專利名稱：聯(lián)接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聯(lián)接裝置，用于連接和斷開底孔設(shè)備
(bottom-hole equipment),其中聯(lián)接裝置包括一個(gè)陽頭部分，其設(shè)置 在盤繞油管(coiled tubing )的一端，還包括一個(gè)陰頭部分。更具體地， 本發(fā)明設(shè)計(jì)一種聯(lián)接裝置，可以在陽頭和陰頭部分連接時(shí)自動(dòng)鎖緊， 該聯(lián)接裝置包括用于確認(rèn)是否鎖緊的裝置。
背景技術(shù)：
有一些公知的用于盤繞油管的聯(lián)接裝置。這些聯(lián)接裝置通常都包 括一個(gè)陽頭部分和一個(gè)陰頭部分，其中陽頭部分可以固定在盤繞油管 的一端，陰頭部分可以作為底孔設(shè)備的一部分，其可以承接盤繞油管。
當(dāng)在甲板上連接這些聯(lián)接部件時(shí)，因?yàn)楸P繞油管硬度很高，很難 將盤繞油管準(zhǔn)確定位，因此聯(lián)接部件需要被設(shè)計(jì)成可以簡單地對(duì)準(zhǔn)連 接位置。該組件還需要可以在井筒中連接，當(dāng)聯(lián)接部件被向下帶入鉆 井中盤繞油管的一個(gè)末端處，來與先前已經(jīng)設(shè)置在井筒中的其他聯(lián)接 部件進(jìn)行連接。
上述提到的這種聯(lián)接裝置的實(shí)例已在美國專利公開文本 6460900， 6450541， 5787982， 6439305和6698514中有所描述，這些 公開文本可以進(jìn)行參考。
上述提及的專利申請(qǐng)沒有 一個(gè)描述了具有確認(rèn)裝置的聯(lián)接裝置， 該確認(rèn)裝置可以確認(rèn)是否聯(lián)接和鎖緊。描述的任何聯(lián)結(jié)裝置都無法通 過聯(lián)接部件的連接自動(dòng)鎖緊，其中連接和斷開發(fā)生在作業(yè)線中的同一 位置處，而無需任何進(jìn)一步的操作，除了將聯(lián)接部件進(jìn)行連接。需要 一種用于盤繞油管的聯(lián)接裝置，其在聯(lián)接部件連接時(shí)聯(lián)接裝置自動(dòng)鎖 緊。需要一種聯(lián)接裝置，在連接之后，確認(rèn)裝置立刻可以確認(rèn)是否鎖緊。
在專利公開文本EP0298683B1中描述了 一種井下鎖緊組件，其具 有一個(gè)確認(rèn)裝置，可以確認(rèn)是否聯(lián)接。但是，該確認(rèn)只有在其中一個(gè) 聯(lián)接部件，所謂的連接工具(running tool)(11 )與底部聯(lián)接部件(12 )， 鎖緊心軸體斷開之后，才能進(jìn)行，所述聯(lián)接裝置相對(duì)復(fù)雜，并且不能 通過聯(lián)接部件的簡單連接而自動(dòng)鎖緊。
更具體地，專利公開文本EP0298683B1中描述了一種井下鎖緊組 件，其包括一個(gè)連接到連接工具(11)上的鎖緊心軸(10)，該連接工 具將位于鎖緊心軸(IO)基體內(nèi)的內(nèi)心軸(13)保持固定在一位置處， 該位置可以使鎖緊心軸(10)上的鎖定鍵(20)保持在鎖緊心軸基體 (12 )的外徑內(nèi)，剪切銷(34 )適用于向下剪切抵靠對(duì)應(yīng)管接頭(landing nipple),從而延伸鍵(20)，剪切銷(33)適用于向上剪切從而釋放 連接工具(11 )，所述連接工具(11 )具有一個(gè)轉(zhuǎn)向設(shè)備(tell-tale device ) (30 )，用于指示鎖緊心軸(10 )準(zhǔn)確設(shè)置在對(duì)應(yīng)管接頭內(nèi)，內(nèi)心軸(13 ) 被促使向上彈回，例如鉆井內(nèi)流動(dòng)方向，從而觸動(dòng)鎖定鍵進(jìn)行鎖緊， 還具有鎖閂裝置(22)，用于將內(nèi)心軸保持向下布置，來抵靠它的彈性 裝置優(yōu)先于設(shè)定鎖緊，區(qū)別在于，該連接工具(11)具有承載一個(gè)通 過剪切銷(32)連接在其上的轉(zhuǎn)向夾頭裝置(30)，所述夾頭裝置適用 于當(dāng)在設(shè)定鎖緊之后連接工具(11)從鎖緊心軸處釋放時(shí)，從而與鎖 緊心軸(10)脫離接觸，如果鎖定鍵(20)準(zhǔn)確設(shè)定并且堵塞內(nèi)心軸 (13)，如果鎖定鍵(20)沒有準(zhǔn)確設(shè)定，剪切剪切銷(32),所述夾頭 裝置適用于保持在所述連接工具(11)上，當(dāng)所述連接工具(11)從 所述心軸(10)釋放，當(dāng)所述鎖定鍵(20)準(zhǔn)確設(shè)定，當(dāng)所述鎖定鍵 (20)沒有準(zhǔn)確設(shè)定時(shí)，撤回連接工具(11)。鎖閂裝置(22)包括縱 向延伸的指狀裝置(finger mean ) ( 22 )，其位于內(nèi)心軸的外表面上， 向內(nèi)水平偏壓，但是定位在主體(12)的內(nèi)表面上的槽(24， 25)以 為了鎖緊準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)。在連接工具上的夾頭裝置還包括多個(gè)縱向延伸的 指狀體，如果鎖閂的指狀裝置位于主題的上方槽中，其適用于不損壞 地向上穿過內(nèi)心軸基體，來撞擊所迷指狀裝置，如果所述指狀裝置還
5沒有離開夾頭裝置的路徑之外，這意味著沒有成功鎖緊。
因而需要一種簡化的，克服上述種種缺陷的聯(lián)接裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明滿足上述提及的種種需求，提供一種用于連接和斷開底孔
設(shè)備的聯(lián)接裝置，其包括 一個(gè)具有圓錐形插入部的陽頭部分，該插 入部帶有鎖緊槽，陽頭部分設(shè)置在盤繞油管的一端；和一個(gè)陰頭部分， 其包括一個(gè)位于頂端的插孔和一個(gè)外殼，該外殼構(gòu)成陰頭部分中從插 孔到底端這部分的外部，其中插孔呈圓錐形，適于接收陽頭部分的插 入部。該聯(lián)接裝置的不同之處在于，該陰頭部分還包括
一個(gè)保持打開套筒，其位于外殼內(nèi)朝頂端方向設(shè)置，鄰接插孔并 位于插孔下方，該保持打開套筒可以在外殼內(nèi)朝底端方向軸向滑移， 并且它的內(nèi)徑小于插孔，
鎖定爪，其具有偏壓裝置來徑向向內(nèi)推壓鎖定爪，該鎖定爪設(shè)置 在外殼和保持打開套筒之間，
鎖緊套筒，其具有偏壓裝置來向頂端推壓鎖緊套筒，該鎖緊套筒 可以在外殼內(nèi)鎖定爪下方軸向滑移，其朝向頂端的開口內(nèi)徑足夠大， 大到可以接收保持打開套筒，其外徑小于或等于處于舒展位置(extend position)的鎖定爪，
驗(yàn)證銷，其具有偏壓裝置來徑向向內(nèi)推壓驗(yàn)證銷，該驗(yàn)證銷在陽 頭和陰頭部分連接之前，其外端延伸到外殼外部。
陽頭和陰頭部分連接時(shí)聯(lián)接裝置將自動(dòng)鎖緊，首先保持打開套筒 通過插入部被推入鎖緊套筒中，之后將鎖定爪推入插入部的槽中，之 后向上推動(dòng)鎖緊套筒包住鎖定爪并將鎖定爪鎖緊，之后當(dāng)鎖緊套筒到 達(dá)鎖緊位置時(shí)驗(yàn)證銷將被立刻壓入鎖緊套筒中的專用開口中，從而驗(yàn) 證確認(rèn)鎖緊。
偏壓裝置優(yōu)選為彈簧。聯(lián)接裝置優(yōu)選包括多個(gè)具有預(yù)張緊彈簧的 驗(yàn)證銷。由于作用距離長，彈簧優(yōu)選強(qiáng)度高，可用性高的。
鎖緊套筒優(yōu)選包括一個(gè)座，用于接收一個(gè)球體，該球體可以向下
6放入盤繞油管中，當(dāng)球體密封座在該座上時(shí)，通過在盤繞油管中施加 壓力，可以將聯(lián)接裝置打開。因而提供了一種簡單斷開的過程，其可
以在地面上進(jìn)行。另外，陰頭部分在外殼內(nèi)具有一個(gè)旁通口，該旁通
口可以打開用于灌注低壓流體來打開聯(lián)接裝置。
鎖緊槽和鎖定爪優(yōu)選其軸向表面與聯(lián)接裝置縱軸的夾角小于卯。， 從而使當(dāng)鎖緊套筒處在低位時(shí)通過施加軸向力，陽頭和陰頭部分可以 很容易斷開。


本發(fā)明通過七個(gè)附圖來說明，它們是 圖l是示出了基于本發(fā)明聯(lián)接裝置中所有部件的截面圖， 圖2示出了基于本發(fā)明的聯(lián)接裝置，其陽頭部分和陰頭部分尚未 完全接合，
圖3示出了基于本發(fā)明的聯(lián)接裝置，其陽頭部分和陰頭部分已經(jīng) 接合，
圖4示出了基于本發(fā)明的聯(lián)接裝置，其鎖緊套筒已經(jīng)上推，
圖5示出了基于本發(fā)明的聯(lián)接裝置，其驗(yàn)證銷已經(jīng)插到位，該聯(lián)
接裝置已經(jīng)可以進(jìn)行工作，
圖6示出了通過使用一個(gè)球體，向下放入盤繞油管中，斷開聯(lián)接
裝置，
圖7示出了另一種斷開方法。
具體實(shí)施例方式
首次參見圖1,其示出了基于本發(fā)明的聯(lián)接裝置1,該裝置包括一 個(gè)陽頭部分2，該部分具有一個(gè)帶有鎖定槽4的錐形插入部3，這個(gè)陽 頭部分設(shè)置在盤繞油管(未示出)的一端。另外，還示出了陰頭部分 5，其頂端6具有一個(gè)錐形插孔，適用于連接陽頭部分的插入部，還具 有一個(gè)外殼8,其構(gòu)成陰頭部分中從插孔到底端9這部分的外部。在 陰頭部分外殼的內(nèi)部具有一個(gè)保持打開套筒10，其朝頂端方向設(shè)置，但是在插孔下方，保持打開套筒可以在外殼內(nèi)朝底端方向軸向滑動(dòng)。
另外，還示出了具有預(yù)張緊彈簧12的鎖定爪ll，其設(shè)置在外殼和保 持打開套筒之間，使得預(yù)張緊彈簧朝保持打開套筒的方向推壓鎖定爪。 另外，具有預(yù)張緊彈簧14的鎖緊套筒13設(shè)置在鎖定爪下方，其朝向 頂端的開口的內(nèi)徑足夠大，大到可以容納保持打開套筒，其外徑小于 或等于處在舒展?fàn)顟B(tài)時(shí)的鎖定爪的外徑，預(yù)張緊彈簧14在陽頭部分和 陰頭部分接合之前推壓鎖緊套筒抵靠鎖定爪。另外，還示出了兩個(gè)具 有預(yù)張緊彈簧16的驗(yàn)證銷15,該驗(yàn)證銷15在陽頭和陰頭部分接合之 前，其外端一直延伸到外殼的外面。陽頭和陰頭部分結(jié)合時(shí)，聯(lián)接裝 置將自動(dòng)鎖緊，首先保持打開套筒10通過插入部被推入鎖緊套筒13 中，之后將鎖定爪11推入插入部的槽4中，之后向上推動(dòng)鎖緊套筒包 住鎖定爪并將該鎖定爪鎖緊，之后當(dāng)鎖緊套筒到達(dá)鎖緊位置時(shí)驗(yàn)證銷 15將被立刻壓入鎖緊套筒上的專用開口 17中，從而驗(yàn)證確認(rèn)鎖緊。 圖1上進(jìn)一步詳細(xì)示出了驗(yàn)證銷的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證銷15和處在銷外側(cè) 的預(yù)張緊彈簧16在圖中放大示出。還詳細(xì)示出了彈簧16是如何被限 定在銷上的放大端頭和鎖緊裝置之間的，該鎖緊裝置通過螺紋或其他 方式固定在外殼上。
建設(shè)性設(shè)計(jì)方案，其包括預(yù)張緊彈簧或其他彈性部件，從而使保 持打開套筒IO—旦被向下推壓進(jìn)鎖緊套筒13中，鎖緊和接下來的確 認(rèn)動(dòng)作自動(dòng)進(jìn)行。因此，將陽頭和陰頭部分聯(lián)接起來，鎖緊動(dòng)作將自 動(dòng)開始，而無需其他操作，只需要將聯(lián)接的部件合在一起。
圖2到5進(jìn)一步詳細(xì)示出了鎖緊的過程。在圖2中，陽頭部分的 插入部3部分放入陰頭部分的插孔7中，該插入部3毗鄰保持打開套 筒10。圖3示出了聯(lián)接裝置，通過將陽頭和陰頭部分合在一起，該插 入部3向下推動(dòng)保持打開套筒10，使其進(jìn)入鎖緊套筒13中，鎖定爪 11由于受到預(yù)張緊彈簧12的作用，實(shí)現(xiàn)與插入部的鎖定槽4相接合， 但是是在向上推動(dòng)鎖緊套筒13之前。圖4示出了接合，鎖緊套筒13 由于受到預(yù)張緊彈簧14的作用，被向上推來包住鎖定爪11，從而鎖 緊鎖定爪。圖5示出了可以使用的聯(lián)接裝置，其中驗(yàn)證銷15受到預(yù)張
8緊彈簧16的作用，已經(jīng)被推進(jìn)鎖緊套筒上的開口 17中，從而確認(rèn)是 否接合和鎖緊。
圖6示出了聯(lián)接裝置是如何斷開的，將一個(gè)球體19向下放入盤繞 油管中，球體19鄰接在鎖緊套筒上的座18，之后通過盤繞油管在球 體上施加壓力，使鎖緊套筒被推回它的底端位置，從而使陽頭部分通 過軸向力可以從陰頭部分中拔出。球體19在斷開后還留在陰頭部分 中，之后與陰頭部分一起移除。但是，還可以對(duì)鎖緊套筒進(jìn)行優(yōu)化調(diào) 整，使其延伸設(shè)置在陽頭部分中，其中設(shè)置有用于球體的座，這樣球 體將留在陽頭部分的末端，可以一同向上帶到地面上。
圖7示出了斷開的另一種方法，其通過施加一個(gè)壓力P，作用在
外殼中的開口處的驗(yàn)證銷上，使在鎖緊套筒和外殼之間構(gòu)成的活塞腔 受到壓力，從而使鎖緊套筒移到打開位置釋放鎖定爪。
偏壓或預(yù)張緊裝置可以不同于圖示的方案設(shè)置，例如將彈簧設(shè)置 在不同形狀的槽中，或者可以使用其他種類的彈性元件替代彈簧。驗(yàn) 證銷也可以改變?cè)O(shè)置，例如進(jìn)一步加長到鎖緊套筒上，如果鎖緊套筒 外壁最寬部分加長。
如果在地面上進(jìn)行斷開，驗(yàn)證銷可以預(yù)先拔出。在井下(井筒內(nèi)) 斷開，受到鎖緊套筒錯(cuò)移帶來的剪切力驗(yàn)證銷將被破壞，之后陽頭和 陰頭部分受到軸向力可以斷開。
該聯(lián)接裝置可以在地面上或井下進(jìn)行接合。在井下接合時(shí)，可以 通過拉力測試來確認(rèn)鎖緊，但是，在井下接合時(shí)，最好對(duì)驗(yàn)證銷進(jìn)行 調(diào)整，將所述銷接合一個(gè)可以在地面上觀察的位置傳送器(position transmitter )，從而能夠在地面確認(rèn)是否接合和鎖緊，而無需拉力測試。
權(quán)利要求
1、一種用于連接和斷開底孔設(shè)備的聯(lián)接裝置(1)，其包括一個(gè)具有圓錐形插入部(3)的陽頭部分(2)，該插入部帶有鎖緊槽(4)，陽頭部分設(shè)置在盤繞油管的一端；和一個(gè)陰頭部分(5)，其包括一個(gè)位于頂端(6)的插孔(7)和一個(gè)外殼(8)，該外殼構(gòu)成陰頭部分中從插孔到底端(9)的外部，其中插孔呈圓錐形，適于接收陽頭部分的插入部，其特征在于，該陰頭部分還包括一個(gè)保持打開套筒(10)，其位于外殼內(nèi)朝頂端方向設(shè)置，鄰接插孔并位于插孔下方，該保持打開套筒可以在外殼內(nèi)朝底端方向軸向位移，并且它的內(nèi)徑小于插孔，鎖定爪(11)，其具有偏壓裝置(12)來徑向向內(nèi)推壓鎖定爪，該鎖定爪設(shè)置在外殼和保持打開套筒之間，鎖緊套筒(13)，其具有偏壓裝置(14)來向頂端推壓鎖緊套筒，該鎖緊套筒設(shè)置成可以在外殼內(nèi)鎖定爪下方軸向位移，其朝向頂端的內(nèi)徑足夠大，以接收保持打開套筒，其外徑小于或等于處于伸展位置的鎖定爪，驗(yàn)證銷(15)，其具有偏壓裝置(16)來徑向向內(nèi)推壓驗(yàn)證銷，該驗(yàn)證銷在陽頭和陰頭部分連接之前，其外端延伸到外殼外部，以致通過使陽頭和陰頭部分連接，聯(lián)接裝置將自動(dòng)鎖緊，首先保持打開套筒(10)通過插入部被推入鎖緊套筒(13)中，之后將鎖定爪(11)推入插入部的槽(4)中，之后向上推動(dòng)鎖緊套筒，包住鎖定爪并將所述鎖定爪鎖緊，之后當(dāng)鎖緊套筒一處于鎖緊位置時(shí)，驗(yàn)證銷將被壓入鎖緊套筒中的專用開口(17)中，從而驗(yàn)證正確地鎖緊。
2、 如權(quán)利要求l所述的聯(lián)接裝置，其特征在于包括幾個(gè)具有預(yù)張緊彈簧(16)的驗(yàn)證銷(15)。
3、 如權(quán)利要求l所述的聯(lián)接裝置，其特征在于鎖緊套筒(13)具有一個(gè)用于接收一個(gè)球體(19)的 座(18)，該球體可以向下放入盤繞油管中，以致當(dāng)球體密封地放置在該座上時(shí)，通過在盤繞油管中施加壓力，可以將聯(lián)接裝置打開。
4、 如權(quán)利要求l所述的聯(lián)接裝置，其特征在于鎖緊槽(4 )和鎖定爪(11)的軸向表面與聯(lián)接裝置縱 軸的夾角小于90。，從而使當(dāng)鎖緊套筒處在低位時(shí)，通過施加軸向張 力，陽頭和陰頭部分可以斷開。
5、 如權(quán)利要求l所述的聯(lián)接裝置， 其特征在于偏壓裝置(12， 14， 16)為彈簧裝置。
6、 如權(quán)利要求l所述的聯(lián)接裝置，其特征在于陰頭部分在外殼內(nèi)具有一個(gè)旁通口 (feed through), 該旁通口可以打開，用于灌注壓力流體來打開聯(lián)接裝置。
全文摘要
用于連接和斷開底孔設(shè)備的聯(lián)接裝置(1)，其包括一個(gè)具有圓錐形插入部(3)的陽頭部分，該插入部帶有鎖緊槽(4)，陽頭部分設(shè)置在盤繞油管的一端；和一個(gè)陰頭部分(5)，其包括一個(gè)位于頂端(6)的插孔(7)和一個(gè)外殼(8)，該外殼構(gòu)成陰頭部分中從插孔到底端(9)這部分的外部，其中插孔呈圓錐形，適于接收陽頭部分的插入部，其區(qū)別在于，該陰頭部分還包括一個(gè)保持打開套筒(10)，其位于外殼內(nèi)朝頂端方向設(shè)置，鄰接插孔并位于插孔下方，該保持打開套筒可以在外殼內(nèi)朝底端方向軸向滑移，并且它的內(nèi)徑小于插孔；設(shè)置在外殼和保持打開套筒之間的鎖定爪(11)，其具有偏壓裝置(12)來徑向向內(nèi)推壓鎖定爪，鎖緊裝置(13)，其可以在外殼內(nèi)鎖定爪下方軸向滑移，其具有偏壓裝置(14)來向頂端推壓鎖緊套筒，其內(nèi)徑小于或等于處于舒展位置的鎖定爪；驗(yàn)證銷(15)，其具有偏壓裝置(16)來徑向向內(nèi)推壓驗(yàn)證銷，該驗(yàn)證銷在陽頭和陰頭部分連接之前，其外端延伸到外殼外部。當(dāng)陽頭和陰頭部分連接時(shí)聯(lián)接裝置將自動(dòng)鎖緊，首先保持打開套筒(10)通過插入部被推入鎖緊套筒(13)中，之后將鎖定爪(11)推入插入部的槽(4)中，之后向上推動(dòng)鎖緊套筒包住鎖定爪并將鎖定爪鎖緊，之后驗(yàn)證銷將被壓入鎖緊套筒中的專用開口(17)中，從而驗(yàn)證確認(rèn)鎖緊。
文檔編號(hào)E21B17/02GK101506461SQ200780031331
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者A·布坎南, K·T·內(nèi)斯維克, V·達(dá)格斯塔德 申請(qǐng)人:斯塔特石油公開有限公司