具有悬挂器封锁的耐磨衬套的制作方法

本公开大体上涉及用于与井口组件一起使用的耐磨衬套(wear bushing)；且具体地，涉及将悬挂器锁定于井口组件中的用于与井口组件一起使用的耐磨衬套。

背景技术：

继将套管悬挂器(casing hanger)设置于井口组件中之后，耐磨衬套往往轴向地下落于套管悬挂器上方。这在涉及将工具和装置(诸如钻头和钻柱)轴向地穿过井口组件而插入的操作之前完成，以保护井口罩中的(多个)套管悬挂器及其他构件免于在这些操作期间损伤和磨损。通常，套管悬挂器送入工具安装到钻柱上，并且，用于使套管悬挂器下落和设置。在使套管悬挂器下落之后，将套管悬挂器送入工具从钻柱去除，并且，以耐磨衬套送入及收回工具代替。耐磨衬套送入及收回工具将耐磨衬套送入，使耐磨衬套下落，并且，设置耐磨衬套。在使耐磨衬套下落之后，耐磨衬套送入及收回工具可以对耐磨衬套进行试压，以确保耐磨衬套已适当地下落于套管悬挂器上。

继成功的试压之后，使耐磨衬套送入及收回工具从耐磨衬套脱离，并且，从井孔拉出。然后，可以将各种钻井工具附接到钻柱，以代替耐磨衬套送入及收回工具。然后，将钻井工具越过耐磨衬套和套管悬挂器而送入井下，以实施钻井操作。优选地，钻井工具和钻柱将经过套管悬挂器的孔，而不接触或损伤套管悬挂器的内径或缘部。然而，如果钻井工具相对于套管悬挂器而未对准，则当钻井工具经过套管悬挂器时，钻井工具可能接触且损伤套管悬挂器。如果耐磨衬套轴向地下落于套管悬挂器上方，则钻井工具将首先接触耐磨衬套，并且，当钻井工具经过耐磨衬套时，钻井工具将与套管悬挂器对准。因而，耐磨衬套保护套管悬挂器。另外，如果在钻井操作期间，钻柱偏心地旋转，则钻柱将接触且磨损耐磨衬套，而不是套管悬挂器，因而保护套管悬挂器。在执行期望的钻井操作之后，会将钻柱和钻井工具从井孔拉出。然后，可以将耐磨衬套送入及收回工具与钻柱联接，以代替钻井工具，然后，送入至耐磨衬套，以将耐磨衬套从井孔拉出。

典型地，然后，可以将封锁悬挂器送入井下，以使封锁悬挂器下落而设置于套管悬挂器上方，从而提供另外的套管封锁能力。由于套管柱的热膨胀而可能需要封锁悬挂器。通过分担施加于套管悬挂器的循环轴向负荷，从而封锁悬挂器改进封锁悬挂器下方的长期就座可靠性。为了适当地下落和设置封锁悬挂器，将封锁悬挂器送入与形成于轴向地位于套管悬挂器上方的海底井口中的锁定环槽最接近的位置。在下落之后，封锁悬挂器的带槽的环将活动而接合锁定环槽，由此将封锁悬挂器适当地紧固到井口和套管悬挂器。

技术实现要素：

在本文中公开的是用于与井口组件一起使用的耐磨衬套组件的实施例。在示例中，耐磨衬套是可插入井口罩中的，并且，包括环形耐磨衬套套筒，环形耐磨衬套套筒具有选择性地与下落于井口罩中的悬挂器的上端干涉接触的下端。还包括的是：环形耐磨衬套主体，其插入耐磨衬套套筒内，并且，选择性地与耐磨衬套套筒联接；和封锁环，其选择性地与井口罩的内表面联接，并且，在耐磨衬套主体下落于耐磨衬套套筒中时，联接成与耐磨衬套套筒的上端干涉接触，使得在耐磨衬套主体下落于耐磨衬套套筒中且耐磨衬套套筒下落于悬挂器中时，在悬挂器与井口罩之间且穿过耐磨衬套套筒而传递沿朝向封锁环的方向反对悬挂器的轴向移动的轴向封锁力。任选地包括的是锁定环，锁定环用于将耐磨衬套主体与耐磨衬套套筒联接在一起，并且，在耐磨衬套主体的外表面上的内凹部与耐磨衬套套筒的内表面上的外凹部对齐时，移动成干涉接触。在该示例中，在内凹部和外凹部对齐时，耐磨衬套组件处于下落配置。而且，在该示例中，外凹部包括下部外凹部，并且其中在耐磨衬套组件处于送入配置时，锁定环与内凹部和耐磨衬套套筒的外表面上的轴向地位于下部外凹部上方的上部外凹部干涉接触。销被包括在该示例内，销径向地延伸穿过耐磨衬套套筒，其中内端与上部外凹部相交，并且外端越过耐磨衬套套筒的外表面而径向地向外伸出。当耐磨衬套套筒插入悬挂器中时，销的外端能够接触悬挂器的上端。封锁环可以与耐磨衬套主体易拆卸地连接。在备选方案中，耐磨衬套主体具有径向地向外过渡的外径，以用于将封锁环推动成与形成于井口罩的内表面上的槽接合。耐磨衬套套筒的内表面的轮廓能够限定面向上方的肩部，在耐磨衬套主体下落于耐磨衬套套筒中时，在面向上方的肩部上支撑位于耐磨衬套主体的外表面上的面向下方的肩部。

在另一示例中，公开了用于与具有井口罩的井口组件一起使用的耐磨衬套组件。在该示例中，耐磨衬套由环形耐磨衬套套筒组成，环形耐磨衬套套筒具有径向地向内过渡一定距离，以限定面向上方的肩部的内孔，并且具有选择性地与下落于井口罩中的套管悬挂器干涉接触的下部。包括环形耐磨衬套主体，环形耐磨衬套主体具有异型为限定面向下方的肩部的外表面，并且可在耐磨衬套套筒中插入至送入位置，其中面向上方的肩部和面向下方的肩部间隔开，并且在耐磨衬套套筒中插入至下落位置，其中面向下方的肩部与面向上方的肩部干涉接触。该示例进一步包括封锁环，封锁环外切于耐磨衬套主体，并且选择性地接合井口罩的内表面，并且在耐磨衬套主体位于下落位置处时，与耐磨衬套套筒的上端干涉接触。任选地包括锁定环，锁定环用于将耐磨衬套套筒与耐磨衬套主体联接在一起，并且在耐磨衬套主体位于送入位置处时，与位于耐磨衬套主体的外表面上的内凹部和位于耐磨衬套套筒的内表面上的上部外凹部干涉接触。在耐磨衬套主体位于下落位置处时，该示例的锁定环与内凹部和位于耐磨衬套套筒的内表面上的下部外凹部干涉接触，并且其中下部外凹部位于上部外凹部的与封锁环相对的一侧。该示例实施例进一步包括销，销穿过耐磨衬套套筒的侧壁而伸出，并且用于将锁定环推动离开上部凹部，使得耐磨衬套主体和锁定环相对于耐磨衬套套筒而轴向地滑动，直到内凹部和下部外凹部彼此对齐为止。

公开了用于与具有井口罩的井口组件一起使用的耐磨衬套组件的另一示例。在该示例中，耐磨衬套组件包括：环形耐磨衬套套筒，其选择性地插入井口罩中，并且下落于套管悬挂器的上端上；环形耐磨衬套主体，其选择性地插入耐磨衬套套筒中，并且在送入位置和与送入位置轴向地隔开的下落位置之间是可移动的；以及封锁环，其外切于耐磨衬套主体，并且在外表面上具有波状轮廓，并且在耐磨衬套主体位于下落位置处时，波状轮廓接合井口罩的内表面上的异型部分，使得锁定环与耐磨衬套套筒的上端干涉接触。还包括的是伸出部，伸出部位于耐磨衬套主体的外表面上，以用于将锁定环径向地向外推动成与异型部分接合。能够包括用于将耐磨衬套主体与耐磨衬套套筒联接的锁定环。能够包括位于耐磨衬套主体的外表面上的内凹部，连同包括：上部外凹部，其位于耐磨衬套套筒的内表面上，并且，在耐磨衬套主体位于送入位置处时，与内凹部对齐；和下部外凹部，其与上部外凹部轴向地隔开，并且位于耐磨衬套套筒的内表面上，并且其中在耐磨衬套主体位于下落位置处时，下部外凹部与内凹部对齐。在一个示例中，在耐磨衬套主体位于送入位置处时，锁定环径向地延伸至内凹部和上部外凹部中，并且与耐磨衬套套筒和耐磨衬套主体干涉接触，由此将耐磨衬套套筒与耐磨衬套主体联接在一起，并且其中在耐磨衬套主体位于下落位置处时，锁定环径向地延伸至内凹部和下部外凹部中，并且与耐磨衬套套筒和耐磨衬套主体干涉接触，由此将耐磨衬套套筒与耐磨衬套主体联接在一起。任选地包括的是销，销用于将封锁环与耐磨衬套主体易拆卸地联接在一起，并且其中在耐磨衬套主体位于送入位置处时，耐磨衬套套筒的上端与封锁环干涉接触，使得在耐磨衬套主体从送入位置移动至下落位置时，耐磨衬套套筒反对封锁环的轴向移动，由此使销受到剪切力。

附图说明

已阐明本发明的一些特征和益处，在结合附图继续进行描述时，其他特征和益处将变得显而易见，在附图中：

图1-3是按照本发明的插入井口罩中且封锁于井口罩中的耐磨衬套组件的示例的侧视截面图；

图4是按照本发明的图3的耐磨衬套组件和井口罩的一部分的示例的侧视截面详细视图。

虽然将结合优选的实施例而描述本发明，但将理解到，不旨在将本发明限于该实施例。相反，旨在涵盖所有的备选方案、变型以及等效物，只要它们可以被包括在如所附权利要求所限定的本发明的实质和范围内。

具体实施方式

现在，将在下文中参考其中显示实施例的附图而更全面地描述本公开的方法及系统。本公开的方法及系统可以采取许多不同的形式，并且，不应当被解释为限于在本文中陈述的所图示的实施例；更确切地说，提供这些实施例，使得本公开将是详尽而完整的，并且，会将其范围完全地传达给本领域技术人员。在全文中，相同的数字是指相同的元件。在实施例中，用语大约的使用包括所引用的幅值的+/-5%。

还将进一步理解的是，由于变型及等效物将对本领域技术人员显而易见，本公开的范围不限于所显示且描述的构造、操作的精确的细节、精确的材料或实施例。在附图和说明书中，公开了说明性的实施例，并且，虽然采用特殊用语，但这些用语仅在通用的和描述的意义上使用，而不是出于限制的目的而使用。

图1是耐磨衬套组件20的示例的侧视截面图，耐磨衬套组件20包括环形耐磨衬套主体22，孔23显示为轴向地穿过主体22而形成。主体22的外径径向地向内过渡，以限定一对轴向地间隔开的面向下方的肩部24、26。封锁环28显示为外切于耐磨衬套主体22的外表面且与面向下方的肩部24相邻。在图1的示例中，封锁环28的外部曲面包括一对波状轮廓，这一对波状轮廓限定轮廓30。封锁环28经由销32而与耐磨衬套主体22联接，在面向下方的肩部24的正上方，销32径向地穿过封锁环28而伸出至耐磨衬套主体28的外表面中。在图1的示例中，封锁环28的下端悬垂于面向下方的肩部24与面向下方的肩部26之间。

图1的耐磨衬套主体22显示为插入孔33中，孔33轴向地延伸穿过环形耐磨衬套套筒34。在图1的示例中，耐磨衬套主体22位于被称为送入位置的位置处，并且其中，封锁环28干涉接触于耐磨衬套套筒34的上端35内。图示为与面向下方的肩部26轴向地隔开的部件是形成于耐磨衬套套筒34的内表面上的面向上方的肩部36，其中孔33的半径径向地向内过渡。

推杆38显示为，径向地穿过耐磨衬套套筒34的侧壁而伸出，并且，位于面向上方的肩部36的与面向下方的肩部26相对的一侧。推杆38具有细长的圆柱主体，该主体径向地穿过耐磨衬套套筒34的侧壁中的通道而伸出。活塞状的头部形成于推杆38的内径向端上，并且，显示为与锁定环40的外表面接触。锁定环40外切于耐磨衬套主体22的下部，并且，具有轴向高度比其径向宽度更大的横截面。锁定环40外切于耐磨衬套主体22的外表面，并且，其横截面径向宽度从内凹部42的一部分内延伸且径向地向外延伸至上部外凹部43中，上部外凹部43形成于耐磨衬套套筒34的内表面上。因而，在耐磨衬套主体22位于送入位置处且插入耐磨衬套套筒34内时，内凹部42与上部外凹部43对齐，并且，锁定环40的部分位于凹部42、43中，从而将耐磨衬套主体22和耐磨衬套套筒34联接在一起。与上部外凹部轴向地隔开的是沿着耐磨衬套套筒34的内表面形成的下部外凹部44。

在图1的示例中，耐磨衬套组件20下落于井口罩45内，井口罩45是井口组件的一部分。同样地与井口组件一起被包括的是套管悬挂器46，套管悬挂器46是显示为下落于井口罩45内且位于耐磨衬套组件20下方的环形部件。架状突出物47显示为轴向地隔开，在架状突出物47下方，面向上方的肩部36形成于耐磨衬套套筒34的内表面上；架状突出物47 面向下方且朝向套管悬挂器46的上端。进一步在图1的示例中显示在套管悬挂器46的外表面与井口罩45的内表面之间的密封组件48的示例。

现在，参考图2，在侧视截面图中显示耐磨衬套组件20的示例，耐磨衬套组件20从图1的它的位置轴向地向下移动，并且，下落于套管悬挂器46的上端上。在图2的位置处，架状突出物47与套管悬挂器46的上端干涉接触。由于推杆38的外部径向尖端越过耐磨衬套套筒34的侧壁的外周而延伸，因而推杆38的尖端与套管悬挂器46的内表面干涉接触。套管悬挂器与推杆38之间的接触将推杆38径向地向内推动，使得推杆38的活塞部分继而将锁定环40径向地向内推动且离开上部外凹部43。在锁定环40离开上部外凹部43的情况下，将耐磨衬套主体22与耐磨衬套套筒34之间的联接去除。在将锁定环40径向地压缩于凹部42内时，势能存储于锁定环40中，其中势能施加使锁定环40从凹部42径向地向外扩展的力。如将在下文中更详细地描述的，将锁定环40移动至内凹部42中允许将衬套主体22从送入位置移动至下落位置且在耐磨衬套套筒34内轴向地向下移动。

现在参考图3，耐磨衬套主体22轴向地向下移动至下落位置，使得它的面向下方的肩部26与耐磨衬套套筒34的面向上方的肩部36干涉接触。在该配置下，内凹部42移动成与下部外凹部44对齐，使得存储于锁定环40内的势能促使锁定环40径向地扩展且部分地存在于各凹部42、44内。在锁定环40的部分位于凹部42、44中时，锁定环40将耐磨衬套主体22与耐磨衬套套筒34联接在一起。同样地，已径向地向内移动的推销38定位成使得外部径向部分位于耐磨衬套套筒34的外周内，并且，推杆的活塞部分设置于上部外凹部43内。由于在位于送入位置处时，封锁环28与耐磨衬套套筒34的上端35干涉接触，因而将耐磨衬套主体22轴向地向下移动且至下落位置将封锁环28相对于耐磨衬套主体22而轴向地移动。该移动导致剪切销32受到剪切力，由此将封锁环28从耐磨衬套主体22释放。

耐磨衬套主体22相对于封锁环28的相对轴向移动将封锁环28定位成与伸出部49相邻，伸出部49限定于增大耐磨衬套主体22的外半径的位置。伸出部49将封锁环28径向地向外推动且与槽50接合接触，其中，槽50形成于孔52的内径表面上，孔52轴向地穿过井口罩45而创建。正因如此，不仅将耐磨衬套组件20紧固于井口罩45内，而且由于位于耐磨衬套套筒34的下端上的架状突出物47与套管悬挂器46的上表面干涉接触，因而耐磨衬套套筒34的上端与封锁环28之间的干涉接触导致套管悬挂器46位于井口组件内的封锁位置处。在示例中，通过附连空间中与穿过该空间的一个主体的移动干涉的主体中的另一个，从而发生两个主体之间的干涉接触。通过使套管悬挂器46与耐磨衬套套筒34的架状突出物40干涉接触，从而实现套管悬挂器46的封锁配置。因此，与套管悬挂器46的下端联接的套管柱(未显示)的热膨胀所造成的轴向力受到由于套管悬挂器46与耐磨衬套套筒34之间的干涉接触和耐磨衬套套筒34与封锁环28之间的干涉接触而生成的相反的力的反对。因而，凭借轮廓50内的封锁环28而通过耐磨衬套组件20的锚固来抵抗套管悬挂器46在井口罩45内的轴向移动。

图4是插入套管悬挂器46内的图3的耐磨衬套组件20的一部分的侧视截面图。如图所示，锁定环40占据内凹部42的一部分且占据下部外凹部44的一部分。为了促进在完成所有的操作时耐磨衬套组件20的去除，将任选的斜面设置于下部外凹部44的上表面 54上。在示例中，在将向上的力施加于耐磨衬套组件20，以便将耐磨衬套组件20从井口罩45内去除时，斜面减小将锁定环40从下部外凹部44径向地向内推动且完全地推动至内凹部42中的阻力。在图4中进一步图示的是回接轮廓(tie back profile)56，回接轮廓56位于套管悬挂器46的内表面上，并且，与下部外凹部44轴向地相邻。正如人们所知，回接轮廓56为送入工具(未显示)提供接合套管悬挂器46，以便套管悬挂器46可以下落于井口罩45内的位置(图3)。可以包括位于耐磨衬套套筒34的外表面上的轮廓58，轮廓58伸出至回接轮廓56所限定的空间的一部分中。

在操作的一个示例中，通过送入工具而使套管悬挂器46下落于井口罩45内，且然后，将送入工具去除，且然后，附接到耐磨衬套组件20。使耐磨衬套组件20下降至井口罩45中，因而它能够如图2中所图示地下落至套管悬挂器46上。经由送入工具而提供到耐磨衬套组件20上的向下的力可能生成所施加的导致剪切销32受到剪切力的力，使得耐磨衬套主体22能够从图1的送入位置移动至图3的下落位置，并且，还将封锁环28推动成与井口罩45的轮廓50接合接触。虽然发生诸如要求将工具插入井口罩45内的钻井或其他动作之类的井孔操作，但耐磨衬套组件20依然位于保护井口罩45的位置，并且，还将封锁力施加于套管悬挂器46上。正因如此，利用本文中所公开的实施例来消除对单独的封锁系统(未显示)的需要。在诸如已完成前面提到的井下操作时的指定的时间，送入工具能够接合耐磨衬套组件20，并且，利用所施加的使封锁环28从轮廓50内脱离的向上的力来将耐磨衬套组件20从井口罩45内去除。

因此，本文中所描述的本发明非常适应于实现目标且达到所提到的目的和优点以及本发明中固有的其他目的和优点。虽然出于公开的目的而给出了本发明的目前优选的实施例，但在实现期望的结果的程序的细节中存在许多变化。本领域技术人员将容易地想到这些及其他类似的变型，并且，这些及其他类似的变型旨在被包括于本文中所公开的本发明的精神和所附权利要求的范围内。