可膨胀式衬管悬挂器以及使用方法_3

文档序号:8287501阅读:来源:国知局
污物输送出可膨胀式衬管悬挂器系统10。在一些实施例中,清洁流体可以是泥或水。
[0053]图8示出内侧套管柱15和外侧套管柱12之间界面的压力测试步骤,其中,通过在向下方向D2泵送附加的流体,使得环形空间内压力增加。通过所示出的轴向穿过膨胀锥40而形成的均压孔68,使增加的压力在膨胀锥40上方环形空间部分和膨胀锥40下方环形空间部分之间均等化。均压孔68提供膨胀锥40上方环形空间部分与膨胀锥40下方环形空间部分之间的流体联通。如果内侧套管柱15和外侧套管柱12之间界面得到适当的锁闭及密封,位于内侧套管柱15和外侧套管柱12之间界面下游处的增压将限制在内侧套管柱15之内,以及,内侧套管柱15和外侧套管柱12之间不会有相对移动。
[0054]图9和图10示出从孔中移除液力增强器18以及膨胀锥40的步骤。如图9所示,在将环形空间内的压力降低至可接受水平之后,内管具20从内侧套管柱15脱离。如上文所讨论的,附图所示实施例示出内管具20的外表面具有锁定脊30,该锁定脊30可以是多个外螺纹。这些螺纹与内侧套管柱15的锁定构造28接合,该锁定构造可以是多个内螺纹。在一个实施例中,为了使内管具20脱离内侧套管柱15,如箭头M所示,使液力增强器18旋转。该旋转致使内管具20的螺纹与内侧套管柱15的螺纹脱离。一旦螺纹脱离,可以向上提升液力增强器18 (包括内管具20)和膨胀锥40(如图10所示),使其离开孔。随着从孔中拉出工作管(通常为钻管),可以将这些元件从孔中提拉出来。
[0055]如图11所示,随着液力增强器18以及膨胀锥40从孔中移除,可以从孔中移除其余组件(例如扭矩锁定套16),留下的内侧套管柱15以密封并且锁定的方式与外侧套管柱12接合。此时,可以再次测试内侧套管柱15和外侧套管柱12之间的接合处。例如,可以将环形空间内的压力升至2000psi并持续15分钟,以检验套管柱之间的压力密封。
[0056]上文描述的可膨胀式衬管系统是有利的,因为该系统允许衬管在通过孔时旋转,该系统为粘结套管柱提供了更大的衬管悬挂器运转间隙,并且,该系统提供了具有弹性体(密封件48)以及金属与金属间(锁定构造46与外侧套管柱12)密封的衬管悬挂器。此外,该系统提供一种简单、高性价比、并且坚固稳定的设计,其允许最大运转间隙和完全循环速率(full circulat1n rate),以便有助于衬管运转和粘结操作。该系统还可以用于衬管扩孔,以设置衬管钻孔应用的深度,或者,该系统可以用于使衬管浮置并推压/旋转进入大位移井筒(extended reach wellbore)。
[0057]图12示出液力增强器18的侧向剖视图,包括内管具20、滑动心轴36、以及围绕滑动心轴36和内管具20的外壳70。内管具20具有轴孔72。滑动心轴36分为心轴部分36a、36b、36c,示出为在内管具20上轴向叠置。心轴36大致围绕内管具20,并且相对于内管具20可轴向滑动。如图所示,通过轴向间隔的分离间隙74a、74b、74c,心轴部分36a、36b、36c与外壳70局部分离。各间隙74a、74b、74c限定了外接于心轴36的环形筒。塞件75a、75b、75c示出为从心轴部分36a、36b、36c各自的上端悬垂方式径向向外延伸,并进入间隙74a、74b、74c。通过径向穿过内管具20形成的流体口 76,间隙74a、74b、74c与内管具20的轴孔72处于流体联通。此外,心轴密封件78位于各塞件75a、75b、75c的外周,以形成塞件75a、75b、75c与外壳70之间的压力隔挡。心轴密封件78可以是O型环密封件。在内管具20的轴孔72之内是球座80,该球座80包括从内管具20的内表面延伸进入轴孔72的凸起82。此外,可选地,在轴孔72内可以具有内侧可移动套筒84。该内侧可移动套筒84最初是处于上位,以便设置为将轴孔72与液压室或间隙74a、74b、74c隔离开,从而防止滑动心轴36的过早配置。凸起82可以附接至内侧可移动套筒84,或者与其形成为一体。
[0058]图13是沿图12的线13-13剖切液力增强器18的剖视图。如图所示,内管具20由滑动心轴36围绕,滑动心轴36又由外壳70围绕。在所示实施例中,剪切销86可以径向延伸穿过外壳70并进入滑动心轴36,以在径向上限制滑动心轴36相对于外壳70的移动。
[0059]相似地,图14所示为沿图15的线14-14剖切液力增强器18的剖视图。在此图中,内管具20由滑动心轴部分36b围绕,该滑动心轴部分36b又由外壳70围绕。在滑动心轴36与外壳70之间是间隙74a、74b、74c,通过流体口 76,间隙74a、74b、74c与内管具20的轴孔72处于流体联通。
[0060]液力增强器18的滑动心轴36可移动至上位,此处,压头38上升直至其邻接于外壳70 (参见例如图5和图15),以及,该滑动心轴36可移动至下位,此处,压头38下降至远离外壳70的位置(参见例如图6和图16)。首先,如上文所述,可以从内管具20的轴孔72向下泵送水泥浆。可以在滑动心轴36位于上位并且内侧可移动套筒84位于上位时进行该泵送,从而,使轴孔72与滑动心轴36的液压室或间隙74a、74b、74c相隔离。之后,如图15所示,球86插入轴孔72。球86的直径大于凸起82之间形成球座80的空间。因此,当球86抵触球座80时,球座80阻止球86进一步沿孔向下移动。在一实施例中,球86与球座80设置为,使得球86密封抵靠球座80,从而阻止流体从球86周围沿轴孔72向下移动。当球86接触球座80时,球86可以又将内侧可移动套筒84推压至下位,使得内侧可移动套筒84中的孔87与内管具20的流体口 76对准,从而允许内管具20的轴孔72与间隙74a、74b、74c之间的流体联通。
[0061]图15示出滑动心轴36位于其上位,压头38定位为邻接于外壳70,以及,球86落在球座80中。为了使滑动心轴36开始向其下位的移动,将流体引入内管具20的轴孔72的上端。从该位置处,流体向下泵送通过轴孔72,通过孔87和流体口 76,进入位于各塞件75a、75b、75c上方的间隙74a、74b、74c部分,如箭头F所指。随着更多的流体引入轴孔72内,间隙74a、74b、74c部分内的压力增加,从而推压滑动心轴36向下,直至滑动心轴36到达其下位(图16所示)。
[0062]图16示出滑动心轴位于其下位,压头38定位为远离外壳70。如图所示,当滑动心轴36到达下位时,排放阀66从轴孔72向外壳70的外侧打开。随着塞件75a、75b、75c在间隙74a、74b、74c内向下移动,排放阀66允许将过量的流体排出至液力增强器18外侧的环形空间。如此设置,所要求的启动压力低于已知的工具。
[0063]图17A和图17B分别是沿图15的线17A-17A以及沿图16的线17B-17B剖切的滑动心轴36部分的剖视图。图17A和图17B示出纵向槽88,通过滑动心轴36从其上位至其下位的转换,该纵向槽88允许间隙74a、74b、74c与轴孔72之间流体联通。例如,图17A示出心轴36位于其上位,流体口 76定位在纵向槽88的底部。当滑动心轴36向下移动时,流体口 76中穿过内管具20的部分保持静止不动。因此,如图17B所示,当滑动心轴位于其下位时,流体口 76定位在纵向槽88的顶部。
[0064]尽管本文参照具体的实施例描述本发明,应当理解,这些实施例仅是对本发明原理与应用的例示说明。因此,应当理解,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围下,可以对说明性实施例进行多种更改,以及设计其它的布置方式。
【主权项】
1.一种可膨胀式衬管悬挂器系统(10),用于在井筒内达成压力密封以及悬挂压靠外侧套管柱(12)的衬管,所述可膨胀式衬管悬挂器系统(10)包括: 外侧套管柱(12); 内侧套管柱(15),其定位在所述外侧套管柱(12)内并具有内径; 细长内管具(20),其能选择性地插入所述内侧套管柱(15)并具有扭矩锁定套(16),该扭矩锁定套(16)以能移除方式与所述内侧套管柱(15)结合;以及 膨胀锥(40),其能沿所述内管具(20)滑动,并具有大于所述内侧套管柱(15)的内径的直径,使得当推压所述膨胀锥(40)进入所述内侧套管柱(15)时,较大直径的所述膨胀锥(40)使所述内侧套管柱(15)径向向外变形,成为与所述外侧套管柱(12)接合。
2.根据权利要求1所述的可膨胀式衬管悬挂器系统(10),其中,所述内侧套管柱(15)在其外表面上具有锁定脊(46),所述锁定脊(46)布置成,使得当所述内侧套管柱(15)的部分扩张成为与所述外侧套管柱(12)接合时,所述锁定脊(46)与所述外侧套管柱 (12)牢固地接合。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的可膨胀式衬管悬挂器系统(10),进一步包括密封件(48),该密封件(48)围绕所述内侧套管柱(15),以及,该密封件(48)布置成,当所述内侧套管柱(15)的部分扩张成为与所述外侧套管柱(12)接合时,该密封件(48)密封所述内侧套管柱(15)与所述外侧套管柱(12)之间的界面。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项权利要求所述的可膨胀式衬管悬挂器系统(10),进一步包括: 滑动杆件(32),其具有第一端和第二端,其中,所述滑动杆件(3
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