带有可独立部署的楔块的固定卡瓦组件制造技术

本公开提供一种井工具，其可包括围绕心轴设置的卡瓦和在所述心轴与所述卡瓦之间彼此相邻地轴向布置的多个单独楔块区段。在至少一个示例中，间隙限定在相邻的楔块区段之间，以允许一个楔块区段朝另一个楔块区段的轴向移动范围。顺应构件设置在所述相邻的楔块区段之间，以抵抗所述一个楔块区段朝所述另一个楔块区段的移动。所述顺应构件可具有不同的大小和构造，以选择性地在不同的轴向载荷下屈服，使得所述楔块区段对所述卡瓦逐步地加载。得所述楔块区段对所述卡瓦逐步地加载。得所述楔块区段对所述卡瓦逐步地加载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有可独立部署的楔块的固定卡瓦组件

技术介绍

[0001]在准备地下井进行生产时，密封系统(诸如井封隔器)可以在工作管柱或生产油管上下入井中，可选地与其他完井设备(诸如邻近于生产地层的筛网)一起下入。封隔器可以用于密封生产油管的外部与井套管的内部之间的环空，以阻止流体移动穿过环空越过封隔器位置。封隔器可以包括具有与互补楔入表面配合的相对凸轮表面的固定卡瓦，其中固定卡瓦响应于楔入表面的相对轴向移动可径向扩展成与井套管孔洞夹持接合。封隔器还承载环形密封元件，其响应于轴向压缩力可径向扩张成与井套管的孔洞密封接合。可以液压或机械方式产生安置固定卡瓦和密封元件的封隔器部件的纵向移动，或者可以流体静力方式安置封隔器。
[0002]对封隔器设计的一个挑战是，安置封隔器所涉及的力可能使套管变形。对于常规卡瓦，对套管壁的多点加载将使套管变形成与所使用的单独卡瓦的数量相对应的预置卡瓦模式。节点将出现在对应于每个卡瓦段的套管外径上。这种结果是不期望的，因为在移除第一封隔器后，下放并正确地安置另一封隔器将变得非常困难。此外，此类井中的油管通常由昂贵的耐腐蚀合金制成，并且划痕和压痕可能充当应力集中点或腐蚀点。
[0003]为了减少套管的变形，有时使用较长的卡瓦来更均匀地分配载荷和/或将其分配在套管的较大区域上。然而，增加卡瓦长度来分配载荷可能将力降低到低于实现卡瓦牙到套管可靠穿透所需的力。减少套管变形的另一种方法是按预定义的顺序部署卡瓦牙。常规上，这需要卡瓦和/或楔块针对连续的加载表面(隆起)变形。卡瓦和/或楔块的变形可能在生产或回收期间具有不利影响。
附图说明
[0004]这些附图示出本公开的实施例中的一些的某些方面，并且不应被用以限制或界定方法。
[0005]图1是部署在井下并通过固定卡瓦组件固定在管状构件内的代表性井工具的正视图。
[0006]图2是图1的封隔器的放大视图，集中于固定卡瓦组件的示例性构造。
[0007]图3是井工具的固定卡瓦组件在与套管接合前的放大视图。
[0008]图4A是图3的第一与第二楔块区段之间的互锁部分的放大详细视图。
[0009]图4B是图3的第二与第三楔块区段之间的互锁部分的放大详细视图。
[0010]图5是第一与第二楔块区段之间的互锁部分的经修改的型式，其中将凸片沿通道移动到不同的位置。
[0011]图6是第一与第二楔块区段之间的互锁部分的另一经修改的型式，其中顺应构件包括弹簧。
[0012]图7是井工具的固定卡瓦组件的另一放大视图，用于说明将楔块区段部署成与套管接合的示例性顺序。
[0013]图8是固定卡瓦组件的安置期间第二和第三楔块区段的剖视图。
[0014]图9是第二和第三楔块区段在作为固定卡瓦组件的回收中的步骤从卡瓦脱离时的剖视图。
[0015]图10是在两个楔块区段之间带有可选的“夹头”型连接器的替代性构造的剖视图。
[0016]图11示出了当安置力F通过第一楔块区段朝第二楔块区段施加时，初始接触时的连接器构件。
[0017]图12示出了安置期间在连接器构件上的倒钩端部已经滑过另一个连接器构件的卡扣并卡回原位之后的连接器构件。
[0018]图13示出了第一楔块区段，其在轴向拉动力P的作用下在相反方向上被推动以解封该工具。
具体实施方式
[0019]本文公开了用于将井工具固定在管状构件诸如套管中的工具及相关方法，其中可以相对于卡瓦逐步地对各个楔块区段加载而不会使楔块区段发生不期望的变形。固定卡瓦组件包括多个楔块区段，这些楔块区段初始形成为在相邻的楔块区段之间带有轴向间隙。间隙初始可以由相邻的楔块区段之间的顺应构件保持。在一些实施例中，顺应构件包括沿着限定在相邻的楔块区段之间的通道诸如使用增材制造工艺一体地形成的隐藏的凸片。当对楔块区段轴向加载时，顺应构件将在所有楔块区段的完全接合之前屈服或失效，以闭合对应的相邻楔块区段之间的间隙。这样，楔块区段被逐步地加载。期望的是，顺应构件允许在不使楔块区段的母结构变形的情况下进行逐步加载。
[0020]在一个示例中，存在彼此相邻地轴向布置的至少三个楔块区段。可以将轴向力施加到第一楔块区段以沿着心轴轴向地推动三个楔块区段。第三楔块区段为径向地接合卡瓦的第一者。第二与第三楔块区段之间的凸片失效或变形，以使第二楔块区段更靠近第三楔块区段，因此第二楔块区段接合卡瓦。最后，第一与第二楔块区段之间的凸片失效或变形，将该楔块区段之间的间隙闭合，因此第一楔块区段径向接合卡瓦。这样，楔块区段逐步地将卡瓦从第三楔块区段加载到第二楔块区段、到第一楔块区段，直到所有三个楔块区段将卡瓦完全接合成与套管咬合接合为止。当然，顺应构件、楔块区段之间的间隙和其他设计参数可以在本公开的范围内进行调节，以实现楔块区段以任何期望的次序或加载顺序部署。
[0021]图1是部署在井下并通过固定卡瓦组件28固定在管状构件14内的代表性井工具10的正视图。可以理解，各种井工具中的任一种均可以用根据本公开的固定卡瓦组件28在井下固定在任何合适的管状构件内。举例来说，图1中的井工具10体现为井封隔器10，并且其中安置该井工具的管状构件为管状井套管14。套管14形成井眼16的衬层，该井眼已钻穿地球的多个地层18、20和22，下至且包括含烃地层2。封隔器10可以在油管管柱(其可以包括所示的油管管柱26)上下放到井眼16中，并且通过如下文进一步讨论的固定卡瓦组件28固定在套管14内的期望位置。随后用与固定卡瓦组件28轴向间隔开的密封元件组件30将封隔器10密封到套管14。
[0022]封隔器10包括用于在其上支撑各种部件的心轴34。心轴34连接到油管管柱26，该油管管柱扩展到井场的地平面(也称为“地表”)处的井口，用于将所生成的流体从含烃地层2引导到地表。与含烃地层2相交的套管14的下端部可以被穿孔成允许井流体诸如油和气从含烃地层2流经套管14进入井眼12。通过固定卡瓦组件28可释放地安置该示例中的封隔器
10，这意味着封隔器具有使固定卡瓦组件28随后接着被释放以在需要时回收封隔器10的能力。将也安装在心轴34上的密封元件组件30抵靠井套管14而扩张，以供在心轴与井套管之间提供流体紧密密封，使得地层压力在井眼中保持在密封组件下方。这样，地层流体被迫使进入封隔器10的孔洞，以通过生产油管柱26流向地表。可以通过轴向致动心轴上的某些部件，例如通过下文进一步讨论的液压致动来安置固定卡瓦组件28。可类似地通过轴向致动来安置密封元件组件30。
[0023]图2是图1的封隔器10的放大视图，集中于固定卡瓦组件28的示例性构造。封隔器10被示出为处于下入位置，用于在抵靠套管14以液压方式安置封隔器10之前将封隔器10下入井中。固定卡瓦组件28(以及图1的密封元件组件30)承载在心轴34上，该心轴具有限定纵向生产流动通路的圆柱形孔洞36。心轴34的下端部联接到底部连接器短节38。底部连接器短节38延续到井套管内封隔器下方，用于连接到例如砂筛、抛光接头、尾筛和沉砂封隔器。封隔器孔洞36的中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种井工具，其包括：心轴；卡瓦，所述卡瓦围绕所述心轴设置并且包括多个向内面向的斜坡和向外面向的油管接合部分；多个楔块区段，所述多个楔块区段沿所述心轴轴向布置以形成至少一对相邻的楔块区段，每个楔块区段包括用于滑动接合所述卡瓦上的所述向内面向的斜坡中的对应一个的向外面向的斜坡；间隙，所述间隙限定在相邻的楔块区段之间，以允许一个楔块区段朝另一个楔块区段的轴向移动范围；以及顺应构件，所述顺应构件设置在所述相邻的楔块区段之间，以抵抗所述一个楔块区段朝所述另一个楔块区段的移动。2.根据权利要求1所述的井工具，其中所述顺应构件包括初始联接所述相邻的楔块区段的凸片，所述凸片被构造成响应于所述一个楔块区段朝所述另一个楔块区段的所述移动而在所述相邻的楔块区段不屈服的情况下屈服以闭合所述间隙。3.根据权利要求2所述的井工具，其中所述凸片被构造成响应于所述相邻的楔块区段朝彼此的移动而失效以闭合所述间隙。4.根据权利要求2所述的井工具，其中所述凸片隐藏在所述相邻的楔块区段之间，并且与所述相邻的楔块区段一体地形成作为增材制造工艺的产物。5.根据权利要求2所述的井工具，其中所述凸片构造有应力集中部，以优先在所述相邻的楔块区段或另一凸片之前屈服。6.根据权利要求1所述的井工具，其进一步包括：所述多个楔块区段包括第一楔块区段、与所述第一楔块区段相邻的第二楔块区段和与所述第二楔块区段相邻的第三楔块区段。7.根据权利要求6所述的井工具，其中相邻的楔块区段之间的所述顺应构件包括所述第一与第二楔块区段之间的第一顺应构件以及所述第二与第三楔块区段之间的第二顺应构件，其中所述第一顺应构件的刚度比所述第二顺应构件更强。8.根据权利要求7所述的井工具，其中所述第一和第二顺应构件各自包括凸片，并且所述第一与第二楔块区段之间的所述凸片的刚度比所述第二与第三楔块区段之间的所述凸片更强。9.根据权利要求6所述的井工具，其中所述第一与第二楔块区段之间的所述间隙大于所述第二与第三楔块区段之间的所述间隙。10.根据权利要求1所述的井工具，其进一步包括：卡扣，所述卡扣包括相邻的楔块区段上的配合卡扣构件，所述配合卡扣构件在接合时进行配合以限制所述相邻的楔块区段之间的轴向分离范围。11.根据权利要求10所述的井工具，其进一步包括：连接器，所述连接器包括一对中的第一楔块区段上的第一连接器构件以及所述一对中的第二楔块区段上的第二连接器构件，其中所述第一和第二连接器构件包括配合卡扣构件，并且其中所述第一和第二连接器构件中的一者呈柔性，以在所述第一楔块区段与所述第二楔块区段的轴向接合时使所述连接器构件连接。
12.根据权利要求6所述的井工具，其中所述第一与第二楔块区段之间的轴向分离范围大于所述第二与第三楔块区段之间的轴向分离范围。13.根据权利要求1所述的井工具，其中所述卡瓦的...

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