井下锚固机构制造技术

一种井下锚固机构(110)，其可以设置在具有至少两个连续的标准直径的套管(232)上。工具主体具有凹槽，分裂锥体(70)位于所述凹槽中。所述分裂锥体(70)的增加的厚度提供了更大厚度的卡瓦(90)，从而当所述卡瓦在所述分裂锥体(70)上轴向移动时，所述卡瓦90的径向行程增大。所述锥体(70)和卡瓦(90)的轮廓被形成为提供两个斜坡/斜面以实现增加的结构完整性和更大的斜坡角度，从而减小所述卡瓦的所述轴向行程以实现增大的径向行程。所述井下锚固机构(110)实现在井筒中的单次行程中将工作管柱锚固在两个标准直径的套管上。

Underground anchoring mechanism

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】井下锚固机构
本专利技术涉及井下锚，并且具体来说涉及可设置在具有两个连续直径的套管上的井下锚固机构。
技术介绍
在建造石油井或天然气井的过程中，将洞钻到预定的深度。然后移除钻柱并将金属管或套管下入井中并使用水泥固定就位。以连续更小的钻洞和套管尺寸重复这种钻孔、下套管和固井的过程，直到井达到目标深度。此时，最后的管或管材下入井中。因为每个套管部分安装在先前安装的部分的内部，因此它的外径必须小于安装部分的内径。此外，安装部分的内径和下一部分的外径之间的环形间隙必须足以容纳两个部分之间的包含悬挂和包装装置的连接装置以及构成每个部分的管材的每个长度之间的接头的附加直径。在井构造中，井中的套管、衬管、管道和其它管材(本文中统称为套管)因此以标准直径供应，例如5"、51/2"、6"、65/8"、7"、75/8"、85/8"、95/8"、103/4"、113/4"、133/8"、14"、16"、185/8"和20"。由于套管直径的范围，应当理解，需要设定下入井中的其它套管、管柱和工具的尺寸，以便适配在它们希望在其中使用的安装套管的直径内。对于需要扩展和接触套管壁的井下工具，例如封隔器和锚，它们的设计的目的是使最薄的轮廓通过套管插入，然后尽可能地延伸以进行密封和夹持。因此，这些井下工具通常被设计和指定用于单个套管直径。以这种方式，缩回的工具可以具有尽可能接近套管直径的直径，以便提供工具在使用中必须延伸以接触套管的最小距离。为每个套管直径设计和构建单独的井下工具是昂贵的。另外，在井下工具可以在单次进入井中时多次执行任务的情况下，如果在井中的具有不同直径的套管上正在执行任务，则必须将井下工具和管柱拉出洞以更换井下工具或至少更换其组件。多次进出井既耗时又昂贵。现有技术锚固机构在图1A和1B中示出。本专利技术是对该设计的改进。为了完全理解本专利技术，将回顾图1A和1B的现有技术锚固机构，以提供理解本专利技术的框架。图1A是处于导入构型的锚固机构10的剖视图。锚固机构10的操作原理是沿锥体16的斜面或斜坡14向上推动卡瓦12，使得卡瓦12向外移动并接合套管30。卡瓦12通过套筒18形式的活塞轴向移动，所述套筒18由液压力驱动，所述液压力是抵靠套筒18的面20的流体压力。套筒18作用在弹簧22上。卡瓦12由套筒18的下侧24保持。在通过中心孔26泵送流体时，流体进入端口28以作用在面20上。套筒18轴向移动，作用在卡瓦12上并迫使它们沿锥体16的斜坡14向上。卡瓦12径向向外移动，直到它们的行程受到套筒18的下侧24的限制。随着卡瓦12向外行进，它们将与套管30的内表面32接合。这如图1B所示。在该实例中，卡瓦12接合95/8"套管30。为了将卡瓦设置到套管30的表面32中，通常会施加过度拉力，这迫使锥体16在卡瓦12下方进一步向外驱动它们以锚固到套管30上。这类动作意味着可以停止或改变通过孔26的流体而不会使卡瓦12启动或停用。当需要取消设置锚固机构时，在机构10上放下重物，以使锥体16远离卡瓦12移动，与弹簧22上的偏压相联接的支撑件的释放使卡瓦12脱离接触在套管30的内表面32上。卡瓦12被拉回并且锚固机构可以移动和重置在其它地方。如上所述，该现有技术锚固机构限于在单个套管直径中使用。这是因为以下事实：工具主体的直径大于下一个套管尺寸85/8"，并且卡瓦12在95/8"套管中接近或处于它们的最大延伸。此外，锥体16是整体件，其在工具主体的下端上滑动，并且由于卡瓦必须在缩回位置保持在工具主体内并且在展开位置由工具主体支撑，以便提供足够强的夹持力以抵抗预期的载荷，这种组合严重限制了卡瓦可以产生的径向行程的距离。如图1A和1B所示，可以看出，在卡瓦的外表面和套管的内表面之间的环形空间的径向距离明显更小，并且通常不大于卡瓦厚度的一半。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种锚固机构，其消除或减轻现有技术的至少一些缺点。本专利技术的另一个目的是提供一种锚固机构，其可用于锚固在至少两个连续的标准直径的井筒套管上。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于夹持井筒套管的锚固机构，其包括：管状主体，其在入口和第一出口之间具有中心孔，入口和第一出口适于连接在待下入套管中的工作管柱中；凹槽，其设置在工具主体的外表面中和周围；分裂锥体，其布置在凹槽中，分裂锥体具有包含第一轮廓的外表面，第一轮廓具有至少一个斜坡；多个可选择性操作的卡瓦，每个卡瓦具有被配置成夹持套管内表面的外表面和包含第二轮廓的内表面，第二轮廓在第一构型中与第一轮廓配合；和活塞装置，其用以在第一构型、第二构型和第三构型之间使卡瓦在分裂锥体上移动，在第一构型中卡瓦位于凹槽内，在第二构型中卡瓦的外表面接触具有第一标准直径的套管的内表面，在第三构型中卡瓦的外表面接触具有第二标准直径的套管的内表面；其中第一标准直径和第二标准直径是井筒套管的至少两个连续的标准直径。通过具有可以围绕工具主体组装的分裂锥体，可以在工具主体中形成凹槽。凹槽的深度允许卡瓦的厚度增加，因此提供了可用于卡瓦的更大的径向行程距离。因此，该锚固机构可以扩展卡瓦以夹持在至少两个连续的标准直径的井筒套管上。套管的标准直径可选自包括5"、51/2"、6"、65/8"、7"、75/8"、85/8"、95/8"、103/4"、113/4"、133/8"、14"、16"、185/8"和20"的组。优选地，分裂锥体具有多部分构造。更优选地，分裂锥体具有两部分构造。通过使锥体纵向分成两半，锥体的结构完整性不会受到不利影响，特别是因为锥体现在可以具有更大的壁厚。优选地，第一轮廓包含两个间隔开的斜坡。通过提供两个斜坡，当沿纵向横截面考虑锥体时得到两个斜面，每个斜面的角度可以保持很高，使得卡瓦只有很短的轴向行程到达套管，同时提供足够的卡瓦上夹持表面到套管的长度和来自卡瓦上锥体的支撑。优选地，第一斜坡比第二斜坡短，其中第二斜坡被布置成朝向分裂锥体的基部。这种布置允许卡瓦完全保持在凹槽内，同时当卡瓦延伸时仍然提供第一轮廓和第二轮廓之间的配合接触。优选地，第一斜坡在第一平台处终止，第一平台具有平行于穿过工具主体的纵向轴线的表面。这类平台为处于第一构型的第一斜坡的顶部处的卡瓦提供了足够的壁厚，以防止在卡瓦上产生可能在载荷下断裂的薄弱点。优选地，第二斜坡以第二平台开始，第二平台具有平行于穿过工具主体的纵向轴线的表面。这类平台为第二斜坡的底部处的分裂锥体提供了足够的壁厚，以保持分裂锥体的结构完整性。优选地，工具主体可相对于卡瓦旋转。以这种方式，锚可以用于稳定工作管柱，而下面的工具可以通过工作管柱的旋转来操作。优选地，轴承位于分裂锥体的基部和凹槽的侧壁之间。以这种方式，在设置卡瓦并且分裂锥体保持在卡瓦上的斜坡之间的凸缘上的情况下，轴承不被压缩，并且因此将发生自由旋转。优选地，活塞装置包括套筒，所述套筒可相对于工具主体轴向移动并被布置成作用在每个卡瓦的面上。活塞装置可以以机械方式或以液压方式操作。在一实施例中，活塞装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于夹持井筒套管的锚固机构，其包括：/n管状主体，其在入口和第一出口之间具有中心孔，所述入口和所述第一出口适于连接在待下入所述套管中的工作管柱中；/n凹槽，其设置在所述工具主体的外表面中和周围；/n分裂锥体，其布置在所述凹槽中，所述分裂锥体具有包含第一轮廓的外表面，所述第一轮廓具有至少一个斜坡；/n多个可选择性操作的卡瓦，每个卡瓦具有被配置成夹持所述套管的内表面的外表面和包含第二轮廓的内表面，所述第二轮廓在第一构型中与所述第一轮廓配合；和/n活塞装置，其用以在第一构型、第二构型和第三构型之间使所述卡瓦在所述分裂锥体上移动，在所述第一构型中所述卡瓦位于所述凹槽内，在所述第二构型中所述卡瓦的所述外表面接触具有第一标准直径的套管的内表面，在所述第三构型中所述卡瓦的所述外表面接触具有第二标准直径的套管的内表面；/n其中所述第一标准直径和所述第二标准直径是井筒套管的至少两个连续的标准直径。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170308 GB 1703677.31.一种用于夹持井筒套管的锚固机构，其包括：
管状主体，其在入口和第一出口之间具有中心孔，所述入口和所述第一出口适于连接在待下入所述套管中的工作管柱中；
凹槽，其设置在所述工具主体的外表面中和周围；
分裂锥体，其布置在所述凹槽中，所述分裂锥体具有包含第一轮廓的外表面，所述第一轮廓具有至少一个斜坡；
多个可选择性操作的卡瓦，每个卡瓦具有被配置成夹持所述套管的内表面的外表面和包含第二轮廓的内表面，所述第二轮廓在第一构型中与所述第一轮廓配合；和
活塞装置，其用以在第一构型、第二构型和第三构型之间使所述卡瓦在所述分裂锥体上移动，在所述第一构型中所述卡瓦位于所述凹槽内，在所述第二构型中所述卡瓦的所述外表面接触具有第一标准直径的套管的内表面，在所述第三构型中所述卡瓦的所述外表面接触具有第二标准直径的套管的内表面；
其中所述第一标准直径和所述第二标准直径是井筒套管的至少两个连续的标准直径。


2.根据权利要求1所述的锚固机构，其中套管的所述标准直径选自包括以下的组：5"、51/2"、6"、65/8"、7"、75/8"、85/8"、95/8"、103/4"、113/4"、133/8"、14"、16"、185/8"和20"。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的锚固机构，其中所述分裂锥体具有多部分构造。


4.根据权利要求3所述的锚固机构，其中所述分裂锥体具有两部分构造。


5.根据前述权利要求中任一项所述的锚固机构，其中所述第一轮廓包含两个间隔开的斜坡。


6.根据权利要求5所述的锚固机构，其中第一斜坡比第二斜坡短，并且其中所述第二斜坡被布置成朝向所述分裂锥体的基部。


7.根据权利要求6所述的锚固机构，其中所述第一斜坡在第一平台处终止，所述第一平台具有平行于穿过所述工具主体的纵向轴线的表面。


8.根据权利要求7所述的锚固机构，其中所述第二斜坡以第二平台开始，所述第二平台具有平行于穿过所述工具主体的纵向轴线的表面。


9.根据前述权利要求中任一项所述的锚固机构，其中所述工具主体能够相对于所述卡瓦旋转。


10.根据权利要求9所述的锚固机构，其中轴承位于所述分裂锥体的基部和所述凹槽的侧壁之间。


11.根据前述权利要求中任一项所述的锚固机构，其中所述活塞装置包括套筒，所述套筒能够相对于所述工具主体轴向移动并且被布置成作用在每个卡瓦的面上。

【专利技术属性】
技术研发人员：G·特尔佛，M·沃德利，A·费尔韦瑟，
申请(专利权)人：阿登纳控股有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB