專利名稱：井下沖壓部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于插入到套管的壁中的井下沖壓件或閥。此外，本發(fā)明涉及一種用于將井下沖壓件或閥插入到套管的壁中的井下工具，還涉及一種井下系統(tǒng)，所述井下系統(tǒng)包括井下工具和驅(qū)動單元，以及涉及一種用于將井下沖壓件或閥插入到井下的套管中的井下方法。
背景技術：
在生產(chǎn)期間，改變油流體可經(jīng)由其進入套管的開口可能是便利的，因此，需要密封已存在的開口，并且創(chuàng)建新的開口。然而，在可視度很低的泥濘流體中并且套管很窄的情況下執(zhí)行這種操作可能很難。一種開口類型可以是當油生產(chǎn)區(qū)域被封堵時插入到套管中的另一位置處的閥。因此，需要用于將新閥插入到套管的壁中的簡單解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是全部或部分地克服現(xiàn)有技術中的上述缺點和缺陷。本發(fā)明的目的是提供一種用于插入井下閥的改進的簡單解決方案，因此能夠很容易地將閥插入到套管的壁中。從以下的說明中將變得顯而易見的上述目的以及許多其它目的、優(yōu)點和特征將通過根據(jù)本發(fā)明的用于插入套管的壁中的井下沖壓件這一解決方案完成，所述井下沖壓件包括:-體部，其具有第一端和第二端以及形成所述體部的內(nèi)表面的通孔和所述體部的外表面，其中，所述第一端包括至少一個切割邊緣，所述切割邊緣至少形成用于在套管中沖壓出開口的前尖端或前緣部，并且在所述通孔中設置有部件。在一個實施例中，所述部件可以是設置在所述通孔中的閥、傳感器、發(fā)射器、接收器、探針或者通信設備。通過在通孔中具有閥或傳感器，沖壓工具能夠在不存在間隙的情況下沖壓到套管中，使得沖壓工具被固定到套管中，并且由此使所述閥或傳感器固定在套管中。此外，所述體部的橫截面可具有周緣，所述切割邊緣可以設置在該周緣中。此外，所述閥可以是流入控制閥、氣舉閥、節(jié)流閥或者壓力控制閥。此外，所述傳感器可以是溫度傳感器、壓力傳感器、電阻率傳感器、電磁傳感器、聲學傳感器、電容傳感器或密度傳感器。此外，所述部件可以是地震收發(fā)器或爆炸填料。所述切割邊緣可設置為所述外表面的延伸部。此外，所述切割邊緣可以從所述內(nèi)表面延伸到所述外表面。所述切割邊緣可具有蜿蜒的形狀。
此外，所述體部的橫截面可具有圓周，所述切割邊緣可部分地或者全部地圍繞所述圓周延伸。本發(fā)明還涉及一種用于插入到套管的壁中的井下閥，所述井下閥包括:-殼體，其具有第一端和第二端以及內(nèi)表面和外表面，其中，所述殼體的第一端包括至少一個切割邊緣，所述切割邊緣至少形成用于在套管中沖壓出開口的前尖端或前緣部。在一個實施例中，所述殼體的橫截面可具有周緣，所述切割邊緣可以設置在該周緣中。在一個實施例中，所述殼體可具有位于第一端處的入口和位于第二端處的出口。此外，所述殼體可以包括用于限制從入口到出口的流動的閥裝置。所述閥具有一軸向延伸部以及從入口到出口的軸向方向。此外，所述閥裝置可包括隔膜。另外，所述閥裝置可包括作用在活塞上的彈簧。上述的切割邊緣可以設置為所述外表面的延伸部。此外，所述切割邊緣從所述內(nèi)表面延伸到所述外表面。

另外，所述切割邊緣可設置成相對于徑向成一角度地從所述內(nèi)表面延伸到所述外表面。此外，所述切割邊緣可具有蜿蜒的形狀。此外，所述殼體的橫截面可具有圓周，所述切割邊緣可部分地或者全部地圍繞所述圓周延伸。所述殼體的壁可由金屬制成，所述金屬諸如燒結硬質(zhì)合金、鈷鎢硬質(zhì)合金、硬金屬或者滲碳碳化鶴。此外，所述閥可以是流入控制閥、氣舉閥、節(jié)流閥或者壓力控制閥。此外，所述殼體的外表面可設置有螺紋。本發(fā)明還涉及一種井下工具，所述井下工具用于將井下閥或井下沖壓設備插入到套管的壁中，所述井下工具包括:-至少一個井下閥，以及-移動裝置(12)，其用于移動所述閥以使之刺穿所述套管的壁。在一個實施例中，所述套管可具有軸向延伸部，所述工具可以移動所述閥，以使所述閥的軸向延伸部橫向于套管的軸向延伸部。另外，所述井下工具還可包括用于保持所述閥的保持件。所述保持件可包括接觸表面。此外，所述移動裝置可包括活塞，所述活塞沖壓所述閥以使之穿過所述套管。此外，所述移動裝置可旋擰所述閥以使之穿過所述套管。另外，所述移動裝置可轉(zhuǎn)動所述閥，從而使所述閥自身進行鉆孔以穿過所述套管。所述井下工具還可包括存儲架，所述存儲架容納若干個待插入到所述套管的壁中的閥。另外，所述井下工具還可包括止擋裝置，所述止擋裝置用于控制所述移動裝置，以使所述閥刺穿所述套管的壁，并且(所述閥的)第二端面與所述套管的壁的內(nèi)表面對齊。
本發(fā)明還涉及一種井下系統(tǒng)，所述井下系統(tǒng)包括井下工具和用于在套管中向前移動所述工具的驅(qū)動單元，諸如井下牽引器。最后，本發(fā)明涉及一種用于將所述井下單元、諸如如上所述的沖壓件或井下閥插入井下的套管中的井下方法，所述方法包括如下步驟:-將所述單元設置在所述套管中的預定位置外部，-借助于所述單元的切割邊緣在所述套管中沖壓出孔，-將所述單元保留在所述套管中。所述方法還可包括如下步驟:將第二單元設置在所述預定位置處，并且將所述第二單元推入到孔中并替換前一單元。

此外，所述第二單元與前一單元相比可具有較大的外徑。


以下將參考所附的示意性附圖更加詳細地說明本發(fā)明及其許多優(yōu)點，為了說明，附圖示出了一些非限制性的實施例，其中:圖1示出了井下閥，圖2示出了閥的另一實施例，圖3示出了套管中的井下工具，圖4示出了井下工具的另一實施例的一部分的局部剖視圖，圖5示出了井下工具的又一實施例的一部分的局部剖視圖，圖6示出了該工具的又一實施例的一部分的局部剖視圖，圖7示出了井下沖壓件，圖8示出了井下沖壓件的另一實施例，以及圖9示出了套管中的井下工具。所有的附圖都是高度示意的，并不一定按比例繪制，并且它們只示出了為了解釋本發(fā)明所必需的部分，其它部分被省略或僅提及。
具體實施例方式圖1示出了用于插入到井中的套管3的壁2中的井下閥1，從而使地層流體流入到套管中。閥I包括具有第一端5和第二端6的殼體4。殼體4具有設置在殼體的第一端5處的切割邊緣9。殼體4包括內(nèi)表面7和外表面8，在圖1中，切割邊緣9設置成外表面8的延伸部，從而外表面8在第一端處以切割邊緣終止。當從側面觀察時，切割邊緣9具有蜿蜒的形狀。切割邊緣9上下彎曲而形成至少一個前尖端，所述至少一個前尖端是使得閥I當被沖壓到套管壁中時自身能夠切入到套管3的壁2中的三個尖端。殼體4具有位于殼體4的第一端5處的入口和位于殼體4的第二端6處的出口。在殼體4內(nèi)部，閥I包括閥裝置10，閥裝置10提供閥功能且限制沿閥I的軸向從入口到出口的自由流動。閥裝置10包括隔膜、節(jié)流閥、作用在活塞上的彈簧或沿閥I的軸向提供受控的流動限制的類似裝置。因此，閥I可以是任意類型的閥，諸如流量控制閥、氣舉閥、節(jié)流閥或者壓力控制閥。
如圖2所示，閥I具有從內(nèi)表面7延伸到外表面8的兩個切割邊緣9，在這兩個切割邊緣之間,殼體4的第一端5的第一端面傾斜，使得切割邊緣9形成殼體4的尖端。當通過從殼體4的第二端6的第二端面38推動閥而使得該閥被沖壓到套管壁2中時，切割邊緣9切穿所述壁。各切割邊緣9沿徑向從內(nèi)表面7延伸到外表面8。在另一實施例中，切割邊緣9設置成相對于徑向成一角度地從內(nèi)表面7延伸到外表面8。當從如圖1所示的橫截面觀察時，殼體4具有圓周，切割邊緣9完全圍繞所述圓周延伸。在圖2中，切割邊緣9只形成所述圓周的一部分。為了能夠在被用作沖壓件時自身能夠切入到套管3中，殼體壁由金屬制成，所述金屬諸如燒結硬質(zhì)合金、鈷鎢硬質(zhì)合金、硬金屬或者滲碳碳化鎢。圖7示出了用于插入到井中的套管3的壁2中的井下沖壓件101，從而使地層流體流入到套管中或者感知地層和/或流體特性。井下沖壓件101包括具有通孔的體部104，在該通孔中設置有閥111或者傳感器112。所述體部具有第一端105和第二端106，體部104在第一端中具有切割邊緣109。體部104包括內(nèi)表面107和外表面108，在圖7中，切割邊緣109設置為外表面108的延伸部，從而外表面108在第一端處以切割邊緣終止。因此，所述第一端具有至少一個前尖端114，所述至少一個前尖端在圖7中為三個前尖端114，或者，所述第一端具有前緣部115，所述前緣部在圖8中示出為兩個前緣部，所述前尖端和前緣部在沖壓過程期間處于最前緣，因此為所述沖壓件的當所述沖壓件被沖壓到所述套管中時最先接觸到所述套管的部分。所述前尖端形成切割邊緣109的一部分。當從側面觀察時，切割邊緣109具有蜿蜒的形狀。切割邊緣109上下彎曲而形成三個尖端，所述三個尖端使得當沖壓件101被沖壓到套管壁中時自身能夠切入到套管3的壁2中。體部104具有位于殼體104的第一端105處的入口和位于殼體104的第二端106處的出口。在體部104內(nèi)部，井下沖壓件101包括閥111，所述閥111限制沿井下沖壓件101的軸向從入口到出口的自由流動。在另一實施例中，圖7的體部包括一傳感器。所述閥包括隔膜、節(jié)流閥、作用在活塞上的彈簧或沿閥111的軸向提供受控的流動限制的類似裝置。因此，閥111可以是任意類型的閥，諸如流量控制閥、氣舉閥、節(jié)流閥或者壓力控制閥。如圖8所示，井下沖壓件101具有從內(nèi)表面107延伸到外表面108的兩個切割邊緣109，在這兩個切割邊緣之間，體部104的第一端105的第一端面傾斜，使得切割邊緣109形成體部104的尖端，所述尖端是前尖端或者前部尖端且是所述沖壓件的首先與所述套管接觸的部分。當通過從體部104的第二端106的第二端面38推動井下沖壓件101而使得該井下沖壓件101被沖壓到套管壁2中時，切割邊緣109切穿所述壁。各切割邊緣109沿徑向從內(nèi)表面107延伸到外表面108。在另一實施例中，切割邊緣109設置成相對于徑向成一角度地從內(nèi)表面107延伸到外表面108。當從橫截面觀察時，體部104具有圓周。圖7的切割邊緣109完全圍繞所述圓周延伸。在圖8中，切割邊緣109只形成所述圓周的一部分。切割邊緣9可以是點焊或嵌入到體部104或殼體4的第一端5中的部分。在另一實施例中，體部104或殼體4的外表面8設置有螺紋，閥I或者沖壓件101被旋擰到套管3的壁2中。 由此，閥I或沖壓件101被機械地旋擰到套管3的壁中，并且能夠承受作用在第一端5上的直接壓力。閥I或沖壓件101借助于井下工具100被插入到套管3中，井下工具100包括用于移動閥I或沖壓件101的移動裝置12，從而如圖3和圖9所示使得閥I或沖壓件101分別刺穿套管3的壁2。移動裝置12提供橫向于工具100的縱向延伸方向和套管3的縱向延伸方向的移動。如圖4所示，移動裝置12包括用于保持閥I或沖壓件101的保持件11。移動裝置12還包括活塞13,該活塞13被缸體14致動且使得保持閥I或沖壓件101的保持件11移動穿過工具100中的開口 15。當移動裝置12將閥I或沖壓件101沖壓到套管壁2中時，該開口 15被由例如玻璃碎片制成的阻擋板密封。當移動裝置12使得閥I或沖壓件101朝向套管3的壁2移動時，保持件11的接觸表面抵接套管3的內(nèi)表面39，從而提供托架和關于移動裝置12必須在套管壁中沖壓和/或轉(zhuǎn)動多遠的測量，以使閥I的第二端6與套管3的內(nèi)表面7對齊。這可以確保閥I或沖壓件101不延伸到套管3內(nèi)，由此減小套管3的內(nèi)徑。為了移動閥I或沖壓件101以刺穿套管壁2，移動裝置12包括活塞13，活塞13沖壓或推動閥I或沖壓件101穿過套管3。如圖5和圖9所示，工具100包括兩個移動裝置12，各移動裝置移動閥I或沖壓件101以刺穿套管壁2。工 具100包括用于驅(qū)動泵27的電機26，該泵27向移動裝置12提供液壓動力，以使閥I能夠刺穿套管壁2?？梢栽诓皇褂靡簤旱那闆r下直接使用電機26來驅(qū)動移動裝置12。在另一實施例中，如圖6所示，工具100包括存儲架20，該存儲架20保持若干個待被插入到保持件11中的閥或沖壓件。當一個閥或沖壓件被插入到套管3中的活塞中時，工具100移動且從存儲架20向保持件11加載第二閥或第二沖壓件，當所述工具到達新位置時，第二閥或沖壓件準備好被插入套管壁2中。當移動閥I以使之刺入套管壁2時，移動裝置12還可旋擰閥I以使之穿過套管3。在另一實施例中，移動裝置12轉(zhuǎn)動閥1，從而使閥I本身進行鉆孔以穿過套管3。保持件11起到止擋裝置的作用，該止擋裝置用于控制移動裝置12以確保閥I或沖壓件101刺穿套管3的壁2，并且閥I或沖壓件101的第二端面與套管3的壁2的內(nèi)表面7對齊。如果保持件11沒有設計成抵接套管3的內(nèi)表面，則工具100也可具有獨立的止擋
>j-U ρ α裝直。通過將第二井下沖壓件或井下閥設置在將被替換的前一沖壓件或閥的位置處，并且將第二沖壓件或閥推入孔中且替代前一單元，可更換井下沖壓件或井下閥。第二沖壓件或閥與前一沖壓件或閥相比可具有略大的外徑，從而能夠適當?shù)毓潭ǖ诙_壓件或閥。為了固定井下沖壓件或井下閥，設計成不具有間隙，且因此借助于摩擦而自身固定。在套管中沖壓出的孔不必須具有與沖壓件或閥的外徑一樣大的內(nèi)徑，因為切割邊緣僅需在套管中形成孔以能夠與圍繞套管的環(huán)形空間中的流體接觸。井下工具100可以與諸如井下牽引器的驅(qū)動單元22連接，其中該驅(qū)動單元用于使所述工具在套管3中向前移動。井下工具100和驅(qū)動單元22—起形成井下系統(tǒng)。驅(qū)動單元包括4個可突出且可回縮的輪臂31，各輪臂連接有輪子30。流體或井流體是指任意類型的可存在于油井或氣井井中的流體，諸如天然氣、油、油漿、原油、水等。氣體是指任意類型的存在于井、完井或裸眼中的氣體成分，油是指任意類型的油成分，諸如原油、含油流體等。氣體、油以及水流體因此均可分別包含除氣體、油和/或水之外的其它元素或物質(zhì)。套管是指用在與油或天然氣生產(chǎn)有關的井下的任意類型的管路、管道、管狀件、襯套、條帶等。在工具未完全進入套管的情況下，井下牽引器可用于將工具完全推入井中的位置。井下牽引器是任意類型的能夠在井下推或拉工具的驅(qū)動工具，諸如WeU Tractor 。雖然以上已經(jīng)結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但是對于本領域的技術人員而言明顯的是，在不脫離由下述的權利要求所限定的本發(fā)明的情況下可以設想若干 修改。
權利要求
1.一種用于插入套管(3 )的壁(2 )中的井下沖壓件(I，100 )，所述井下沖壓件包括: -體部(104),該體部具有第一端(5,105)和第二端(6,106)以及形成所述體部的內(nèi)表面(7，107)的通孔和所述體部的外表面(8，108)， 其中，所述第一端包括至少一個切割邊緣(9，109)，所述切割邊緣至少形成用于在所述套管中沖壓出開口的前尖端(32，114)或前緣部(33，115)，并且在所述通孔中設置有一部件。
2.根據(jù)權利要求1所述的井下沖壓件，其特征在于，所述部件是設置在所述通孔中的閥、傳感器、發(fā)射器、接收器、探針或者通信設備。
3.根據(jù)權利要求2所述的井下沖壓件，其特征在于，所述閥是流入控制閥、氣舉閥、節(jié)流閥或者壓力控制閥。
4.根據(jù)權利要求2所述的井下沖壓件，其特征在于，所述傳感器是溫度傳感器、壓力傳感器、電阻率傳感器、電磁傳感器、聲學傳感器、電容傳感器或者密度傳感器。
5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的井下沖壓件，其特征在于，所述切割邊緣設置為所述外表面的延伸部。
6.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的井下沖壓件，其特征在于，所述切割邊緣從所述內(nèi)表面延伸到所述外表面。
7.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的井下沖壓件，其特征在于，所述切割邊緣具有蜿蜒的形狀。
8.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的井下沖壓件，其特征在于，所述體部的橫截面具有圓周，所述切割邊緣部分地或者全部地圍繞所述圓周延伸。
9.一種用于插入套管(3)的壁(2)中的井下閥(I )，所述井下閥包括: -殼體(4)，該殼體具有第一端(5)和第二端(6)以及內(nèi)表面(7)和外表面(8)， 其中，所述殼體的所述第一端包括至少一個切割邊緣(9)，所述至少一個切割邊緣至少形成用于在所述套管中沖壓出開口的前尖端(32 )或前緣部(33 )。
10.根據(jù)權利要求9所述的井下閥，其特征在于，所述切割邊緣設置為所述外表面的延伸部。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的井下閥，其特征在于，所述切割邊緣從所述內(nèi)表面延伸到所述外表面。
12.根據(jù)權利要求9至11中的任一項所述的井下閥，其特征在于，所述切割邊緣具有蜿蜒的形狀。
13.根據(jù)權利要求9至12中的任一項所述的井下閥，其特征在于，所述殼體的橫截面具有圓周，所述切割邊緣部分地或者全部地圍繞所述圓周延伸。
14.根據(jù)權利要求9至13中的任一項所述的井下閥，其特征在于，所述閥是流入控制閥、氣舉閥、節(jié)流閥或者壓力控制閥。
15.一種井下工具(100)，所述井下工具用于將根據(jù)權利要求9至14中的任一項所述的井下閥或者根據(jù)權利要求1至8中的任一項所述的井下沖壓件插入到套管的壁中，所述井下工具包括: -至少一個井下閥，以及 -移動裝置(12)，所述移動裝置用于移動所述閥以使所述閥刺穿所述套管的壁。
16.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具還包括用于保持所述閥的保持件(11)。
17.根據(jù)權利要求8所述的井下工具，其特征在于，所述保持件包括接觸表面。
18.根據(jù)權利要求7至9中的任一項所述的井下工具，其特征在于，所述移動裝置(12)包括活塞(13)，所述活塞沖壓所述閥以使所述閥穿過所述套管。
19.根據(jù)權利要求7至9中的任一項所述的井下工具，其特征在于，所述移動裝置(12)旋擰所述閥以使所述閥穿過所述套管。
20.根據(jù)權利要求7至9中的任一項所述的井下工具，其特征在于，所述移動裝置(12)轉(zhuǎn)動所述閥，從而使所述閥本身鉆穿所述套管。
21.根據(jù)權利要求7至12中的任一項所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具還包括存儲架(20 )，所述存儲架包括若干個待插入到所述套管的壁中的閥。
22.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具還包括止擋裝置，所述止擋裝置用于控制所述移動裝置(12)，從而使所述閥刺穿所述套管的壁，并且所述殼體的所述第二端的第二端面(38)與所述套管的壁的內(nèi)表面(39)對齊。
23.一種井下系統(tǒng)，所述井下系統(tǒng)包括根據(jù)權利要求15-22中的任一項所述的井下工具和用于在所述套管中向前移動所述工具的驅(qū)動單元(22)，諸如井下牽引器。
24.一種井下方法，所述方法用于將井下單元、諸如根據(jù)權利要求1-8中的任一項所述的沖壓件或者根據(jù)權利要求9至14中的任一項所述的井下閥插入井下的套管中，所述方法包括如下步驟: -將所述單元設置在所 述套管中的預定位置外部， -借助于所述單元的切割邊緣在所述套管中沖壓出孔， -將所述單元保留在所述套管中。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:將第二單元設置在所述預定位置處，以及將所述第二單元推入所述孔中并替代前一單元。
26.根據(jù)權利要求25所述的方法，其特征在于，所述第二單元與前一單元相比具有較大的外徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于插入套管的壁中的井下沖壓件。所述井下沖壓件包括體部，該體部具有第一端和第二端以及形成所述體部的內(nèi)表面的通孔和所述體部的外表面，其中，所述第一端包括至少一個切割邊緣，所述切割邊緣至少形成用于在所述套管中沖壓出開口的前尖端或前緣部，并且在所述通孔中設置有部件。本發(fā)明還涉及一種用于插入所述套管的壁中的井下閥。所述井下閥包括殼體，該殼體具有第一端和第二端以及內(nèi)表面和外表面。此外，本發(fā)明還涉及一種用于將井下閥插入套管的壁中的井下工具，還涉及一種包括所述井下工具的井下系統(tǒng)，以及涉及一種用于將井下單元插入井下的套管中的井下方法。
文檔編號E21B34/06GK103228863SQ201180056675
公開日2013年7月31日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權日2010年11月26日
發(fā)明者J·哈倫德巴克, P·黑澤爾 申請人:韋爾泰克有限公司