锁环(104)，其布置为至少部分地围绕该主体；以及防旋转装置(106，108)，其与该主体连接。在一些实施例中，防旋转装置包括布置在主体中的空腔内的弹性部件(200)以及被该弹性部件偏压而远离主体的防旋转部件(197)。一些实施例的防旋转部件从主体沿径向向外延伸。
文档编号E21B23/00GK101932791SQ200980103703
公开日2010年12月29日 申请日期2009年2月25日 优先权日2008年2月25日
发明者丹尼斯·P·阮, 杰伊·帕特里克·佩因特, 柯克·保尔·吉德里 申请人:卡梅伦国际有限公司