液压致动的坐封工具和方法技术

一种用于将辅助工具坐封在井中的液压致动坐封工具(1000、1200)，该坐封工具包括：壳体(1006)，其防止井流体进入壳体内；浮动活塞(1010)，其设置在壳体内并封闭压力室(1004)的一端；附接活塞(418)，其设置在壳体内并且被配置为致动辅助工具；流体室(412)，其位于浮动活塞(1010)和附接活塞(418)之间，其中，流体室(412)容纳流体(413)；以及连通元件(450、1042、1280、1490)，其被配置为在壳体的外部和内部之间建立流体连通。该流体连通使得井中的井流体直接作用于浮动活塞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液压致动的坐封工具和方法
本文公开的主题的实施例总体上涉及用于井下操作的井下工具，更具体地，涉及用于井中以致动辅助工具的液压致动的自动排气坐封工具。
技术介绍
在探井过程中，各种工具被下入井内，并放置在对于钻井、封堵、射孔或压裂井的期望位置处。这些工具在导管如线缆、电线、连续油管、螺纹工作管柱等的帮助下放置在井内。然而这些工具需要被启动或坐封到位。启动这种工具所需的力很大，例如超过20000至30000磅。上述导管不能提供这样大的力。工业上通常使用坐封工具来启动上述工具。这种坐封工具通常由快速燃烧并产生高压气体的粉末启动，该高压气体导致活塞在坐封工具内被驱动。该活塞的移动被用于启动各种辅助工具。传统的坐封工具100在图1中示出，并且包括连接到压力室104的点火头102。点火头102点燃初级点火器103，初级点火器103又点燃位于压力室中的动力装药106。应该注意，次级点火器可以位于初级点火器和动力装药之间，以增强初级点火器的点火效果。气缸110连接到压力室104的壳体，并且与压力室流体连通。因此，当动力装药106燃烧时，压力室104内产生的大的压力被引导入气缸110。位于气缸110内的浮动活塞112被形成在压力室104中的压力推到图中的右侧。储存在气缸110的第一室115中的石油114通过连接器116被推到第二室120，该连接器形成在位于气缸110内的块118中。另一活塞122位于第二室120中，并且在石油114施加的压力下，活塞122和活塞杆124在坐封芯轴128上施加大的力。设置交联件126以封闭气缸的一端130。应该注意，气缸110具有用气缸盖132密封的一端130，气缸盖132允许活塞杆124来回移动而不受井筒/地层压力的影响。坐封工具已经坐封辅助工具后，需要将坐封工具提升到地面，并重置以备再次使用。因为动力装药106的燃烧已经在压力室104内产生了大的压力，该压力需要被释放，因此压力室需要清除残留的炸药和灰烬，并且活塞和石油(液压流体)需要返回到其初始位置，以便坐封工具能够再次使用。释放压力室104中形成的高压不仅由于燃烧动力装药会留下有毒气体而对执行该任务的工人的健康有害，而且也是一个安全问题，因为如果对压力释放没有仔细控制，压力室中的压力高到足以伤害工人。在这点上，应该注意，传统的坐封工具100具有释放阀140，该释放阀用于从压力室内释放压力。但是由于气缸内的高压，当将释放阀140从气缸100中移除时，释放阀可能表现得像弹丸，并伤害移除它的人。出于这个原因，已经设置专门的移除程序，并且当在地面时，使用安全套筒来覆盖释放阀，以释放来自坐封工具的压力。另外，动力装药106的燃烧产生覆盖压力室104内部表面的残留物。因此，当坐封工具被带到地面时，不仅必须释放压力室中形成的高压，而且需要清洁压力室的内部以备下次使用。这个过程非常耗时。因此，用于从压力室释放高压和清洁压力室的传统程序繁琐、且危险。因此，需要一种克服上述缺点的新的坐封工具。
技术实现思路
根据实施例，提供一种用于将辅助工具坐封在井中的液压致动的坐封工具。该坐封工具包括防止井流体进入壳体内的壳体；浮动活塞，其设置在壳体内并封闭压力室的一端；附接活塞，其被设置在壳体内，并且被配置为致动辅助工具；流体室，其位于浮动活塞和附接活塞之间，其中流体室容纳流体；以及连通元件，被配置为在壳体的外部和内部之间建立流体连通。该流体连通使得井中的井流体直接作用于浮动活塞。根据另一实施例，提供一种制造用于将辅助工具坐封在井中的坐封工具的方法。该方法包括将浮动活塞设置在壳体中以封闭压力室的一端，该壳体配置为防止井流体进入压力室内；将附接活塞设置在壳体中，其中附接活塞配置为致动辅助工具；在浮动活塞和附接活塞之间建立流体室，其中流体室容纳流体；以及将连通元件设置在壳体内，该连通元件被配置为在壳体的外部和内部之间建立流体连通。根据又一个实施例，提供一种用于利用坐封工具将辅助工具坐封在井中的方法。该方法包括将坐封工具附接到辅助工具；将坐封工具和辅助工具降低到井内的期望位置；在坐封工具的内部和坐封工具的外部之间建立流体连通；以及增加井流体的压力以致动坐封工具来坐封辅助工具。附图说明包含在说明书中并构成说明书一部分的附图图示了一个或更多个实施例，并且与描述一起解释了这些实施例。在附图中：图1示出一种传统的坐封工具，该工具需要被收回到地面以从内部移除加压气体；图2示出被配置为使用井流体来致动的一种坐封工具；图3示出被配置为使用井流体来致动的另一种坐封工具；图4示出直接连接到枪管柱的坐封工具；图5示出在点燃枪管柱的聚能装药后图4的坐封工具；图6是使用由井流体致动的坐封工具的方法的流程图；图7示出连接到单枪并由井流体致动的坐封工具；图8是使用单枪和坐封工具的方法的流程图；图9示出附接到枪管柱的坐封工具，并且枪管柱除了聚能装药之外还具有冲孔装药；图10示出一种坐封工具，其包括用于对坐封工具的壳体进行射孔的冲孔装药；图11示出附接到枪管柱的坐封工具，该枪管柱具有位于端口塞旁边的冲孔装药，以在枪管柱的套管中制造孔。图12示出一种坐封工具，该坐封工具具有位于端口塞旁边的冲孔装药，以在坐封工具的壳体中形成孔；图13示出附接到枪管柱的坐封工具，该工具具有用于充满枪管柱内部的爆破片；图14示出具有用于充满坐封工具内部的爆破片的坐封工具；图15示出当部署在井中时附接到枪管柱的坐封工具；图16是用于将上述坐封工具之一附接到枪管柱的方法的流程图；图17是制造上述坐封工具之一的方法的流程图；以及图18是用于致动上述坐封工具之一的方法的流程图。具体实施方式以下参考附图描述实施例。各图中相同的附图标记表示相同或相似的元素。以下详细描述不限制本专利技术。相反，本专利技术的范围由所附权利要求书限定。为了简单起见，针对坐封工具讨论了以下实施例。但是，本文讨论的实施例也适用于需要产生高压且然后需要在工具外释放高压的任何工具。整个说明书中提及的“一个实施例”或者“实施例”指的是结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在所公开主题的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定指同一实施例。另外，特定特征、结构或者特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多个实施例中。根据实施例，液压致动的坐封工具具有浮动活塞和附接活塞。浮动活塞在被致动时推动位于坐封工具内的流体以致动该附接活塞。在本实施例中，浮动活塞由井中存在的井流体液压地致动。例如，通过在井口的泵来控制井流体的压力，从而将能量传递到坐封工具。如现在所讨论地，通过各种机构允许井流体进入坐封工具。根据液压致动坐封工具的第一实施方式，允许井流体通过附接到坐封工具的枪管柱进入坐封工具。更具体地说，图2示出了直接附接到枪管柱240的坐封工具200。应该注意，如图3中示意性所示，现有坐封工具300经由子部件320和快速更换工具322连接到枪管柱340，并且子部件320和快速更换工具322设计成防止枪管柱340和坐封工具300之间的流体连通。这意味着即使井流体进入枪管柱340的套管内，在聚能装药发射后井流体也不能移动到坐封工具中。返回图2，位于枪管柱240和井套管201之间形成的环形空间中的井流体230通过聚能装药242本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将辅助工具坐封在井中的液压致动坐封工具(1000、1200)，所述坐封工具包括：壳体(1006)，其防止井流体进入壳体内；浮动活塞(1010)，其设置在壳体内并封闭压力室(1004)的一端；附接活塞(418)，其设置在壳体内并被配置为致动所述辅助工具；流体室(412)，其位于浮动活塞(1010)和附接活塞(418)之间，其中，所述流体室(412)容纳流体(413)；以及连通元件(450、1042、1280、1490)，其被配置为在壳体的外部和内部之间建立流体连通，其中，所述流体连通使得井中的井流体直接作用于浮动活塞。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2018.02.02 US 62/625,7001.一种用于将辅助工具坐封在井中的液压致动坐封工具(1000、1200)，所述坐封工具包括：壳体(1006)，其防止井流体进入壳体内；浮动活塞(1010)，其设置在壳体内并封闭压力室(1004)的一端；附接活塞(418)，其设置在壳体内并被配置为致动所述辅助工具；流体室(412)，其位于浮动活塞(1010)和附接活塞(418)之间，其中，所述流体室(412)容纳流体(413)；以及连通元件(450、1042、1280、1490)，其被配置为在壳体的外部和内部之间建立流体连通，其中，所述流体连通使得井中的井流体直接作用于浮动活塞。2.根据权利要求1所述的坐封工具，其中，所述连通元件是冲孔装药(1042)，该冲孔装药位于壳体(1006)内，并且被配置为在点燃时在壳体的壁中形成孔，使得井流体进入压力室(1004)内。3.根据权利要求1所述的坐封工具，其中，所述压力室填充有空气。4.根据权利要求2所述的坐封工具，其中，所述冲孔装药位于压力室内。5.根据权利要求4所述的坐封工具，其中，当在压力室内点燃时，由冲孔装药产生的气体压力不足以致动所述坐封工具。6.根据权利要求2所述的坐封工具，还包括：开关(1044)；以及引爆器(1046)，其中，所述开关被配置为启动所述引爆器，并且所述引爆器被配置为点燃冲孔装药以形成孔。7.根据权利要求6所述的坐封工具，其中，所述开关和所述引爆器位于压力室中。8.根据权利要求1所述的坐封工具，其中，所述连通元件包括端口塞(1280)，该端口塞形成在坐封工具的壳体的壁中，以覆盖在所述壁中形成的孔(1282)，其中，所述端口塞防止来自井的井流体进入压力室内，以及邻近端口塞并且在端口塞后面设置的冲孔装药，所述冲孔装药和端口塞被选择成使得冲孔装药在点燃时使端口塞破裂。9.根据权利要求8所述的坐封工具，其中，所述孔位于压力室中。10.根据权利要求1所述的坐封工具，其中，所述连通元件包括片(1490)，该片位于在坐封工具的壳体的壁中形成的孔(1492)中，使得来自井的井流体不通过所述孔进入壳体内。11.根据权利要求10所述的坐封工具，其中，所述孔位于压力室中。12.根据权利要求10所述的坐封工具，其中，所述片被配置为在井流体的压力高于阈值压力时破裂，并且井流体进入坐封工具的压力室内以致动所述浮动活塞。13.根据权利要求1所述的坐封工具，其中，所述连通元件包括在枪管柱的内室和坐封工具的压力室之间形成的直接连通通道(450)。14.一种制造用于将辅助工具坐封在井中的坐封工具(1000、1200)的方法，所述方法包括：将浮动活塞(1010)设置在壳体(1006)中以封闭压力室(1004)的一端，所述壳体(1006)被配置为防止井流体进入压力室内(1700)；将附接活塞(418)设置在壳体中(1702)，其中，所述附接活塞被配置为致动所述辅助工具；在浮动活塞(1010)和附接活塞(418)之间建立流体室(412)(1704)，其中，所述流体室(412)容纳流体(413)；以及将连通元件(450、1042、1280、1490)设置在壳体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·戴维斯，韦恩·罗森塔尔，凯文·乔治，大卫·韦森，迈克尔·沃尔伯利茨基，杰里米·卡斯塔尼达，
申请(专利权)人：地球动力学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US