專(zhuān)利名稱(chēng)：插座接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及用來(lái)操作送入井工具功能的落錘、插塞或鏢形件(dart)，且特定而言涉及帶有鏢形件就位(landing)臺(tái)肩以可變地允許流體在工具操作后流過(guò)下落部件的旁通套筒。
背景技術(shù)：
鏢形件、落錘或插塞常常用來(lái)在鉆井和完井期間促動(dòng)井口或井眼內(nèi)的液壓裝置。通常，送入工具被送入到井口中的預(yù)定位置。落錘然后落入支撐送入工具的送入管柱中并被向下泵送而就位在送入工具內(nèi)或其軸向下方的臺(tái)肩處。落錘后面的流體壓力然后增加，直到流體壓力達(dá)到足以促動(dòng)送入工具的液壓功能的水平。然后可從井眼取回送入工具。這可在濕式取回過(guò)程中完成。在濕式取回過(guò)程中，在不首先移除擱置在落錘上的流體柱的情況下?tīng)恳腿牍ぞ摺＿@需要巨大的能量消耗，并且由于被牽引的水的顯著重量，其難以置信地耗時(shí)。另外，導(dǎo)入鉆機(jī)的甲板水平中的水量可對(duì)位于工作甲板上的操作員和工人導(dǎo)致顯著的安全問(wèn)題。在干式取回過(guò)程中可牽引一些裝置。這些裝置包括允許從送入工具的中央通道到井眼的連通的流體端口。流體端口在送入工具的操作期間保持打開(kāi)；因此，流體端口必須足夠小，以允許盡管送入工具的中央通道與井眼之間存在打開(kāi)的流體連通也在球或鏢形件后面建立流體壓力。當(dāng)該裝置被取回時(shí)，鏢形件后面的流體將經(jīng)流體端口流入井眼中。這通過(guò)允許被鏢形件阻塞的流體柱在取回期間經(jīng)過(guò)鏢形件排出而消除了濕式取回過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn)。然而，該干式取回過(guò)程仍然難以置信地耗時(shí)，因?yàn)樵撨^(guò)程必須足夠慢地進(jìn)行，以允許流體經(jīng)流體端口排出而不會(huì)不必要地將流體引導(dǎo)到平臺(tái)甲板上。一種克服該問(wèn)題的嘗試是在鏢形件中包括爆破隔膜(burst disc)，以允許鉆柱的更快排出。然而，由于爆破隔膜必須裝配在鏢形件內(nèi)，所以它必然小于其上方的流體柱的直徑。因此，雖然爆破隔膜確實(shí)提供了比上述流體端口更快的排出過(guò)程，但其仍制約流動(dòng)且不能維持足夠大的流率以與可牽引管柱一樣快地排出。因此，需要一種允許干式取回過(guò)程的設(shè)備，該設(shè)備將減少用于取回送入工具的時(shí)間，由此減少所需的鉆井時(shí)間和與鉆機(jī)的操作相關(guān)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)提供了一種插座接頭(receptacle sub)及其使用方法的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，大體上解決或回避了這些和其它問(wèn)題，并且大體上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，公開(kāi)了一種井工具。該井工具包括適于連接到送入工具管柱并在送入工具管柱上下降到井導(dǎo)管中的管狀本體。該管狀本體限定具有軸線(xiàn)的中央孔。該井工具還包括中央孔中的套筒，該套筒可選擇性地從上部位置移動(dòng)到下部位置。套筒具有從套筒的外部延伸到內(nèi)部的至少一個(gè)旁通端口。至少一個(gè)限位器將套筒相對(duì)于筒狀本體固定在上部位置。該井工具包括套筒上的密封件，其在套筒位于上部位置時(shí)將套筒的外部密封至孔；以及本體中的旁通通道，其具有與旁通端口流體連通的上入口部和下出口部。該井工具包括適于經(jīng)送入工具下降并就位在套筒上的下落部件。該下落部件適于經(jīng)送入工具管柱下降并就位在套筒上。當(dāng)下降部件位于套筒中且套筒位于上部位置時(shí)，旁通通道的入口部被阻塞而不與中央孔流體連通。限位器適于選擇性地釋放套筒，使得套筒向下移動(dòng)到下部位置。當(dāng)套筒位于下部位置時(shí)，旁通通道與孔流體連通并允許經(jīng)由套筒的旁通端口從中央孔上方經(jīng)旁通通道的流體連通。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，公開(kāi)了一種井工具組件。該井工具組件包括適于聯(lián)接到送入管柱并具有至少一個(gè)液壓促動(dòng)功能的送入工具。該組件還包括插座接頭，其聯(lián)接到送入工具的下端，使得當(dāng)下落部件就位在插座接頭中時(shí)，通過(guò)插座接頭的流體流被阻塞并且液壓促動(dòng)功能將促動(dòng)。插座接頭具有在執(zhí)行功能后響應(yīng)于增加的流體壓力而打開(kāi)的旁通通道，該旁通通道在下落部件下方延伸并具有至少等于通過(guò)送入工具的中央通道的截面流通面積的截面流通面積。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，公開(kāi)了一種用于操作送入工具的方法。該方法始于提供井工具組件。該井工具組件包括適于聯(lián)接到送入管柱并具有至少一個(gè)液壓促動(dòng)功能的送入工具，以及聯(lián)接到送入工具的下端的插座接頭。該方法接下來(lái)使下落部件下落到送入管柱中而就位在位于上部位置的插座接頭中，由此阻塞通過(guò)插座接頭的流體流。該方法接下來(lái)以第一壓力向送入工具供應(yīng)流體壓力，以促動(dòng)送入工具而執(zhí)行功能。然后，該方法以大于第一壓力的第二壓力向送入工具供應(yīng)流體壓力，以將插座接頭驅(qū)動(dòng)到下部位置，由此打開(kāi)下落部件周?chē)牧黧w流動(dòng)旁路。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于將環(huán)形密封件安置在套管掛與井口之間的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括送入工具和插座接頭。送入工具適于聯(lián)接到送入管柱并攜帶用于設(shè)置在套管掛與井口之間的環(huán)形密封件。插座接頭聯(lián)接到送入工具的下端，使得當(dāng)下落部件就位在插座接頭中時(shí)，通過(guò)插座接頭的流體流被阻塞。環(huán)形S封件將響應(yīng)于由被阻塞的插座接頭導(dǎo)致的所得增加的流體壓力而激勵(lì)，由此密封井口與套管掛之間的環(huán)形空間。插座接頭包括在密封件激勵(lì)后響應(yīng)于增加的流體壓力而打開(kāi)的旁通通道。旁通通道在下落部件下方延伸并具有至少等于通過(guò)送入工具的中央通道的截面流通面積的截面流通面積，使得送入工具可被牽引到表面。優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它提供了用于利用鏢形件或落錘來(lái)促動(dòng)液壓促動(dòng)的送入工具的設(shè)備。送入工具然后可以升高的速率排出被鏢形件或落錘阻塞的流體柱，以加速工具促動(dòng)后的送入工具取回過(guò)程。這減少了鉆井和完井所需的鉆井時(shí)間。


為了獲得并可更詳細(xì)地理解本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)和目的以及其它將變得顯而易見(jiàn)的方式，可以參考在附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)以上簡(jiǎn)要概括的發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，附圖形成本說(shuō)明書(shū)的一部分。但要指出的是，附圖僅示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例且因此不應(yīng)認(rèn)為限制了本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其它等效的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的插座接頭的剖視圖。圖2是其中鏢形件位于插座接頭內(nèi)的合適位置的圖1的插座接頭的剖視圖。圖3是在插座接頭上方的鉆柱的排出期間的圖1的插座接頭的剖視圖。
圖4是由扳起的活塞、縮回的接合元件和聯(lián)接到下端的圖1的插座接頭構(gòu)成的高容量送入工具的剖視圖。圖5是在接合元件接合的情況下位于運(yùn)行位置的圖4的高容量送入工具的剖視圖。圖6是位于坐封位置的圖4的高容量送入工具的剖視圖。圖7是位于密封件測(cè)試位置的圖4的高容量送入工具的剖視圖。圖8是在接合元件分離的情況下位于未鎖定位置的圖4的高容量送入工具的剖視圖。圖9是正被重新扳起以重復(fù)利用的圖1的插座接頭的剖視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為局限于文中闡述的圖示實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，使得本公開(kāi)將是詳盡和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。同樣的標(biāo)號(hào)始終表不同樣的兀件，并且主標(biāo)記(若使用)表不備選實(shí)施例中的類(lèi)似元件。 在以下論述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的詳盡理解。但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見(jiàn)的是，可以在沒(méi)有此類(lèi)特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。另外，在大部分情況下，與鉆機(jī)操作、套管掛就位和安置等有關(guān)的細(xì)節(jié)已被省略，因?yàn)榇祟?lèi)細(xì)節(jié)不被認(rèn)為是獲得對(duì)本發(fā)明的完整理解所必需的，并且被認(rèn)為是在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的技能范圍內(nèi)。參照?qǐng)D1，插座接頭11包括管狀接頭本體13。管狀接頭本體13限定了用于流體通過(guò)的中央孔15。中央孔15具有軸線(xiàn)17。管狀接頭本體13還具有適于聯(lián)接到送入工具(圖4)的上端19和適于諸如通過(guò)螺紋聯(lián)接連接件聯(lián)接到油管柱(未示出)的下端21。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可使用任何合適的裝置將下端21聯(lián)接到油管柱。在圖示實(shí)施例中，上端19具有比管狀接頭本體13的主體23的外徑更大的外徑。漸縮部25使上端19的外徑過(guò)渡到主體23的外徑。中央孔15還限定旁通通道27和面朝上的臺(tái)肩29。在圖示實(shí)施例中，旁通通道27可以是形成在中央孔15中的環(huán)形凹部。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，旁通通道27可以是一個(gè)或多個(gè)任何合適的流體流動(dòng)通道并且可包括一個(gè)或更多分離的通道。旁通通道27在中央孔15內(nèi)接近上端19，并且面朝上的臺(tái)肩29在中央孔15內(nèi)接近下端21。旁通通道27包括上入口部26和下入口部28。主體23包括從主體23的外表面延伸到中央孔15中的多個(gè)窗Π 31。旁通套筒33設(shè)置在中央孔15內(nèi)。旁通套筒33具有略小于中央孔15的外徑，使得旁通套筒33可在中央孔15內(nèi)軸向移動(dòng)。旁通套筒33還限定套筒孔34。旁通套筒33包括位于旁通套筒33的外徑部分上的環(huán)形的面朝下臺(tái)肩35。面朝下臺(tái)肩35從旁通套筒33的外徑表面延伸到筒形突起37。筒形突起37從旁通套筒33的下部軸向向下延伸成與中央孔15的下部緊密接合。旁通套筒33包括上部和下部密封件34。上部和下部密封件36位于窗口 31的軸向上方和下方，使得旁通套筒33將密封中央孔15，以防止通過(guò)窗口 31的流體流。當(dāng)旁通套筒33經(jīng)中央孔15從上部位置(圖1)移動(dòng)到下部位置(圖3)時(shí)，上部和下部密封件36將維持與中央孔15密封接合。在圖示實(shí)施例中，旁通套筒33包括多個(gè)帶螺紋鏜孔39。至少一個(gè)帶螺紋鏜孔39與每個(gè)窗口 31對(duì)應(yīng)。限制螺釘41經(jīng)窗口 31螺紋連接到各帶螺紋鏜孔39中。當(dāng)完全螺紋連接到鏜孔39中時(shí)，各限制螺釘41的頭部將突出到窗口 31中。當(dāng)旁通套筒33在中央孔15內(nèi)軸向移動(dòng)時(shí)，各限制螺釘41的頭部將移動(dòng)通過(guò)窗口 31，從而在限制螺釘41的頭部如圖1所示接觸窗口 31的面朝下臺(tái)肩43以及如圖3所示接觸窗口 31的面朝上臺(tái)肩45時(shí)制約旁通套筒33的移動(dòng)。限制螺釘41還可提供旁通套筒33在主體23內(nèi)的位置的可見(jiàn)指示。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，限制螺釘41可包括可提供反作用力以如下文更詳細(xì)所述限制旁通套筒33的軸向移動(dòng)的任何合適的物體。止動(dòng)限制器可包括形成于旁通套筒33中的螺釘、銷(xiāo)、突起等。類(lèi)似地，窗口 31可包括任何合適的止動(dòng)插座并具有任何合適的構(gòu)造，使得對(duì)應(yīng)的止動(dòng)限制器可與止動(dòng)插座相互作用以限制旁通套筒33的軸向移動(dòng)。如圖1中所示，筒狀突起37具有一定長(zhǎng)度，使得當(dāng)旁通套筒33位于最大向上移動(dòng)的位置時(shí)筒形突起37將延伸經(jīng)過(guò)主體23的面朝上臺(tái)肩29。這樣，筒形突起37提供了用以防止諸如落錘、鏢形件或插塞的下落部件就位在面朝上臺(tái)肩29上的機(jī)構(gòu)。這將防止中央孔15和套筒孔34在下落部件如下文更詳細(xì)所述就位在旁通套筒33中之前的意外阻塞。優(yōu)選地，筒形突起37的壁盡可能薄，以維持套筒孔34的最大尺寸。諸如剪切銷(xiāo)47的多個(gè)限位器將延伸通過(guò)管狀接頭本體13的主體23的側(cè)壁中的孔。限位器可包括適于防止旁通套筒33在對(duì)應(yīng)的送入工具的促動(dòng)之前相對(duì)于管狀接頭本體13移動(dòng)的任何裝置。例如，限位器可為剪切銷(xiāo)47、剪切螺釘、開(kāi)口環(huán)限位器等。剪切銷(xiāo)47將突出到旁通套筒33的外徑表面中對(duì)應(yīng)的孔中，由此防止旁通套筒33在剪切銷(xiāo)47的剪切之前相對(duì)于主體23的軸向移動(dòng)。在圖示實(shí)施例中，每個(gè)剪切銷(xiāo)47具有1，000 psi的剪切力額定值，并且插座接頭11可包括I至12個(gè)剪切銷(xiāo)47。因此，插座接頭11可構(gòu)造成在低至1,000 psi的相對(duì)低壓到高達(dá)12,000 psi的相對(duì)高壓下操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可使用不同強(qiáng)度額定值和不同數(shù)量的剪切銷(xiāo)來(lái)使插座接頭11適應(yīng)任何期望的操作壓力。參照?qǐng)D1，芳通套筒33的上端限定多個(gè)芳通套筒端口 49。芳通套筒端口 49從芳通套筒33的外表面上的第一位置延伸到第一位置軸向下方的套筒孔34上的第二位置，使得旁通套筒端口 49從旁通套筒33的外部以一定角度軸向向下延伸到套筒孔34。當(dāng)如圖1所示位于上部位置時(shí)，旁通套筒33的外徑表面上的旁通套筒端口 49的上表面與旁通通道27的上入口部26對(duì)應(yīng)，從而阻塞通過(guò)旁通通道27的流。當(dāng)如圖3所示位于下部位置時(shí)，各旁通開(kāi)口 49的下表面將與旁通通道27的下入口部28對(duì)準(zhǔn)，使得流體可從旁通通道27不受阻礙地流入旁通套筒端口 49中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，旁通套筒端口 49可提供備選流動(dòng)路徑和布置，諸如水平流動(dòng)路徑。如圖1中所示，旁通套筒33的上端包括從旁通套筒33的外徑表面到旁通套筒33的上端處的套筒孔34的漸縮部51。旁通套筒33包括介于旁通套筒33的外徑表面與旁通通道27軸向上方的中央孔15之間的密封件38。當(dāng)旁通套筒33位于圖1中所示的最大向上軸向位置時(shí)，旁通套筒33的上端將阻塞旁通通道27，并且密封件38將防止流體在旁通套筒33與中央孔15之間流動(dòng)并流經(jīng)旁通通道27，由此維持所有流體流經(jīng)套筒孔34。如圖3中所示，當(dāng)旁通套筒33位于最大向下軸向位置時(shí)，密封件38位于旁通通道27內(nèi)。因此，密封件38將允許從旁路套筒33上方到旁通通道27中的流，從而允許流體從中央孔15經(jīng)旁通通道27流入套筒孔34中。當(dāng)旁通套筒33位于圖3的下部位置時(shí)，漸縮部51提供了從旁通套筒33上方到旁通通道27中的更大流通面積。中央孔34接近旁通套筒33的上端限定鏢形件臺(tái)肩53。鏢形件臺(tái)肩53可為旁通套筒端口 49軸向上方的面朝上臺(tái)肩，如圖所示。優(yōu)選地，下落部件(如圖2的鏢形件55、落錘、插塞等)可就位在鏢形件臺(tái)肩53上，從而在不抑制流體流經(jīng)旁通端口 49的同時(shí)阻塞套筒孔34?，F(xiàn)參照?qǐng)D2，示出了在就位于鏢形件臺(tái)肩53上之后位于旁通套筒33內(nèi)的合適位置的鏢形件55。如圖所示，鏢形件55可具有漸縮的下端58。漸縮的下端58將與旁通端口49的上表面的角度一致，以便不阻礙從開(kāi)口 49到旁通套筒33中的流。在鏢形件55的就位之后，流體將順著插座接頭11軸向上方的送入管柱(未示出)被向下泵送。鏢形件55將防止流體向下通過(guò)套筒孔34，因此，當(dāng)流體繼續(xù)泵送到油管柱中時(shí)，泵送將增加維持旁通套筒33相對(duì)于主體23的軸向位置的剪切銷(xiāo)47上的壓力。一旦達(dá)到預(yù)定壓力，剪切銷(xiāo)47將剪切，如圖3中所示。然后，旁通套筒33將軸向向下移動(dòng)到所示的位置。限制螺釘41的頭部將接觸窗口 31的面朝上臺(tái)肩45，并且面朝下臺(tái)肩35將就位并鄰靠在面朝上臺(tái)肩29上。當(dāng)旁通套筒33到達(dá)圖3中所示的最大向下軸向位置時(shí)，鏢形件55軸向上方的流體然后將流經(jīng)旁通通道27并流入中央孔34中。參照?qǐng)D4，大體示出了用來(lái)安置并在內(nèi)部測(cè)試套管掛封隔器(packoff)的高容量送入工具57的一實(shí)施例。高容量送入工具57包括芯柱(stem) 59。芯柱59是帶有延伸通過(guò)其的軸向通道61的管狀部件。芯柱59在其上端上連接到鉆管柱(未示出)。芯柱59具有允許芯柱59的外部和軸向通道之間的流體連通的、定位在其中且延伸通過(guò)其的上芯柱端口 63和下芯柱端口 65。芯柱59的下部在其外表面中具有螺紋67。芯柱59的上部的外徑大于芯柱59的包含螺紋67的下部的外徑。如此，面朝下臺(tái)肩69定位在螺紋67附近。凹進(jìn)凹部71在面朝下臺(tái)肩69上方的選定距離處定位在芯柱59的外表面中。高容量送入工具57具有包圍芯柱59的本體73，因?yàn)樾局?9軸向地延伸通過(guò)本體73。本體73具有上本體部75和下本體部77。本體73的上部75是位于外套筒79與芯柱59之間的薄套筒。外套筒79剛性地附接到芯柱59。閉鎖裝置(未示出)被容納在位于外套筒79內(nèi)的槽81中。本體73的下本體部77具有與芯柱59的外表面上的螺紋67接合的沿著其內(nèi)表面的螺紋83。本體73具有允許芯柱本體73的外部和內(nèi)部之間的流體連通的、定位在其中且延伸通過(guò)其的上本體端口 85和下本體端口 87。本體73的下本體部77容納接合元件89。在該特定實(shí)施例中，接合元件89是具有平滑內(nèi)表面和波狀外表面的一組卡爪(dog)。波狀外表面適于在接合元件89與套管掛91接合時(shí)接合套管掛91的內(nèi)表面上的互補(bǔ)波狀表面。盡管未示出，但套管柱附接到套管掛91的下端。接合元件89的內(nèi)表面最初與芯柱59的內(nèi)表面上的螺紋67接觸?；钊?3包圍芯柱59以及本體73的相當(dāng)大部分。參照?qǐng)D6，活塞室95形成于上本體部75、外套筒79和活塞93之間。活塞93最初相對(duì)于芯柱59位于上部或“扳起”位置，意味著活塞室95的面積處于其最小可能值，從而允許活塞93被向下驅(qū)動(dòng)?；钊i定環(huán)97圍繞活塞93的內(nèi)表面的外周延伸?；钊i定環(huán)97連同被容納在外套筒槽81內(nèi)的閉鎖裝置(未示出)工作，以制約活塞在某些送入工具功能期間的移動(dòng)。套管掛封隔密封件99由活塞93攜帶并沿著活塞93的下端部定位。套管掛封隔密封件99將用于在被適當(dāng)安置時(shí)把套管掛91密封至井眼(未示出)。當(dāng)活塞93位于上部或“扳起”位置時(shí)，套管掛封隔密封件99在套管掛91上方隔開(kāi)。插座接頭11連接到芯柱59的下端。插座接頭11將如上文關(guān)于圖1至圖3所述那樣操作。當(dāng)鏢形件55就位在插座接頭11內(nèi)時(shí)，它將起到密封件的作用，從而有效地密封芯柱59的下端。參照?qǐng)D4，在操作中，高容量送入工具57最初定位成使得它軸向延伸通過(guò)套管掛91?；钊?3位于“扳起”位置，并且芯柱端口 63、65和本體端口 85、87彼此軸向地偏離。套管掛封隔密封件99由塞93攜帶。高容量送入工具57下降到套管掛91中，直到高容量送入工具57的本體73的外表面滑動(dòng)地接合套管掛91的內(nèi)表面。參照?qǐng)D5，一旦高容量送入工具57和套管掛91彼此鄰靠接觸，芯柱59便旋轉(zhuǎn)4圈。當(dāng)芯柱59相對(duì)于本體73旋轉(zhuǎn)時(shí)，芯柱59和活塞93相對(duì)于本體73縱向向下移動(dòng)。當(dāng)芯柱59縱向移動(dòng)時(shí)，芯柱59的外表面上的臺(tái)肩69與接合元件89進(jìn)行接觸，從而迫使其徑向向外并使其與套管掛91的內(nèi)表面接合接觸，由此將本體73鎖定至套管掛91。當(dāng)芯柱59縱向移動(dòng)時(shí)，芯柱端口 63、65和本體端口 85、87也相對(duì)于彼此移動(dòng)。參照?qǐng)D6，一旦高容量送入工具57和套管掛91被鎖定到彼此，高容量送入工具57和套管掛91便順著立管下降到海底井口殼體(未示出)中，直到套管掛91停住。參照?qǐng)D6，鏢形件55然后下落或下降到芯柱59的軸向通道61中。鏢形件55就位在插座接頭11中，由此密封芯柱59的下端。芯柱59然后沿同一方向旋轉(zhuǎn)另外4圈。當(dāng)芯柱59相對(duì)于本體73旋轉(zhuǎn)時(shí)，芯柱59和活塞93相對(duì)于本體73和套管掛91進(jìn)一步縱向向下移動(dòng)。當(dāng)芯柱59縱向移動(dòng)時(shí)，芯柱端口 63、65和本體端口 85、87也相對(duì)于彼此移動(dòng)。上芯柱端口 63與上本體端口 85對(duì)準(zhǔn)，但下芯柱端口 65仍定位在下本體端口 87上方。這種位置允許從芯柱59的軸向通道61經(jīng)芯柱59通向本體73中并經(jīng)本體73通向活塞93中的流體連通。流體壓力順著鉆管向下施加并在經(jīng)過(guò)上芯柱端口 63、上本體端口 85并進(jìn)入室95中之前行進(jìn)通過(guò)芯柱59的軸向通道61，從而相對(duì)于芯柱59向下驅(qū)動(dòng)活塞93。當(dāng)活塞93向下移動(dòng)時(shí)，活塞93的移動(dòng)將套管掛封隔密封件99安置在套管掛91的外部與海底井口殼體的內(nèi)徑之間。參照?qǐng)D7，一旦活塞93被向下驅(qū)動(dòng)且套管掛封隔密封件99被安置好，芯柱59然后便沿同一方向旋轉(zhuǎn)另外4圈。當(dāng)芯柱59相對(duì)于本體73旋轉(zhuǎn)時(shí)，芯柱59相對(duì)于本體73和套管掛91進(jìn)一步縱向向下移動(dòng)。此時(shí)，芯柱59也相對(duì)于活塞93向下移動(dòng)。當(dāng)芯柱59縱向移動(dòng)時(shí)，芯柱端口 63、65和本體端口 85、87也相對(duì)于彼此移動(dòng)。下芯柱端口 65與下本體端口 87對(duì)準(zhǔn)，從而允許從芯柱59的軸向通道61經(jīng)芯柱59通向本體73中且經(jīng)本體73通向套管掛封隔密封件99上方的隔離體積中的流體連通。上芯柱端口 63仍與上本體端口 85對(duì)準(zhǔn)。位于外套筒79上的槽81內(nèi)的閉鎖裝置由芯柱59的移動(dòng)激活，并且將連同活塞鎖定環(huán)97用于制約活塞93向上移動(dòng)超過(guò)閉鎖裝置。壓力順著鉆管向下施加并在經(jīng)過(guò)下芯柱端口 63、下本體端口 85并進(jìn)入套管掛封隔密封件99上方的隔離體積中之前行進(jìn)通過(guò)芯柱59的軸向通道61，由此測(cè)試套管掛封隔密封件99。相同壓力施加到活塞93，從而形成向上的力，然而，活塞93沿向上方向的移動(dòng)受活塞鎖定環(huán)97和定位在外套筒79上的槽81中的閉鎖裝置(未示出)制約。在備選實(shí)施例中，活塞93和密封件99區(qū)域內(nèi)的流體室的尺寸可確定大小為使得密封件99區(qū)域中較大尺寸的流體室維持活塞93上的向下力，由此消除對(duì)閉鎖裝置和活塞鎖定環(huán)97的需求。彈性密封件101安裝至活塞93的外部，以抵靠井口殼體的內(nèi)徑進(jìn)行密封。密封件101限定套管掛封隔密封件99上方的隔離體積。如果套管掛封隔密封件99未被適當(dāng)安置，則當(dāng)流體經(jīng)過(guò)密封區(qū)域時(shí)，將觀(guān)察到鉆管中保持的流體壓力的下降。參照?qǐng)D8，一旦已測(cè)試完套管掛封隔密封件99，芯柱59然后便沿同一方向旋轉(zhuǎn)另外4圈。當(dāng)芯柱59相對(duì)于本體73旋轉(zhuǎn)時(shí)，芯柱59相對(duì)于本體73、套管掛91和活塞93進(jìn)一步縱向向下移動(dòng)。當(dāng)芯柱59縱向向下移動(dòng)時(shí)，接合元件89被釋放并徑向向內(nèi)移動(dòng)到芯柱59的外表面上的凹進(jìn)凹部71中，由此將本體73從套管掛91解鎖。上芯柱端口 63保持與上本體端口 85對(duì)準(zhǔn)。下芯柱端口 65可保持與下本體端口 87對(duì)準(zhǔn)。下芯柱端口 65和下本體端口 87可部分地泄放鉆管中的流體柱。如上文關(guān)于圖3所述，流體壓力將增加超過(guò)測(cè)試套管掛91所需的15%至20%。在這種情況下，剪切銷(xiāo)47將剪切，從而致使旁通套筒33從圖1中所示的上部位置軸向向下移動(dòng)到圖3和圖8中所示的下部位置。鏢形件55上方的流體然后將流經(jīng)旁通通道27和旁通套筒端口 49。在圖示實(shí)施例中，旁通端口 49具有足夠的尺寸和形狀,使得通過(guò)旁通端口 49的流大于通過(guò)鉆柱截面區(qū)域的流。這允許流體不受制約地流經(jīng)鏢形件55，用于送入工具57的干式取回或者壓力通向插座接頭11軸向下方的插頭(stinger)或其它裝置。參照?qǐng)D9，示出了在促動(dòng)及從井移除后的插座接頭11。鏢形件55已從其在鏢形件臺(tái)肩53上的就位位置移除，從而使套筒孔34暢通。再扳起工具103然后可聯(lián)接到旁通套筒33并用來(lái)將旁通套筒33重新定位在圖1的位置。如圖4中所示，插座接頭11然后可重新裝配另外的剪切銷(xiāo)47并重新附接到送入工具(如送入工具57)，以重復(fù)使用。因此，所公開(kāi)的實(shí)施例提供了眾多優(yōu)點(diǎn)。例如，所公開(kāi)的實(shí)施例提供了用于用鏢形件或落錘來(lái)促動(dòng)液壓促動(dòng)的送入工具的設(shè)備。該設(shè)備于是允許干式取回，其以提高的速率排出被鏢形件或球阻塞的流體柱以加速送入工具取回過(guò)程。這顯著地減少了在使用送入工具后牽引送入工具所需的鉆井時(shí)間，同時(shí)維持或提高了鉆機(jī)甲板處的安全性。應(yīng)理解，本發(fā)明可采取許多形式和實(shí)施例。因此，可在前文中做出若干變型而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。在已參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例這樣描述本發(fā)明的情況下，應(yīng)該指出，所公開(kāi)的實(shí)施例在性質(zhì)上是示范性的而非限制性的，并且可在前面的公開(kāi)中設(shè)想范圍廣泛的變型、改型、變更和替代，并且，在一些情況下，可在沒(méi)有其它特征的相應(yīng)使用的情況下采用本發(fā)明的一些特征?；趦?yōu)選實(shí)施例的前文描述的回顧，本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)為許多此類(lèi)變型和改型是顯而易見(jiàn)的和理想的。因此，寬泛地并以與本發(fā)明范圍一致的方式來(lái)解釋所附權(quán)利要求是適當(dāng)?shù)摹?br> 權(quán)利要求
1.一種井工具(11)，包括 管狀本體(13)，其限定具有軸線(xiàn)(17)的中央孔(15)，所述管狀本體(13)適于連接到送入工具管柱并在所述送入工具管柱上下降到井導(dǎo)管中； 所述中央孔(15)中的套筒(33)，所述套筒(33)可選擇性地從上部位置移動(dòng)到下部位置； 所述套筒(33)具有從所述套筒(33)的外部延伸到內(nèi)部的至少一個(gè)旁通端口(49)； 至少一個(gè)限位器(47)，其將所述套筒(33)固定在所述上部位置； 所述套筒(33)上的密封件(38)，其在所述套筒(33)位于所述上部位置時(shí)將所述套筒(33)的外部密封至所述孔(15)； 所述管狀本體(13)中的旁通通道(27)，其具有與所述旁通端口(49)流體連通的上入口部(26)和下出口部(28)； 下落部件(55)，其適于經(jīng)所述送入工具管柱下降并就位在所述套筒(33)上，其中，當(dāng)所述下落部件(55)位于所述套筒(33)中且所述套筒(33)位于所述上部位置時(shí)，所述旁通通道(27)的入口部(26)被阻塞而不與所述中央孔(15)流體連通；并且 其中，所述限位器(47)適于選擇性地釋放所述套筒(33)，使得所述套筒(33)向下移動(dòng)到所述下部位置，當(dāng)所述套筒(33)移動(dòng)到所述下部位置時(shí)，所述旁通通道(27)與所述中央孔(15)流體連通，從而允許經(jīng)由所述套筒(33)的旁通端口(49)從所述中央孔(15)上方經(jīng)所述旁通通道(27)的流體連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井工具(11)，其特征在于 所述中央孔(15)在所述中央孔(15)的下端附近限定面朝上臺(tái)肩(29);并且所述套筒(33)具有當(dāng)所述套筒(33)位于所述上部時(shí)在所述面朝上臺(tái)肩(29)上方隔開(kāi)的面朝下臺(tái)肩(35)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井工具(11)，其特征在于 所述管狀本體(13)限定止動(dòng)插座(31)； 至少一個(gè)止動(dòng)限制器(41)，其接近所述止動(dòng)插座(31)形成于所述套筒(33)的側(cè)壁中；并且 所述止動(dòng)限制器(41)適于在所述止動(dòng)插座(31)內(nèi)軸向移動(dòng)，使得所述套筒(33)的軸向移動(dòng)將被所述止動(dòng)插座(31)的上部和下部臺(tái)肩(43，45)限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井工具(11)，其特征在于 所述管狀本體(13)在所述管狀本體(13)的側(cè)壁中限定多個(gè)窗口(31)； 所述套筒(33)限定多個(gè)螺紋孔(39)，孔(39)對(duì)應(yīng)于每個(gè)窗口(31);并且限制螺釘(41)螺紋連接到各孔(39)中，使得所述限制螺釘(41)的頭部將保持在對(duì)應(yīng)的窗口(31)內(nèi)，所述限制螺釘(41)通過(guò)與所述窗口(31)的邊緣(43，45)接觸而限制移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井工具(11)，其特征在于，所述套筒(33)還包括 從所述套筒(33)的下端起的筒形突起(37);并且 在位于所述上部位置時(shí)，所述筒形突起(37)延伸經(jīng)過(guò)所述管狀本體(13)的面朝上臺(tái)肩(39)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井工具(11)，其特征在于，所述旁通通道(27)包括在所述管狀本體(13)的內(nèi)壁中形成的環(huán)形凹部(27)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井工具(11)，其特征在于 當(dāng)所述套筒(33)位于所述上部位置且所述下落部件(55)就位在所述套筒(33)上時(shí)，所述套筒(33)周?chē)拿芊饧?38)阻塞所述下落部件(55)上方的流體壓力免于所述環(huán)形凹部(27);并且 當(dāng)所述套筒(33)位于所述下部位置時(shí)，所述下落部件(55)上方的流體壓力致使流體從所述套筒(33)上方流入所述環(huán)形凹部(27)中并從所述環(huán)形凹部(27)流經(jīng)所述旁通端口(49)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井工具(11)，其特征在于 所述環(huán)形凹部(27)的上端處的流通面積大于或等于所述孔(15)中的流通面積；并且所述環(huán)形凹部(26)的上部向下且向外延伸，并且所述套筒(33)的上端(51)向下且向外漸縮，從而在所述套筒(33)位于所述下部位置時(shí)限定均勻的流通面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井工具(11)，其特征在于，所述套筒(33)中的旁通端口(49)從所述套筒(33)的外部向下且向內(nèi)延伸到所述套筒(33)的內(nèi)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井工具(11)，其特征在于 所述套筒(33)下方的所述管狀本體(13)的基部在所述套筒(33)位于所述下部位置時(shí)具有較低的截面孔流通面積；并且 所述套筒(33)中的至少一個(gè)旁通端口(49)包括具有至少等于所述孔(15)的下部的截面流通面積的累加截面流通面積的多個(gè)旁通端口(49)。
11.一種井工具組件，包括 送入工具(57)，其適于聯(lián)接到送入管柱并具有至少一個(gè)液壓促動(dòng)功能； 插座接頭(11)，其聯(lián)接到所述送入工具(57)的下端，使得當(dāng)下落部件(55)就位在所述插座接頭(11)中時(shí)，通過(guò)所述插座接頭(11)的流體流被阻塞且所述液壓促動(dòng)功能將促動(dòng)；并且 所述插座接頭(11)具有在執(zhí)行所述功能后響應(yīng)于增加的流體壓力而打開(kāi)的旁通通道(27)，所述旁通通道(27)在所述下落部件(55)下方延伸并具有至少等于通過(guò)所述送入工具(57)的中央通道￠1)的截面流通面積的截面流通面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的井工具組件，其特征在于，所述插座接頭(11)包括 管狀本體(13)，其限定具有軸線(xiàn)(17)的中央孔(15)，所述管狀本體(13)適于連接到送入工具管柱并在所述送入工具管柱上下降到井導(dǎo)管中； 所述中央孔(15)中的套筒(33)，所述套筒(33)可選擇性地從上部位置移動(dòng)到下部位置； 所述套筒(33)具有從所述套筒(33)的外部延伸到內(nèi)部的至少一個(gè)旁通端口(49)； 至少一個(gè)限位器(47)，其將所述套筒(33)固定在所述上部位置； 所述套筒(33)上的密封件(38)，其在所述套筒(33)位于所述上部位置時(shí)將所述套筒(33)的外部密封至所述孔(15)； 所述本體中的旁通通道(27)，其具有與所述旁通端口(49)流體連通的上入口部(27)和下出口部(28)； 下落部件(55)，其適于經(jīng)所述送入工具管柱下降且就位在所述套筒(33)上，從而阻塞通過(guò)所述套筒(33)的向下流體流，以促動(dòng)所述送入工具管柱中的液壓功能；當(dāng)所述下落部件(55)位于所述套筒(33)中且所述套筒(33)位于所述上部位置時(shí)，所述旁通通道(27)的入口部(26)被阻塞而不與所述中央孔(15)流體連通；并且 所述下落部件(55)還適于接收比促動(dòng)所述液壓功能所需的流體壓力更大的流體壓力，由此釋放所述限位器(47)，使得所述套筒(33)向下移動(dòng)到所述下部位置，所述旁通通道(27)在所述套筒(33)移動(dòng)到所述下部位置時(shí)與所述孔(15)流體連通，從而允許從所述中央孔(15)上方經(jīng)所述旁通通道(27)和在所述下落部件(55)下方經(jīng)所述套筒(33)的旁通端口(49)的流體連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的井工具組件，其特征在于 所述管狀本體(13)限定止動(dòng)插座(31)； 至少一個(gè)止動(dòng)限制器(41)接近所述止動(dòng)插座(31)形成于所述套筒(33)的側(cè)壁中；并且 所述止動(dòng)限制器(41)適于在所述止動(dòng)插座(31)內(nèi)軸向移動(dòng)，使得所述套筒(33)的軸向移動(dòng)將被所述止動(dòng)插座(31)的上部和下部臺(tái)肩(43，45)限制。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的井工具組件，其特征在于，所述旁通通道(27)包括在所述管狀本體(13)的內(nèi)壁中形成的環(huán)形凹部(27)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的井工具組件，其特征在于 當(dāng)所述套筒(33)位于所述上部位置且所述下落部件(55)就位在所述套筒(33)上時(shí)，所述套筒(33)周?chē)拿芊饧?38)阻塞所述下落部件(55)上方的流體壓力免于所述環(huán)形凹部(27);并且 當(dāng)所述套筒(33)位于所述下部位置時(shí)，所述下落部件(55)上方的流體壓力致使流體從所述套筒(33)上方流入所述環(huán)形凹部(27)中并從所述環(huán)形凹部(27)流經(jīng)所述旁通端口(49)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的井工具組件，其特征在于 所述環(huán)形凹部(27)的上端處的流通面積大于或等于所述孔(15)中的流通面積；并且 所述環(huán)形凹部(27)的上部(26)向下且向外延伸，并且所述套筒(33)的上端(51)向下且向外漸縮，從而在所述套筒(33)位于所述下部位置時(shí)限定均勻的流通面積。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的井工具組件，其特征在于 所述套筒(33)下方的所述管狀本體(13)的基部在所述套筒(33)位于所述下部位置時(shí)具有較低的截面孔流通面積；并且 所述套筒(33)中的至少一個(gè)旁通端口(49)包括具有至少等于所述孔(15)的下部的截面流通面積的累加截面流通面積的多個(gè)旁通端口(49)。
18.一種用于操作送入工具(57)的方法，包括 (a)提供井工具組件，所述井工具組件具有 送入工具(57)，其適于聯(lián)接到送入管柱并具有至少一個(gè)液壓促動(dòng)功能；以及 聯(lián)接到所述送入工具(57)的下端的插座接頭(11)； (b)使下落部件(55)在所述送入管柱中下落而就位在位于上部位置的所述插座接頭(11)中，由此阻塞通過(guò)所述插座接頭(11)的流體流并液壓促動(dòng)所述送入工具(57)； (c)以第一壓力向所述送入工具(57)供應(yīng)流體壓力，以促動(dòng)所述送入工具(57)而執(zhí)行功能；然后(d)以大于所述第一壓力的第二壓力向所述送入工具(57)供應(yīng)流體壓力，以將所述插座接頭(11)驅(qū)動(dòng)到下部位置，由此打開(kāi)所述下落部件(55)周?chē)牧黧w流動(dòng)旁路(27)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括密封在所述下落部件(55)下方延伸的旁通通道(27)，以防止流體流過(guò)所述下落部件(55)，由此增加所述下落部件(55)上方的流體壓力，以促動(dòng)所述送入工具(57)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，步驟(c)的所述功能包括促動(dòng)所述送入工具(57)以安置環(huán)形密封件(99)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括使所述插座接頭(11)的套筒(33)從所述上部位置移動(dòng)到所述下部位置，以打開(kāi)在所述下落部件(55)下方延伸并具有至少等于通過(guò)所述送入工具(57)的中央通道￠1)的截面流通面積的截面流通面積的旁通通道(27)。
22.一種用于將環(huán)形密封件(99)安置在套管掛(91)與井口之間的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 送入工具(57)，其適于聯(lián)接到送入管柱并攜帶用于設(shè)置在所述套管掛(19)與所述井口之間的環(huán)形密封件(99)； 插座接頭(11)，其聯(lián)接到所述送入工具(57)的下端，使得當(dāng)下落部件(55)就位在所述插座接頭(11)中時(shí)，通過(guò)所述插座接頭(11)的流體流被阻塞，并且所述環(huán)形密封件(99)將響應(yīng)于所得的增加的流體壓力而激勵(lì)，從而密封所述井口與所述套管掛(91)之間的環(huán)形空間；并且 所述插座接頭(11)具有在所述密封件(99)激勵(lì)后響應(yīng)于增加的流體壓力而打開(kāi)的旁通通道(27)，所述旁通通道(27)在所述下落部件(55)下方延伸并具有至少等于通過(guò)所述送入工具(57)的中央通道￠1)的截面流通面積的截面流通面積，使得所述送入工具(57)可被牽引到表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及插座接頭，公開(kāi)了一種提高在送入工具(57)的取回期間的泄放流率的插座接頭(11)。接頭(11)包括在由管狀本體(13)限定的中央孔(15)中帶有旁通端口(49)的套筒(33)。套筒(33)可選擇性地從上部位置移動(dòng)到下部位置。當(dāng)限位器(47)將套筒(33)保持在上部位置時(shí)，套筒(33)上的密封件(38)將套筒(33)密封至孔(15)。本體(13)中的旁通通道(27)與旁通端口(49)流體連通。下落部件(55)就位在套筒(33)上，從而阻塞通過(guò)套筒(33)的向下流并促動(dòng)液壓功能。下落部件(55)接收大于液壓功能流體壓力的流體壓力，從而釋放限位器(47)以使套筒(33)移動(dòng)到下部位置。這允許從中央孔(15)上方經(jīng)旁通通道(27)和在下落部件(55)下方經(jīng)套筒(33)的旁通端口(49)的流體連通。
文檔編號(hào)E21B41/00GK103061713SQ201210399280
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者N.P.格特 申請(qǐng)人:韋特柯格雷公司