用于在切割解封式封隔器内转移载荷的方法和设备技术

一种切割解封式封隔器可以包括底部接头、楔形组件、心轴和载荷转移卡环。心轴在楔形组件内延伸。心轴可以包括具有第一横截面厚度的支撑部分和具有小于第一横截面厚度的第二横截面厚度的切割区部分，其中切割区部分设置在底部接头和支撑部分之间。心轴和楔形组件两者都可以联接到底部接头。载荷转移卡环可以沿着支撑部分与心轴接合，其中载荷转移卡环有利于在楔形组件和心轴的支撑部分之间传递拉伸载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在切割解封式封隔器内转移载荷的方法和设备
本说明书总体上涉及封隔器，并且更具体地，例如但不限于涉及用于在封隔器内分配拉伸载荷的方法和设备。
技术介绍
在现场生产石油和天然气时，通常需要使用封隔器来密封或隔离井筒的部分。封隔器用于处理、压裂、生产、注入和用于其他目的。在一些实施方案中，封隔器隔离井筒的一部分，该部分可以在封隔器上方或下方，这取决于期望的操作。一旦执行了特定的操作，例如压裂地层，可能需要解除或解封封隔器以将封隔器从井筒中移除。附图说明在一个或多个实施方式中，可能不需要每个图中所描绘的所有部件，并且一个或多个实施方式可以包括图中未示出的附加的部件。在不脱离本主题公开的范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行变化。在本主题公开的范围内，可以使用附加的部件、不同的部件或更少的部件。图1是可以采用本公开的原理的井系统的剖视图。图2是根据本公开的一些实施方案的封隔器的剖视图。图3是根据本公开的一些实施方案的处于坐封位置的图2的封隔器的楔形组件的详细剖视图。图4是根据本公开的一些实施方案的处于解封位置的图3的楔形组件的剖视图。具体实施方式这部分提供了所公开主题的各种示例性实施方式，但并不详尽。如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本公开的范围的情况下，可以修改所描述的实施方式。因此，附图和描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。本说明书总体上涉及封隔器，并且更具体地，例如但不限于涉及用于在封隔器内分配拉伸载荷的方法和设备。可以解除或解封封隔器，以将封隔器从井筒中移除。在一些实施方案中，封隔器心轴的一部分被切割以从井筒中解封封隔器，从而有利于封隔器的移除。可以在切割区处切割心轴，以放松或释放封隔器的锚定元件，诸如卡瓦。在一些应用中，各种切割工具被用来在切割区处切割心轴。由于可能在现场使用不同切割能力的各种切割工具，切割区的横截面厚度受到所用切割工具的能力的限制。在一些应用中，心轴的横截面厚度限制了封隔器的性能安全范围(envelope)，例如最大拉伸载荷和额定压力。在一些实施方案中，封隔器的拉伸载荷安全范围可以从250,000磅到900,000磅或更大。因此，在一些应用中，封隔器的性能安全范围受到切割工具选择的限制。本文公开的至少一些实施方案的一个方面是，通过转移封隔器内的载荷，封隔器的性能安全范围不受限制，同时允许具有期望的横截面厚度的切割区。图1是可采用本公开的原理的井系统的剖视图。如所描绘的，井系统100包括井筒102，该井筒102钻通了各个地层，并具有过渡到基本上水平部段106的基本上竖直部段104。竖直部段104的至少一部分可具有胶合在其中的一串套管108以支撑井筒102，水平部段106可延伸穿过一个或多个含烃地下地层110。在所描绘的示例中，水平部段106可以包括井筒102的裸眼部段。然而，在其他实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，套管108也可以延伸到水平部段106中。包括例如端对端联接的多个钻杆的工作管柱112从诸如地球表面的地面位置(未示出)延伸到井筒102中。下部完井组件114固定到工作管柱112的下端，并布置在水平部段106内。如所描绘的，下部完井组件114可以包括多个防砂筛管116(示出了两个)，所述多个防砂筛管116沿着下部完井组件114的部分彼此轴向偏移。在操作中，每个防砂筛管116的主要功能是从源自地层110的生产流体流中过滤出颗粒物质，使得颗粒和其他细粒不会被生产到地面。下部完成组件114终止于浮鞋118。下部完井组件114通过完井送入工具120和井筒封隔器122联接到工作管柱112。井筒封隔器122在井筒102内提供密封界面。在一些实施方案中，如图所示，井筒封隔器122可以包括可压缩的密封元件和径向可延伸的锚定卡瓦。如图所示，井筒封隔器122可以通过完井送入工具120引入井筒102。完井送入工具120可以将井筒封隔器122设置在期望的位置，以隔离井筒封隔器122上方或下方的井筒120。在一些实施方案中，完井送入工具120可以进一步切割井筒封隔器122的一部分，以解封井筒封隔器122并从井筒102中移除井筒封隔器122。图2是根据本公开的一些实施方案的封隔器的剖视图。在所描绘的示例中，封隔器200如前所述隔离井筒。此外，除了流体隔离之外，封隔器200还可以进一步锚定到套管或井筒壁，并支撑附接到封隔器200的悬重或拉伸载荷。如本文所述坐封封隔器200允许封隔器200隔离井筒并支撑附于其上的拉伸载荷。在坐封操作中，封隔器200的管状元件201被移动以使密封或隔离构件(诸如膨胀构件224)膨胀并接合锚定构件，诸如筒式卡瓦240。如图所示，管状元件201，包括但不限于上部接头200、上部套筒222、膨胀构件224、筒式卡瓦240、下部楔250和保持器260，围绕心轴210设置。管状元件201可以相对于心轴210移动或压缩。此外，管状元件201可以与心轴201大致同心。在一些实施方案中，通过向管状元件201施加压缩力，膨胀构件224和筒式卡瓦240可以膨胀，从而使封隔器200坐封。仍然参考图2，管状元件201围绕心轴210被压缩。一些元件(诸如膨胀构件224)可以包括允许在压缩下膨胀的几何形状。其他元件(诸如筒式卡瓦240)可以与楔(诸如下部楔250)的斜面接合以膨胀。在所描绘的示例中，当筒式卡瓦240的内表面被驱动以与下部楔250的斜面接合时，筒式卡瓦240膨胀并接合井筒或套管。为了压缩管状元件201，心轴210在张力下被向上拉动，同时上部接头220保持静止。如图所示，底部接头230联接到心轴220，并相对于上部接头220向上移动。此外，联接到底部接头230的管状锚定套筒270也相对于上部接头220向上移动，以在上部接头220和锚定套筒270之间压缩管状元件201。替代地，心轴210保持静止，并且上部接头220被向下推动以将管状元件201压缩在上部接头220和锚定套筒270之间。在所描绘的示例中，管状元件201被压缩在上部接头220和锚定套筒270之间，以使膨胀构件224膨胀并锚定筒式卡瓦240。可以相对于管状元件201拉动心轴210或推动上部接头220，以使用液压坐封工具、静液压坐封工具或机械坐封工具来坐封封隔器。送入工具可以包含坐封工具。坐封之后，封隔器200隔离穿过其的环形流体流，并锚定到井筒或套管，以防止其移动，并支撑与其联接的任何部件的悬挂重量。如图所示，井筒部件联接到封隔器200的底部接头230。如前所述，由于心轴210和锚定套筒270两者都联接到底部接头230，心轴210和锚定套筒270两者都可以共同支撑来自底部接头230的拉伸载荷或悬重。例如，心轴210和锚定套筒270可以共同或组合来支撑全部拉伸载荷，否则拉伸载荷可能超过单独的心轴210或锚定套筒270的各个部分的拉伸强度，如本文所述。在所描绘的示例中，锚定套筒270、保持器260和下部楔250可以联接在一起以形成楔形组件232，其中楔形组件23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切割解封式封隔器，其包括：/n底部接头，其被配置为与完井装置联接；/n楔形组件，其具有联接到所述底部接头的井下端部；/n心轴，其在所述楔形组件内延伸并联接到所述底部接头，所述心轴包括具有第一横截面厚度的支撑部分和具有小于所述第一横截面厚度的第二横截面厚度的切割区部分，其中所述切割区部分设置在所述底部接头和所述支撑部分之间；以及/n载荷转移卡环，其沿着所述支撑部分与所述心轴接合，其中所述载荷转移卡环有利于在所述楔形组件和所述心轴的所述支撑部分之间传递拉伸载荷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种切割解封式封隔器，其包括：
底部接头，其被配置为与完井装置联接；
楔形组件，其具有联接到所述底部接头的井下端部；
心轴，其在所述楔形组件内延伸并联接到所述底部接头，所述心轴包括具有第一横截面厚度的支撑部分和具有小于所述第一横截面厚度的第二横截面厚度的切割区部分，其中所述切割区部分设置在所述底部接头和所述支撑部分之间；以及
载荷转移卡环，其沿着所述支撑部分与所述心轴接合，其中所述载荷转移卡环有利于在所述楔形组件和所述心轴的所述支撑部分之间传递拉伸载荷。


2.根据权利要求1所述的切割解封式封隔器，其中所述楔形组件包括下部楔和联接到所述下部楔的锚定套筒。


3.根据权利要求2所述的切割解封式封隔器，其中在坐封位置，所述下部楔纵向定位成邻近所述载荷转移卡环以便接触所述载荷转移卡环，以利于将所述拉伸载荷从所述锚定套筒传递到所述心轴的所述支撑部分。


4.根据权利要求2所述的切割解封式封隔器，其中所述载荷转移卡环的上表面接合所述下部楔。


5.根据权利要求1所述的切割解封式封隔器，其中所述楔形组件还包括保持器，所述保持器联接到锚定套筒并且可释放地联接到下部楔。


6.根据权利要求5所述的切割解封式封隔器，其中所述载荷转移卡环在坐封位置纵向地设置在所述保持器内。


7.根据权利要求5所述的切割解封式封隔器，其还包括将所述保持器可释放地联接到所述锚定套筒的剪切装置。


8.根据权利要求5所述的切割解封式封隔器，其还包括拾取环，所述拾取环沿着所述支撑部分与所述心轴接合并邻近所述切割区部分，其中所述保持器在解封位置接合所述拾取环以限制所述保持器的轴向行程。


9.根据权利要求1所述的切割解封式封隔器，其还包括在所述心轴的所述支撑部分中形成的支撑凹槽，其中所述载荷转移卡环的下表面在坐封位置抵靠所述支撑凹槽接合。


10.根据权利要求9所述的切割解封式封隔器，其中所述楔形组件还包括保持器，所述保持器在所述坐封位置抵靠所述载荷转移卡环的外表面接合，以将所述载荷转移卡环保持在所述支撑凹槽内。


11.根据权利要求1所述的切割解封...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·伯克哈德，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US