專利名稱：控制系統(tǒng)的聯(lián)通及鎖通工具以及用于對安全閥進行鎖通并與地面進行聯(lián)通的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
及
背景技術(shù)：
在烴類物的勘探和開采領(lǐng)域，常常希望將一些閥應(yīng)用在井下環(huán)境中，以控制流體的遷移。在某些情況下，這些閥包括一關(guān)閉部件，該部件可被定位成越過管柱的流通面積，從而遮斷關(guān)閉部件下方的井筒。這樣的閥通常被稱為安全閥。位于得克薩斯州休斯頓市的Baker OilTools公司出品了油管回收式安全閥(TRSV)，這種安全閥的零件號碼是H826103110。這樣的安全閥廣泛而又可靠地應(yīng)用在全世界范圍內(nèi)。但是，由于井下的惡劣條件，所有井下部件的工作壽命都是有限的。當(dāng)TRSV無法以最佳狀態(tài)工作時，要達到可贏利的烴采收率而涉及的成本就會增加。在此情況下，希望將原先的TRSV鎖定在通流狀態(tài)，并與一個依賴于測井電纜的安全閥聯(lián)通，進而對其實施控制，其中，安裝該安全閥是為了承擔(dān)原TRSV的功能。用于實現(xiàn)該聯(lián)通的裝置在本領(lǐng)域中是公知的，但每種此類裝置都存在缺點。本領(lǐng)域中的技術(shù)進步始終能帶來收益，并被充分地采納。

發(fā)明內(nèi)容
本申請公開了一種聯(lián)通及通流鎖定(鎖通)裝置。該裝置包括一鎖通(lock open)部分，其包括一鎖卡件，該鎖卡件被用來與安全閥關(guān)閉構(gòu)件上的轉(zhuǎn)換型廓體相接合。裝置還包括一聯(lián)通部分，其被用來旋轉(zhuǎn)地使一個切割器與安全閥中的一個非環(huán)形液壓腔筒相對正，并利用該切割器在軸向上切入到液壓腔筒中。
本申請還公開了一種選擇性的夾套，其包括一套管，該套管具有一個或多個指狀物，其中的至少一個指狀物具有一連接特征部；以及一粗大端，其中的粗大端向套管的徑向外側(cè)延伸。夾套還包括一鎖卡阻抑件，其可與鎖卡件相接合，以阻止其與其它結(jié)構(gòu)接合起來。
此外，本申請還公開了一種油管回收式安全閥，其包括一殼體；一安裝在殼體上的流管；一關(guān)閉構(gòu)件，其利用可被選擇性剪斷的螺紋安裝在殼體上，該關(guān)閉構(gòu)件可對流管作出響應(yīng)而進行工作；一偏置構(gòu)件，其與流管保持可操作連通；以及一種液壓控制流體，其與流管保持可加壓的聯(lián)通關(guān)系。
本申請還公開了一種方法，該方法用于在利用原有控制管線的條件下取代油管回收式安全閥的功能，該方法包括步驟將一聯(lián)通及鎖通工具下放到井筒中；將所述工具定位在油管回收式安全閥中；以及剪斷油管回收式安全閥中的螺紋，以使油管回收式安全閥的一個關(guān)閉構(gòu)件在縱向上移動。該方法還包括操作對關(guān)閉構(gòu)件進行切換，以將該構(gòu)件鎖定在通路狀態(tài)；對一切割器進行定向，并與油管回收式安全閥的活塞腔筒在縱向上建立流體聯(lián)通關(guān)系。


下面參見附圖，在這些附圖中，相同的元件具有同樣的數(shù)字標(biāo)號，其中圖1A-1C中的剖視圖表示了一種TRSV，該TRSV是對本申請文件背景技術(shù)部分中所指出的現(xiàn)有TRSV略微進行改動而獲得的；圖2A-G、3A-G、4A-G、5A-G、6A-G、7A-G、8A-G、9A-G、10A-G、以及11A-G都是一些延長的連續(xù)圖，表示的是聯(lián)通及鎖定裝置的一種實施方式在處于各個依次作動狀態(tài)時的情形；圖12是對突出部110所作的放大視圖，該視圖表示出了鑿狀的邊緣；以及圖13-16表示了圖2A-G到11A-G中某些部件的替代部件。
具體實施例方式
參見圖1A-C，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能認識到圖中表示出了TRSV10的大部分部件。除了在對聯(lián)通及鎖通工具進行討論以及針對TRSV中那些本身即為新特征的特征進行討論時順便提及之外，文中不對大部分部件作具體的描述。所示TRSV上那些與現(xiàn)有TRSV存在區(qū)別、且代表了本發(fā)明組成部分的部件包括螺紋12和一型廓體14。從圖中看不出螺紋12與現(xiàn)有技術(shù)TRSV中的螺紋有何改變，但實質(zhì)上，該螺紋經(jīng)過了改動。在一種實施方式中，螺紋12被制成了窄截面的螺紋(其厚度例如約為標(biāo)準(zhǔn)方螺紋型面的1/2)。該螺紋可由鎳合金等合金制成，且可經(jīng)過退火處理，以到達指定的屈服強度(低于配對部件的強度)。另外，在某些應(yīng)用條件下，可將螺紋的某些區(qū)段去掉(將螺紋從內(nèi)徑尺寸向外徑尺寸進行研磨，以便于基本上磨平螺紋或完全磨透)以達到所需的切力值。可獲得任何切力值。這樣的設(shè)計還允許將工具拆卸下來，進而允許去掉被剪切的部分。在執(zhí)行切斷時，舌板(關(guān)閉構(gòu)件)16相對于TRSV殼體11在縱向上移動。通過將舌板相對于殼體11轉(zhuǎn)換(移動)到使一部分舌板位于TRSV10中一鎖定突出部18后方的位置處。舌板16無法再次關(guān)閉，因而被鎖定在通路狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)指出的是螺紋12的剪切強度被選定為與舌板組件上任何現(xiàn)有其它構(gòu)件的強度相等。這可防止出現(xiàn)意外的剪斷以及相關(guān)的問題。
如上文提到的那樣，在市售TRSV上增加的另一個新特征是型廓體14。型廓體本身與文中所述的功能相關(guān)，而不是與支撐該型廓體的部件相關(guān)。在圖示的實施方式中，型廓體14是由一套管104實現(xiàn)的，但如果需要的話，可以很容易地將該型廓體制為TRSV10殼體11的一個一體部分。設(shè)置型廓體14是為了對一個對正裝置進行定向，其中的對正裝置例如是一個對位夾套，該對位夾套對一個切割器進行定向，而切割器是聯(lián)通及鎖通工具的一個組成部件，下文將對此作進一步的討論。型廓體14確保了切割器通過切入到一個非環(huán)形的液壓室中而形成連通，其中的液壓室包括原有TRSV10的一個活塞腔筒20(液壓室)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠領(lǐng)會到原有TRSV10的活塞腔筒20與控制管線22保持流路連接—通常是液壓連接，而控制管線22則與控制場所保持聯(lián)通，控制場所可以位于遠處，且可以是地面上的場所。通過切入到活塞腔筒20中，就能使活塞腔筒20所使用的聯(lián)通介質(zhì)(例如液壓流體)進入到TRSV10的內(nèi)部中，因而可被用來與后來安裝的替代閥進行聯(lián)通，其中的替代閥例如是一個井纜回收式安全閥(WRSV)。與后安裝閥的這種聯(lián)通就意味著可利用原先的控制管線22、從原先的遠程場所或地面場所對該后安裝閥進行控制。
參見圖2A-G，圖中表示了文中所述的聯(lián)通及鎖通裝置30，其被布置在TRSV10的內(nèi)部，在圖中，該裝置處于非作動狀態(tài)，且已被一合適的鉆桿送到此處(圖中未示出)，設(shè)置該裝置是為了取代TRSV10的功能。裝置30包括許多相互配合、并能按照預(yù)定的次序相對運動的部件，其中，例如位于裝置30上端的部件和更靠近裝置30井下部分的部件可同時動作或依次動作。為了清楚起見，首先對各個部件之間的相互連接關(guān)系進行描述，對這些部件的工作過程也只是順便提到，而且只有在該順便提到有助于更好理解時才這樣作。在先對部件進行描述之后，再詳細地介紹裝置30的工作過程。在對部件進行描述時，參照圖2A-G就足夠了，無需再參見其它附圖。但應(yīng)當(dāng)指出的是由于該工具的運動，某些視圖能更容易地表示某些部件。在每個附圖中，部件上都標(biāo)注有數(shù)字標(biāo)號，以避免表達模糊。參照其它附圖也是有利的。
從裝置30的上端(圖中的左側(cè))開始，一打撈頸32與一上部軸套34處于聯(lián)通狀態(tài)。打撈頸32的下端處還包括一彈簧墊圈36，其用于減輕工具被完全打擊時的沖擊力。在螺紋40處，打撈頸32與上部軸桿38螺紋連接。上部軸桿38的下端與軸桿42在螺紋44處螺紋連接起來。在一種實施方式中，為了防止無意中脫開螺紋44，采用了一個或多個調(diào)節(jié)螺釘46。在上部軸桿38的外部上，在靠近螺紋44(其位于上軸桿的內(nèi)部)的位置處設(shè)置了具有斜坡邊緣50的止動爪凹陷48。邊緣50與止動爪54上的斜坡邊緣52存在聯(lián)系。止動爪54與上部鎖卡心軸56存在聯(lián)系。上部鎖卡心軸56還包括一上部C形圈58，并沿下井方向延伸向一個或多個剪切螺釘60。剪切螺釘60將上部鎖卡心軸56可釋放地附接在上部鎖卡夾套62上，而上部鎖卡夾套62則通過螺紋66和調(diào)節(jié)螺釘68與上部鎖卡延長部64實現(xiàn)螺紋連接。上部鎖卡延長部64的內(nèi)部具有凹陷(或多個凹陷)70，用于在裝置30的作動過程中容納止動爪54的一部分。
上部鎖卡夾套62沿并下方向延伸，其終點位于夾套的型廓體72處，該夾套型廓體72被用來與TRSV10上的一個鎖止型廓體74相接合?？梢哉J識到鎖止型廓體74包括一凸肩76，當(dāng)該凸肩與夾套型廓體72上的凸肩78相結(jié)合時就實現(xiàn)了止動。在一種實施方式中，兩凸肩的切割方向相反，以便于在不受支撐時能保持一個工作位置。當(dāng)裝置30被驅(qū)動時，夾套型廓體72被鎖卡支撐件80支撐著而處于與鎖止型廓體74相接合的狀態(tài)。該支撐作用是由鎖卡支撐件80的表面82施加的?？梢岳斫庖榔?4有助于鎖卡支撐件80運動到位于夾套型廓體72下方的支撐位置處。
相對于上部鎖卡夾套62的動作，裝置30可選擇性地或非選擇性地運行。這效果是由選擇夾套81完成的，選擇夾套81具有一粗大端83、一夾套連接件85、以及鎖卡夾套阻抑件87。連接件85按照兩種形式中的一種與鎖卡心軸56上的凹陷91相聯(lián)系。其中的一種形式是指開始時連接件85與凹陷91相接合，且工具未處于選擇性接合模式。第二種形式是指連接件85未與凹陷91相接合。在這種構(gòu)造中，鎖止夾套阻抑件87與將夾套型廓體72向內(nèi)促頂?shù)纳喜挎i卡夾套62保持聯(lián)系，其中，該促頂作用可防止其與TRSV型廓體74進行接合。在油井中安裝有多個TRSV，且所針對的那個TRSV的位置比第一個TRSV的位置深，則就可以采用這種構(gòu)造。在選擇模式下，利用粗大端83在合適的深度上將夾套62釋放。由于TRSV中密封孔的內(nèi)部尺寸是最小的，所以粗大端將卡在該密封孔中。如果是在向上運動時卡住的，則選擇夾套81將移動而與型廓體72脫離聯(lián)系，從而允許型廓體72與TRSV的型廓體74相接合。因而，在使用中，裝置30運行到剛好低于目標(biāo)TRSV的位置處，然后再被拉回以選擇性地與該TRSV進行接合。在選擇夾套81的促動作用下，連接件85與凹陷91接合，以防止在隨后選擇夾套81干擾鎖卡夾套56的工作。
上部鎖卡心軸56通過剪切螺釘86驅(qū)動鎖卡支撐件80。一旦鎖卡支撐件80處于所需的位置之后，角平面88將抵靠在斜面90上。隨后，作用在上部鎖卡心軸56上的向下作用力將剪斷螺釘86。
上部鎖卡心軸56的下端92與引導(dǎo)件94(圖中在兩處標(biāo)注了該部件的數(shù)字標(biāo)號，以清楚地表示其范圍)相互接合。引導(dǎo)件94為切割器保持器96和切割器的止動爪98提供支撐，并與保持器和止動爪鉸接著。在圖示的實施方式中，切割器止動爪98包括一緩沖器99，用于限制徑向運動。切割器止動爪98被設(shè)計成可轉(zhuǎn)動到與非環(huán)形的液壓活塞腔筒20對正的位置，并直至轉(zhuǎn)動到大約180°(在一實施方式中)，與此同時，將切割器的刀片100延伸到一個位置處，該位置與一個大于裝置30外部尺寸的較大直徑尺寸相當(dāng)，且具有一個與TRSV10活塞腔筒20的上位孔相對正的位置。切割器止動爪98被設(shè)計成與裝置30中一些部件的軸向向下運動相一致，其可僅沿軸向(如圖所示)或軸向與徑向同時運動地(在對相關(guān)部件相互作用定時的操縱下)切入到活塞腔筒20中，其中，裝置30的部件包括上部鎖卡心軸56以及隨之運動的部件，下文將對此進行討論并作詳細描述。
切割器止動爪98的運動是由套管104中的型廓體102造成的，其中的套管104通過對位夾套108而布置在TRSV10的內(nèi)部，其中的對位夾套108包括對位突出部110。對位夾套108被心軸112向外促頂，從而追隨著型廓體102的動作，心軸112包括錐臺形(frustoconial)的區(qū)段114、116。設(shè)置兩傾斜的截頭錐段是為了將切割器止動爪促頂?shù)角懈钗恢?。對于引?dǎo)件94與心軸112之間的間隙，設(shè)置了兩個相對的角度，以增強初始時的徑向切割運動，并確保在切入到腔筒20之前完成徑向運動。心軸112被保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，同時，對位夾套108被向下促頂，以實現(xiàn)將對位夾套108向外分裂。心軸112保持在適當(dāng)位置的效果是由其上端實現(xiàn)的，在上端處，心軸112在螺紋118和調(diào)節(jié)螺釘120處與鎖卡支撐件80實現(xiàn)螺紋接合。因而，心軸120懸掛在鎖卡支撐件80上。應(yīng)當(dāng)指出的是套管104還包括一槽縫106，以明確地確定對位突出部110的位置。
對位夾套108的運動通過在引導(dǎo)件94槽縫124中的對位夾套滑動件122使得引導(dǎo)件94產(chǎn)生運動。
在穿過對位夾套108下端的有頭螺釘126處，引導(dǎo)件94的下端可軸向滑動地安裝到一套環(huán)128上，該套環(huán)在心軸112上滑動，并具有對夾套108和引導(dǎo)件94進行對中的功能。引導(dǎo)件94還具有與有頭螺釘126相配合的槽縫127。
在一種實施方式中，心軸112向下延伸的距離約為27英寸，以適應(yīng)TRSV中流管和儲能彈簧的長度。心軸112的下端通過螺紋130和調(diào)節(jié)螺釘132與內(nèi)套管134實現(xiàn)螺紋連接。內(nèi)套管134的下端通過剪切螺釘146與外套管148實現(xiàn)連接。外套管148的下端通過螺紋152和調(diào)節(jié)螺釘154與下部鎖卡心軸150相連接。在心軸112的內(nèi)部，軸桿42向下延伸超出心軸112的下端而到達滑動件140處，軸桿42的末端是制有螺紋的連接部136和調(diào)節(jié)螺釘138?；瑒蛹?40被滑動地容納在內(nèi)套管134中。彈簧銷142和滑動件140的下端144被安裝在內(nèi)套管134中。在滑動件142的內(nèi)部安裝了下部軸桿156，其與滑動件140在144用剪切螺釘158連接起來。在凹陷145處，彈簧銷142帶著滑動件140進行滑動。下部軸桿156繼續(xù)向下而穿過下部鎖卡心軸150，并到達一個尺寸擴大的井下末端處，該末端處具有兩個斜面160、164，兩斜面具有在合適的時刻、按照作動次序(下文將進行描述)將下部鎖卡夾套162向外促頂?shù)墓δ?，以使表?63與TRSV的轉(zhuǎn)換型廓體165相接合。表面160和164限定被一機加工槽分割開的單個斜面，在制造裝置時利用該機加工槽來簡化制造(在加工所需的空間方面)。
下部軸桿的延長部170通過螺紋166和調(diào)節(jié)螺釘168與下部軸桿156螺紋連接著。下部軸桿延長部170被布置在心軸延長部172中，而心軸延長部172自身則通過有頭螺釘174與下部鎖卡心軸150進行連接。在心軸延長部172的外部設(shè)置了止動爪支撐件174。止動爪支撐件174包括一具有一定型廓的上部段176，其具有分別面向上方和下方的斜面178、180。斜面178、180具有驅(qū)動定位止動爪182的作用。當(dāng)型廓體176向止動爪的樞軸點184的上方或下方移動時，止動爪182產(chǎn)生致動作用。止動爪182自身包括一上方作用表面186和一下方回縮表面188，這兩個表面與型廓體176相互作用，它們的作用分別是驅(qū)動止動爪和使止動爪回縮。在止動爪支撐件174上安裝了一個C形圈190。C形圈190與溝槽192和194相互作用，以便于在用足夠大的作用力使C形圈190越過凸肋196塌縮、由此將支撐件移動到所需位置之后，能保持著止動爪支撐件174的作動位置和回縮位置。環(huán)繞著心軸延長部172還設(shè)置了一個卡環(huán)195，用于在其它部件向下運動時移動止動爪支撐件174，從下文對工作過程的討論能清楚地理解其中所述的運動。溝槽192、194被設(shè)置在止動爪殼體197上。止動爪殼體197通過螺紋200與端帽198相連接。端帽198還通過螺紋202和調(diào)節(jié)螺釘204與下部軸桿延長部170連接。另外，端帽198包括一O形圈206。
操作上文對聯(lián)通及鎖通工具從上端到下端進行了描述，并稍微提到了各個部件之間的相互作用。在下文的章節(jié)中，申請人將參照全部附圖對裝置的完整工作過程進行描述。可以理解該裝置將被送入到井下，并到達一個TRSV10處，該TRSV10具有區(qū)別于現(xiàn)有TRSV的、文中所述的獨特特征。參見圖2A-G，工具處于下井位置，但尚未開始產(chǎn)生任何動作。參見圖3A-G，在這些圖中，已經(jīng)開始執(zhí)行動作，表現(xiàn)為夾套型廓體72已自然地向外卡入到TRSV10上的鎖止型廓體74中。在圖示的實施方式中，選擇夾套81尚未被用到，因而，其被表示為在連接件85處伸入到凹陷91中而與其接合。應(yīng)當(dāng)指出的是由于夾套型廓體72上的凸肩78與TRSV10的鎖緊型廓體74上的凸肩76是反切的，所以，處于該狀態(tài)的工具可以并且也的確能保持一定的重量。由反切結(jié)構(gòu)保持的重量足以允許上部軸桿38的斜角50壓在止動爪54上，從而使得止動爪54和上部鎖卡心軸56向井下移動。該運動過程將使得剪切螺釘60受載而剪斷。直到止動爪54徑向向外移動而進入到上部鎖卡延長部64的凹陷70中時，用來剪斷剪切螺釘60的載荷才出現(xiàn)。在止動爪54移動到凹陷54中之后，斜邊50不再承壓在止動爪54上，因而，載荷被去掉。此時，止動爪54和上部鎖卡心軸56簡單地位于圖3D所示的位置上，直到受到下文描述的作用為止。上部軸桿38與上方的部件—事實上還包括其下方的部件(下文將進行討論)繼續(xù)向下運動。應(yīng)當(dāng)指出的是在止動爪54嵌卡到凹陷70中的同時，鎖卡支撐件80將在夾套型廓體72的下方移動。一旦鎖卡支撐件80被正確地定位在夾套型廓體72下方之后，聯(lián)通及鎖通裝置實際上就被鎖定在了TRSV10中，且不會從該位置移走，直到夾套型廓體72不再受到鎖卡支撐件80的支撐時為止。
與此同時，利用夾套型廓體72的支撐，軸桿42繼續(xù)向下移動，使得滑動件140帶著彈簧銷142、下部軸桿156、下部軸桿延長部170、端帽198、止動爪殼體197、以及止動爪182向井下移動。應(yīng)當(dāng)指出的是心軸延長部172并不向下移動，且由于卡環(huán)125位于心軸延長部172的下端，所以止動爪支撐件174無法帶著止動爪殼體197向下移動。由于止動爪支撐件174不能向下移動，所以止動爪支撐件174上具有一定型廓的上部段176被促頂著而與樞轉(zhuǎn)點184上方的止動爪182作動表面186相接觸，從而使得止動爪向外移動。止動爪的向外移動具有兩個功能首先，在螺紋12被剪斷的情況下，將舌板16完全開啟，從而使其位于TRSV10中突出部18的后方；其次，可對與TRSV10凸肩183有聯(lián)系的止動爪182凸肩185上的重量進行定位和保持。C形圈190有助于將止動爪保持在所需的位置上，其中的C形圈從其原先位于凹陷192中的回縮位置越過凸肋196而進入凹陷194中。
隨著定位止動爪182定位在確定的位置上，部件156、170、198、197和182不再向井下移動。因而，滑動件140在下井方向上的進一步運動將會剪斷剪切螺釘158，而該螺釘預(yù)先將滑動件140與下部軸桿156連接起來，并允許滑動區(qū)域145經(jīng)彈簧銷142進行滑動，直到滑動件140的下端144與下部鎖卡心軸150接觸為止。下部鎖卡心軸150的向下運動使得下部鎖卡夾套162在表面160、164上向外移動，由此增大了外徑尺寸—直到表面163與TRSV10中的轉(zhuǎn)換型廓體165相接合為止。與此同時，下部鎖卡心軸150通過帶頭螺釘174使心軸延長部172以及下部鎖卡夾套162進一步向下移動。直接參見圖3F和圖4F可見，在該運動之后，螺紋12被剪斷，由此使得舌板16移動到突出部18的后方，從而將舌板16鎖定在通路狀態(tài)。如上文提到的那樣，心軸延長部172在此同時也向下運動。這種沒有其它效果的向下運動由將與止動爪支撐件174的凸肩175相接觸的凸肩173進行限制。在兩凸肩173、175相互接觸之后，C形圈190被從凹陷194移回到凹陷192中，使得止動爪支撐件174上帶有型廓的上部段176與止動爪182的回縮表面188相互作用，由此使得止動爪182與TRSV凸肩183脫開，并回縮到作動之前的狀態(tài)。在止動爪182回縮的同時，下部鎖卡夾套162到達下部軸桿156面向下方的表面167處，下部軸桿156允許下部鎖卡夾套162嵌卡回其作動前的尺寸中，但卻處于表面167下方的不同位置上。該運動使工具的下端與TRSV脫離開，并結(jié)束了鎖通操作過程。對于操作人員而言，鎖通操作結(jié)束的標(biāo)志就是一旦止動爪182和夾套162與TRSV10脫開之后，工具將下降約8英寸。圖4A-4G表示了在下降了約8英寸之后工具上各部件的位置。
隨著鎖通操作完成，就到了與舊的活塞腔筒20聯(lián)通的時間，以便于可安裝一個新的井纜回收式安全閥，并從原先的控制管線22進行操作?？梢钥吹嚼梦挥趫D4A和圖4B所示位置的工具，上部軸套34與止動爪54相接觸，由此重新對這些止動爪施加了載荷，而這些止動爪在開始執(zhí)行鎖通操作時通過移動進入到凹陷70中而被卸載。參見圖6，可以領(lǐng)會到隨著上方部件32、36、34、38進一步向下運動，止動爪54被促頂向下方，由此將上部鎖卡心軸56也向下促頂。該運動對剪切螺釘86施加了載荷，并在選定的載荷下將螺釘剪斷，從而使得引導(dǎo)件94開始向下運動，而該引導(dǎo)件94自身將對位夾套108向下促頂。在這一點上應(yīng)當(dāng)指出的是將對位夾套108的向下促頂并非是在對位突出部110處對位夾套108的上邊緣進行作用，而是在夾套的短端109處進行促頂，在各個附圖中，短端用虛線表示以標(biāo)注其位置，而且在圖8D、9D、10D中，還用偏斜的虛線來表示短端109是如何相對于心軸112產(chǎn)生作用的。由此可清楚地看出通過斜角95和心軸頸縮113的組合作用將夾套上的短的指狀物向內(nèi)促頂。
對位夾套108隨著向下移動，其將在原先TRSV10的凹陷區(qū)域111中向外移動，由此使得對位突出部110位于對位型廓體14上。為了使附圖能最為清楚地表示出裝置的運動，將對位突出部表示在與其所需的最終對正位置轉(zhuǎn)過180度的原先位置上?？梢岳斫鈱ξ恍屠w14環(huán)繞著TRSV的周長，其形狀如同一前密后開的拖鞋，從而，不論初始下放時聯(lián)通及鎖通裝置處于什么樣的定向姿態(tài)，對位突出部110都將被對位型廓體14上的某一部分托住，由此能轉(zhuǎn)動到對正位置，以允許切割裝置形成所需的聯(lián)通。還需要指出的是通常是不使用裝置30的，直到從原先的完井后經(jīng)過足夠長的時間才使用該裝置，足夠長的時間后，井下表面上易于形成積垢。由于易于出現(xiàn)這樣的狀況，所以希望在工具突出部110上設(shè)置鑿狀的切割邊緣，以切割穿過積垢，從而使得突出部能與預(yù)期的那樣緊隨著型廓體14。在圖12中用標(biāo)號208示意性地表示了鑿狀的切割特征。
參見圖7C和圖7D，在圖示的狀態(tài)下，裝置已將對位夾套108旋轉(zhuǎn)，由此使引導(dǎo)件94位于合適的位置中。在該合適的對正位置上，切割器止動爪98和切割器100被定位在原先TRSV10活塞腔筒20的縱向上方。上部軸桿38及其相關(guān)部件的進一步向下移動使得上部鎖卡心軸56、引導(dǎo)件94、以及切割器止動爪98與切割器100一起繼續(xù)向下移動，從而與心軸112的錐臺形區(qū)段114、116接觸，以對切割器進行定位，由此開啟了與活塞腔筒20的聯(lián)通通道。一旦切割器被正確地定位之后，槽縫127的用途就變得明顯了。在這一點上，在此過程中，對位夾套108已被旋轉(zhuǎn)，并掉落到其位于TRSV10上的保持槽縫中，從而無法再向下運動，但切割器100仍然位于活塞腔筒20的上方。上部鎖卡心軸56及其相關(guān)部件(上文已作介紹)進一步的向下運動使得切割器100沿縱向向下移動到錐臺部分114、116上，并進入TRSV10的活塞腔筒20中，從而切入到活塞腔筒20中的路徑中，由此將TRSV10的內(nèi)部與來自于原控制管線表面或其它遠程地點聯(lián)通。為了使引導(dǎo)件94向下運動以允許切割器進入到活塞腔筒20中，引導(dǎo)件94必須能相對于對位夾套108移動。槽縫127使這樣的運動變?yōu)榭赡?。圖8D表示了位于活塞腔筒20內(nèi)部空間內(nèi)的切割器。在這一點上，參見圖9，工具將被從井下環(huán)境中拉出，因而為隨后送入的WRSV或其它替代閥或工具讓路。在開始利用打撈頸32向井上牽拉之后，上部軸桿38在上部鎖卡心軸56中向上移動，直到上部軸桿38的底端斜角48托在環(huán)體58上為止，從而，上部軸桿38可向上拉上部鎖卡心軸70。另外，切割器止動爪未受到錐臺結(jié)構(gòu)114、116的支撐，并被切割器保持器96恢復(fù)到其原先未作動時的位置。圖9、10、以及圖11表示了這樣的情形。隨著打撈頸達到最大延伸，上部鎖卡心軸56移動返回到其原先位置，在該位置上，上部鎖卡延長部64上的凸肩與引導(dǎo)件94重新與鎖卡支撐件80接觸。進一步的向上牽拉解除了對夾套型廓體72的支撐，從而型廓體將塌縮，進而與TRSV10脫開，這樣，工具可從井孔中撤出。
作為對上文討論的控制系統(tǒng)聯(lián)通及鎖通工具第一實施方式的進一步描述，可用替代部件來取代某些部件。這些替代部件可以單獨地取代上述的那些部件，也可成組地或全部集中地取代上述的部件。
在一種備選部件中，圖2C所示的切割器止動爪98被改動為在心軸112的外部上滑動。切割器止動爪98a(參見圖13)被制成包括滑動區(qū)域400，其具有一個角度，該角度被計算成與心軸112相對于切割器角度的外部尺寸相配合。在使用過程中，該區(qū)域400在心軸112的外部上滑動。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計為切割器止動爪98a提供了更大的穩(wěn)定性，這是由于使止動爪在其全部運動過程中更大比例的表面積受到支撐。在某些應(yīng)用中，這樣的設(shè)計是有利的。在其它方面，工具的工作過程與上述的過程相同。
在另一種備選部件中，對圖2E所示的下部軸桿156進行了改動，且圖14表示出了改型的下部軸桿156a。一組扇段404被布置成與一凹陷402相接合，同時在界面406處保持著與滑動件140的接觸。扇段404被內(nèi)套管134的內(nèi)部保持在接合位置上。在內(nèi)套管134a的內(nèi)部設(shè)置了一個凸部407，以允許扇段404向外移動而脫離下部軸桿156a上的凹陷402。一旦脫離之后，該裝置的工作過程就與上述相同了。
該備選構(gòu)造使得工具能承受下部軸桿上的沖擊載荷，同時，可以在不將剪切螺釘158過早剪斷的情況下將工具送入井下。
參見圖15，圖中表示了又一種部件，其是對圖2F所示部件的改型—即下部軸桿156和下部軸桿延長部170。如上所述，并如圖2F所示，下部軸桿156利用螺紋與下部軸桿延長部170進行連接。還采用了調(diào)節(jié)螺釘168來防止兩部件之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。如圖15所示，下部軸桿和下部軸桿延長部被一延長的下部軸桿408取代。軸桿408包括一夾套支撐件410，其利用剪切構(gòu)件412連接到軸桿408上。夾套支撐件410提供了原來由圖2F所示表面160和164提供的斜角。因而，可以理解，夾套支撐件410的作用在于在裝置的工作過程中，在合適的時刻將下部鎖卡夾套162向外促頂。如上文提到的那樣，夾套支撐件410通過剪切螺釘?shù)燃羟袠?gòu)件412連接到軸桿408上，因而，如果需要的話，通過在剪切螺釘上施加足夠大的預(yù)定載荷以將它們剪斷，就能實現(xiàn)二者的分離。如果工具遇到一個阻礙鎖卡件正確地擴張到預(yù)期溝槽中的障礙物時，上述的設(shè)計就具有重要作用。除了其它因素之外，出現(xiàn)上述阻礙的原因可以是巖屑或定位錯誤的問題。在此情形下，圖2F所示的工具可能會被卡住。圖15所示的詳細改型則解決了這種潛在的問題，其通過將螺釘412剪斷而允許延長的下部軸桿408相對于夾套支撐件410移動，進而允許裝置繼續(xù)工作。
參見圖16，在前文所述實施方式的最后一種替代部件中，圖2G所示的端帽198被改成了兩個部件一端帽安裝件414和一個端帽頭416。端帽安裝件414被安裝到下部軸桿延長部170或延長的下部軸桿408上—這取決于采用的是那一種實施方式。為了對圖16進行討論，表示的是軸桿408，但可以理解能采用任一種軸桿。在螺紋418和調(diào)節(jié)螺釘410處進行安裝，所述安裝阻止這些部件之間出現(xiàn)相對運動。與圖3G所示的上述實施方式相同，端帽安裝件414上帶有螺紋200。端帽安裝件414被連接到端帽頭416上。如圖所示，端帽頭416利用螺紋422緊固起來。端帽頭416包括流體旁通口424，以減小下放工具時的流體阻力。還要指出的是端帽頭可由黃銅或其它較軟的材料制成，以便于在井孔中下放工具時能減輕對密封孔的損傷。
可以理解本申請中上文所述的工具可采用這些替代部件中的任一部件、任何一組部件、或全部替代部件。
盡管上文已表示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但在不悖離本發(fā)明思想和保護范圍的前提下，可作出多種形式的改動和替換。因而，不難理解上文對本發(fā)明的描述是例示性的，而非限定性的。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)通及鎖通裝置，其包括一鎖通部分，其包括一鎖卡件，該鎖卡件被設(shè)計為與一安全閥關(guān)閉構(gòu)件上的轉(zhuǎn)換型廓體相接合；一聯(lián)通部分，其被設(shè)計為使切割器與安全閥中的一個非環(huán)形液壓腔筒可旋轉(zhuǎn)地對正，并用該切割器在軸向上切入到液壓腔筒中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)通及鎖通裝置，其特征在于鎖通部分還包括可與安全閥進行接合的定位止動爪，用以確保鎖卡件與轉(zhuǎn)換型廓體相接合，并在對關(guān)閉構(gòu)件進行轉(zhuǎn)換時支撐著所述裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)通及鎖通裝置，其特征在于聯(lián)通部分還包括一對位裝置，其被設(shè)計為與安全閥上的一個對位型廓體相接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聯(lián)通及鎖通裝置，其特征在于對位裝置與切割器可操作地相聯(lián)系，從而在對位裝置對位時，切割器與非環(huán)形液壓腔筒旋轉(zhuǎn)地對正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)通及鎖通裝置，其特征在于工具還包括一上部鎖卡件，用于卡在安全閥上的一個型廓體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聯(lián)通及鎖通裝置，其特征在于上部鎖卡件可由一選擇性鎖卡件進行接合，以防止實現(xiàn)接合，直到被選擇時為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聯(lián)通及鎖通裝置，其特征在于選擇性鎖卡件被設(shè)置為與上部鎖卡件進行接合，以防止上部鎖卡件接合到安全閥中，直到通過將選擇性鎖卡件移向工具的下端而使選擇性鎖卡件與上部鎖卡件脫開為止。
8.一種選擇性的夾套，其包括一套管，該套管具有一個或多個指狀物，其中的至少一個指狀物具有一連接特征部；一粗大端，其向套管的徑向外側(cè)延伸；以及一鎖卡阻抑件，其可與一鎖卡件相接合，以阻止其與其它結(jié)構(gòu)接合起來。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的選擇性夾套，其特征在于所述粗大端的尺寸被設(shè)計成與其它結(jié)構(gòu)減小的直徑部接觸，從而，通過對安裝有該選擇性夾套的裝置施加一個向上的拉力，能使選擇性夾套從所述鎖卡件上解脫出。
10.一種油管回收式安全閥，其包括一殼體；一安裝在殼體上的流管；一關(guān)閉構(gòu)件，其利用可被選擇性剪斷的構(gòu)件安裝在殼體上，該關(guān)閉構(gòu)件可對流管作出響應(yīng)而進行工作；一偏置構(gòu)件，其與流管保持工作聯(lián)系；以及一液壓控制流體，其與流管保持可加壓的聯(lián)通關(guān)系。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的油管回收式安全閥，其特征在于殼體還包括一個位于其中的對位型廓體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的油管回收式安全閥，其特征在于殼體還包括一個鎖定突出部，其被設(shè)計成在將可剪斷構(gòu)件剪斷之后將關(guān)閉構(gòu)件保持在通路位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的油管回收式安全閥，其特征在于殼體還包括一鎖止型廓體，其被設(shè)計為與一個隨后下放的、具有互補型廓體的聯(lián)通及鎖定工具相接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的油管回收式安全閥，其特征在于所述對位型廓體位于一套管上，該套管被安裝在該油管回收式安全閥上。
15.一種方法，該方法用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥的功能，該方法包括步驟將一聯(lián)通及鎖通工具下放到井筒中；將所述工具定位在油管回收式安全閥中；剪斷油管回收式安全閥中的可剪切構(gòu)件，以使油管回收式安全閥的關(guān)閉構(gòu)件可動；對關(guān)閉構(gòu)件進行轉(zhuǎn)換，以將該構(gòu)件鎖定在通流狀態(tài)；對一切割器進行定向；以及與油管回收式安全閥的活塞腔筒在縱向上建立流體聯(lián)通關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于還包括步驟去掉聯(lián)通及鎖通工具。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于還包括步驟下放一井纜回收式安全閥。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于還包括步驟用來自于原控制管線的液壓流體壓力控制井纜回收式安全閥。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于所述剪斷步驟包括將工具上的一型廓體接合到關(guān)閉構(gòu)件上的一轉(zhuǎn)換型廓體上，并向下促頂型廓體，以向可剪切構(gòu)件施加載荷并將其剪斷。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)換步驟包括使關(guān)閉構(gòu)件在一油管回收式安全閥殼體中位于一突出部的后方，以便于將關(guān)閉構(gòu)件鎖定在通路狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于對切割器進行定向的步驟包括操作使油管回收式安全閥中的一型廓體與一對位裝置相接合；旋轉(zhuǎn)所述對位裝置；相對著對位裝置旋轉(zhuǎn)切割器，以將其轉(zhuǎn)動到一個與非環(huán)形液壓腔實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對正的位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于建立流體聯(lián)通關(guān)系的步驟包括操作驅(qū)動切割器使其進入到液壓腔內(nèi)，以切斷其中的一個開口。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于所述驅(qū)動作用只是軸向上的。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于所述驅(qū)動作用是沿軸向和徑向同時進行的。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的、用于在利用原控制管線的條件下取代油管回收式安全閥功能的方法，其特征在于下放井纜回收式安全閥的步驟包括操作在井纜回收式安全閥的上端和下端設(shè)置密封件，所述密封件靠著油管回收式安全閥中的密封孔進行密封。
26.一種井下聯(lián)通工具，其包括一切割器，其被布置在工具上；一結(jié)構(gòu)特征部，其位于工具上，用于將切割器與一液壓腔筒處的一個選定目標(biāo)定向，從而使切割器相對于一個容納著所述液壓腔筒的工具在軸向切入到腔筒中。
27.一種井下聯(lián)通工具，其包括一切割器，該切割器被設(shè)計成相對于一單個工具的縱向軸線沿軸向切入到該單個工具中的液壓腔筒內(nèi)。
28.一種用于與已有液壓腔筒聯(lián)通的方法，其包括步驟將一聯(lián)通工具下放到井下的目標(biāo)地點處；將工具中的一切割器與已有的液壓腔筒對正；以及沿軸向切入到液壓腔筒中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聯(lián)通及鎖通裝置，其包括一鎖通部分，其包括一鎖卡件，該鎖卡件被設(shè)計為與一安全閥關(guān)閉構(gòu)件上的轉(zhuǎn)換型廓體相接合。該裝置還包括一聯(lián)通部分，其被設(shè)計為使切割器與安全閥中的一個非環(huán)形液壓腔筒旋轉(zhuǎn)對正，并利用該切割器在軸向上切入到液壓腔筒中。本發(fā)明還公開了一種方法，該方法用于在利用原控制管線的條件下取代安全閥的功能，該方法包括步驟將一聯(lián)通及鎖通工具下放到井筒中；將所述工具定位在油管回收式安全閥中；剪斷安全閥中的螺紋，以使油管回收式安全閥的一個關(guān)閉構(gòu)件成為可動的。該方法還包括步驟對關(guān)閉構(gòu)件進行轉(zhuǎn)換，以將該構(gòu)件鎖定在通流狀態(tài)；對一切割器進行定向；并與安全閥的活塞腔筒在縱向上建立流體聯(lián)通關(guān)系。
文檔編號E21B23/02GK1910337SQ200480027546
公開日2007年2月7日 申請日期2004年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者S·C·斯特拉坦, T·S·邁爾利 申請人:貝克休斯公司