專利名稱：井下組件可分離的連接件裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種井下組件的可分離的連接裝置，特別是涉及將井下工具連接于撓性管管柱的可分離連接裝置，更具體地說，涉及從地面上電致動(dòng)以使撓性管管柱脫開卡住的井下鉆具或井底組件(BHA)的連接裝置。
背景技術(shù)：
油井和氣井的鉆探越來越不再是對(duì)希望的油氣地區(qū)從地面上鉆探垂直的井孔。而是，這種方向性鉆探的技術(shù)和方法，已經(jīng)發(fā)展成鉆斜鉆孔、橫向孔或有時(shí)是向上傾斜的井孔。在延伸擴(kuò)展井中經(jīng)常不是經(jīng)濟(jì)合理地或有效地使用連接的鉆桿(drill pipe)。因此，鉆井孔的工具和方法已經(jīng)發(fā)展成使用撓性管(coiled tubing)，其包括一種或多種長(zhǎng)度的連續(xù)的、不連接的管子纏繞在卷筒上，以儲(chǔ)存超過井的最大長(zhǎng)度的足夠數(shù)量。該撓性管可以是金屬撓性管，或是用更現(xiàn)代技術(shù)的復(fù)合撓性管。
在鉆井應(yīng)用中，一種具有各種部件，例如，井下電機(jī)、操縱組件和鉆頭的BHA連接于用于鉆井的撓性管管柱(coiled tubing string)。有時(shí)出現(xiàn)這樣的情況，希望從該BRA卸下管柱，例如，當(dāng)BRA在鉆井過程中卡在井里時(shí)，管柱必須從該BRA拆下，以便夾板連接(fishing)、震動(dòng)(jarring)或其他操作，以恢復(fù)該BRA。
在使用連接的管鉆井時(shí)，力矩能夠作用在螺紋連接的連接裝置上，以驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)的拆卸裝置以卸下該BHA。但是，當(dāng)使用連續(xù)的管子時(shí)，例如金屬的或復(fù)合的撓性管，不能施加力矩將管柱從該BRA上拆下，并且，必須使用軸向拆卸裝置。在管柱和BRA組件之間必須預(yù)先安裝一個(gè)或多個(gè)軸向分離裝置，如果并且當(dāng)必須拆卸時(shí)，提供從井下拆卸撓性管管柱的拆卸裝置。
為了拆卸撓性管管柱使用各種軸向拆卸裝置，其中一些用從地面延伸到該拆卸裝置的液力傳動(dòng)裝置或電力線路來驅(qū)動(dòng)活塞并實(shí)現(xiàn)分離。例如，公開在美國(guó)專利第5,984,006號(hào)中的一種這樣的裝置，包括應(yīng)急分離工具，其能夠從一個(gè)或多個(gè)井下鉆具電分離撓性管。該分離工具包括可再分離的滑動(dòng)件用加載螺母壓靠在撓性管。該撓性管通過將電信號(hào)發(fā)送到井下分離裝置而被分離。一旦起動(dòng)，該分離裝置迫使活塞向上直到該活塞接合滑動(dòng)件殼體。該滑動(dòng)件殼體聯(lián)結(jié)于該加載螺母。該分離裝置連續(xù)地對(duì)該活塞加力，隨后該滑動(dòng)件殼體向上將該加載螺母與該可再分離滑動(dòng)件分離，從而使可再分離滑動(dòng)件脫開該撓性管。
另一種這種裝置，公開在美國(guó)專利第5,323,853號(hào)中，包括可選地隨液力驅(qū)動(dòng)裝置或電致動(dòng)活塞而定的冗余分離機(jī)構(gòu)。在孔壁內(nèi)側(cè)延伸的、驅(qū)動(dòng)分離裝置所需要的附加電力線或電纜具有不利因素，其在正常鉆井操作期間影響流體的流動(dòng)。
另一種已知類型的分離裝置為了致動(dòng)隨引導(dǎo)的流體流而定，使其形成背壓并致動(dòng)活塞。美國(guó)專利第5,718,291號(hào)描述一種這樣的分離機(jī)構(gòu)，為了致動(dòng)或者取決于使用由于流體流過該機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生的背壓，或者，如果防止流動(dòng)，取決于使用在該機(jī)構(gòu)的通道內(nèi)形成的壓力。在第一種模式下，由流體流動(dòng)通過在可移動(dòng)的套筒之上的限流器形成的背壓克服偏置彈簧力以通過J形孔組件移動(dòng)該套筒直到通道被堵塞。此后，形成在第二通道的壓力克服剪切銷，使活塞移動(dòng)并分離將該機(jī)構(gòu)的兩部分鎖在一起的掣子。如果流動(dòng)被防止，形成在第二通道的壓力使該活塞對(duì)著該可移動(dòng)的套筒而移動(dòng)以克服彈簧的力并選擇性地通過J形孔組件移動(dòng)套筒。這種套筒機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)在于適當(dāng)?shù)貙?duì)齊套筒以接合J形孔組件的止動(dòng)件是很麻煩的。需要形成壓力并且由從地面接通和關(guān)閉的旋轉(zhuǎn)泵移動(dòng)。
還有另一種用于驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)有的分離裝置取決于從地面落進(jìn)井中的球，密封流體通道，并在該球的后面形成壓力以使其拆開。這種落球式的一種分離裝置公開在美國(guó)專利第5,419,399號(hào)中，并包括其內(nèi)具有可滑動(dòng)活塞的殼體并且由剪切螺釘可分離地連接于該殼體。球從地面落入井中，被該活塞的上端所支承并堵塞流通通道，從而，在該活塞的心軸形成足以克服剪切螺釘?shù)膲毫ΑＴ撔妮S向下移動(dòng)使得鍵對(duì)齊以配合在該心軸的圓形槽內(nèi)，以脫開凹口，使該管子從鉆具上拆下。這種裝置的缺點(diǎn)是操作者必須拉回或攪動(dòng)該裝置以使鍵落入槽中，否則它們不能這樣做。
還有另一種分離裝置，公開在美國(guó)專利第5,526,888號(hào)中，并包括可插入地連接并由掣子鎖定在一起的上下殼體、操縱該掣子的開槽的活塞、導(dǎo)向活塞和由導(dǎo)向活塞的運(yùn)動(dòng)操作的鎖定機(jī)構(gòu)。密封球落入井中并坐落在活塞的上端以形成足以克服剪切銷的壓力差，從而使該導(dǎo)向活塞軸向向下移動(dòng)。導(dǎo)向活塞的運(yùn)動(dòng)將鎖定機(jī)構(gòu)分離，因此開槽的活塞軸向延伸以撤回該掣子并因而拆開上下殼體。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的拆卸組件連接井下組件的兩部分，該井下組件具有連接于撓性管管柱的井下設(shè)備。該拆卸組件包括連接于該井下組件一部分的第一殼體和連接于該井下組件另一部分的第二殼體。該兩個(gè)殼體由分離組件以可分開方式連接在一起。該分離組件由將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的連接裝置連結(jié)于電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)輪系(drive train)。該分離組件包括鎖定部件，其具有接合該兩個(gè)殼體的連接位置和與該兩個(gè)殼體之一脫開的不連接的位置。該電機(jī)由延伸通過該撓性管的導(dǎo)線連接于地面，由此該電機(jī)可以從地面被驅(qū)動(dòng)以移動(dòng)連接在連接位置和分離位置之間的該分離組件。
一個(gè)實(shí)施例的特征是選擇性地被驅(qū)動(dòng)的拆卸組件，該組件包括外殼體；設(shè)置在該外殼體中并具有空腔的內(nèi)殼體；設(shè)置在該空腔中的鎖緊裝置，用于以可分離方式將該該內(nèi)殼體與外殼體鎖定在一起；安裝在該空腔中的可電驅(qū)動(dòng)的電源，用于驅(qū)動(dòng)該鎖緊裝置；聯(lián)結(jié)于該電源的驅(qū)動(dòng)輪系；以及將該鎖緊裝置和該驅(qū)動(dòng)輪系聯(lián)結(jié)在一起的連接裝置，用于接合和脫開該鎖緊裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，拆卸組件設(shè)置在具有井底組件的井下組件中，該井底組件連接于撓性管，該撓性管具有導(dǎo)線，其延伸到地面和從地面選擇性地驅(qū)動(dòng)的電機(jī)；具有第一端和第二端的導(dǎo)螺桿(lead screw)，并且第一端聯(lián)結(jié)于電機(jī)；聯(lián)結(jié)于導(dǎo)螺桿第一端并由萬(wàn)向節(jié)連接于分離軸的導(dǎo)螺桿套筒，該分離軸具有有圓形槽的外表面和設(shè)置在內(nèi)殼體的橫向孔中的多個(gè)鎖緊銷，其一端在非鎖緊的和分離的位置設(shè)置在分離軸槽內(nèi)，而另一端在鎖緊和連接位置設(shè)置在圍繞外殼體的的內(nèi)槽中。
本發(fā)明還包括從撓性管脫開井底組件的方法，該方法包括通過指令信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)連接于該電機(jī)和分離軸的的導(dǎo)螺桿；軸向移動(dòng)該分離軸一段距離，使該分離軸上的槽足以對(duì)齊徑向延伸的銷釘?shù)膬?nèi)端，并移動(dòng)該分離軸以將該銷釘?shù)耐舛藥С鲈撏鈿んw槽。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，示出了用于分離卡住點(diǎn)之上的井下組件的一部分的拆卸組件。本發(fā)明的拆卸組件在撓性管管柱的運(yùn)行中十分有用。多個(gè)這種拆卸組件可以用于井下組件不同位置。這樣可以選擇性地驅(qū)動(dòng)井下組件中的一個(gè)或多個(gè)拆卸組件，以分離最接近卡住點(diǎn)的這個(gè)拆卸組件，從而使被拉出的井下組件的長(zhǎng)度最小，大大地增加了夾板連接(fishing)操作成功的機(jī)會(huì)，使在夾板連接期間對(duì)BRA部件的損壞最小。
本發(fā)明的特征是拆卸組件具有共同的電和機(jī)械連接。并且，拆卸組件是可選擇性地重新連接的。這使操作者能夠驅(qū)動(dòng)該拆卸組件試圖拆下該井下組件。如果，盡管該拆卸組件已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)，該井下組件仍然被卡住，那末，該井下組件的卡住點(diǎn)可能位于該拆卸組件之上的井孔中。操作者可以發(fā)信號(hào)給該拆卸組件重新連接。該操作者然后起動(dòng)該起初驅(qū)動(dòng)的拆卸組件之上的井中的拆卸組件。本發(fā)明的另一個(gè)特征是不需要使用錐形楔鎖緊機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)在這種應(yīng)用中是通常使用的。但是，錐形楔鎖緊機(jī)構(gòu)往往尺寸偏大并且在鉆井中長(zhǎng)時(shí)間的井下振動(dòng)中成為半鎖緊狀態(tài)，這使分離操作如果不是不可能的話，也變得十分困難。本發(fā)明的拆卸組件利用鎖緊銷釘和分離軸。由于是圓形的幾何形狀，減少了半鎖緊的可能以防止分離。
因此，本發(fā)明包括特征和優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合，其能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的各種缺點(diǎn)。上面所述的各種特征以及其他特征對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在參考附圖閱讀了下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明之后，很容易明白。


為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，請(qǐng)參考附圖，其中圖1A是具有井下組件的實(shí)例井的示意圖；圖1B是圖1所示井底組件的放大圖；圖2是圖1A和1B的復(fù)合撓性管的剖面圖；圖3是在連接條件下本發(fā)明的拆卸組件實(shí)施例的縱向剖面圖；圖4沿圖3的4-4平面的剖面圖；圖5是圖3所示拆卸組件的局部放大圖；圖5A是圖5所示萬(wàn)向節(jié)的放大分解圖；圖5B是圖5和圖5A所示萬(wàn)向節(jié)的放大圖；圖6是在松開位置的圖3-圖5的拆卸組件的縱向剖面圖；圖7是在卸開位置的圖3-圖5的拆卸組件的縱向剖面圖；
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可以有不同形式的實(shí)施例。這些實(shí)施例示于附圖中，并且下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)明白，所公開的內(nèi)容是本發(fā)明原理的舉例說明，而不是將本發(fā)明限制在所示出的和所描述的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的井下組件優(yōu)選地包括連接于井底組件的復(fù)合撓性管管柱。本發(fā)明的各種實(shí)施例提供多種不同的井底組件的結(jié)構(gòu)，其每種用于許多不同類型井中的一種的井下操作，包括新井、延伸擴(kuò)展井、延伸現(xiàn)存井、側(cè)線井、斜鉆井以及其他類型的井。應(yīng)當(dāng)明白，井底組件可以僅僅是用于在井中進(jìn)行井下操作的井下鉆具井下操作經(jīng)常涉及鉆孔和在井中完成產(chǎn)油區(qū)(pay zone)，但是本發(fā)明不限于這些操作。本發(fā)明的實(shí)施例提供使用本發(fā)明系統(tǒng)的多種方法。應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到，下面所討論的實(shí)施例的不同技術(shù)可以單獨(dú)使用，或者適當(dāng)?shù)亟M合以在井下操作中產(chǎn)生所希望的結(jié)果。特別是，本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)際上可以用于任何類型的井下操作。提到“上”或“下”是為了描述簡(jiǎn)單，“上”是指向地面，“下”是指向井底。術(shù)語(yǔ)“聯(lián)結(jié)(couple)”在這里是指可以為永久性的或選擇性的直接或間接連接。因此，如果第一裝置“聯(lián)結(jié)”于第二裝置，那末該連接可以是直接連接，或經(jīng)其他裝置和/或連接的間接連接。
開始參考圖1A，圖1A示出一個(gè)用于本發(fā)明的拆卸組件10的示例性的操作環(huán)境。在地面上，操作系統(tǒng)12包括能源14、地面處理器和撓性管卷筒18。分配頭(injector head)單元20將撓性管30從卷筒18供給并引導(dǎo)到井22中。延伸到井22中的井下組件24包括撓性管管柱26和井底組件28。該井底組件28在圖中示為連接于撓性管管柱26的下端，并延伸到斜鉆井或水平井32。撓性管管柱26的下端可以通過拆卸組件10a連接于井底組件28。
雖然撓性管30優(yōu)選為復(fù)合撓性管，下面也用復(fù)合撓性管描述，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不限于復(fù)合撓性管，并且可以是具有安裝在鋼撓性管上的電導(dǎo)體的鋼撓性管。撓性管30的長(zhǎng)度30a和30b的鄰近端可以由本發(fā)明的拆卸組件10b連接。在所描述的優(yōu)選實(shí)施例中，拆卸組件10c將構(gòu)成井底組件的一組部件與井底組件28的另一組部件連接在一起。應(yīng)當(dāng)明白，實(shí)施例的描述其目的是為了說明，并且本發(fā)明不限于在井底組件中的具體位置。如果拆卸組件10不是用于連接復(fù)合撓性管30的長(zhǎng)度30a、30b，或不是將復(fù)合撓性管30連接于井底組件28，另一種類型的連接器公開在2000年3月24日提交的公開序列號(hào)為09/534,685的美國(guó)專利申請(qǐng)中，其發(fā)明名稱為“撓性管連接器”。應(yīng)當(dāng)明白，拆卸組件10可以與上述申請(qǐng)公開的連接器一起用于。
參考圖1B，圖1B示出由各種部件構(gòu)成的一種類型的井底組件28。井底組件28具有具有第一組部件，包括安裝在驅(qū)動(dòng)軸36上的鉆頭34，軸承組件38，包括電子部分42的操縱組件40，并且該操縱組件40優(yōu)選靠近具有傾斜儀和磁強(qiáng)計(jì)的鉆頭定向傳感器44，上部恒速(CV)子組件46具有電線子組件的電源部分48、單向閥50、穩(wěn)定性子組件52。井底組件28還具有第二組部件，包括具有定向軟件包、附加傳感器和井底控制裝置的傳感器子組件54、推進(jìn)系統(tǒng)，其包括下部跟蹤回壓控制模塊58、下部張力/壓力子組件60、壓力測(cè)量子組件62、上部跟蹤回壓控制模塊64、上部張力/壓力子組件68、和監(jiān)控子組件68。
拆卸組件10以可分離方式連接于井底組件28的第一和第二組部件，具體說，可分離地連接于鉆頭34、操縱組件40和具有推進(jìn)系統(tǒng)56的電源部分48。如果拆卸組件10不用于將復(fù)合撓性管30連接于井底組件28，另一種類型的連接是瓣閥落球釋放裝置70。參見，例如，2000年2月15日提交的序列號(hào)為09/504,569的美國(guó)專利申請(qǐng)，其發(fā)明名稱為“用于橫向油井鉆探應(yīng)用的可重復(fù)循環(huán)的落球釋放裝置”，其通過參考結(jié)合于此。
應(yīng)當(dāng)明白，井底組件10可以包括其他鉆具。構(gòu)成井底組件28的鉆具根據(jù)將要進(jìn)行的井下操作而定。應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明不限于特定的井底組件，其他的可選組件也可以被使用。還應(yīng)當(dāng)明白，拆卸組件10可以用來連接構(gòu)成井底組件28的任何兩組部件。
參考圖2，圖2是構(gòu)成管柱26的撓性管30，優(yōu)選包括由復(fù)合材料制造的管子并包括不滲透流體的襯里72，玻璃纖維層74，圍繞襯里72和玻璃纖維層74的多個(gè)導(dǎo)線，玻璃纖維層74包括埋入保護(hù)樹脂層80中的電源導(dǎo)線76、78，多個(gè)載荷傳遞層82，其形成碳纖維基質(zhì)，耐磨層84，聚偏氟乙烯(PVDF)層86以及由玻璃纖維性成的外耐磨層88。不滲透的流體的襯里72是一個(gè)內(nèi)管，優(yōu)選由聚合物，例如聚氯乙烯或聚乙烯，或任何其他能夠經(jīng)受在鉆井所用的鉆探流體中的化學(xué)物質(zhì)和井下所遇到的溫度的材料制成。內(nèi)襯72是不滲透流體的，因而將載荷傳遞層74與通過襯里72的流動(dòng)孔的鉆探流體隔離。載荷傳遞層82優(yōu)選是具有足夠多的層數(shù)的樹脂纖維，以承受懸垂于流體中的管柱26所要求的載荷，包括管柱26和井底組件28的重量。載荷傳遞層82的纖維優(yōu)選為纏繞在熱固性或可固化樹脂上。載荷傳遞層82提供管柱26的機(jī)械性質(zhì)。耐磨層84優(yōu)選為最外載荷傳遞層82并且可以是犧牲層。雖然只示出一個(gè)耐磨層84，需要時(shí)還可以有附加耐磨層。PVDF層86是不滲透流體的并隔離載荷傳遞層82。最外耐磨層88是最外層纖維，并且是犧牲層。復(fù)合撓性管也公開在1998年5月20日提交的序列號(hào)為09/081,961的美國(guó)專利申請(qǐng)中，其發(fā)明名稱為“井系統(tǒng)”，通過參考結(jié)合于此。
設(shè)置在復(fù)合管臂內(nèi)的電源導(dǎo)線76、78沿復(fù)合撓性管管柱26的整個(gè)長(zhǎng)度延伸并連接于井底組件28。導(dǎo)線76、78連接于電源14和地面處理器16。其下端連接于井底組件28的電子軟件包。導(dǎo)線76、78為井底組件28提供電源和指令信號(hào)。其他數(shù)據(jù)也可以通過導(dǎo)線76、78傳輸。
參考圖3和圖4，圖3和圖4示出具有內(nèi)殼體90和外殼體92的拆卸組件10。內(nèi)殼體90包括用于與第一組BRA部件螺紋接合的螺紋連接件94，和用于與第一組BRA部件電連接的電連接件96。用于鉆探流體流的多個(gè)通道95(圖4中清楚可見)延伸通過內(nèi)殼體90的縱向長(zhǎng)度。外殼體92包括用于與第二組BRA部件螺紋接合的螺紋連接件98，和用于與第二組BRA部件電連接的電連接件100。該電連接件將復(fù)合撓性管管柱26壁中的導(dǎo)線76、78與通過通道101縱向延伸通過內(nèi)殼體90的壁128的導(dǎo)線電連接在一起。外殼體92包括螺紋連接在一起的上孔部分92a和下孔部分92b，以便于將外殼體92和內(nèi)殼體90組裝在一起。外殼體92在其內(nèi)徑上還具有一對(duì)縱向間隔的內(nèi)圓周槽91、93。內(nèi)鎖定槽91、93具有圓形截面，提供凸輪表面。內(nèi)殼體90包括上夾板連接頸縮部分106，其具有電連接器108，與安裝在外殼體92的上孔部分92b內(nèi)的電導(dǎo)體112電連接。內(nèi)殼體90以可分離方式與外殼體92聯(lián)結(jié)，優(yōu)選通過漸開線花鍵104?；ㄦI104傳遞在內(nèi)殼體90和外殼體92之間傳輸?shù)娜魏瘟亍?br> 參考圖5，內(nèi)殼體90還包括軸向延伸的縱向凹槽110，減小直徑的上孔部形成孔114。孔114的上端終止在與外殼體92上的插銷口118a、118b對(duì)齊的橫向孔116。上孔114形成一個(gè)面向下的圓形臺(tái)肩122。凹槽110的中間減小直徑部分形成一個(gè)減小直徑的凹槽120，其位于孔114和凹槽110的其余部分124之間。減小直徑的凹槽120形成圓形臺(tái)肩121。多個(gè)橫向孔126從孔114通過內(nèi)殼體90的外壁128延伸。
分離組件130設(shè)置在內(nèi)殼體90內(nèi)并包括多個(gè)與分離軸134接合的鎖緊銷132。鎖緊銷132由擰入橫向孔126中的保持器136設(shè)置在內(nèi)殼體90中。分離軸134的上端以可滑動(dòng)方式接納在減小直徑孔114內(nèi)而下端由連接件135連接，以驅(qū)動(dòng)連接于電機(jī)138的驅(qū)動(dòng)輪系。分離軸134具有縱向延伸的細(xì)長(zhǎng)槽142，其接納安裝在內(nèi)殼體90的壁128中的導(dǎo)向銷144，以防止分離組件130和內(nèi)殼體90之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
每個(gè)鎖緊銷132分別具有內(nèi)端146和外端148，并且從分離軸134徑向地向外殼體92延伸，在圖4中清楚可見。分離軸134還包括在圖6所示的分離位置與內(nèi)銷端146對(duì)齊的外圓周分離槽150，從而鎖定在分離槽150中的銷釘132。外部分離槽150具有一般的平底部和錐形側(cè)面的截面，如圖3-圖5所示，內(nèi)銷端146在連接位置不與外圓周分離槽150對(duì)齊。
仍然參考圖3-圖5、圖5A和圖5B，，分離組件130還包括由萬(wàn)向節(jié)154連接于分離軸134的導(dǎo)螺桿套152，以容納井下組件24的彎曲部分。萬(wàn)向節(jié)154優(yōu)選聯(lián)結(jié)三個(gè)部件，即分離軸134、扇形部分220、導(dǎo)螺桿套152。分離軸134具有孔156，導(dǎo)螺桿套152具有孔160，扇形部分220具有孔225和230。當(dāng)組裝萬(wàn)向節(jié)154時(shí)(見圖5B)?？?56和孔230對(duì)齊，而孔160和孔225對(duì)齊。銷釘164插入孔中以防止分離軸134和導(dǎo)螺桿套152分離。
驅(qū)動(dòng)輪系140由具有中心孔168的支撐套筒166支撐在凹槽110內(nèi)，一個(gè)穿過該中心孔的圓形限制凸緣172在其中心部分形成襯套174，通過襯套174接納驅(qū)動(dòng)輪系140。密封件167、169設(shè)置在內(nèi)殼體90和支撐套筒166之間。驅(qū)動(dòng)輪系140包括導(dǎo)螺桿170，其被導(dǎo)螺桿套152用螺紋擰緊在一端。導(dǎo)螺桿170包括中心盲孔176，和外部圓形軸承凸緣178，接合設(shè)置在圓形限制凸緣172和圓形軸承凸緣178之間的軸承墊圈180。
轉(zhuǎn)換器182在其下端聯(lián)結(jié)于電機(jī)138的驅(qū)動(dòng)軸184并且在其上端通過銷釘連接于導(dǎo)螺桿170。轉(zhuǎn)換器182在支撐套筒166內(nèi)的襯套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。密封件194設(shè)置在襯套174和導(dǎo)螺桿170之間。
支撐套筒166具有形成凸緣的端部190。形成凸緣的端部190接合圓形的臺(tái)肩121。壓力補(bǔ)償活塞192設(shè)置在導(dǎo)螺桿套152周圍并在支撐套筒166內(nèi)。密封件196設(shè)置在導(dǎo)螺桿套152和壓力補(bǔ)償活塞192之間，而密封件198設(shè)置在活塞192和支撐套筒166之間。
潤(rùn)滑流體充滿分離組件130的周圍并且驅(qū)動(dòng)輪系140包括孔114、導(dǎo)螺桿套152和中心孔168。當(dāng)分離組件130和驅(qū)動(dòng)輪系140移動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑流體必須能夠流動(dòng)并且不影響分離組件130和驅(qū)動(dòng)輪系140的移動(dòng)。因此，上壓力釋放口200設(shè)置在靠近在橫向孔116中的分離軸的向上端，下壓力釋放口202設(shè)置在中心盲孔176。
電機(jī)138經(jīng)有頭螺釘204聯(lián)結(jié)在安裝于電子軟件包208的保持套筒206，電子軟件包20設(shè)置在空腔110中的電機(jī)138的下方。電機(jī)138通過導(dǎo)線76、78連接于地面212并且能夠從地面被控制或順時(shí)針方向，或反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。保持器210用螺紋擰緊在空腔110的下端，以將電機(jī)138和電子軟件包208安裝在內(nèi)殼體90的空腔110內(nèi)。凸形電連接器96延伸通過將電子軟件包208與井底組件28連接在一起的該保持器210，井底組件28螺紋連接在內(nèi)殼體90的下端94。如圖4所示，導(dǎo)線通道101縱向延伸通過內(nèi)殼體90的壁128，以通過該可拆組件10從地面電連接到該井底孔組件28。
在操作中，電機(jī)138從地面212被驅(qū)動(dòng)使驅(qū)動(dòng)軸184旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪系140。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪系140旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)螺桿170在導(dǎo)螺桿套152內(nèi)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電機(jī)138的旋轉(zhuǎn)方向，連接件135使分離軸134往復(fù)運(yùn)動(dòng)或朝向電機(jī)138或離開電機(jī)138。因此，根據(jù)來自地面的指令，電機(jī)138移動(dòng)分離軸134，或者向圖3-圖5所示的連接位置，或分離，且分離位置示于圖6-圖7。
分離軸134、鎖緊銷132、內(nèi)圓周槽91和93、以及/或外圓周槽150中的一個(gè)或多個(gè)包括鎖214，其能夠以可松開方式鎖定連接于第二組BRA部件的外殼體92、連接于第一組BRA部件的內(nèi)殼體90，而連接件146用作接合和脫開鎖214的裝置。
在如圖3-圖5所示的連接位置，鎖緊銷132對(duì)齊外殼體92的內(nèi)圓周槽91、93，并設(shè)置在其內(nèi)，并在外殼體92和內(nèi)殼體90之間傳遞軸向載荷。鎖緊銷132由分離軸134保持在鎖緊位置。
圖6示出處于連接位置的拆卸組件10。根據(jù)來自地面的指令，電機(jī)致動(dòng)，從而致動(dòng)并旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿170。由于導(dǎo)螺桿170在導(dǎo)螺桿套152內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分離軸134借助于導(dǎo)螺桿170和形成連接件135的導(dǎo)螺桿套152之間的螺紋嚙合軸向向下移動(dòng)。軸承凸緣178和軸承墊圈180接受導(dǎo)螺桿170的推力。如前所述，導(dǎo)向銷144和縱向細(xì)長(zhǎng)槽142防止軸134和內(nèi)殼體90之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使分離軸134軸向移動(dòng)，但是防止分離軸134旋轉(zhuǎn)。如圖6所示，導(dǎo)螺桿170已經(jīng)軸向移動(dòng)分離軸134使得外圓周槽150現(xiàn)在與鎖緊銷132對(duì)齊。
仍然參考圖6，在指令信號(hào)被送到電機(jī)138以脫開拆卸組件10之后，所示拆卸組件10處于分離位置。電機(jī)138的驅(qū)動(dòng)優(yōu)選直接從地面212發(fā)生，優(yōu)選經(jīng)過延伸通過復(fù)合撓性管管柱26的壁的導(dǎo)線76、78。例如，操作者將指令信號(hào)發(fā)送給電機(jī)138指示電機(jī)138脫開拆卸組件10。如果有多個(gè)拆卸組件用于井下組件24，則每個(gè)拆卸組件10被賦予專門的指令地址。來自地面212的指令包括將被拆卸的拆卸組件10的地址。如果特定的拆卸組件10與該指令信號(hào)匹配，該拆卸組件10的電機(jī)138被驅(qū)動(dòng)并旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿170。當(dāng)相應(yīng)于脫開指令的電機(jī)138朝著電機(jī)138驅(qū)動(dòng)導(dǎo)螺桿170時(shí)，導(dǎo)螺桿170朝著電機(jī)138軸向拉動(dòng)分離軸134。一旦外圓周槽150對(duì)齊鎖緊銷132，則產(chǎn)生圖6的分離位置，并且鎖緊銷132可以徑向運(yùn)動(dòng)進(jìn)入外圓周槽150。在鎖緊銷132已經(jīng)移出內(nèi)圓周槽91、93并進(jìn)入外圓周槽150之后，拆卸組件10處于分離位置并且外殼體92準(zhǔn)備與內(nèi)殼體90分離，并且當(dāng)具有第一組BRA部件的內(nèi)殼體90保持在井內(nèi)時(shí)，拆卸組件10被拉出井外。
圖7示出處于分離位置的外殼體92和內(nèi)殼體90。如圖所示，銷釘132已經(jīng)移動(dòng)進(jìn)入外圓周槽150并且外殼體92已經(jīng)與內(nèi)殼體90分離。外殼體92然后可以被拉出井外，使夾板連接頸縮部分106暴露在井上以便夾板接合操作，以修正卡在井里的BRA部分。
有時(shí)，在拆卸組件10被驅(qū)動(dòng)并放置在分離位置之后，外殼體92不能夠與內(nèi)殼體90分離，這表示井底孔組件26的卡住點(diǎn)在拆卸組件10的上方。本發(fā)明可以使指令信號(hào)發(fā)送到電機(jī)138以在相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)螺桿170，即，將分離軸134軸向推離電機(jī)138。分離軸134然后被移動(dòng)直到鎖緊銷132徑向地向外帶動(dòng)并且外端148接合內(nèi)圓周槽91、93。這鎖緊該鉆具以正常運(yùn)行，如圖3-圖5所示。操作者這時(shí)可以選擇起動(dòng)在剛剛被起動(dòng)的那個(gè)拆卸組件上面的另一個(gè)拆卸組件10以嘗試分離另一個(gè)上孔。
雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和公開范圍的情況下對(duì)其進(jìn)行各種修改。該系統(tǒng)和設(shè)備的許多變化和修改是可能的并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于所描述的實(shí)施例，而僅僅有權(quán)利要求限定，其范圍應(yīng)當(dāng)包括權(quán)利要求主體的等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于在從地面延伸的井中進(jìn)行井下操作的井下組件，包括撓性管管柱；連接于所述管柱的井下設(shè)備；將所述管柱和設(shè)備的第一部分連接于述管柱和設(shè)備的第二部分的拆卸組件；所述拆卸組件具有結(jié)合部件，其具有接合所述第一和第二部分的第一位置和脫開所述第一和第二部分的第二位置，以及從地面驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，在所述第一和第二位置之間移動(dòng)所述接合部件。
2.如權(quán)利要求1的組件，其中，所述撓性管管柱包括至少一根設(shè)置在所述撓性管管柱上的導(dǎo)線，所述導(dǎo)線將所述電機(jī)連接于地面。
3.如權(quán)利要求1的組件，其中，所述拆卸組件包括內(nèi)殼體和外殼體，所述接合部件在所述第一位置接合所述內(nèi)殼體和外殼體，并且所述第一部分連接于所述外殼體，而所述第二部分連接于所述內(nèi)殼體。
4.如權(quán)利要求1的組件，其中，所述拆卸組件包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，在所述第一位置將所述接合部件保持在接合狀態(tài)，并使所述接合部件在所述第二位置能夠脫開。
5.如權(quán)利要求4的組件，其中，所述拆卸組件包括在所述復(fù)運(yùn)動(dòng)部件和電機(jī)之間的連接裝置，用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5的組件，其中，所述拆卸組件包括在所述內(nèi)殼體和連接裝置之間的推力軸承。
7.一種用于從地面進(jìn)行鉆井操作的拆卸組件，包括主體；設(shè)置在所述主體中并選擇地從地面驅(qū)動(dòng)的電機(jī)；其一端聯(lián)結(jié)于所述電機(jī)的導(dǎo)螺桿；聯(lián)結(jié)于所述導(dǎo)螺桿另一端的分離柱塞；以及設(shè)置在所述主體上圍繞所述塞柱的多個(gè)銷釘。
8.如權(quán)利要求7的拆卸組件，還包括所述主體具有空腔；以及所述電機(jī)、導(dǎo)螺桿和分離柱塞設(shè)置在所述空腔中。
9.如權(quán)利要求8的拆卸組件，還包括殼體，其具有適于接納所述銷釘一端的內(nèi)凹槽，并且其中所述分離柱塞具有適于接納所述銷釘另一端的外槽。
10.如權(quán)利要求9的拆卸組件，其中，所述分離柱塞具有縱向細(xì)長(zhǎng)槽，所述主體上的導(dǎo)向銷釘可滑動(dòng)地設(shè)置在其中。
11.如權(quán)利要求10的拆卸組件，其中，所述分離柱塞包括連接所述柱塞第一和第二部分的萬(wàn)向聯(lián)結(jié)裝置，所述第二部分聯(lián)結(jié)于所述導(dǎo)螺桿。
12.如權(quán)利要求11的拆卸組件，還包括設(shè)置在所述分離柱塞周圍的活塞。
13.如權(quán)利要求11的拆卸組件，還包括密封地接合所述活塞和所述分離柱塞的第一密封件；和密封地接合所述活塞和所述主體的第二密封件。
14.如權(quán)利要求13的拆卸組件，還包括設(shè)置在所述分離柱塞的所述第一部分附近的壓力釋放裝置。
15.如權(quán)利要求13的拆卸組件，其中所述主體還包括夾板連接頸縮部分。
16.如權(quán)利要求15的拆卸組件，還包括圍繞所述主體的殼體，所述主體和殼體具有內(nèi)接合的花鍵。
17.用于撓性管子組件的機(jī)-電拆卸組件，包括具有空腔的主體，所述主體能夠聯(lián)結(jié)于該撓性管子；安裝在所述空腔內(nèi)的電機(jī)；安裝在所述空腔內(nèi)的導(dǎo)螺桿，所述導(dǎo)螺桿的一端聯(lián)結(jié)于所述電機(jī)；安裝在所述空腔內(nèi)的柱塞，其聯(lián)結(jié)于所述導(dǎo)螺桿的另一端，所述柱塞在其周圍具有至少一個(gè)圓周槽；以及至少一個(gè)從所述塞柱徑向伸出的銷釘，并且能夠移動(dòng)進(jìn)入所述外圓周槽內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17的拆卸組件，還包括與所述主體套筒式接合并與其聯(lián)結(jié)的撓性管子，所述撓性管子具有至少一個(gè)內(nèi)圓周槽。
19.如權(quán)利要求17的拆卸組件，其中，所述分離柱塞包括縱向細(xì)長(zhǎng)槽，用于接納所述主體上的柱塞導(dǎo)向銷釘，以便當(dāng)所述導(dǎo)螺桿移動(dòng)時(shí)防止所述柱塞旋轉(zhuǎn)。
20.一種用于拆卸井下鉆具的選擇性地驅(qū)動(dòng)的拆卸組件，包括殼體；能夠可分離地鎖定于所述殼體的主體；安裝在所述主體內(nèi)的可電致動(dòng)的電源；將所述主體可分離地鎖定于所述殼體的鎖緊裝置；以及可移動(dòng)部件，用于接合和脫開所述鎖緊裝置，所述可移動(dòng)部件的一端聯(lián)結(jié)于所述鎖緊裝置，另一端聯(lián)結(jié)于所述電源。
21.如權(quán)利要求20的拆卸組件，其中，所述鎖緊裝置包括從所述柱塞徑向伸出的多個(gè)銷釘；在其周圍具有槽的柱塞，所述槽的尺寸能接納所述銷釘?shù)囊欢?，以將所述鎖緊裝置開鎖。
22.如權(quán)利要求20的拆卸組件，其中，所述可移動(dòng)部件包括導(dǎo)螺桿。
23.如權(quán)利要求21的拆卸組件，其中，所述柱塞還具有接納所述主體上的導(dǎo)向銷的縱向槽。
24.如權(quán)利要求21的拆卸組件，其中，所述鎖緊裝置還包括在所述殼體內(nèi)的內(nèi)槽，所述內(nèi)槽的尺寸能夠接納所述銷釘?shù)牧硪欢耍枣i緊該鎖緊裝置。
25.一種用于鉆井操作的拆卸組件，包括；具有內(nèi)槽的殼體；設(shè)置在所述殼體中的主體；設(shè)置在所述主體中的柱塞，該柱塞具有兩個(gè)外槽并能夠在鉆井位置、分離位置和脫開位置中移動(dòng)；螺紋接合在所述柱塞上的導(dǎo)螺桿；與所述導(dǎo)螺桿聯(lián)結(jié)的電機(jī)；以及安裝在所述主體上并接合所述柱塞的多個(gè)銷釘。
26.一種從撓性管脫開井底組件的方法，該方法包括通過電指令信號(hào)致動(dòng)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)連接于該電機(jī)并螺紋接合于分離柱塞的導(dǎo)螺桿；軸向移動(dòng)該分離柱塞一段足以使該柱塞上的槽對(duì)齊徑向延伸的銷釘?shù)木嚯x。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括繼續(xù)軸向移動(dòng)該分離柱塞，直到該徑向延伸的銷釘?shù)耐舛藦脑摀闲怨茏觾?nèi)部的相應(yīng)槽中脫開。
28.一種從撓性管脫開鉆具的方法，該方法包括向主體中聯(lián)結(jié)于該撓性管一部分的電機(jī)發(fā)送電指令信號(hào)，該撓性管在其內(nèi)部具有槽；響應(yīng)該電指令信號(hào)致動(dòng)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)連接于該電機(jī)和分離柱塞的機(jī)構(gòu)；防止該分離柱塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及軸向移動(dòng)該分離柱塞一段足以使該柱塞上的槽對(duì)齊徑向延伸的銷釘?shù)木嚯x。
全文摘要
本發(fā)明公開一種連接井下組件的兩部分的拆卸組件，其具有連接于撓性管管柱的井下設(shè)備。該拆卸組件包括連接于該井下組件一部分的第一殼體和連接于該井下組件另一部分的第二殼體。該兩個(gè)殼體由分離組件以可分開方式連接在一起。該分離組件由將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的連接裝置連聯(lián)結(jié)于電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)輪系。該分離組件包括鎖定部件，其具有接合該兩個(gè)殼體的連接位置和與該兩個(gè)殼體可以分開的分離位置。該電機(jī)由延伸通過該撓性管的導(dǎo)線連接于地面，由此該電機(jī)可以從地面被致動(dòng)以移動(dòng)在連接位置和不連接位置只之間的該分離組件。
文檔編號(hào)E21B23/00GK1599834SQ02823949
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2002年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者詹姆斯·W·埃斯特普, 張吉煌 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司