СЕЛЕКТИВНАЯ И НЕСЕЛЕКТИВНАЯ КОМПОНОВКА УСТАНОВОЧНОЙ ОПРАВКИ СО СМЕЩАЮЩЕЙСЯ ВВЕРХ ВНУТРЕННЕЙ ВТУЛКОЙ Российский патент 2015 года по МПК E21B23/02 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Установочные оправки можно использовать для крепления различных вспомогательных устройств контроля потока, необходимых для управления скважиной в забойной зоне. Обычно такие устройства прикрепляются к нижнему концу установочной оправки, и спускной инструмент располагается в установочной оправке с верхнего конца для спуска оправки и устройства в скважину. Затем установочная оправка с вспомогательным устройством спускается и устанавливается в скважине. После установки в скважине спускной инструмент удаляется, и установочная оправка фиксирует и уплотняет вспомогательное устройство в нужном положении в колонне насосно-компрессорных труб скважины.

[0002] Один тип известной установочной оправки 10 показан на Фиг.1A-1B в положениях при фиксации и при расфиксации. Данная установочная оправка 10 обычно именуется установочной оправкой "Otis X" или установочной оправкой стандартного исполнения со складывающейся ловильной шейкой. Установочная оправка 10 аналогична описанной в патенте США № 4396061. Показанная установочная оправка 10 имеет трубчатый корпус с уплотнительным элементом 13 и упорной гильзой 14, установленной на нем. Упорная гильза 14 несет запорные собачки 20, и стопорная втулка 16 может перемещаться на корпусе 12 в упорной гильзе 14 между отведенным положением (Фиг.1A) и положением фиксации (Фиг.1B). На Фиг.1A кромка на отведенной стопорной втулке 16 смещена от собачек 20. Вместе с тем, при перемещении в положение фиксации (Фиг.1B) кромка раздвигает собачки 20 наружу для соединения в профиле ниппеля.

[0003] При использовании установочная оправка 10 собирается в конфигурации спуска (Фиг.1A) на спускном инструменте (не показано), и компоновка спускается в ствол скважины на тросе. Пружина 24 отклоняет запорные собачки 20 внутрь, так что собачки остаются отведенными. В итоге, установочная оправка 10 спускается ниже ниппеля, в котором должна устанавливаться. В данной точке бурильщики поднимают установочную оправку 10 над профилем 30 посадочного ниппеля и затем спускают опять к посадочному ниппелю. Данный спуск установочной оправки 10 вызывает перемещение стопорной втулки вниз в промежуточное положение, при этом пружина 24 поджимает запорные собачки 20 наружу к стенке подающей трубы.

[0004] Затем бурильщики продолжают спуск установочной оправки 10 до соединения собачек 20 с профилем 30 установочного ниппеля. При соединении уступы 22 на собачках 20 стыкуются с соответствующим уступом 32 на профиле 30 посадочного ниппеля. Затем силы удара яссом вниз перемещают стопорную втулку 16 вниз в положение фиксации (Фиг.1B). В данной точке стопорная втулка 16 поддерживает собачки 20 в их выдвинутом положении с фиксацией в профиле 30 посадочного ниппеля.

[0005] Установочная оправка 50 другого известного типа показана на Фиг.2. Данную установочную оправку 50 обычно называют "uniset", установочная оправка является аналогичной описанной в патенте США № 4883121. Вместо перемещающейся вниз внутренней втулки или оправки, в данной установочной оправке 50 используется перемещающаяся вверх внутренняя оправка 70. Установочная оправка 50 имеет внутреннюю оправку 70, расположенную в корпусе 60 установочной оправки 50. Внутренняя оправка 70 может перемещаться между верхним положением (показано) и нижним положением. В верхнем положении кромка 72 на внутренней оправке 70 выталкивает стопорные шпонки 78 наружу для соединения с профилем ниппеля (не показан).

[0006] При использовании спускной инструмент (не показан) удерживает внутреннюю оправку 70 так, что стопорные шпонки 78 отведены в основной корпус 60. При спуске на установочную глубину в колонне насосно-компрессорных труб установочная оправка 50 останавливается на сужении останова в насосно-компрессорной трубе. Бурильщики наносят удары яссом вниз для срезания штифтов (не показано) на установочном инструменте, и пальцы 74 на внутренней оправке отсоединяются от конусной зажимной втулки на спускном инструменте. При этом высвобождается внутренняя оправка 70 для перемещения вверх отклонением пружины 76, и пальцы 74 перемещаются наружу из нижнего паза 62 в корпусе 60.

[0007] В данной точке стопорные шпонки 78 не располагаются на одной линии с установочным ниппелем, так что шпонки 78 не могут раздвигаться, пока установочная оправка 50 не поднимется от останова. Соответственно, бурильщики поднимают установочную оправку 50 от сужения останова. Когда шпонки 78 достигают профиля посадочного ниппеля, внутренняя оправка 70 перемещается вверх отклонением пружины 76 до достижения пальцами 74 верхнего паза 64. Кромки 72 могут удерживать раздвинутые шпонки 78 в профиле ниппеля для опирания установочной оправки 50. Затем бурильщики выполняют удар яссом вверх по спускному инструменту для сдвига, освобождающего его от установленной оправки 50.

[0008] Установочные оправки 10 и 50 данных двух типов используются уже много лет. Однако они не решают всех проблем, с которыми сталкиваются в скважинах. К сожалению, установочная оправка 50 Фиг.2 требует использования сужения останова в скважине для активирования оправки 50. Использование такого сужения может не всегда быть возможным или предпочтительным в данном варианте реализации. В установочной оправке 10 Фиг.1A-1B напор от проходящих вверх текучих сред может толкать вверх оправку, действуя на внутренние компоненты, что может являться нежелательным. По этой причине, различные дросселирующие детали, такие как срезные штифты или обжимные кольца, используются на данном типе установочной оправки 10.

[0009] Целью настоящего изобретения является устранение или, по меньшей мере, минимизация, одной или нескольких проблем, изложенных выше.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Селективная и неселективная компоновки установочных оправок, описанные в данном документе, устраняют проблемы, вызываемые направленным вверх потоком, стремящимся открыть установочную оправку. В описанных компоновках установочные оправки имеют подпружиненные перемещающиеся вверх внутренние оправки. Направленный вверх поток в установочной оправке содействует установке внутренней оправки в рабочее положение вместо возврата ее в исходное положение. При таком способе внутренняя оправка может лучше закреплять шпонки, фиксирующиеся в профиле посадочного ниппеля.

[0011] В одном устройстве установочная оправка является неселективной и устанавливается в первом существующем профиле ниппеля, с которым встречается во время спуска в скважину. В другом устройстве установочная оправка является селективной и может селективно устанавливаться в нужный существующий профиль ниппеля. Таким образом, данное селективное устройство обеспечивает использование нескольких ниппелей с одинаковым минимальным внутренним диаметром в скважине и не требует выполнения сужения в оборудовании заканчивания. Поскольку описанные компоновки можно использовать в существующих посадочных ниппелях, нет необходимости разрабатывать специальные профили ниппеля.

[0012] В неселективном устройстве кожух установочной оправки прикрепляется к спускному инструменту с использованием срезных штифтов. Установленный в установочной оправке спускной инструмент имеет конусную зажимную втулку, закрепляющую внутреннюю оправку в положении ближе к забою в кожухе. Бурильщики спускают установочную оправку со спускным инструментом в скважину. Являясь неселективной, отклоняющаяся шпонка на установочной оправке перемещается в выдвинутое положение, когда достигает профиля посадочного ниппеля. В данной точке обращенный к забою уступ на отклоняющейся шпонке входит в контакт с обращенным к устью уступом профиля посадочного ниппеля, останавливая дальнейший спуск в скважину установочной оправки.

[0013] Когда оправка установлена, бурильщики срезают первый срезной штифт на спускном инструменте с помощью удара яссом в сторону забоя. Это обеспечивает перемещение участком спускного инструмента конусной зажимной втулки и освобождение ее закрепления на внутренней оправке. В результате, внутренняя оправка смещающаяся пружиной, перемещается в положение ближе к устью скважины в кожухе, и фланец на внутренней оправке располагается за выдвинутой шпонкой для фиксации ее в профиле посадочного ниппеля. Наконец, бурильщики срезают второй срезной штифт на спускном инструменте с помощью удара яссом в направлении к устью по спускному инструменту, и после этого спускной инструмент может извлекаться из установочной оправки, установленной в посадочном ниппеле.

[0014] В селективном устройстве кожух установочной оправки имеет ловильную шейку, в которой собачки для ловильной шейки спускного инструмента входят в контакт для закрепления установочной оправки во время спуска в скважину. Как и в описанном выше случае, конусная зажимная втулка на спускном инструменте закрепляется внутри оправки в положении ближе к забою. Для селективной работы участок установочной оправки временно закрепляет шпонку в отведенном состоянии, что обеспечивает спуск установочной оправки через различные посадочные ниппели.

[0015] Для установки установочной оправки в нужном посадочном ниппеле бурильщики спускают установочную оправку в скважину до прохода шпонкой профиля посадочного ниппеля и прохода установочными собачками перехода. После этого при подъеме установочной оправки спускным инструментом отклоняющиеся установочные собачки на спускном инструменте входят в контакт с переходом, и спускной инструмент переключается в неселективное положение дополнительным перемещением вверх. Например, когда собачки входят в контакт с переходом, внутренняя оправка, закрепленная конусной зажимной втулкой инструмента немного сдвигается и высвобождает закрепление отклоняющейся шпонки установочной оправки.

[0016] После высвобождения отклоняющаяся шпонка может перемещаться в выдвинутое положение, хотя окружающая стенка посадочного ниппеля может предотвращать выдвижение. Когда отклоняющаяся шпонка смещена к забою от профиля ниппеля, бурильщики продолжают подъем установочной оправки ближе к устью скважины до прохода отклоняющейся шпонкой профиля. Когда шпонка находится над профилем, бурильщики вновь спускают установочную оправку и располагают отклоняющуюся шпонку против профиля. В данной точке обращенный к забою уступ на отклоняющейся шпонке входит в контакт с обращенным к устью уступом профиля посадочного ниппеля, останавливая дальнейший спуск в скважину установочной оправки.

[0017] Бурильщики срезают срезной штифт на спускном инструменте с помощью удара яссом в направлении забоя. Это обеспечивает перемещение конусной зажимной втулки на спускном инструменте и высвобождение ее закрепления на внутренней оправке. Высвобожденная внутренняя оправка, смещаемая пружиной, перемещается в положение ближе к устью скважины в кожухе. С перемещением ближе к устью фланец на внутренней оправке встает за выдвинутой шпонкой и фиксирует ее в профиле посадочного ниппеля. Освобожденный вследствие срезания сердечник перемещается вниз, и паз на сердечнике достигает собачки для ловильной шейки на наружной втулке. Собачки для ловильной шейки затем отсоединяются от ловильной шейки, отводясь в паз. В данной точке бурильщики вытягивают вверх спускной инструмент для удаления отведенных собачек для ловильной шейки из ловильной шейки инструмента и подъема спускного инструмента на поверхность.

[0018] Изложенная выше сущность изобретения не раскрывает каждого потенциального варианта осуществления или каждого аспекта настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] На Фиг.1A-1B показана известная установочная оправка в состояниях при фиксации и при расфиксации.

[0020] На Фиг.2 показано сечение другой известной установочной оправки.

[0021] На Фиг.3A-3B показаны сечения установочной оправки для неселективной компоновки согласно настоящему изобретению в состоянии спуска и установки.

[0022] На Фиг.3C показана установочная оправка Фиг.3A-3B, установленная в установочном ниппеле.

[0023] На Фиг.4 показано сечение посадочного ниппеля для изобретенной установочной оправки.

[0024] На Фиг.5 показано сечение спускного инструмента для неселективной компоновки установочной оправки.

[0025] На Фиг.6 показан способ спуска в скважину неселективной компоновки установочной оправки.

[0026] На Фиг.7A-7D показана неселективная компоновка установочной оправки во время операций спуска в скважину.

[0027] На Фиг.8 показано сечение селективной компоновки установочной оправки и спускного инструмента согласно настоящему изобретению.

[0028] На Фиг.9 показана перспектива внутренней оправки для селективной компоновки установочной оправки.

[0029] На Фиг.10 показан способ спуска в скважину селективной компоновки установочной оправки Фиг.8.

[0030] На Фиг.11A-11F показана селективная компоновка установочной оправки во время операций спуска в скважину на спускном инструменте.

[0031] На Фиг.12 показан способ извлечения установочной оправки согласно изобретению.

[0032] На Фиг.13 показано сечение извлекающего инструмента для установочной оправки согласно изобретению.

[0033] На Фиг.14A-14C показана установочная оправка согласно изобретению во время операций подъема извлекающим инструментом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

A. Неселективная компоновка

[0034] Показанная на Фиг.3A-7D неселективная компоновка 80 установочной оправки согласно некоторым вариантам настоящего изобретения включает в себя установочную оправку 100 (Фиг.3A-3B) и спускной инструмент 160 (Фиг.5). Спускной инструмент 160 используется для спуска в скважину установочной оправки 100 и установки оправки в посадочный ниппель 150 (Фиг.4).

1. Установочная оправка и спускной инструмент

[0035] Установочная оправка 100, показанная на Фиг.3A-3B, имеет трубчатый кожух 110 с ловильной шейкой 114, прикрепленной на его конце со стороны устья скважины. Внутренняя оправка 120 располагается в канале 112 кожуха, и смещение пружиной 128 может перемещать внутреннюю оправку 120 в канале 112. Внутренние пальцы 124 на оправке 120 имеют головки 126, расположенные частично в канале 122 оправки и частично в пазах 116/118 канала 112 корпуса.

[0036] Одна или несколько отклоняющихся шпонок 130 входят в окна 111 в кожухе 110 и могут перемещаться между отведенным положением (Фиг.3A) и выдвинутым положением (Фиг.3B) перемещением внутренней оправки 120. Предпочтительно, в установочной оправке 100 используется несколько таких отклоняющихся шпонок 130, расположенных по периметру оправки. Для отклонения шпонки пружина 136, прикрепленная к внутренней поверхности шпонки 130, отклоняет шпонку 130 от оправки 120.

[0037] Когда оправка 120 устанавливается в направлении вниз в кожухе 110 установочной оправки как показано на Фиг.3A, уступ или фланец 123 на конце оправки 120 смещается от шпонок 130. Это обеспечивает отвод шпонок 130 в окна 111 против уменьшенного диаметра суженной части внутренней оправки 120, поскольку окружающая поверхность стенки трубы или т.п. (не показано) отталкивает шпонки, противодействуя смещению пружиной 136. Когда оправка 120 устанавливается в направлении вверх в кожухе 110 установочной оправки как показано на Фиг.3B, фланец 123 на конце оправки 120 перемещается за шпонки 130. При этом шпонки 130 выталкиваются в выдвинутое положение в окна 111. Дополнительные детали установочной оправки 100 рассмотрены ниже в описании ее развертывания и извлечения.

[0038] Как показано на Фиг.3C, установочная оправка 100 устанавливается в посадочный ниппель 150, расположенный в забойной зоне на колонне насосно-компрессорных труб (не показана). Установочная оправка 100 может использоваться для крепления любого числа устройств регулирования расхода в насосно-компрессорной трубе. Хотя это не показано на Фиг.3C, устройства регулирования расхода могут включать в себя уравнительную компоновку (см., например, поз.140, Фиг.7A), открываемую давлением насоса пробку, подающий переводник, испытательные заглушки, и т.д.

[0039] Показанный отдельно на Фиг.4 посадочный ниппель 150 образует внутренний канал 152 с профилем 153 для фиксации в нем установочной оправки 100. Данный профиль 153 является профилем Х^® (X^® является зарегистрированным товарным знаком Halliburton Energy Services, Inc.). Дополнительные детали посадочного ниппеля 150 рассмотрены ниже со ссылкой на операции спуска в скважину. Спускной инструмент 160, показанный на Фиг.5, спускает установочную оправку 100 в посадочный ниппель 150. Дополнительные детали спускного инструмента 160 даны ниже со ссылкой на развертывание установочной оправки.

2. Процесс спуска в скважину

[0040] Для спуска в скважину на первом этапе установочная оправка 100 готовится и скрепляется со спускным инструментом 160. Вначале внутренняя оправка 120 поднята внутри кожуха 110. Например, бурильщики вставляют пробойник (не показано) в отверстие 115c под пробойник в кожухе 110, показанное на Фиг.3A. При введении данного пробойника в отверстие 115c он может соединяться с концевой заглушкой 125 и удерживать внутреннюю оправку 120 на месте в кожухе 110.

[0041] Когда внутренняя оправка 120 поднята и удерживается пробойником, спускной инструмент 160 и вспомогательные устройства скрепляются с установочной оправкой 100. На Фиг.7A показана компоновка 80 со скрепленными вместе установочной оправкой 100, уравнительной компоновкой 140 и спускным инструментом 160. В данном примере спускной инструмент 160 включает в себя спускной выступ 168 для соединения с уравнительной компоновкой 140 при установке на установочную оправку 100, но это зависит от используемого вспомогательного устройства и не является необходимым в данном варианте реализации.

[0042] Удерживая срезную втулку 164 инструмента на месте, бурильщики вытягивают верхний переводник 162a вверх до совмещения паза с верхом срезной втулки 164, указывающей надлежащую установку. В данной точке бурильщики вставляют срезные штифты 185a-b в ловильную шейку 114 и инструмент 160. В частности, два комплекта продольно разнесенных срезных штифтов 185a-b вставляются через спаренные отверстия 115a-b в ловильной шейке 114 и в участок срезного переводника спускного инструмента 160. Как показано на Фиг.7A, устанавливающийся первым штифт 185a фиксирует основной сердечник 162 инструмента 160 внутри ловильной шейки 114, а второй извлекаемый штифт 186b фиксирует втулку 164 инструмента 160 в ловильной шейке 114. Установочный штифт 185a должен срезаться при ударе яссом вниз, а извлекаемый штифт 185b должен срезаться при ударе яссом вверх, и его прочность на срез может быть больше.

[0043] С вставленными срезными штифтами 185a-b спускной инструмент 160 скрепляется с оправкой 100 так, что пробойник может быть удален из отверстия 115c под пробойник. Хотя внутренняя оправка 120 может незначительно перемещаться, она удерживается пальцами 124 оправки и конусной зажимной втулкой 166 инструмента. Как показано на Фиг.7A, проходящие вниз пальцы на конусной зажимной втулке 166 инструмента соединяются с проходящими вверх пальцами 124 на внутренней оправке 120. В результате, головки 126 пальцев 124 оправки входят в нижний окружающий паз 116 в канале 112 корпуса, удерживая внутреннюю оправку 120 в ее нижнем положении.

[0044] С ниппелем 150, уже установленным в скважине, и установочной оправкой 100, прикрепленной к спускному инструменту 160, как описано выше, бурильщики начинают операции спуска в скважину, показанные на Фиг.6 и 7A-7D. В данной точке бурильщики спускают установочную оправку 100 в ствол скважины с использованием спускного инструмента 160 и троса или аналогичными известными способами на стадии 202 (фиг.6). Как показано на Фиг.7A, окружающая стенка удерживает отклоняющиеся шпонки 130 в отведенном положении. При этом отклоняющиеся шпонки 130 данной неселективной оправки 100 должны располагаться в первом профиле 153 ниппеля, который им встречается в скважине.

[0045] В итоге, установочная оправка 100 достигает посадочного ниппеля 150, и уплотняющая манжета 113, установленная вокруг кожуха 110, проходит профиль 153 ниппеля и входит в контакт с полированным каналом 152. В данной точке шпонки 130, отклоняющиеся наружу пружинами 136, устанавливаются в профиле 153 ниппеля, как показано на Фиг.7B. Квадратные уступы 134/154 между шпонками 130 и профилем 153 предотвращают дальнейшее перемещение вниз установочной оправки 100 на стадии 204 (фиг.6).

[0046] Затем бурильщики наносят удар яссом вниз по спускному инструменту 160, при этом шпонки 130 удерживают установочную оправку 100 в профиле 153 на стадии 206. Удар ясса срезает установочные штифты 185a, удерживающие сердечник 162 спускного инструмента в ловильной шейке 114 на стадии 208. Как показано на Фиг.7C, сердечник 162 спускного инструмента может перемещаться дополнительно вниз в основном кожухе 110.

[0047] При срезании установочных штифтов 185а конусная зажимная втулка 166 перемещается с сердечником 162 от пальцев 124 оправки. Высвобожденная внутренняя оправка 120 перемещается вверх благодаря смещению пружины 128, и головки пальцев 124 оправки перемещаются в верхний окружающий паз 118 на стадии 210. При этом, шпонки 130 остаются закрепленными в профиле 156, и нижний фланец 123 оправки в итоге размещается за выдвинутыми шпонками 130 для удержания шпонок 130 в выдвинутом положении, соединенных с профилем 156.

[0048] Бурильщики на данном этапе могут выполнять проверку натяжением для получения уверенности в надлежащем фиксировании. При данном натяжении, спускной инструмент 160 возвращается в свое положение до среза. Наконец, бурильщики наносят удар яссом вверх для срезания штифтов 185b извлечения на спускном инструменте 160 на стадии 212. При этом высвобождается втулка 164 инструмента из ловильной шейки 114, как показано на Фиг.7D, и обеспечивает удаление инструмента 160 из фиксированной оправки 100 и подъем на поверхность. При вытаскивании из оправки 100, установочный выступ 168 на инструменте 160 подтягивает вверх уравнительную эластичную камеру 144 для герметизации уравнительных отверстий 146.

[0049] После удаления инструмента 160 любой приток текучей среды из скважины, который может воздействовать на внутреннюю оправку 120, должен, в общем, стремиться переместить внутреннюю оправку 120 дальше в направлении фиксации. Кроме того, поскольку инструмент 160 вытянут из оправки 100, проходящие вниз пальцы контрольной конусной зажимной втулки 166 на инструменте 160 проходят под пальцами 124 оправки. После надлежащего перемещения внутренней оправки 120 контрольный срезной штифт 163 (Фиг.5 и 7D) не должен срезаться, когда бурильщики проверяют спускной инструмент 160 на поверхности. Если концы 126 пальцев неправильно соединяются в верхнем пазу 118, когда спускной инструмент 160 извлекается, например, то пальцы 124 ограничивают работу конусной зажимной втулки 166 и обуславливают срезание срезного штифта 163 перед обеспечением прохода конусной зажимной втулки 166. На поверхности бурильщики могут заметить срезанный срезной штифт 163, указывающий, что установочная оправка 100 надлежащим образом не установлена.

Б. Селективная компоновка

[0050] Компоновка установочной оправки 80, рассмотренная выше, является неселективной, это значит, что подпружиненные шпонки 130 на установочной оправке 100 должны соединяться с первым профилем 153 посадочного ниппеля, с которым встречаются во время спуска в скважину. Альтернативная компоновка 90 установочной оправки на Фиг.8 является селективной и может проходить через любое необходимое число посадочных ниппелей до активирования. Данная селективная компоновка 90 установочной оправки включает в себя установочную оправку 100, аналогичную рассмотренной выше, и спускной инструмент 300. Спускной инструмент 300 используется для спуска установочной оправки 100 в скважину и для селективной установки в посадочном ниппеле 150.

1. Установочная оправка и спускной инструмент

[0051] Как показано на Фиг.8, установочная оправка 100 (показана с установленным спускным инструментом 300) имеет много компонентов, аналогичных описанным выше, так что одинаковые позиции используются для одинаковых компонентов. Спускной инструмент 300 включает в себя сердечник 302, имеющий верхний фиксатор 310, соединительную голову 320, установочные собачки 330, внутреннюю втулку 340, захватывающую собачку 350 и собачки 360 для ловильной шейки, расположенные на нем.

[0052] В общем, соединительная головка 320 и внутренняя втулка 340 скреплены с сердечником 302 срезным штифтом 324 и направляющим штифтом 305 в пазах 322, что ограничивает относительное перемещение между ними, когда штифт 324 срезается. Установочные собачки 330 перемещаются с наружной втулкой 332, благодаря смещению пружины 334 относительно паза 342 на внутренней втулке 340. Аналогично, пазы 304/306 на сердечнике 302 перемещаются относительно фиксирующей собачки 350 и установочных собачек 360, соответственно, когда перемещается сердечник 302. Дополнительные детали спускного инструмента 300 описаны ниже.

[0053] На самой установочной оправке 100 внутренняя оправка 120 имеет фиксирующие элементы для закрепления шпонок 130 в отведенном положении, когда оправка 100 спускается в скважину до активирования. На Фиг.9 показан перспективный вид внутренней оправки 120 для селективной установочной оправки 100. Между верхними пальцами 124 и фланцем 123 данная оправка 120 включает в себя уступы или захваты 117, расположенные снаружи. Данные захваты 117 могут удерживать шпонки 130 временно прижатыми к внутренней оправке 120 в убранном положении для спуска в скважину. После небольшого перемещения внутренней оправки 120 данные захваты 117 высвобождают шпонки 130 так, что они могут отклоняться в выдвинутое положение, как описано более подробно ниже.

2. Процесс спуска в скважину

[0054] После рассмотрения схемы селективной компоновки 90 установочной оправки Фиг.8 необходимо рассмотреть процесс спуска в скважину, показанный на Фиг.10 и 11A-11F. Вначале спускной инструмент 300, установочная оправка 100 и вспомогательное устройство 140 скрепляется, как описано выше. Затем бурильщики спускают компоновку 90 с плавающими установочными собачками 330 инструмента и с отведенными шпонками 130 оправки на стадии 402. На установочной оправке 100 шпонки 130 удерживаются в отведенном состоянии захватами 117 (Фиг.9) на внутренней оправке 120. Как показано на Фиг.11A, плавающие собачки 330 и отведенные шпонки 130 обеспечивают проход спускного инструмента 300 и установочной оправки 100 через необходимое количество посадочных ниппелей 150.

[0055] Бурильщики пропускают инструмент 300 через необходимые ниппели 150, как показано на Фиг.11A. После сквозного прохода бурильщики поднимают инструмент 300 и оправку 100 к устью скважины до входа плавающих установочных собачек 330 в контакт с соединительным переходом 156 на ниппеле 150 на стадии 404. При этом установочная оправка 100 переводится в неселективное состояние, показанное на Фиг.11B. Внутреннюю оправку 120 немного вытягивают вверх сердечником 302 спускного инструмента, при этом кожух 110 оправки остается фиксированным установочными собачками 330. В результате, установочные собачки 330 размещаются в пазах 342. При этом головки 126 на пальцах 124 оправки перемещаются немного наружу из окружающего паза 116 в кожух 110. Данное перемещение внутренней оправки 120 отсоединяет захваты 117 (Фиг.9) на внутренней оправке 120, освобождая закрепление шпонок 130. В результате, подпружиненные шпонки 130 раздвигаются наружу, но удерживаются окружающей стенкой трубы.

[0056] Бурильщики продолжают подъем установочной оправки 100 до прохода шпонок 130 ближе к устью от профиля 153, как показано на Фиг.11B. В данной точке бурильщики спускают в скважину компоновку 90, и шпонки 130 устанавливаются в профиль 153 ниппеля, как показано на Фиг.11C на стадии 406 (фиг.10). Как в описанном выше случае, соединение квадратных уступов 134/154 между шпонками 130 и профилями 153 предотвращает дальнейшее перемещение вниз установочной оправки 100.

[0057] Затем бурильщики выполняют удар яссом вниз по компоновке 90 на стадии 408 и разрушают срезной штифт 324, удерживающий сердечник 302 спускного инструмента на головке 320 муфты, как показано на Фиг.11D на стадии 410. Когда сердечник 302 освобождается в результате срезания, он может дополнительно перемещаться к забою скважины при перемещении направляющего штифта 305 в направляющем пазу 322 головки 320 муфты. Верхняя конусная зажимная втулка 312 перемещается мимо верхнего захвата 314 при смещении сердечника 302 вниз. В свою очередь, перемещающийся вниз сердечник 302 смещает свой верхний паз 304 от удерживающей собачки 350 и смещает нижний паз 306 к собачкам 360 ловильной шейки, соединенным с ловильной шейкой 114 оправки, как показано на Фиг.11D.

[0058] При дальнейшем спуске спускного инструмента 300 в скважину сердечник 302 перемещается дополнительно в оправку 310, и контрольная конусная зажимная втулка 166 на инструменте 300 освобождает крепление внутренних пальцев 124 оправки, как показано на Фиг.11E. В результате, оправка 120 освобождается для перемещения смещением пружины 128, как указано выше на стадии 412. Установочная оправка 100 теперь установлена в ниппель 150 с фиксацией шпонок 130 в профиле 153, как показано на Фиг.1F.

[0059] В данной точке спускной инструмент 300 может отсоединяться от установочной оправки 100 и извлекаться из скважины на стадии 414. Собачки 360 встают в нижний паз 306 сердечника и отсоединяются от ловильной шейки 114 на кожухе 110 оправки при удалении инструмента 300.

[0060] В настоящем устройстве переход 156 для контакта с установочными собачками 330 расположен на посадочном ниппеле 150 ниже профиля 153, как показано на Фиг.11A. В связи с этим требуется при спуске в скважину проход шпонок 130 мимо профиля 153, в котором шпонки должны устанавливаться, поскольку установочные собачки 330 расположены ближе к устью от шпонок 130. Другие устройства можно также использовать, если необходимо.

В. Процесс извлечения

[0061] После развертывания установочной оправки 100 бурильщики могут извлекать оправку 100 и прикрепленные к ней вспомогательные устройства 140 управления расходом, когда необходимо. Способ 500 извлечения установочной оправки 100 показан на Фиг.12. На Фиг.13 показан извлекающий инструмент 170 для установочной оправки 100 и на Фиг.14A-14C показана установочная оправка 100 во время операций извлечения извлекающим инструментом 170.

[0062] Как показано на Фиг.13, извлекающий инструмент 170 может представлять собой тросовый инструмент стандарта GS, имеющий муфту 172, скрепленную срезными штифтами с сердечником 173. Собачки 174 инструмента, расположенные вокруг сердечника 173 могут соединяться с ловильными шейками, используемыми на скважинных инструментах. Промежуточная муфта 176 также располагается на сердечнике 173, и уравнительный выступ 178 (Фиг.14A) может проходить от конца сердечника 173, если необходимо.

[0063] Для извлечения установочной оправки 110 бурильщики спускают в скважину извлекающий инструмент 170, как показано на Фиг.14A, фиксирующийся во внутренней ловильной шейке 114 установочной оправки 100 на стадии 502 (фиг.12). При фиксации муфта 176 на инструменте 170 вначале входит в контакт с внутренней оправкой 120 и выталкивает ее вниз. При перемещении внутренняя оправка 120 достигает проектной глубины, и собачки 174 инструмента соединяются с ловильной шейкой 114. При этом уравнительный выступ 178 может открывать сообщение текучей средой через уравнительную компоновку 140, если такая компоновка имеется.

[064] Затем бурильщики выполняют удар яссом вверх по фиксированным собачкам 174 в ловильной шейке 114 на стадии 504. Как показано на Фиг.14B, внутренняя оправка 120 продолжает удерживаться в кожухе 110, и шпонки 130 теперь раскреплены. Когда инструмент 170 поднимается, собачки 174 инструмента фиксируются в ловильной шейке 114, и раскрепленные шпонки 130 могут отводиться при подъеме инструментом 170 оправки 100, так что ее можно подтягивать к устью скважины. Может сложиться ситуация, когда извлекающий инструмент 170 требуется убрать со срезом из установочной оправки 100. Для выполнения этого бурильщики достигают проектной глубины ловильной шейки 114, как показано на Фиг.14C. При этом вытягивается со срезом сердечник 173 инструмента из муфты 172 и муфты 176 (на стадии 506).

[0065] Приведенное выше описание предпочтительных и других вариантов осуществления не направлено на ограничение или сокращение объема или применимости концепций изобретения, предложенного заявителями. Например, компоненты одного варианта осуществления, раскрытые в данном документе могут заменяться или комбинироваться с компонентами другого варианта осуществления, раскрытого в данном документе. Кроме того, устройства компонентов можно реверсировать. Например, конусная зажимная втулка на спускных инструментах может иметь пальцы, проходящие к устью скважины, а внутренняя оправка иметь пальцы, проходящие к забою. Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что такие термины, как верх, низ, ближе к устью, ближе к забою, спуск в скважину, и т.д. даны для относительной ссылки и понимания, при этом направления при конкретной реализации могут не обязательно быть верхом/низом или т.п.

[0066] Раскрывая концепции изобретения в данном документе, заявители сохраняют все патентные права согласно прилагаемой формуле изобретения. Поэтому прилагаемая формула изобретения полностью включает в себя все модификации и изменения в объеме приложенной формулы изобретения или их эквивалентов.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для установки установочной оправки в скважине. Селективная и неселективная компоновки установочной оправки включают в себя установочную оправку, прикрепляемую к спускному инструменту. Конусная зажимная втулка на инструменте закрепляет внутреннюю оправку в положении ближе к забою в установочной оправке. Для неселективной компоновки отклоняющаяся шпонка на установочной оправке проходит в профиль ниппеля, и уступы на шпонке и профиле останавливают дальнейший спуск в скважину. Бурильщики срезают первый срезной штифт на спускном инструменте с помощью удара яссом вниз, и конусная зажимная втулка перемещается и высвобождает свое закрепление на внутренней оправке. Освобожденная внутренняя оправка, смещающаяся пружиной, перемещается в положение ближе к устью скважины, и фланец располагается за выдвинутой шпонкой для ее фиксации в профиле. Для селективной компоновки отклоняющаяся шпонка удерживается отведенной до активирования с использованием установочных собачек на спускном инструменте, входящих в контакт с переходом при подъеме к устью скважины. После установки установочной оправки бурильщики отсоединяют спускной инструмент от нее. Технический результат заключается в повышении надежности работы установочной оправки. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 27 ил.

1. Способ установки установочной оправки, содержащий следующие стадии: прикрепление установочной оправки к спускному инструменту; закрепление внутренней оправки в положении со стороны забоя в скважине в установочной оправке со спускным инструментом; спуск в скважину установочной оправки со спускным инструментом; зацепление отклоняющейся шпонки, расположенной на установочной оправке, с профилем посадочного ниппеля при спуске в скважину установочной оправки; высвобождение закрепления на внутренней оправке при зацеплении отклоняющейся шпонки с профилем посадочного ниппеля проталкиванием в сторону забоя скважины спускного инструмента; отвод высвобожденной внутренней оправки в положение ближе к устью скважины в установочной оправке; фиксация отклоняющейся шпонки в профиле посадочного ниппеля с использованием участка внутренней оправки в положении ближе к устью скважины; и отсоединение спускного инструмента от установочной оправки с помощью вытягивания к устью скважины спускного инструмента.

2. Способ по п.1, в котором прикрепление установочной оправки к спускному инструменту осуществляется с использованием, по меньшей мере, одного срезного штифта.

3. Способ по п.2, в котором проталкивание в сторону забоя скважины спускного инструмента содержит срезание первого из, по меньшей мере, одного из срезных штифтов для высвобождения закрепления на внутренней оправке.

4. Способ по п.2, в котором отсоединение спускового инструмента от установочной оправки содержит срезание второго из, по меньшей мере, одного из срезных штифтов посредством вытягивания к устью скважины спускного инструмента.

5. Способ по п.1, в котором прикрепление установочной оправки к спускному инструменту содержит соединение собачки для ловильной шейки на спускном инструменте с ловильной шейкой установочной оправки.

6. Способ по п.5, в котором отсоединение спускного инструмента от установочной оправки содержит следующие стадии: перемещение паза на спускном инструменте к собачке для ловильной шейки проталкиванием в сторону забоя скважины спускного инструмента; отсоединение собачки для ловильной шейки от ловильной шейки с помощью отвода собачки для ловильной шейки в паз; и удаление отведенной собачки для ловильной шейки и спускного инструмента из ловильной шейки с помощью вытягивания вверх спускного инструмента.

7. Способ по п.6, в котором перемещение паза на спускном инструменте к собачке для ловильной шейки проталкиванием в сторону забоя скважины спускного инструмента содержит срезание срезного штифта, скрепляющего вместе два участка спускного инструмента, с помощью удара яссом в направлении забоя по спускному инструменту, причем один из участков имеет паз и перемещается к забою ударом яссом после срезания.

8. Способ по п.1, в котором соединение отклоняющейся шпонки с профилем посадочного ниппеля содержит опирание обращенного к забою уступа отклоняющейся шпонки на обращенный к устью уступ профиля посадочного ниппеля при спуске в скважину установочной оправки.

9. Способ по п.1, в котором отклоняющаяся шпонка неселективно отклоняется в выдвинутое положение на установочной оправке при спуске в скважину в профиль посадочного ниппеля.

10. Способ по п.1, в котором фиксация отклоняющейся шпонки в профиле посадочного ниппеля с использованием участка внутренней оправки содержит закрепление отклоняющейся шпонки, выдвинутой из установочной оправки, с помощью установки фланца внутренней оправки в контакте с отклоняющейся шпонкой.

11. Способ по п.1, в котором спуск в скважину установочной оправки со спускным инструментом содержит спуск отклоняющейся шпонки селективно мимо профиля посадочного ниппеля с помощью закрепления отклоняющейся шпонки в отведенном положении на установочной оправке.

12. Способ по п.11, в котором отклоняющуюся шпонку закрепляют в отведенном положении с помощью захвата на внутренней оправке.

13. Способ по п.11, в котором после спуска отклоняющейся шпонки селективно мимо профиля посадочного ниппеля способ дополнительно содержит подъем установочной оправки спускным инструментом; и высвобождение закрепления отклоняющейся шпонки с помощью ввода в контакт установочной собачки на спускном инструменте с переходом на посадочном ниппеле при подъеме установочной оправки.

14. Способ по п.13, дополнительно содержащий подъем отклоняющейся шпонки к устью от профиля посадочного ниппеля и спуск в скважину установочной оправки для ввода в контакт отклоняющейся шпонки с профилем посадочного ниппеля.

15. Неселективная компоновка установочной оправки, содержащая кожух, образующий канал с пазом со стороны забоя в нем, шпонку, расположенную на кожухе, отклоняющуюся из отведенного положения в выдвинутое положение и имеющую уступ, обращенный к концу кожуха со стороны забоя, внутреннюю оправку, расположенную в кожухе, смещаемую для перемещения из положения ближе к забою в положение ближе к устью скважины в кожухе и имеющую палец и фланец, причем палец соединен с пазом со стороны забоя для закрепления внутренней оправки в положении ближе к забою, и фланец способен перемещаться с внутренней оправкой и удерживать шпонку в выдвинутом положении при расположении внутренней оправки ближе к устью скважины, и спускной инструмент, разъемно соединяемый с кожухом, причем участок спускного инструмента способен перемещаться относительно кожуха при соединении уступа шпонки в выдвинутом положении с профилем посадочного ниппеля при спуске в скважину, причем перемещающийся участок спускного инструмента способен высвобождать временное закрепление на пальце внутренней оправки в пазу со стороны забоя и обеспечивать перемещение внутренней оправки в положение ближе к устью скважины.

16. Компоновка по п.15, в которой спускной инструмент содержит, по меньшей мере, один срезной штифт, разрушающийся при перемещении в скважину при соединении уступа шпонки с профилем посадочного ниппеля, причем перемещающийся участок способен освобождаться при разрушении срезного штифта и имеет конусную зажимную втулку, высвобождающую временное закрепление пальца.

17. Селективная компоновка установочной оправки, содержащая кожух, образующий канал с пазом со стороны забоя, шпонку, расположенную на кожухе, отклоняющуюся из отведенного положения в выдвинутое положение и имеющую уступ, обращенный к концу кожуха со стороны забоя, внутреннюю оправку, расположенную в кожухе, отклоняющуюся для перемещения из положения ближе к забою в положение ближе к устью скважины в кожухе, имеющую палец и фланец и способную временно удерживать шпонку в отведенном положении, причем палец соединен с пазом со стороны забоя для закрепления внутренней оправки в положении ближе к забою, и фланец способен перемещаться с внутренней оправкой и закрепляет шпонку в выдвинутом положении при расположении внутренней оправки ближе к устью скважины, и спускной инструмент, разъемно соединенный с кожухом и имеющий установочную собачку, способную, по меньшей мере, временно входить в контакт с переходом при подъеме к устью для высвобождения временного закрепления внутренней оправки на шпонке в отведенном положении, причем участок спускного инструмента способен перемещаться относительно кожуха при соединении уступа шпонки в выдвинутом положении с профилем посадочного ниппеля при спуске в скважину, и перемещающийся участок спускного инструмента способен высвобождать временное закрепление пальца внутренней оправки в пазе со стороны забоя и обеспечивать перемещение внутренней оправки в положение ближе к устью скважины.

18. Компоновка по п.17, в которой спускной инструмент содержит, по меньшей мере, один срезной штифт, разрушающийся при перемещении в скважину при соединении уступа шпонки с профилем посадочного ниппеля, причем перемещающийся участок способен освобождаться при разрушении срезного штифта и имеет конусную зажимную втулку, высвобождающую временное закрепление пальца.

19. Компоновка по п.17, в которой спускной инструмент содержит собачку для ловильной шейки, временно соединяемую с ловильной шейкой кожуха.

20. Компоновка по п.17, в которой внутренняя оправка содержит захват, способный временно закреплять шпонку в отведенном положении и высвобождать закрепление шпонки при, по меньшей мере, временном контакте установочной собачки с переходом при подъеме к устью скважины.

21. Компоновка по п.17, содержащая первый отклоняющий элемент, расположенный между внутренней оправкой и кожухом с возможностью отклонения внутренней оправки в положение ближе к устью скважины в кожухе, и второй отклоняющий элемент, расположенный между шпонкой и внутренней оправкой с возможностью отклонения шпонки в выдвинутое положение.

22. Компоновка по п.17, в которой кожух имеет паз, расположенный ближе к устью скважины в канале относительно паза со стороны забоя, при этом палец внутренней оправки выполнен с возможностью вхождения в зацепление с пазом со стороны устья скважины при перемещении внутренней оправки в положение ближе к устью скважины.

23. Компоновка по п.17, в которой перемещающийся участок спускного инструмента содержит конусную зажимную втулку с возможностью перемещения, закрепленную на спускном инструменте, причем в первом положении конусная зажимная втулка выполнена с возможностью удерживаться на спускном элементе посредством временного соединения со спускным инструментом и удерживать палец внутренней оправки в пазе со стороны забоя, и во втором положении на спускном элементе конусная зажимная втулка выполнена с возможностью высвобождения от временного соединения со спускным инструментом и высвобождения пальца.

24. Компоновка по п.17, в которой установочная оправка содержит эластичную камеру, расположенную в канале кожуха с возможностью перемещения в ней между герметизированным и негерметизированным положениями относительно уравнительного отверстия, выполненного в кожухе, при этом спускной инструмент содержит установочный выступ, выполненный с возможностью вхождения в зацепление с эластичной камерой и перемещения эластичной камеры между герметизированным и негерметизированным положениями при перемещении спускного инструмента.

25. Компоновка по п.17, в которой отклоняющаяся шпонка на профиле посадочного ниппеля содержит уступ, обращенный в сторону забоя, выполненный с возможностью зацепления с уступом на профиле посадочного ниппеля, обращенным в сторону устья скважины при опускании установочной оправки.

26. Компоновка по п.15, в которой спускной инструмент временно прикреплен к установочной оправке посредством срезного соединения, или установочная оправка временно прикреплена к спускному инструменту посредством собачки ловильной шейки, расположенной на спускном инструменте с возможностью временного зацепления с ловильной шейкой кожуха.

27. Компоновка по п.15, в которой между внутренней оправкой и кожухом расположен первый отклоняющий элемент с возможностью отклонения оправки в положение ближе к устью скважины в кожухе, и второй отклоняющий элемент расположен между шпонкой и внутренней оправкой с возможностью отклонения шпонки в выдвинутое положение.

28. Компоновка по п.15, в которой кожух имеет паз, расположенный ближе к устью скважины в канале относительно паза со стороны забоя, при этом палец внутренней оправки выполнен с возможностью вхождения в зацепление с пазом со стороны устья скважины при перемещении внутренней оправки в положение ближе к устью скважины.

29. Компоновка по п.15, в которой перемещающийся участок спускного инструмента содержит конусную зажимную втулку с возможностью перемещения, закрепленную на спускном инструменте, причем в первом положении конусная зажимная втулка выполнена с возможностью удерживаться на спускном элементе посредством временного соединения со спускным инструментом и удерживать палец внутренней оправки в пазе со стороны забоя, и во втором положении на спускном элементе конусная зажимная втулка выполнена с возможностью высвобождения от временного соединения со спускным инструментом и высвобождения пальца.

30. Компоновка по п.15, в которой установочная оправка содержит эластичную камеру, расположенную в канале кожуха с возможностью перемещения в ней между герметизированным и негерметизированным положениями относительно уравнительного отверстия, выполненного в кожухе, при этом спускной инструмент содержит установочный выступ, выполненный с возможностью вхождения в зацепление с эластичной камерой и перемещения эластичной камеры между герметизированным и негерметизированным положениями при перемещении спускного инструмента.

31. Компоновка по п.15, в которой отклоняющаяся шпонка на профиле посадочного ниппеля содержит уступ, обращенный в сторону забоя, выполненный с возможностью зацепления с уступом на профиле посадочного ниппеля, обращенным в сторону устья скважины при опускании установочной оправки.

32. Компоновка по п.15, в которой отклоняющаяся шпонка выполнена с возможностью неселективного отклонения в выдвинутое положение на установочной оправке при ее опускании на профиль посадочного ниппеля.