打捞筒总成和使用打捞筒总成的系统和方法
【专利说明】打捞筒总成和使用打捞筒总成的系统和方法
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案要求2012年12月21日申请的美国临时专利申请案第61/745，039号的申请日权益，其完整内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本申请案大致涉及用于在钻井操作中使用的打捞筒总成。在使用中，打捞筒总成通常被定位在钻井系统的电缆与头部总成之间且可操作地耦合至钻井系统的电缆和头部总成。
[0004]发明背景
[0005]在传统钻井期间，在头部总成的内管充满样本之后，将打捞筒总成朝向钻孔底部下放(或泵送)来取回头部总成。传统的打捞筒总成包括重型提升夹具，所述重型提升夹具被构造来牢固地抓持耦合至头部总成的近端的矛头。在提升夹具与矛头之间接合后，从钻孔中取回打捞筒且从内管中提取样本。
[0006]矛头与锁定夹具通常通过铸造工艺形成。由于铸造工艺的本质，矛头和锁定夹具的材料在与加工材料相比时，通常质量降低，更容易变形且较不耐磨。此外，现有的矛头和锁定夹具仅一起在窄范围的相对定向中起作用。由于这些限制，在钻孔内的条件不理想时实现现有矛头与锁定夹具之间的适当接合可能具有挑战性。
[0007]因此，相关领域中需要比现有打捞筒总成更稳固且可靠的打捞筒总成。相关领域中进一步需要在其宽范围的角度定向内保持其功能性的打捞筒总成。
发明概要
[0008]本文中描述用于在钻井地层中使用的钻井系统。钻井系统可具有头部总成和打捞筒。头部总成可具有纵轴、外表面、内表面和近端。头部总成的内表面可界定头部总成的中心孔，且头部总成的近端可界定与中心孔可操作连通的开口。打捞筒可具有远端部分，所述远端部分被构造来接收在头部总成的中心孔内。打捞筒的远端部分可具有至少一个闩锁构件，所述至少一个闩锁构件被构造来围绕闩锁位置和回缩位置且在闩锁位置与回缩位置之间移动。头部总成的内表面可被构造来在闩锁构件被定位在闩锁位置中时与打捞筒的闩锁构件牢固接合。在打捞筒的闩锁构件与头部总成的内表面之间牢固接合时，头部总成可操作地耦合至打捞筒，使得打捞筒的移动导致头部总成的相应移动。
[0009]打捞筒总成可具有细长体、驱动构件和至少一个闩锁构件。细长体可具有壁和外表面，其中细长体的壁界定细长体的中心孔且至少一个远端径向开口从细长体的外表面延伸至中心孔。驱动构件可至少部分被定位在细长体的中心孔内。驱动构件可具有纵轴和至少一个楔形部分。驱动构件的第一楔形部分可界定至少一个驱动表面，其中第一楔形部分的每个驱动表面相对于驱动构件的纵轴渐缩。打捞筒总成的闩锁构件可被构造来接收在细长体的远端径向开口内。打捞筒总成的每个闩锁构件可被定位成与驱动构件的第一楔形部分的相应驱动表面接合。在驱动构件在基本上平行于驱动构件的纵轴的第一方向上移动时，驱动构件的第一楔形部分的驱动表面可被构造来将闩锁构件楔入头部总成的内表面与驱动表面之间，使得打捞筒总成可操作地耦合至头部总成。在驱动构件在与第一方向相反且基本上平行于驱动构件的纵轴的第二方向上移动时，打捞筒总成的闩锁构件可相对于头部总成的内表面回缩。
[0010]可选地，细长体的壁可界定从细长体的外表面延伸至细长体的中心孔的至少一个近端径向开口。此外，驱动构件可具有第二楔形部分，所述第二楔形部分界定至少一个驱动表面，其中第二楔形部分的每个驱动表面相对于驱动构件的纵轴渐缩。第二楔形部分可相对于驱动构件的纵轴与第一楔形部分隔开。打捞筒总成也可具有至少一个锁定构件，所述至少一个锁定构件被构造来接收在细长体的至少一个近端径向开口内。打捞筒总成的每个锁定构件可被定位成与驱动构件的第二楔形部分的相应驱动表面接合。打捞筒总成可进一步包括锁定套筒，所述锁定套筒具有被构造来与细长体的至少一部分的外表面接合的内表面。锁定套筒可被构造来相对于细长体的外表面围绕锁定位置和未锁定位置且在锁定位置与未锁定位置之间旋转移动。在锁定位置中，驱动构件的第二楔形部分的驱动表面可被构造来将锁定构件楔入锁定套筒的内表面与驱动表面之间，使得阻止细长体相对于锁定套筒旋转。在未锁定位置中，细长体被构造来相对于锁定套筒旋转。
[0011]打捞筒总成的细长体可具有被构造来耦合至电缆的近端部分和被构造来耦合至头部总成的远端部分。打捞筒可包括枢转接头元件，所述枢转接头元件被定位在打捞筒的细长体的近端部分与远端部分之间且耦合至近端部分和远端部分。细长体的远端部分可被构造来相对于细长体的近端部分在至少两个平面中枢转移动。
[0012]附图简述
[0013]本发明的优选实施方案的这些和其它特征在参考附图的详细描述中将变得更显而易见。
[0014]图1是如本文中所述的具有打捞筒总成的示例性钻井系统的横截面正视图。
[0015]图2是如本文中所述的具有枢转接头元件的示例性打捞筒总成的横截面正视图。
[0016]图3是如本文中所述的具有枢转接头元件、锁定套筒和闩锁及锁定元件的示例性打捞筒总成的横截面正视图。
[0017]图4A是如本文中所述的打捞筒总成的细长体的远端部分的特写横截面正视图，其中闩锁及锁定元件处于回缩位置中。图4B和图4C是图4A中描绘的细长体的远端部分的部分透明俯视图。闩锁及锁定元件在图4C中隐藏(未示出)。
[0018]图5A是如本文中所述的打捞筒总成的细长体的远端部分的特写横截面正视图，其中闩锁及锁定元件处于闩锁及锁定位置中。图5B是图5A中描绘的打捞筒总成的锁定套筒的孤立俯视图。
[0019]图6A至图6C是如本文中所述的当打捞筒总成插入并接合在头部总成内时的示例性打捞筒总成的细长体的特写横截面正视图。图6A描绘打捞筒总成的闩锁构件被定位在头部总成内之前的打捞筒总成。图6B描绘打捞筒总成的闩锁构件已被推进在头部总成内之后的打捞筒总成。图6C描绘闩锁构件被定位在闩锁位置中且与头部总成的内表面接合之后的打捞筒总成。
[0020]图7A至图7C描绘如本文中所述的示例性打捞筒总成的枢转接头元件的操作。图7A描绘处于轴向对齐构造中的打捞筒总成的细长体的近端和远端部分。图7B描绘细长体的远端部分相对于细长体的近端部分在选定平面内定位成角度定向。图7C描绘细长体的远端部分在选定平面内相对于细长体的近端部分基本上垂直定位。
[0021]图8描绘如本文中公开的具有多个向内渐缩的驱动表面的示例性驱动构件。
[0022]图9A描绘如本文中公开的打捞筒总成的示例性释放机构。图9B描绘图9A的释放机构的示例性释放套筒。
【具体实施方式】
[0023]参考以下详细描述、实例、图和权利要求和其先前及后续描述可更容易理解本发明。然而，在公开和描述本装置、系统和/或方法之前，将理解本发明不限于所公开的具体装置、系统和/或方法，除非另有规定且因而当然可变化。还将理解，本文中使用的术语仅用于描述特定方面的目的且不旨在限制。
[0024]本发明的以下描述在其最佳、当前已知的实施方案中被提供作为本发明的使能教导。为此目的，相关领域的技术人员将认可且意识到，可对本文中描述的本发明的各种方面做出许多变化，而仍得到本发明的有益结果。还将显而易见的是，可通过选择本发明的某些特征而不利用其它特征而获得本发明的一些预期益处。因此，本领域人员将认可，对本发明的许多修改和适应是可能的，而且甚至在某些情况中是所期望的并且是本发明的一部分。因此，以下描述被提供作为本发明的原理的说明，并不限制本发明。
[0025]如通篇使用，单数形式的“一个(a/an) ”和“所述”包括多个参考物，除非上下文另有清楚指示。因此，例如，对“一个闩锁构件”的提及可包括两个或更多个这些闩锁构件，除非上下文另有指示。
[0026]在本文中可将范围表达为从“约” 一个特定值和/或至“约”另一特定值。在表达这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当值被表达为近似值时，通过使用先行词(antecedent) “约”，将理解该特定值形成另一方面。将进一步理解，每个范围的端点在与另一端点的关系以及与另一端点的独立性两方面是重要的。
[0027]如本文中使用，术语“可选的”或“可选地”意指后续描述的事件或情况可能发生或可能不发生，且描述包括所述事件或情况发生的实例和其中所述事件或情况不发生的实例。
[0028]如本文中使用的词“或”意指特定列表的任一个构件，并且还包括所述列表的构件的任意组合。
[0029]本文中参考图1至图9B描述的是用于在钻井系统200内使用的打捞筒总成30。在示例性方面中，钻井系统200可包括头部总成10，诸如例如且不限于图1至图3中描绘的头部总成。可预期，头部总成10可为任意传统已知的头部总成。然而，进一步预期，所公开的打捞筒总成30可被构造来在移除传统与已知头部总成相关联的矛头总成之后与这些头部总成接合。或者，在额外的示例性方面中，可预期，打捞筒总成30可被构造来与匹配地接收在头部总成10内的一个或多个容座接合。在这些方面中，可预期，一个或多个容座可类似地被构造来与打捞筒总成30的至少一部分接合。
[0030]在示例性方面中，头部总成10可具有纵轴12、外表面14、内表面16和近端18。在这些方面中，可预期，头部总成10的内表面16可界定头部总成的中心孔20。进一步预期，头部总成10的近端18可界定与中心孔20可操作连通的开口 22。还进一步预期，头部总成10的内表面16可界定头部总成的内直径24。在一个示例性方面中，头部总成10可包括回缩壳26，所述回缩壳26具有被构造来与打捞筒30的一部分接合的内表面(对应于头部总成的内表面16)。在这个方面中，可预期，回缩壳26的内表面16可选地界定相对于头部总成10的纵轴12径向向外延伸的至少一个槽28。进一步预期，至少一个槽28可包括多个槽。在示例性方面中，至少一个槽28可相对于头部总成的纵轴12与头部总成10的近端18的开口 22隔开。可预期，回缩壳26可以是现有的回缩壳(如本领域中当前所知的)，其被改造为具有如本文中所述的至少一个槽28。
[0031]在一个方面中，打捞筒30可具有细长体32。可选地，打捞筒30的细长体32可包括具有纵轴35的近端部分34和