載荷交越滑動接合機構及使用方法技術

提出了一種用于井筒中的井下工具組件，該工具包括：心軸組件，用于在下入到井筒的期間承受施加在工具組件上的主要的拉伸和旋轉載荷；位移組件，用于承受主要的位移載荷并提供相對于心軸組件的相對動，該位移組件用于致動附接到心軸組件的可致動工具。該心軸組件具有位于位移組件的徑向外部的上心軸以及位于位移組件的徑向內部的下心軸。一載荷交越心軸在上心軸與下心軸之間傳遞拉伸和旋轉載荷。該載荷交越心軸具有多個通道，這些通道允許位移組件的多個對應的桿滑過其中。這些桿將位移載荷從桿上方的致動器傳遞到這些桿下方的可致動工具。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本文提出了多種用于將工具組件上的拉伸和旋轉載荷從外套筒心軸傳遞到內心軸的方法和裝置。由于外部承載套筒使通常的工具接頭(tool?joint，鉆具接頭)能夠進行組裝和拆卸，因此這種裝置使得在鉆機(rig)或鉆臺上能夠容易地構造長的工具組件。上部的外心軸套筒和下部的內心軸套筒通過載荷交越(load?cross-over)接頭連接，該載荷交越接頭允許位移組件或下放組件的相對運動。
技術介紹
油和氣態烴類天然地存在于一些地層中。含有油或氣的地層有時會被稱為儲層。儲層可位于陸地或近海的下面。儲層通常位于數百英尺(淺儲層)至數千英尺(超深儲層)的范圍內。為了產出烴類，人們鉆鑿出穿過儲層中的含烴帶的井筒。在套管井筒或其一部分中，套管被安置(通常是混凝土澆注)到井筒中以提供介于含烴帶與井筒套管的內部之間的管狀壁。隨后可將管柱下入到或抽出該套管。類似地，可將管柱下入到無套管的井筒或井筒的一段中。本文中使用的術語“套管”是指插入井筒中的一系列相連接的管段、接頭、篩、管坯(blank)、交越工具、井下工具等等，其在鉆井、修井、生產、注入、完井等過程或其它過程中使用。此外，在許多情況下，如本領域技術人員應能預見到的，工具可在纜線或連續管上行進而不是在管柱上行進。井筒可以是(或者包括)豎直的、斜的或者水平的部分，也可以是直形的、彎曲的或分岔的。在井筒部的裸井部段的完井期間，將完井管柱放置到井筒中。該管柱使得流體能夠被引入井筒的遠部或從井筒的遠部流出。管柱是由多段管道連在一起而產生，通常是經由上段管道的底部處的右手陽螺紋和下端管道的頂部處的對應的陰螺紋來連接的。通過對上段管道施加右手力矩并同時使下端管道保持相對靜止，使兩段管道彼此連接。隨后將連接后的多段管道下入到井筒中。該過程被稱為“裝配”管柱。在管柱中使用的工具通常在鉆臺上被組裝或裝配。實際上，這樣可能需要由標準鉆臺插入的較長的工具。在烴類井中通常會“下放(set，設置)”或致動井下工具，如膨脹工具、封隔器、橋塞、規徑懸掛器、跨式封隔(straddle)、井口塞、混凝土承轉器(retainer)、過油管塞等。這些工具的下放通常與其它井筒作業一起進行。舉例而言，將管柱下入到井筒中以懸掛可膨脹的襯管(liner，內襯)、在襯管周圍進行混凝土澆注、然后使襯管膨脹。隨后將管柱與已安裝的襯管和懸掛器脫開并收回到地表。在通常的襯管懸掛器(liner?hanger，尾管懸掛器)工具管柱中，管柱上的拉伸載荷和旋轉載荷是通過內部心軸來攜帶的。下放該工具和傳遞下放載荷所需的相對運動通常由非承載的外部缸或套筒來完成。舉例而言，能夠從哈利伯頓能源服務公司市場獲得的Versaflex(商標名)下入工具(running?tool)即具有這樣的配置。如果這些工具在鉆臺上進行裝配(例如成為兩個半部)，這樣的設置是笨重的，需要裝配心軸組件及裝配外部缸組件，包括裝配密封件。對于大多數應用而言，使用帶有密封件的已裝配部件還需要在使用前進行壓力測試。這樣的測試在鉆臺上既棘手又耗時，甚至無法進行。因此，需要對下入工具的設計、組裝和使用提供一種改進的方式。
技術實現思路
提出一種用于井筒中的井下工具組件，該組件具有：心軸組件，用于在行進到井筒的期間承受施加在工具組件上的主要的拉伸載荷和旋轉載荷；位移組件，用于承受位移載荷并提供相對于心軸組件的相對運動，該位移組件用于致動附接到心軸組件的可致動工具。該心軸組件具有位于該位移組件的徑向外部的上心軸和位于該位移組件的徑向內部的下心軸。一載荷交越心軸在上心軸與下心軸之間傳遞拉伸和旋轉載荷。該載荷交越心軸具有多個通道，這些通道允許位移組件的對應的多個桿從其中滑過。這些桿將位移載荷從這些桿上方的致動器傳遞到這些桿下方的可致動工具。舉例而言，將可膨脹的襯管懸掛器和澆注工具下入到井筒中。在澆注作業之后，利用膨脹錐或類似物使可膨脹襯管懸掛器膨脹。由工具管柱中的加壓液體為膨脹提供動力，該工具管柱操作位移組件的多個活塞組件?；钊倪\動使得延伸穿過心軸組件的側向延伸部中的通道的一組位移載荷桿發生移動。該心軸組件承受拉伸及扭轉載荷，且具有位于位移組件的徑向外部的上心軸、位于位移組件的徑向內部的下心軸、以及在上心軸與下心軸之間傳遞載荷的載荷交越心軸。在一優選實施例中，載荷交越心軸限定數個縱向通道，位移組件的桿滑移穿過這些縱向通道。該工具管柱還可包括多個釋放組件等等。該心軸組件的設置使得能夠在鉆臺上進行快速且容易進行的組裝或裝配作業，且省去了對組裝好的工具的壓力測試的需求。附圖說明為了更充分地理解本專利技術的多個特征和優點，現結合附圖參引本專利技術的具體說明，其中在不同的圖中對應的附圖標記指代對應的部件，在附圖中：圖1是根據本專利技術的一個方案的下入工具的示范性實施例的示意圖，其中圖1A是縱向剖視圖，而圖1B是徑向剖視圖；圖2根據本專利技術的一個方案的具有載荷交越接頭的示范性工具的一個實施例的剖視圖，其中圖2A至圖2R是根據本專利技術的方案的示范性工具的多幅連續剖視圖；圖3是沿圖2的3-3線截取并向下觀看的剖視圖；圖4是沿圖2的4-4線截取并向上觀看的剖視圖；圖5是沿圖2的5-5線截取并向上觀看的剖視圖；圖6是沿圖2的6-6線截取并向下觀看的剖視圖；以及圖7是沿圖2的7-7線截取并向上觀看的剖視圖。本領域技術人員應理解的是，所用的方向性術語，如上方、下方、上、下、向上、向下等等均與多個說明性的實施例關聯地使用的，如它們在附圖中被描繪的那樣，向上的方向朝向對應的附圖的頂部，而向下的方向朝向對應的附圖的底部。如果并非是這樣的情況，或者某術語用于表示所要求的方位，那么在說明書中會加以陳述或對其做出澄清。具體實施方式雖然下文將詳細論述本專利技術的各個實施例的制作和使用，但本領域的從業者應能預見，本專利技術所提供的實用的創造性構思可在各種特定環境下來實施。本文所論述的特定實施例示出了本專利技術的制作和使用的多種特定方式，其并非旨在限制本專利技術的范圍。本文的描述是參照豎直井筒來提供的；然而，本文公開的多個專利技術可用于水平井筒、豎直井筒或斜井筒中。本文中所使用的詞語“包括”、“具有”、“包含”和它們的所有語法變形均意指開放的、非限制性的且不排除其它元件或步驟的含意。應理解的是，本文中所使用的“第一”、“第二”、“第三”等是隨意指定的，僅在兩個或更多個物件之間加以區分，而不表示順序。而且，所用的術語“第一”并本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于井筒中的井下工具組件，所述組件包括：心軸組件，用于在下入到井筒期間主要地承受施加在所述工具組件上的拉伸和旋轉載荷；位移組件，用于主要地承受位移載荷并提供相對于所述心軸組件的運動，所述位移組件用于致動附接到所述心軸組件的可致動工具；以及其中，所述心軸組件具有：位于所述位移組件的徑向外部的上心軸；位于所述位移組件的徑向內部的下心軸；以及載荷交越心軸，該載荷交越心軸連接在所述上心軸與所述下心軸之間，并且能夠操作為在所述上心軸與下心軸之間傳遞拉伸和旋轉載荷。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于井筒中的井下工具組件，所述組件包括：
心軸組件，用于在下入到井筒期間主要地承受施加在所述工具組件上
的拉伸和旋轉載荷；
位移組件，用于主要地承受位移載荷并提供相對于所述心軸組件的運
動，所述位移組件用于致動附接到所述心軸組件的可致動工具；以及
其中，所述心軸組件具有：位于所述位移組件的徑向外部的上心軸；
位于所述位移組件的徑向內部的下心軸；以及載荷交越心軸，該載荷交越
心軸連接在所述上心軸與所述下心軸之間，并且能夠操作為在所述上心軸
與下心軸之間傳遞拉伸和旋轉載荷。
2.如權利要求1所述的井下工具組件，其中，所述位移組件具有：位
于所述載荷交越心軸的縱向上側的上位移組件；位于所述載荷交越心軸的
縱向下側的下位移組件；以及位于所述上位移組件與所述下位移組件之間
的穿通式位移組件，該穿通式位移組件能夠操作為在所述上位移組件與所
述下位移組件之間傳遞位移載荷。
3.如權利要求2所述的井下工具組件，其中，所述載荷交越心軸包
括縱向延伸穿過其中的多個通道，且其中，所述穿通式位移組件包括延伸
穿過對應的所述多個通道的對應的多個位移載荷傳遞構件。
4.如權利要求3所述的井下工具組件，其中，所述多個位移載荷傳
遞構件是縱向延伸的多個桿。
5.如權利要求1所述的井下工具組件，其中，所述位移組件包括至
少一個活塞組件，所述活塞組件能夠操作為使所述位移組件相對于所述心
軸組件移動。
6.如權利要求5所述的井下工具組件，其中，所述活塞組件能夠響
應于井筒流體的變化而進行操作。
7.如權利要求1所述的井下工具組件，其中，所述位移組件包括具
有活塞桿和活塞的至少一個活塞組件，所述至少一個活塞組件能夠響應于
井筒流體壓力的增大而進行操作。
8.如權利要求7所述的井下工具組件，其中，所述心軸組件和位移

\t組件限定了縱向延伸穿過其中的工具孔，所述工具孔能夠操作為將井筒流
體的變化從地面傳送到井下位置。
9.如權利要求2所述的井下工具組件，其中，所述上位移組件和所
述下位移組件是套筒。
10.如權利要求2所述的井下工具組件...

【專利技術屬性】
技術研發人員：亞瑟·史托特贊伯格，布羅克·沃森，
申請(專利權)人：哈利伯頓能源服務公司，
類型：發明
國別省市：美國;US