拉出工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在井下井眼中鎖定到例如插塞的物體(30)上的拉出工具(1)。該拉出工具包括從用于連接到線纜工具的近端(10a)沿縱向方向延伸至適合于接合物體的遠(yuǎn)端(10b)的基體元件(10)，和包繞基體元件并能夠沿縱向方向在去致動(dòng)位置和致動(dòng)位置之間移動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)(13)，該鎖定機(jī)構(gòu)包括：活塞套筒(13)；用于鎖定到井下物體上的鍵元件(17)，該鍵元件被可滑動(dòng)地接納在活塞套筒內(nèi)部并從活塞套筒的端部朝基體元件的遠(yuǎn)端延伸；和沿縱向方向朝基體元件的近端推動(dòng)活塞套筒的活塞彈簧(16a)。此外，本發(fā)明涉及一種用于拉出井眼中的物體的井下取回系統(tǒng)，并且還涉及一種使這種取回系統(tǒng)與井下物體連接和斷開的方法。
【專利說明】拉出工具【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在井下井眼中鎖定到例如插塞的物體上的拉出工具。此外，本發(fā)明涉及一種用于拉出井眼中的物體的井下取回系統(tǒng)以及使這種取回系統(tǒng)與井下物體連接和斷開的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的井下拉出工具通常是完全機(jī)械的工具，其中，使用機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)來提供拉出工具與例如井下插塞、工具等的井下待取出的物體之間的剛性連接。所述機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)通常包括從拉出工具的體部延伸出以接合待取出的物體中的凹部(也稱為打撈頸)的鎖定裝置，如鍵、舌或爪。所述鎖定裝置通常通過向拉出工具施加拉力而被鎖定在打撈頸中，并隨后可將物體拉出井。
[0003]井中的工具或插塞通常采用某種錨定機(jī)構(gòu)，其必須在被拉出井之前被釋放。該錨定機(jī)構(gòu)可以通過向工具或插塞施加拉力或推力而脫開，其中剪切銷斷裂。當(dāng)剪切銷斷裂時(shí)，錨定機(jī)構(gòu)自動(dòng)取回或脫開。然而，在一些情況下，錨定機(jī)構(gòu)可能會(huì)被卡住，或者其可能由于其它原因而不能將工具或插塞拉出井。在這些情況下，拉出工具需要一確保拉出工具與待取出的物體之間的連接能在井下斷開的故障安全機(jī)構(gòu)。在已知的拉出工具中，這種故障安全機(jī)構(gòu)通常由剪切銷或其它鎖定構(gòu)件構(gòu)成。如果拉出工具被卡住，剪切銷可以通過在GS拉出工具上向下沖擊、即通過向拉出工具施加推力而斷裂，從而使機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)脫開，并且拉出工具能從井中的工具上卸下和被取回到地面。已知的拉出工具的缺點(diǎn)之一是，在故障安全機(jī)構(gòu)的致動(dòng)后，該工具被破壞或變得不可操作。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)和不足。更具體地，一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的拉出工具和具有可靠的脫開系統(tǒng)的取回系統(tǒng)。
[0005]將從下面的描述中變得顯而易見的上述目的連同許多其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征通過根據(jù)本發(fā)明的用于鎖定到在井下井眼中的例如插塞的物體上的拉出工具這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，該拉出工具包括:
[0006]-從用于連接到線纜工具的近端沿縱向方向延伸至適于與物體接合的遠(yuǎn)端的基體元件，和
[0007]-包繞所述基體元件并能夠沿縱向方向在去致動(dòng)(非觸發(fā)的，不起作用的，deactivated)位置和致動(dòng)(觸發(fā)的,起作用的,activated)位置之間移動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu),該鎖定機(jī)構(gòu)包括:
[0008]-活塞套筒，
[0009]-用于鎖定到井下物體上的鍵元件，該鍵元件被可滑動(dòng)地接納在所述活塞套筒內(nèi)部，并從所述活塞套筒的一端部朝所述基體元件的遠(yuǎn)端延伸，和
[0010]-沿縱向方向朝所述基體元件的近端推動(dòng)活塞套筒的活塞彈簧，[0011]其中，當(dāng)通過經(jīng)由從所述基體元件的近端延伸至至少部分地由所述活塞套筒限定的可擴(kuò)張的活塞腔室的流體通道供給液壓流體來致動(dòng)所述鎖定機(jī)構(gòu)時(shí)，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于鎖定在井下物體上，其中所述鎖定機(jī)構(gòu)能夠從所述去致動(dòng)位置移動(dòng)到所述致動(dòng)位置，并且當(dāng)液壓流體的供給被終止時(shí)，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于與井下物體脫開，由此所述鎖定機(jī)構(gòu)能夠通過所述活塞彈簧從所述致動(dòng)位置移動(dòng)到所述去致動(dòng)位置。
[0012]通過供給液壓流體而被致動(dòng)的拉出工具使得在終止供給液壓流體時(shí)拉出工具被相反地去致動(dòng)。因此，拉出工具具有被動(dòng)的失效安全系統(tǒng)，這意味著該拉出工具總是可以在處于去致動(dòng)或被動(dòng)狀態(tài)時(shí)脫開，并且拉出工具必須被致動(dòng)以可操作。如果例如液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，則拉出工具總是可以脫開。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述鍵元件可包括多個(gè)能夠沿徑向方向撓曲的臂，所述臂在遠(yuǎn)端處具有用于與井下物體的凹部接合的突出部。
[0014]此外，當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述去致動(dòng)位置時(shí)，所述基體元件可適于允許所述臂向內(nèi)撓曲(flex) ο
[0015]當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述去致動(dòng)位置時(shí)，所述基體元件的鄰近所述臂的遠(yuǎn)端的區(qū)段可以具有減小的直徑，使得當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述去致動(dòng)位置時(shí)，所述多個(gè)臂可以向內(nèi)撓曲。
[0016]此外，所述鎖定機(jī)構(gòu)可以通過以0.1-1.0升/分鐘、優(yōu)選0.2-0.4升/分鐘的流量
向可擴(kuò)張的活塞腔室供給液壓流體而被致動(dòng)。
[0017]因此，所述拉出工具可以使用與已知拉出工具相比非常低的液壓流體體積流量被致動(dòng)，所述已知的拉出工具例如連續(xù)油管拉出工具，其需要大約160升/分鐘的流量。
[0018]此外，當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述致動(dòng)位置時(shí)，所述鍵元件可以沿縱向方向朝所述基體元件的近端滑動(dòng)，并且當(dāng)所述鍵元件朝所述基體元件的近端移動(dòng)時(shí),所述基體元件可適于允許所述臂的向內(nèi)撓曲。
[0019]在另一實(shí)施例中，當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述致動(dòng)位置時(shí)，所述鍵元件可以沿縱向方向朝所述基體元件的近端滑動(dòng)，使得所述臂可朝所述基體元件的近端移動(dòng)并且由于所述基體元件的區(qū)段的直徑減小而向內(nèi)彎曲。
[0020]此外，所述基體元件可包括鄰近所述遠(yuǎn)端的突出的凸緣，所述突出的凸緣用于當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述致動(dòng)位置時(shí)支托(從下面支承，underpin)所述鍵元件的多個(gè)臂，所述凸緣防止直接向內(nèi)的徑向運(yùn)動(dòng)。
[0021 ] 此外，所述基體元件可包括鄰近所述遠(yuǎn)端的突出部，從而限制所述鍵元件的超出所述突出部的縱向移動(dòng)。
[0022]所述鍵元件的臂可以通過凸緣被限制向內(nèi)彎曲，并且在一個(gè)方向上通過基體元件的突出部和在另一方向上通過鍵元件的臂上的被限制在井下物體的凹部中的突出部被限制沿縱向方向移動(dòng)。由此，當(dāng)向拉出工具施加拉力時(shí)，拉出工具與井下物體之間的連接被機(jī)械地鎖定。假設(shè)向拉出工具施加恒定的拉力，則當(dāng)井下物體被拉出井時(shí)，不必連續(xù)地向拉出工具供給液壓流體以保持拉出工具與井下物體之間的連接。
[0023]這樣，活塞彈簧可沿與液壓流體推動(dòng)活塞套筒的方向相反的方向推動(dòng)活塞套筒，從而提供了確保鎖定機(jī)構(gòu)在液壓壓力損失和拉出工具上的張力被去除時(shí)被迫使進(jìn)入所述去致動(dòng)位置的故障安全系統(tǒng)。[0024]此外，所述活塞彈簧可以抵接活塞套筒和基體元件，從而相對于所述基體元件移動(dòng)所述活塞套筒。
[0025]此外，所述活塞腔室可以通過所述基體元件和所述活塞套筒來限定。
[0026]所述鎖定機(jī)構(gòu)還可包括鍵彈簧，所述鍵彈簧沿縱向方向朝所述基體元件的近端推動(dòng)所述鍵元件。
[0027]此外，該鍵彈簧可以抵接所述活塞套筒和所述鍵元件的近端，從而沿縱向方向朝所述基體元件的遠(yuǎn)端推動(dòng)所述鍵元件。
[0028]此外，所述基體元件可包括螺紋連接的上基體元件和下基體元件。
[0029]本發(fā)明還涉及一種用于拉出井眼中的物體的井下取回系統(tǒng)，包括:
[0030]-用于鎖定在例如插塞的井下物體上的拉出工具，和
[0031]-用于向所述拉出工具供給液壓流體的液壓系統(tǒng)，其中，所述拉出工具是上述的拉出工具。
[0032]這種取回系統(tǒng)還可包括用于驅(qū)動(dòng)所述液壓系統(tǒng)的馬達(dá)、用于向取回系統(tǒng)供給流體以提供取回系統(tǒng)內(nèi)部的與周圍環(huán)境相比額外的壓力的補(bǔ)償單元以及用于供電和控制取回系統(tǒng)的電子區(qū)段。
[0033]上述井下取回系統(tǒng)還可包括:
[0034]-用于提供沿軸向方向的力的沖擊工具，包括:
[0035]-由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)，
[0036]-沖擊缸體，和
[0037]-由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并且能夠在所述沖擊缸體中沿軸向方向移動(dòng)的液壓活塞桿，該活塞桿與所述拉出工具和所述的由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)連接。
[0038]此外，上述井下取回系統(tǒng)可包括:
[0039]-沖擊缸體，和
[0040]-可在沖擊器缸體中沿軸向方向移動(dòng)的液壓活塞桿，
[0041]其中，所述拉出工具被安裝在所述活塞桿上，并且所述液壓系統(tǒng)向所述拉出工具和所述沖擊缸體兩者供給液壓流體，以沿軸向方向驅(qū)動(dòng)所述液壓活塞桿以及驅(qū)動(dòng)所述拉出工具。
[0042]通過使用共同的液壓系統(tǒng)和將拉出工具安裝在活塞桿上，與沖擊缸體和拉出工具使用分開的液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)相比，取回系統(tǒng)的總長度可以減小。這是有利的，因?yàn)楣ぞ叽拈L度——即取回系統(tǒng)和待取回的物體的總長度——通常是一個(gè)限制因素。工具串的總長度由防噴器(BOP)限制，因?yàn)楣ぞ叽拈L度不能超過防噴器的安全閥之間的長度。
[0043]上述井下取回系統(tǒng)還可包括用于在井眼的傾斜區(qū)段中向前驅(qū)動(dòng)整個(gè)取回系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元。
[0044]最終，本發(fā)明涉及一種使上述取回系統(tǒng)與井下物體連接和斷開的方法，包括以下步驟:
[0045]-通過向所述拉出工具供給液壓流體來致動(dòng)所述拉出工具，由此沿縱向方向移動(dòng)所述鎖定機(jī)構(gòu)，
[0046]-將所述拉出工具鎖定到物體上，
[0047]-在所述拉出工具中提供拉力，[0048]-終止向所述拉出工具供給液壓流體，和
[0049]-使所述拉出工具從物體脫開。
[0050]在所述方法中，將所述拉出工具鎖定到物體上的步驟可包括以下步驟:
[0051]-將所述拉出工具的遠(yuǎn)端插入井下物體中，直到所述鍵元件抵接井下物體，
[0052]-進(jìn)一步朝井下物體推動(dòng)所述拉出工具，由此朝所述基體元件的近端推動(dòng)所述鍵元件，從而壓縮所述鍵彈簧，并且所述臂進(jìn)入允許向內(nèi)撓曲的位置，和
[0053]-仍進(jìn)一步向井下物體內(nèi)移動(dòng)所述拉出工具，由此所述鍵元件的臂上的突出部經(jīng)過井下物體的打撈頸并進(jìn)入井下物體的凹部。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]以下將參考示意性附圖更加詳細(xì)地對本發(fā)明及其多個(gè)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說明，所述附圖為了說明的目的僅示出了 一些非限制性的實(shí)施例，其中:
[0055]圖1a示出了處于去致動(dòng)狀態(tài)的拉出工具，
[0056]圖1b示出了處于致動(dòng)狀態(tài)的拉出工具。
[0057]圖2a和2b示出了與井下物體中的凹部接合的拉出工具，
[0058]圖3示出了取回系統(tǒng)，
[0059]圖4示出了另一取回系統(tǒng)，以及
[0060]圖5示出具有布置在井下的取回系統(tǒng)的井眼。
[0061]所有的附圖都是高度示意性的，并不一定按比例繪制，并且它們只示出了為了解釋本發(fā)明所必需的那些部分，其它部分被省略或僅僅給予暗示。
【具體實(shí)施方式】
[0062]圖1a和Ib分別示出處于去致動(dòng)狀態(tài)和致動(dòng)狀態(tài)的拉出工具I。拉出工具I包括從用于連接至線纜工具的近端IOa沿縱向方向延伸到適于接合井下物體的遠(yuǎn)端IOb的基體元件10。拉出工具I的近端可以可替代地連接到連續(xù)油管工具、連續(xù)油管或用于插入到井中的鉆桿柱。拉出工具I還包括包繞所述基體元件10并可沿縱向方向在圖1a所示的去致動(dòng)位置和圖1b所示的致動(dòng)位置之間移動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)13。
[0063]鎖定機(jī)構(gòu)13包括圍繞基體元件10被可滑動(dòng)地接納的活塞套筒14。活塞套筒14因此構(gòu)成可在縱向方向上沿著基體元件10移動(dòng)的外部環(huán)形活塞。鎖定機(jī)構(gòu)還包括用于鎖定到井下物體上的鍵元件17。鍵元件17從活塞套筒14的端部向基體元件10的遠(yuǎn)端IOb延伸。此外，鍵元件17被可滑動(dòng)地接納在活塞套筒14的一部分內(nèi)，并且可相對于基體元件10滑動(dòng)。
[0064]在一個(gè)實(shí)施例中，基體元件10可包括通過螺紋20螺紋連接的上基體元件11和下基體元件12。
[0065]此外，在一個(gè)實(shí)施例中，活塞套筒14包括剛性連接的活塞部15a和套筒部15b?；钊?5a可滑動(dòng)地抵接基體元件10，密封元件141提供活塞部15a和基體元件10之間的流體密封。另外，活塞部15a帶有具有增大的直徑的孔142，因此活塞部15a包繞基體元件10的具有相應(yīng)的增大的外徑的區(qū)段。因此，基體元件10和活塞部15a限定出可擴(kuò)張的活塞腔室22，液壓流體通過從基體元件10的近端IOa延伸出的流體通道21被供給到活塞腔室22。供給到活塞腔室22的液壓流體在活塞部15a的面143上施加力，從而使活塞部和因而活塞套筒14沿縱向方向相對于基體元件10移動(dòng)，直到鎖定機(jī)構(gòu)處于致動(dòng)位置，如圖1b所示。另外，活塞腔室22從圖1a所示的初始體積擴(kuò)張到圖1b所示的體積?；钊淄?4的套筒部15b從活塞部15a朝基體元件10的遠(yuǎn)端IOb延伸，從而提供了用于活塞彈簧16a和鎖定機(jī)構(gòu)的鍵彈簧16b的殼體，如下面將進(jìn)一步描述的。
[0066]活塞彈簧16a圍繞基體元件10布置，活塞彈簧16a的一端抵接在基體元件上，另一端抵接在活塞部15a上。在此，活塞彈簧16a在縱向方向上朝基體元件的近端IOa推動(dòng)活塞套筒。通過使活塞彈簧16a在與液壓流體推動(dòng)活塞套筒的方向相反的方向上推動(dòng)活塞套筒，提供了當(dāng)失去液壓壓力和拉出工具I上的張力被去除時(shí)確保該鎖定機(jī)構(gòu)被壓入到去致動(dòng)位置的故障安全系統(tǒng)。所述故障安全系統(tǒng)將在下面進(jìn)一步描述。
[0067]鍵彈簧16b抵接在活塞部15a的一表面和鍵元件17的近端上，從而推動(dòng)鍵元件17遠(yuǎn)離活塞部。在一個(gè)實(shí)施例中，所述鍵元件包括在徑向方向上為柔性的多個(gè)臂173。臂173沿鍵元件17的縱向方向延伸并適于朝基體元件10向內(nèi)彎曲。所述臂在其遠(yuǎn)端172處包括用于接合井下物體30的凹部32的突出部175，如圖2a和2b中所示和下面進(jìn)一步詳細(xì)說明的。
[0068]基體元件10構(gòu)造成使得臂173在鎖定機(jī)構(gòu)處于去致動(dòng)位置時(shí)可向內(nèi)彎曲或撓曲。基體元件的區(qū)段101具有減小的直徑，使得當(dāng)鎖定機(jī)構(gòu)處于去致動(dòng)位置時(shí)所述多個(gè)臂向內(nèi)撓曲。具有減小的直徑的區(qū)段101朝基體元件的遠(yuǎn)端終止于突出的凸緣18中，該突出的凸緣18具有大致等于鍵元件17的內(nèi)徑的直徑。當(dāng)鎖定機(jī)構(gòu)13處于致動(dòng)位置時(shí)，鍵元件17的遠(yuǎn)端包繞突出的凸緣18，并且臂173將因此自然被凸緣18支托或止靠在凸緣18上。在此，臂171被限制直接向內(nèi)彎曲并因此沿徑向方向被鎖定。然而，如果沿縱向方向朝活塞部15a、即相對于基體元件向后推動(dòng)該鍵元件和因此臂173，從而壓縮彈簧鍵16b，則所述臂將最終進(jìn)入允許向內(nèi)撓曲的位置。一旦臂173脫離突出的凸緣18，則向內(nèi)撓曲不再受到限制，并且臂173可在受到外部壓縮力時(shí)彎曲。在使用中，這通常會(huì)發(fā)生在拉出工具I處于鎖定到井下物體上的過程中，如圖2a和2b所示。鍵元件17抵接井下物體的打撈頸31，并且當(dāng)進(jìn)一步朝井下物體移動(dòng)拉出工具時(shí)，鍵元件17被壓向基體元件的近端，從而使臂進(jìn)入允許向內(nèi)撓曲的位置。由此，臂173的遠(yuǎn)端上的突出部175能夠經(jīng)過物體的打撈頸31并被布置在井下物體的內(nèi)部，如圖2b所示。
[0069]在凸緣18的遠(yuǎn)端處，基體元件10包括突出部19，該突出部提供了限制鍵元件17的超出特定位置的縱向運(yùn)動(dòng)的止擋件。當(dāng)拉出工具I與井下物體連接并且施加拉力時(shí)，鍵元件17的臂173因而通過凸緣18被限制向內(nèi)彎曲，并在一個(gè)方向上通過突出部19和在另一方向上通過作用在臂173的突出部175上的物體的重量被限制沿縱向方向移動(dòng)。由此，拉出工具I和物體之間的連接被機(jī)械地鎖定。
[0070]在使用中，拉出工具I是用于拉動(dòng)井眼中的物體的井下取出系統(tǒng)40的一部分，如圖3所示。圖3中所示的取出系統(tǒng)包括拉出工具區(qū)段60、沖擊工具50和驅(qū)動(dòng)單元70例如井下牽引器。拉出工具區(qū)段60包括用于向拉出工具I供給液壓流體的液壓系統(tǒng)61、驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的泵的馬達(dá)62、用于向工具區(qū)段供給流體以提供工具區(qū)段內(nèi)部的與周圍環(huán)境相比額外的壓力的補(bǔ)償單元63以及用于提供電力與控制功能的電子區(qū)段64。拉出工具區(qū)段60連接至在軸向方向上提供力或沖擊的沖擊工具50的液壓活塞桿51。液壓活塞桿51從沖擊缸體52延伸出并且由液壓系統(tǒng)54驅(qū)動(dòng)。該沖擊工具50還包括驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的馬達(dá)55、用于將沖擊工具和取回系統(tǒng)錨定在井眼中的錨定區(qū)段53以及與拉出工具區(qū)段60中的電子區(qū)段和補(bǔ)償器相似的電子區(qū)段56和補(bǔ)償器57。如果在傾斜的井眼80中布置取回系統(tǒng)40，則該取回系統(tǒng)可包括用于在井眼80的傾斜區(qū)段中向前驅(qū)動(dòng)整個(gè)取回系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元70。該驅(qū)動(dòng)單元可以是井下牽引器類型，通過朝向井眼80的側(cè)面延伸的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪71提供向前的運(yùn)動(dòng)。所述輪可以由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并提供必要的牽引以確保取回系統(tǒng)在井下的推進(jìn)。作為由沖擊工具50產(chǎn)生的力的替代方案，可使用驅(qū)動(dòng)單元70向拉出工具I施加拉力。驅(qū)動(dòng)單元70也可以與沖擊工具50組合使用以提供必要的拉力。
[0071]圖4示出取回系統(tǒng)的另一實(shí)施例，其中拉出工具I安裝在可在沖擊缸體52中沿軸向方向移動(dòng)的液壓活塞桿51上。在該實(shí)施例中，液壓系統(tǒng)54既向拉出工具I供給液壓流體以提供鎖定機(jī)構(gòu)13的必要致動(dòng)，又向沖擊缸體供給液壓流體以沿軸向方向驅(qū)動(dòng)液壓活塞桿51。在其它方面，沖擊工具50基本上類似于在前面的實(shí)施例中描述的沖擊工具。
[0072]圖5示出了懸置在井眼80中的線纜75上的井下取回系統(tǒng)40。在使用中，該取回系統(tǒng)可以在井的地表處被組裝，并且可根據(jù)具體需要在工具串中包括必要的單元和工具區(qū)段。為了拉出井下物體，取回系統(tǒng)被插入到井眼80內(nèi)并被移動(dòng)至所需的井下位置。
[0073]在與物體30如井下插塞、工具等接合之前，處于壓力下的液壓流體被供給到拉出工具，由此致動(dòng)拉出工具，并且鎖定機(jī)構(gòu)13移動(dòng)到如圖1b所示的致動(dòng)位置內(nèi)。隨后，通過將拉出工具移動(dòng)至與物體接合、例如如圖2a和2b所示的與物體的打撈頸31接合而將拉出工具鎖定在物體上。當(dāng)拉出工具移動(dòng)到與物體接合時(shí)，鍵元件17的臂171被物體向后推動(dòng)，直到它們向內(nèi)折曲至拉出工具的基體元件10的具有減小的直徑的區(qū)段101內(nèi)。由此，拉出工具的前端能夠進(jìn)入所述物體。當(dāng)鍵元件的遠(yuǎn)端172到達(dá)物體中的凹部32時(shí),鍵元件17的臂171由于鍵彈簧16b的力而向外彎曲并滑動(dòng)到突出的凸緣18上，如圖1b所示。由此，臂171的突出部175與物體中的凹部32接合，臂171止靠在基體元件10的突出部18上，如圖2b所示。隨后可提供拉力以拉出物體。
[0074]可使用沖擊工具50、驅(qū)動(dòng)單元70或兩者的組合施加拉力。對于使用沖擊工具50提供拉力，錨定區(qū)段53被致動(dòng)，由此多個(gè)錨定件531與井眼80的側(cè)面接合，以便限制取回系統(tǒng)40在井眼80中的運(yùn)動(dòng)，如圖5所不。
[0075]當(dāng)向拉出工具施加拉力時(shí)，如上所述的，拉出工具與物體之間的連接通過凸緣18和基體元件10的突出部19與臂173上的突出部175的相互作用被機(jī)械地鎖定。這種機(jī)械鎖定布置結(jié)構(gòu)不依賴于液壓流體的恒定供給和拉出工具中的液壓壓力。這樣，假設(shè)向拉出工具施加恒定的拉力，則當(dāng)待拉出的物體被拉出井時(shí)，液壓流體向拉出工具的供給不是必須的。因此，當(dāng)向取回系統(tǒng)施加拉力時(shí)，液壓流體的供給可以被停止。類似地，如果液壓系統(tǒng)意外失效，則拉出工具和待拉出的物體之間的連接不會(huì)脫開。
[0076]如果由于某種原因該物體不能從井被拉出或在取出期間卡住，連接可以被脫開。為了脫開拉出工具，終止液壓流體向可擴(kuò)張的活塞腔室22的供給，因此活塞部15a上的液壓壓力下降。這樣，活塞彈簧16a將試圖朝基體元件10的近端IOa沿相反的方向推動(dòng)活塞套筒14和鍵元件17。當(dāng)鍵元件17被機(jī)械地鎖定在被卡住的物體中時(shí)，只要拉出工具上的張力被釋放，則基體元件10將進(jìn)一步移動(dòng)到卡住的物體30內(nèi)。當(dāng)鍵元件的臂173處于允許向內(nèi)撓曲的位置時(shí)，由于臂173向內(nèi)彎曲以脫開拉出工具I與物體30之間的連接，拉出工具可從被卡住的物體移除。隨后，拉出工具和取回系統(tǒng)可以從井中移除。
[0077]上述功能實(shí)現(xiàn)了一故障安全系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)，其中，所述拉出工具總是可以與井下待拉出的物體脫開。如果例如液壓系統(tǒng)失效或取回系統(tǒng)與地面處的操作者之間的通信丟失，將總是能夠脫開拉出工具。
[0078]為了避免液壓流體的供給意外中斷，取回系統(tǒng)可包括用于在電力故障的情況下向液壓系統(tǒng)54、61供電的蓄能裝置或電池。然而，例如如果與取回系統(tǒng)的通信丟失并且液壓系統(tǒng)不能手動(dòng)控制，這種系統(tǒng)也可能導(dǎo)致該液壓流體向拉出工具的供給被無意地繼續(xù)。因此，取回系統(tǒng)可包括設(shè)定為在預(yù)定的時(shí)間段之后停止供給液壓流體的計(jì)時(shí)器。為了防止計(jì)時(shí)器在電力故障之后意外停止液壓流體的供給，該取回系統(tǒng)還可包括用于檢測線纜中的電流變化的裝置。如果沒有檢測到電流，蓄能裝置或電池被接通并在電源恢復(fù)時(shí)再次關(guān)斷。此夕卜，該檢測裝置可以在檢測到線纜中的電流時(shí)向計(jì)時(shí)器提供重置信號(hào)，由此使計(jì)時(shí)器重置。
[0079]在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)時(shí)器是一電子計(jì)時(shí)器，但是機(jī)械計(jì)時(shí)器也可以同樣適合。檢測裝置是非接觸式裝置，如拾取器、線圈、電容、霍爾元件等。在另一實(shí)施例中，所述檢測裝置可以是與井下系統(tǒng)中的線纜或任何其它纜線中的電流接觸的電壓表等。
[0080]流體或者井流體指的是可存在于油井或氣井井下的任何類型的流體，諸如天然氣、石油、油基泥漿、原油、水等。氣體指的是存在于井、完井或者裸井中的任何類型的氣體成分,并且油指的是任何類型的油成分,諸如原油、含油流體等。因此,氣體、油以及水流體均可分別包含除氣體、油和/或水之外的其它元素或物質(zhì)。
[0081]套管指的是用在井下的與油或天然氣生產(chǎn)有關(guān)的任何類型的管、管道、管結(jié)構(gòu)、襯
管、管柱等。
[0082]在工具未被完全浸沒入套管中的情況下，井下牽引器可用來將所述工具完全推進(jìn)井中的位置。井下牽引器是能夠在井下推動(dòng)或拉動(dòng)工具的任何類型的驅(qū)動(dòng)工具，例如Well Tractor?.[0083]盡管上面已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離如下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的情況下可設(shè)想若干變型對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在井下井眼中鎖定到例如插塞的物體(30)上的拉出工具(1)，包括: -從用于連接到線纜工具的近端(IOa)沿縱向方向延伸至適于與物體接合的遠(yuǎn)端(IOb)的基體兀件(10),和 -包繞所述基體元件并能夠沿縱向方向在去致動(dòng)位置和致動(dòng)位置之間移動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)(13)，該鎖定機(jī)構(gòu)包括: -活塞套筒(14)， -用于鎖定到井下物體上的鍵元件(17)，該鍵元件被可滑動(dòng)地接納在所述活塞套筒內(nèi)部，并從所述活塞套筒的一端部朝所述基體元件的遠(yuǎn)端延伸，和 -沿縱向方向朝所述基體元件的近端推動(dòng)所述活塞套筒的活塞彈簧(16a)， 其中，當(dāng)通過經(jīng)由從所述基體元件的近端延伸至至少部分地由所述活塞套筒限定的可擴(kuò)張的活塞腔室(22)的流體通道(21)供給液壓流體來致動(dòng)所述鎖定機(jī)構(gòu)時(shí)，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于鎖定在井下物體上，由此所述鎖定機(jī)構(gòu)能夠從所述去致動(dòng)位置移動(dòng)到所述致動(dòng)位置，并且當(dāng)液壓流體的供給被終止時(shí)，所述鎖定機(jī)構(gòu)適于與井下物體脫開，由此所述鎖定機(jī)構(gòu)能夠通過所述活塞彈簧從所述致動(dòng)位置移動(dòng)到所述去致動(dòng)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉出工具，其中，所述鍵元件包括多個(gè)能夠沿徑向方向撓曲的臂(173)，所述臂在遠(yuǎn)端 (172)處具有用于與井下物體的凹部(32)接合的突出部(175)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉出工具，其中，當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述去致動(dòng)位置時(shí)，所述基體元件適于允許所述臂向內(nèi)撓曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拉出工具，其中，當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述致動(dòng)位置時(shí)，所述鍵元件能夠沿縱向方向朝所述基體元件的近端滑動(dòng)，并且當(dāng)所述鍵元件朝所述基體元件的近端移動(dòng)時(shí)，所述基體元件適于允許所述臂的向內(nèi)撓曲。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的拉出工具，其中，所述基體元件包括鄰近所述遠(yuǎn)端的突出的凸緣(18)，所述突出的凸緣用于當(dāng)所述鎖定機(jī)構(gòu)處于所述致動(dòng)位置時(shí)支托所述鍵元件的多個(gè)臂，所述凸緣防止直接向內(nèi)的徑向運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的拉出工具，其中，所述基體元件還包括鄰近所述遠(yuǎn)端的突出部(19)，從而限制所述鍵元件的超出所述突出部的縱向移動(dòng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的拉出工具，其中，所述鎖定機(jī)構(gòu)還包括鍵彈簧(16b),所述鍵彈簧沿縱向方向朝所述基體元件的近端推動(dòng)所述鍵元件。
8.一種用于拉出井眼中的物體的井下取回系統(tǒng)(40)，包括: -用于鎖定在例如插塞的井下物體(30)上的拉出工具，和 -用于向所述拉出工具供給液壓流體的液壓系統(tǒng)(61)， 其中，所述拉出工具是根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的拉出工具。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井下取回系統(tǒng)(I)，還包括: -用于提供沿軸向方向的力的沖擊工具(50)，包括: -由馬達(dá)(55)驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)(54)， -沖擊缸體(52)，和 -由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并且能夠在所述沖擊缸體中沿軸向方向移動(dòng)的液壓活塞桿(51)，該活塞桿與所述拉出工具和首先提到的液壓系統(tǒng)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的井下取回系統(tǒng)(1)，還包括:-沖擊缸體(52)，和 -能夠在所述沖擊缸體中沿軸向方向移動(dòng)的液壓活塞桿(51)， 其中，所述拉出工具被安裝在所述活塞桿上，并且所述液壓系統(tǒng)向所述拉出工具和所述沖擊缸體兩者供給液壓流體，以沿軸向方向驅(qū)動(dòng)所述液壓活塞桿以及驅(qū)動(dòng)所述拉出工具。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10所述的井下取回系統(tǒng)(1)，還包括用于在井眼(80)的傾斜區(qū)段中向前驅(qū)動(dòng)整個(gè)取回系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)單元。
12.一種使根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的取回系統(tǒng)與井下物體連接和斷開的方法，包括以下步驟: -通過向所述拉出工具供給液壓流體來致動(dòng)所述拉出工具，由此沿縱向方向移動(dòng)所述鎖定機(jī)構(gòu)(13)， -將所述拉出工具鎖定到物體上， -在所述拉出工具中提供拉力， -終止向所述拉出工具供給液壓流體，和 -使所述拉出工具從物體脫開。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述拉出工具鎖定到物體上的步驟包括以下步驟: -將所述拉出工具的遠(yuǎn)端插入井下物體中，直到所述鍵元件抵接井下物體， -進(jìn)一步朝井下物體推動(dòng)所述拉出工具，由此朝所述基體元件的近端推動(dòng)所述鍵元件，從而壓縮所述鍵彈簧，并且所述臂進(jìn)入允許向內(nèi)撓曲的位置，和 - 仍進(jìn)一步向井下物體內(nèi)移動(dòng)所述拉出工具，由此所述鍵元件的臂上的突出部經(jīng)過井下物體的打撈頸(31)并進(jìn)入井下物體的凹部。
【文檔編號(hào)】E21B23/04GK104024563SQ201280056410
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克, S·艾沃森, R·索默爾 申請人:韋爾泰克有限公司