使用j形狭槽装置定位在机械致动释放总成下方的机械致动装置的制造方法
【专利说明】使用J形狭槽装置定位在机械致动释放总成下方的机械致动装置
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]无。
技术领域
[0003]提出的方法和设备用于在工具管柱上的释放总成之间提供多个相对位置，从而容许致动定位在释放总成下方的机械操作工具。更明确地说，提出的方法和设备用于连续致动定位在机械操作释放机构下方的机械操作工具，其中机械操作工具定位在释放总成下方。
[0004]发明背景
[0005]石油和天然气碳氢化合物天然地产自一些地下地层中。含有石油或天然气的地下地层有时被称为储层。储层可位于地下或是离岸的。储层通常位于几百英尺(浅储层)到几万英尺(超深储层)的范围中。
[0006]为了生产碳氢化合物，钻取井孔通过储层中的含碳氢化合物区。在下套管井孔或其部分中，放置了套管，且其通常接合到井孔中而在所述区域与下套管井孔内部之间提供管壁。管柱接着可进入以及离开套管。类似地，管柱可进入未下套管井孔或井孔的部分。如本文所使用，“管柱”是指插入到井孔中的一系列连接管道区段、接合部、网筛、坯体、交叉工具、井下工具等，不管其用于钻取、检查、生产、注入、完成或其它过程。另外，如熟悉本领域的技术人员将意识到，在许多情况中，工具可在金属线或盘管上而不是管柱上运行。井孔可以是或包括垂直、偏离和水平部分，且可以是直的、弯曲或分支的。
[0007]在完成裸井井孔部分期间，完成管柱被放置在井孔中。管柱容许流体被引入到井孔的远端部分中或从其流出。通过将管道的多个区段接合在一起而建立管柱，其通常是通过在管道上区段的底部处的公右旋螺纹和管道下区段的顶部处的对应母螺纹来进行。通过施加右旋扭矩给管道上区段同时使管道下区段保持相对固定而使管道的两个区段相互连接。接着，管道的接合区段被下降到井孔中。所述过程被称为“制成”和“进入”管柱。
[0008]通常在碳氢化合物井中通过因对工具管柱的物理操纵(诸如通过放置负重、上升或旋转管柱)造成的工具部分之间的相对纵向或旋转移动而致动井下工具。这些动作被认为是与电操作、水力操作或化学操作相反的“机械操作”致动。机械可操作工具可包括释放总成，诸如筒夹总成、扩张工具、包装器、插塞、悬挂器等。致动可用来“固定”工具、释放工具、打开或关闭阀等。还可通过工具管柱实施其它操作。举例来说，管柱进入井孔中来悬挂可扩张衬管和衬管管柱，接合在衬管周围，使衬管悬挂器扩张以及从工具管柱释放或断开悬挂衬管。接着，管柱回到地面。
[0009]需要的工具总成(诸如阀和释放机构)可被机械操作。举例来说，钢珠冲击致动阀可能无法在低管压下的水平井孔中操作或生效。
发明概要
[0010]一种在释放机构上携载外部工具(诸如衬管悬挂器)的工具管柱被下降到井孔中。界定在心轴的外表面与释放机构的内表面之间的互锁凸块和J形狭槽轮廓容许在不释放释放机构的情况下释放机构与心轴的相对移动。相对移动容许定位在释放机构下方的阀或其它工具的机械操作。工具管柱与心轴的负重和旋转通过使套管与心轴的协作构件对齐而致动下阀总成。不再受约束的套管响应于偏压机构而纵向移动。套管的移动容许关闭阀。在致动阀工具之后，进一步的负重从携载工具释放释放机构。
[0011]附图简述
[0012]为了更全面地了解本发明的特征和优点，现连同附图参考本发明的【具体实施方式】，其中不同附图中的对应数字是指对应部分，且其中:
[0013]图1A到图1C是包括根据本发明方面的部件的局部衬管悬挂器工具管柱的示意图，其中图1A是呈截面的概括不意图，图1B是图1A的细节截面图，且图1C是图1A的细节截面；
[0014]图2A到图2E是根据本发明方面的J形狭槽和筒夹释放部件的实施方案的截面部分示意图，其中图2A示出在可拉伸负荷下处于进入位置的工具总成，图2B示出处于负重和旋转心轴位置的工具总成，其中J形狭槽被接合，图2C示出处于负重位置的工具总成，其中释放总成被致动。图2D是沿着图2A的线D-D截取的筒夹支撑套管凸块和心轴J形狭槽凹槽的纵向截面，且图2E是沿着图2B的线E-E截取的筒夹支撑套管凸块和心轴J形狭槽凹槽的纵向截面；
[0015]图3A到图3D是根据本发明方面的处于进入或拉伸负荷位置的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图；
[0016]图4A到图4D是根据本发明方面的处于压缩负荷位置所见的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图；
[0017]图5A到图是根据本发明方面的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图，其中机械致动下机构处于致动位置；
[0018]图6A到图6D是处于机械致动上机构被致动的负重位置所见的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图；
[0019]图7是从图3B截取的截面细节并且是根据本发明方面的处于进入或拉伸负荷位置的例示性工具总成的优选实施方案；
[0020]图8是如图5B中指示所截取的下机械致动机构被致动的工具总成的截面细节图；
[0021]图9到图12是在对应数字线处截取的图3到图6的优选实施方案的截面图。
[0022]熟悉本领域的技术人员应了解方向术语(诸如上方、下方、上、下、向上、向下等)的使用是关于如附图中描绘的说明性实施方案来使用，向上方向朝向对应附图的顶部，且向下方向朝向对应附图的底部。在不是这种情况且术语被用来指示所需方位的情况中，说明书将阐述或解释清楚。
【具体实施方式】
[0023]虽然下文详细讨论了本发明的各个实施方案的发展和使用，但本领域的实践人员将了解本发明提供的适用发明概念可以各种特定背景来具体实施。本文讨论的特定实施方案以特定说明的方式来制造和使用本发明且不限制本发明的范围。参考垂直井孔提供描述；然而，本文公开的发明可用于水平、垂直或偏离井孔中。如本文使用，用词“包括”、“具有”、“包含”及其全部语法变体各意欲具有开放的非限制意义，其不排除额外元件或步骤。应了解，如本文使用，“第一”、“第二”、“第三”等是任意指定，仅区分两个或两个以上项目而不指明顺序。另外，术语“第一”的使用不需要“第二”等。术语“井上”、“井下”等是指分别更接近井楼以及更远离井楼的移动或方向，而不管是用来指垂直井眼、水平井眼或偏离井眼。术语“上流”和“下流”是指相对于流体流动的相对位置或方向，同样不管井眼方位。虽然【具体实施方式】可着重于在用于将工具(诸如管柱、盘管或金属线)定位在井孔中的特定方式，但熟悉本领域的技术人员将意识到可使用替代方式。如本文使用，“向上”和“向下”等用来指示零件的相对位置或通常关于附图方位的相对方向或移动且不排除类似相对位置、方向或移动，其中使用的方位不同于附图中的方位。
[0024]讨论的实施方案是可扩张的衬管悬挂器工具管柱，其具有新颖部件来为定位在机械操作释放机构(即，筒夹总成)下方的阀提供机械致动。本发明不限于此。熟悉本领域的技术人员将意识到在按顺序操作两个机械致动总成时使用的本发明的有效性及其教示。
[0025]标准衬管悬挂器行进工具容许使用机械致动密封件或定位在工具顶部的阀总成，其可机械操作来将压力通过交叉主体传递到活塞用于扩张。由于阀机构可位于工具顶部，所以用来致动机构(诸如J形狭槽挡板阀)的管柱的旋转和向下移动可易于建立在工具中。标准工具可有效地用于垂直、水平和偏离井中。另外，钢珠冲击阀在高压工具中生效，即使在井眼是水平的情况下。然而，低压工具需要定位在筒夹释放机构下方的阀机构。这防止使用机械致动阀机构，因为筒夹释放机构的构件一般刚性、纵向且旋转地连接到衬管悬挂器和工具心轴，其消除了下筒夹阀(或任何其它机械操作工具)的机械致动的可能性。
[0026]本发明容许J形狭槽轮廓被设计成筒夹机构，由此容许充分的相对移动来操作J形狭槽部件而不会不由衬管悬挂器支撑筒夹机构。使J形狭槽位于筒夹机构内容许挡板或其它类型的阀或其它工具位于工具底部且在筒夹机构下方。下筒夹J形狭槽致动机构的目的是提供将在筒夹机构下方工作的J形狭槽部件，其可用来致动挡板、阀或其它工具装置。J形狭槽位于筒夹机构下方为低压衬管悬挂器行进工具提供机械致动设置选项，其需要位于筒夹部件下方的密封机构。
[0027]J形狭槽轮廓位于筒夹机构中。在这种设计中，J形狭槽轮廓的位置容许在不支撑筒夹且释放筒夹总成的情况下内心轴的相对纵向移动和旋转。内心轴使用J形狭槽的旋转来转动套管。当套管旋转时，其排列协作脊和凹槽，容许其响应于偏压机构(诸如弹簧)向上移动。当套管向上移动时，弹簧负荷的挡板阀关闭，密封工具的内通道，且可通过在工具管柱中抵靠现在关闭的阀建立水压而固定水力致动工具(诸如扩张总成或滑动总成)。在优选实施方案中，阀总成是挡板阀，然而，可使用其它机械操作阀类型，诸如球阀、闸式阀、柱塞阀等。另外，优选实施方案使用心轴的相对旋转移动来容许致动器套管的相对纵向移动。如熟悉本领域的技术人员将了解，旋转和纵向移动可反向或以多种顺序使用。本发明容许使用机构来以其它刚性连接实现相对移动。所述移动可用来致动大范围的机构。
[0028]图1A到图1C是包括根据本发明方面的部件的局部衬管悬挂器工具管柱的示意图。这些图提供了提及更详细的讨论和附图所遵循的概括总览。图1A是根据本发明方面的例示性井