СРЕЗНОЙ БОЛТ С ДВУМЯ СОСТОЯНИЯМИ, СКВАЖИННЫЙ УЗЕЛ, СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ПОСРЕДСТВОМ СРЕЗНОГО БОЛТА С ДВУМЯ СОСТОЯНИЯМИ Российский патент 2018 года по МПК E21B7/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится, в целом, к механическим устройствам и более конкретно (хотя необязательно исключительно) к срезному болту с двумя состояниями, который может использоваться для соединения компонентов инструментальных узлов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Инструментальные узлы, развертываемые внутри скважинной системы (например, внутри нефтяных или газовых скважин для извлечения текучих сред из подповерхностной формации), могут включать множество компонентов или устройств, соединенных друг с другом. Например, внутри скважины может быть размещен инструментальный узел, который включает множество инструментов, такой как узел клина-отклонителя с клином-отклонителем, который прикрепляют к головному фрезеру с помощью срезного болта. В некоторых случаях один или более инструментов могут быть отсоединены от инструментального узла перед его извлечением из скважины.

[0003] Во время развертывания могут быть приложены значительные усилия к инструментальному узлу, который включает срезное болтовое соединение между инструментами. Некоторые срезные болты могут быть выполнены с возможностью срезания при более низких усилиях, чем усилия, прикладываемые к инструментальному узлу во время развертывания. В тех случаях, когда усилия, прикладываемые к инструментальному узлу во время развертывания, превышают прочность на срез срезных болтов, срезное болтовое соединение может быть срезано и в результате может произойти преждевременное разъединение компонентов инструментального узла. Преждевременное разъединение компонентов инструментального узла может привести к дорогостоящим задержкам или к необходимости осуществления операций по восстановлению.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0004] Фиг. 1 показывает перспективный вид приведенного в качестве примера срезного болта с двумя состояниями в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0005] Фиг. 2 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта с двумя состояниями, установленного в несрезаемое состояние с помощью пружины, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0006] Фиг. 3 показывает вид в поперечном сечении срезного болта с двумя состояниями, показанного на фиг. 2, установленного в срезаемое состояние, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0007] Фиг. 4 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта с двумя состояниями, установленного в несрезаемое состояние с помощью сжимаемого материала, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0008] Фиг. 5 показывает вид в поперечном сечении срезного болта с двумя состояниями, показанного на фиг. 4, установленного в срезаемое состояние, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0009] Фиг. 6 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта с двумя состояниями, установленного в несрезаемое состояние, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0010] Фиг. 7 показывает вид в поперечном сечении срезного болта с двумя состояниями, показанного на фиг. 6, установленного в срезаемое состояние, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0011] Фиг. 8 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта с двумя состояниями, удерживаемого в несрезаемом состоянии с помощью пружины, работающей на растяжение, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0012] Фиг. 9 показывает вид в поперечном сечении срезного болта с двумя состояниями, показанного на фиг. 8, установленного в срезаемое состояние, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0013] Фиг. 10 показывает вид сбоку в поперечном сечении узла клина-отклонителя, который включает срезной болт с двумя состояниями в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0014] Фиг. 11 показывает блок-схему приведенного в качестве примера способа работы с инструментом, который включает срезной болт с двумя состояниями в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

[0015] Фиг. 12 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта с двумя состояниями, имеющего срезную часть, выполненную из срезаемого материала, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Некоторые аспекты и признаки настоящего изобретения относятся к срезному болту с двумя состояниями, используемому в инструменте, используемом в скважинном инструментальном узле или других подходящих инструментальных узлах. Срезной болт с двумя состояниями может включать корпус, образующий срезную часть, по которой происходит срезание болта, и внутреннюю камеру, по меньшей мере частично окруженную срезной частью. Эта срезная часть может иметь уменьшенную площадь поперечного сечения по сравнению с остальным корпусом. В камере может быть расположен штифт. Этот штифт может перемещаться внутри камеры для выборочной установки срезного болта с двумя состояниями в несрезаемое состояние или в срезаемое состояние. В несрезаемом состоянии заданное усилие может быть недостаточным для срезания срезного болта. В срезаемом состоянии усилие такой же или большей величины может быть достаточным для срезания срезного болта.

[0017] В несрезаемом состоянии штифт может быть размещен в камере внутри срезной части. Штифт, размещенный внутри срезной части, может обеспечить суммарную площадь поперечного сечения срезной части, включающую площадь поперечного сечения корпуса срезного болта в срезной части и площадь поперечного сечения штифта. Эта суммарная площадь поперечного сечения может быть достаточной для предотвращения срезания срезного болта. Штифт может быть размещен внутри срезной части с помощью любого подходящего механизма. В некоторых аспектах пружина, размещенная вблизи штифта в камере, может прикладывать к штифту усилие, которое удерживает штифт внутри срезной части. В других аспектах сжимаемый материал, размещенный вблизи штифта в камере, может прикладывать к штифту усилие, которое удерживает штифт внутри срезной части. В других аспектах удерживающий компонент, соединенный со штифтом или расположенный вблизи него в камере, может предотвращать перемещение штифта из срезной части.

[0018] В срезаемом состоянии штифт может быть размещен в камере вне срезной части. Штифт, размещенный вне срезной части, может обеспечивать площадь поперечного сечения в срезной части, включающую площадь поперечного сечения корпуса срезного болта в срезной части без площади поперечного сечения штифта. Уменьшение площади поперечного сечения срезной части в результате выхода штифта из срезной части может обеспечить возможность срезания срезного болта с двумя состояниями.

[0019] В некоторых аспектах штифт может быть выведен из срезной части под действием давления, подаваемого в камеру через отверстие или другой соединительный канал текучей среды, сообщающийся с камерой. Это давление может инициировать приложение к штифту усилия, которое выведет штифт из срезной части.

[0020] Данные иллюстративные примеры приведены для ознакомления читателя с обсуждаемым здесь общим предметом настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема раскрытых идей изобретения. В следующих разделах описаны различные дополнительные аспекты и примеры со ссылками на чертежи, на которых одинаковые номера обозначают одинаковые элементы, и для описания иллюстративных аспектов используются термины описания направления и положения. В следующих разделах используются термины описания направления и положения, такие как «сверху», «снизу», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз», «левый», «правый», «вверх по скважине», «вниз по скважине» и т.д. в отношении иллюстративных аспектов так, как они изображены на чертежах; направление «вверх» представляет собой направление к верхней границе соответствующего чертежа и направление «вниз» представляет собой направление к нижней границе соответствующего чертежа; направление «вверх по скважине» представляет собой направление к концу скважины на поверхности, и направление «вниз по скважине» представляет собой направление к дну скважины. Как и в иллюстративных аспектах, цифровые обозначения и термины описания направления и положения, включенные в последующие разделы, не должны использоваться для ограничения настоящего изобретения.

[0021] Фиг. 1 показывает перспективный вид приведенного в качестве примера срезного болта 102 с двумя состояниями. Срезной болт 102 с двумя состояниями может использоваться для соединения или скрепления иным образом инструментов или компонентов друг с другом. Срезной болт 102 с двумя состояниями может быть установлен в несрезаемое состояние и в срезаемое состояние, как будет подробно описано ниже.

[0022] Корпус 104 срезного болта 102 с двумя состояниями может образовывать срезную часть 106 и отверстие 108. Резьбовая часть 110 корпуса может использоваться для прикрепления первого компонента ко второму компоненту путем вставки резьбовой части в отверстие во втором компоненте. Эта срезная часть 106 может иметь уменьшенную площадь поперечного сечения по сравнению с остальным корпусом 104. Уменьшенная площадь поперечного сечения срезной части 106 может обеспечить возможность срезания срезного болта 102 с двумя состояниями в срезаемом состоянии под действием усилия, приложенного к корпусу 104. Величина усилия, используемого для срезания срезного болта 102 с двумя состояниями, может быть определена на основе площади поперечного сечения срезной части 106 и предела текучести или других характеристик материала или материалов, из которых выполнен этот срезной болт 102 с двумя состояниями. Отверстие 108 может обеспечить соединительный канал текучей среды от источника давления до внутреннего диаметра срезного болта 102 с двумя состояниями.

[0023] Фиг. 2 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта 102 с двумя состояниями, который установлен в несрезаемое состояние. Вид в поперечном сечении на фиг. 2 показан по линии 2-2' на фиг. 1.

[0024] Срезной болт 102 с двумя состояниями может включать подвижный штифт 204, размещенный в камере 202, образованной корпусом 104 срезного болта 102 с двумя состояниями. Площадь поперечного сечения штифта 204, добавленная к площади поперечного сечения корпуса 104 в срезной части 106, может быть достаточной для того, чтобы предотвратить срез срезного болта 102 с двумя состояниями под действием усилия среза, приложенного к корпусу 104.

[0025] Срезной болт 102 с двумя состояниями может быть установлен в несрезаемое состояние путем по меньшей мере частичного размещения штифта 204 внутри срезной части 106. Пружина 206 может представлять собой работающую на сжатие пружину, которая прикладывает смещающее усилие к штифту 204, как показано направленной влево стрелкой на фиг. 2. Смещающее усилие может удерживать штифт 204 внутри срезной части 106.

[0026] Фиг. 3 показывает вид в поперечном сечении срезного болта 102 с двумя состояниями, показанного на фиг. 2, который установлен в срезаемое состояние. Срезной болт 102 с двумя состояниями может быть установлен в срезаемое состояние под действием давления, поступающего от источника давления в камеру 202 через отверстие 108, как показано направленной вниз стрелкой на фиг. 3. Давление в камере 202 может инициировать приложение усилия к штифту 204. Усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления, может быть больше, чем усилие, приложенное к штифту 204 под действием пружины 206. Большее усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления в камере 202, может сместить штифт 204 в направлении пружины 206, как показано направленной вправо стрелкой на фиг. 3. Прижатие штифта 204 к пружине 206 может сжать пружину 206. Усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления в камере 202, может переместить штифт 204 из срезной части 106. Перемещение штифта 204 из срезной части 106 может уменьшить суммарную площадь поперечного сечения срезаемой части 106. Уменьшение площади поперечного сечения срезной части 106 может обеспечить возможность срезания срезного болта 102 с двумя состояниями под действием усилия, приложенного к срезной части 106.

[0027] В дополнительных или альтернативных аспектах пружина 206 может быть заменена иным механизмом для приложения усилия к штифту 204. Например, фиг. 4 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта 102' с двумя состояниями, в котором пружина 206 на фиг. 2-3 заменена на сжимаемый материал 402. Этот сжимаемый материал 402 может быть размещен в камере 202 вблизи штифта 204 и на удалении от отверстия 108. Сжимаемый материал 402 может прикладывать усилие к штифту 204, как показано направленной влево стрелкой на фиг. 4. Усилие, прикладываемое сжимаемым материалом 402, может удерживать штифт 204 внутри срезной части 106. Сжимаемый материал 402 может представлять собой любой материал, пригодный для приложения усилия к штифту 204. Неограничивающие примеры сжимаемого материала 402 включают газ, сжимаемую жидкость и сжимаемое твердое тело.

[0028] Срезной болт 102' может также включать уплотнение 404. Уплотнение 404 обеспечивает возможность предотвращения протекания или иного перемещения сжимаемого материала 402, который может представлять собой газы или сжимаемые жидкости, мимо штифта 204 в направлении отверстия 108. Уплотнение 404 может быть выполнено из любого подходящего материала. Примером подходящего материала является резина. Неограничивающие примеры уплотнения 404 включают О-образное кольцо, которое окружает по окружности штифт 204 и плунжер, размещенный между штифтом 204 и сжимаемым материалом 402. В некоторых аспектах уплотнение 404 может отсутствовать. Например, срезной болт 102' с двумя состояниями, использующий сжимаемый материал 402, который представляет собой твердое тело, может не включать уплотнение 404.

[0029] Фиг. 5 показывает вид в поперечном сечении срезного болта 102' с двумя состояниями, показанного на фиг. 4, установленного в срезаемое состояние, в соответствии с одним из примеров. Срезной болт 102 с двумя состояниями может быть установлен в срезаемое состояние под действием давления, поступающего от источника давления в камеру 202 через отверстие 108, как показано направленной вниз стрелкой на фиг. 5. Давление в камере 202 может прикладывать к штифту 204 усилие, которое больше, чем усилие, приложенное к штифту 204 сжимаемым материалом 402. Большее усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления в камере 202, может сместить штифт 204 и уплотнение 404 в направлении сжимаемого материала 402, как показано направленной вправо стрелкой на фиг. 5. Прижатие штифта 204 и уплотнения 404 к сжимаемому материалу 402 может сжимать сжимаемый материал 402. Усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления в камере 202, может переместить штифт 204 из срезной части 106 и таким образом обеспечить возможность срезания срезного болта 102' с двумя состояниями под действием усилия среза, приложенного к срезной части 106, как было описано выше относительно фиг. 3.

[0030] В дополнительных или альтернативных аспектах срезной болт с двумя состояниями может включать удерживающий компонент. Например, фиг. 6 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта 102" с двумя состояниями, который удерживается в несрезаемом состоянии с помощью удерживающего компонента 602. Неограничивающие примеры удерживающего компонента 602 включают один или более удерживающих штифтов и стопорных колец или иных удерживающих колец.

[0031] Удерживающий компонент 602 может быть размещен в камере 202 для предотвращения выхода штифта 204 из срезной части 106. Например, первая часть 604 удерживающего компонента 602 может входить внутрь корпуса 104, а вторая часть 606 удерживающего компонента 602 может входить в камеру 202. В некоторых аспектах часть 606 удерживающего компонента 602 может входить в камеру 202, смежную с концом штифта 204, как показано на фиг. 6. В других аспектах часть 606 удерживающего компонента 602 может входить в отверстие или канавку в штифте 204 для предотвращения любого перемещения штифта 204. Удерживающий компонент 602, контактирующий со штифтом 204, может прикладывать к штифту 204 усилие, которое противодействует перемещению штифта 204.

[0032] Фиг. 7 показывает вид сбоку в поперечном сечении срезного болта 102" с двумя состояниями, показанного на фиг. 6, установленного в срезаемое состояние, в соответствии с одним из примеров. Давление, поступающее в камеру 202 через отверстие 108, может прикладывать усилие к штифту 204, как показано направленной вниз и направленной вправо стрелками на фиг. 7. Прочность на срез удерживающего компонента 602 может быть меньше, чем усилие, обусловленное давлением. Усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления, может разрезать удерживающий компонент 602 на части 702а, 702b. Срезание удерживающего компонента 602 может обеспечить возможность выхода штифта 204 из срезной части 106. В некоторых аспектах срезной болт 102" с двумя состояниями может включать прикрепленную к штифту 204 работающую на растяжение пружину, которая может прикладывать к штифту 204 усилие для вытягивания штифта 204 из срезной части 106. Выход штифта 204 из срезной части 106 может обеспечить возможность срезания срезного болта 102" с двумя состояниями. Срезной болт 102" с двумя состояниями может быть срезан в результате приложения усилия среза к срезной части 106.

[0033] В дополнительных или альтернативных аспектах работающая на растяжение пружина может использоваться для удержания штифта 204 в несрезаемом состоянии. Например, фиг. 8 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта 102" с двумя состояниями, который удерживается в несрезаемом состоянии с помощью пружины 802. Пружина 802 может представлять собой работающую на растяжение пружину, которая прикладывает смещающее усилие к штифту 204, как показано направленной влево стрелкой на фиг. 8. Смещающее усилие может удерживать штифт 204 внутри срезной части 106.

[0034] Фиг. 9 показывает вид в поперечном сечении срезного болта 102"' с двумя состояниями, показанного на фиг. 8, который установлен в срезаемое состояние. Срезной болт 102"' с двумя состояниями может быть установлен в срезаемое состояние под действием давления, поступающего от источника давления в камеру 202 через отверстие 108, как показано направленной вниз стрелкой на фиг. 9. Давление в камере 202 может инициировать приложение усилия к штифту 204. Усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления, может быть больше, чем усилие, приложенное к штифту 204 под действием пружины 802. Большее усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления в камере 202, может сместить штифт 204 в направлении от пружины 802, как показано направленной вправо стрелкой на фиг. 9. Перемещение штифта 204 от пружины 802 может растянуть пружину 802. Усилие, приложенное к штифту 204 под действием давления в камере 202, может переместить штифт 204 из срезной части 106. Перемещение штифта 204 из срезной части 106 может уменьшить суммарную площадь поперечного сечения срезаемой части 106. Уменьшение общей площади поперечного сечения срезной части 106 может обеспечить возможность срезания срезного болта 102"' с двумя состояниями под действием усилия, приложенного к срезной части 106.

[0035] Срезной болт 102 с двумя состояниями может использоваться для соединения компонентов в любом подходящем инструментальном узле. Например, фиг. 10 показывает боковой вид приведенного в качестве примера узла 900 клина-отклонителя, который включает срезной болт 102 с двумя состояниями.

[0036] Узел 900 клина-отклонителя может быть размещен в скважине 902 скважинной системы для фрезерования, бурения или других операций. Скважина 902 может проходить через различные пласты подповерхностной формации 904. Насосно-компрессорная колонна 906 внутри скважины 902 может проходить от поверхности до подповерхностной формации 904. Насосно-компрессорная колонна 906 может использоваться для любой подходящей цели в скважинной системе. Неограничивающий пример такой цели представляет собой обеспечение канала для пластовых текучих сред, добываемых из подповерхностной формации 904, для их доставки к поверхности. Давление из скважины в подповерхностной формации 904 может вызвать протекание пластовых текучих сред, включая промышленные текучие среды, такие как газ или нефть, к поверхности.

[0037] Узел 900 клина-отклонителя включает клин-отклонитель 908 и фрезерный инструмент 910 (например, передний фрезер), имеющий лопатки 912. Узел 900 клина-отклонителя может быть развернут в скважине в состоянии соединения клина-отклонителя 908 с фрезерным инструментом 910 через срезной болт 102 с двумя состояниями. Развертывание узла 900 клина-отклонителя может включать фиксацию узла 900 клина-отклонителя на насосно-компрессорной колонне 906 в месте, в котором должно осуществляться фрезерование. Фрезерный инструмент 910 может быть отсоединен от клина-отклонителя 908 в результате среза срезного болта с двумя состояниями. Отсоединение фрезерного инструмента 910 от клина-отклонителя 908 может обеспечить возможность более свободного перемещения фрезерного инструмента 910 и, следовательно, возможность осуществления фрезерования в желаемом положении в скважине 902.

[0038] Фрезерный инструмент 910 может включать нагнетательное устройство 914, как показано пунктирной линией на виде с местным разрезом фрезерного инструмента 910 на фиг. 10. Нагнетательное устройство 914 может быть соединено с управляющей линией 918. Давление может подаваться на нагнетательное устройство 914 по управляющей линии 918. Выход нагнетательного устройства 914 может быть соединен с отверстием 108 срезного болта 102 с двумя состояниями через трубку 916 или другой подходящий канал текучей среды. Нагнетательное устройство 914 может подавать давление в камеру 202 срезного болта 102 с двумя состояниями через отверстие 108 и таким образом устанавливать болт 102 с двумя состояниями в срезаемое состояние. Нагнетательное устройство 914 может использовать любой подходящий источник давления. В некоторых аспектах источник давления на поверхности скважины 902 может быть соединен по давлению с нагнетательным устройством 914 с помощью управляющей линии 918. В других аспектах давление из скважины 902 может подаваться на нагнетательное устройство 914 по управляющей линии 918.

[0039] В неограничивающем примере срезной болт 102 с двумя состояниями может поддерживать более тяжелые нагрузки в несрезаемом состоянии и более легкие нагрузки – в срезаемом состоянии. Например, развертывание узла 900 клина-отклонителя в скважине 902 может включать использование срезного болта 102 с двумя состояниями, поддерживающего нагрузки до 100 000 фунтов (45 000 кг). Срезной болт 102 с двумя состояниями может быть установлен в несрезаемое состояние во время развертывания узла 900 клина-отклонителя. Срезной болт 102 с двумя состояниями в срезаемом состоянии может поддерживать более легкие нагрузки до 30 000 фунтов (13 500 кг). Отсоединение фрезерного инструмента 910 от клина-отклонителя 908 может включать приложение усилия среза (например, толкающего или тянущего усилия), превышающего 30 000 фунтов (13 500 кг) к фрезерному инструменту 910. Приложение усилия среза, превышающего 30 000 фунтов (13 500 кг), к фрезерному инструменту 910 может срезать срезной болт 102 с двумя состояниями и, как следствие, отсоединить фрезерный инструмент 910 от клина-отклонителя 908.

[0040] Хотя использование срезного болта 102 с двумя состояниями описано выше в отношении узла 900 клина-отклонителя, болт 102 с двумя состояниями может использоваться в любом инструменте, узле или ином устройстве, которое включает этот срезной болт.

[0041] Фиг. 11 показывает блок-схему приведенного в качестве примера способа 1000 работы с инструментом, который включает сдвоенный срезной болт 102. Например, буровой снаряд, развертываемый в скважине, может включать компоненты или устройства (например, скользящую муфту), которые должны удерживаться в первом положении во время развертывания бурового снаряда и перемещаться в другое положение после того, как буровой снаряд размещен в желаемом положении в скважине.

[0042] Способ 1000 включает обеспечение инструмента, который содержит первый компонент, соединенный со вторым компонентом с помощью срезного болта 102 с двумя состояниями, как указано в блоке 1010. Срезной болт 102 с двумя состояниями включает корпус 104 и штифт 204, расположенный в срезной части 106, как было указано выше со ссылками на фиг. 1-9.

[0043] В одном неограничивающем примере обеспечение инструмента может включать развертывание бурового снаряда, который включает первый инструмент и второй инструмент. Может быть желательно отсоединить первый инструмент от второго инструмента и извлечь первый инструмент из скважины. Перед операцией извлечения первый и второй инструменты могут быть соединены друг с другом с помощью срезного болта 102 с двумя состояниями.

[0044] Еще в одном неограничивающем примере обеспечение инструмента может включать развертывание инструмента с подвижным компонентом, таким как (но без ограничения) поршень, оправка и т.д. Срезной болт 102 с двумя состояниями может использоваться для предотвращения преждевременного привода этого инструмента. Например, может быть желательно предотвратить перемещение подвижного компонента, пока инструмент не будет надлежащим образом размещен в скважине. Присоединение подвижного компонента к фиксированной части инструмента с помощью срезного болта 102 с двумя состояниями обеспечивает возможность предотвращения перемещения подвижного компонента.

[0045] Способ 1000 также включает вывод штифта 204 из срезной части 106 корпуса 104, как указано в блоке 1020. Неограничивающие примеры перемещения штифта 204 были описаны выше со ссылками на фиг. 3, 5, 7 и 9. Например, перемещение штифта 204 может включать подачу давления на штифт 204 по каналу подачи текучей среды, образованному корпусом 104, такому как отверстие 108. Перемещение штифта может также включать сжатие пружины, размещенной в камере 202 вблизи штифта 204, или срезание срезного штифта или удерживающего кольца, находящегося в контакте со штифтом 204.

[0046] Способ 1000 также включает срезание срезного болта 102 с двумя состояниями путем приложения усилия среза к срезной части 106, как указано в блоке 1030.

[0047] Способ 1000 включает также отделение первого компонента от второго компонента, как указано в блоке 1040.

[0048] В случае бурового снаряда с одним или более извлекаемыми инструментами, разделение первого и второго компонентов может включать перемещение извлекаемых инструментов в направлении удаления от неизвлекаемых инструментов. Извлечение извлекаемых инструментов может включать установку срезного болта 102 с двумя состояниями в срезаемое состояние, срезание срезного болта 102 с двумя состояниями и удаление извлекаемых инструментов из скважины.

[0049] В случае инструмента, включающего подвижный компонент, разделение первого и второго компонентов может включать удаление подвижного компонента от фиксированной части инструмента. После того, как инструмент надлежащим образом размещен в скважине, срезной болт 102 с двумя состояниями может быть установлен в срезаемое состояние и срезан, в результате чего будет обеспечена возможность перемещения подвижного компонента (например, возможность хода поршня, возможность расширения оправки и т.д.).

[0050] Хотя фиг. 1-11 показывают срезной болт, содержащий срезную часть 106, которая имеет ширину меньше, чем остальной корпус 104, возможны другие варианты реализации. Например, фиг. 12 показывает вид в поперечном сечении приведенного в качестве примера срезного болта 102 с двумя состояниями, имеющего срезную часть 106, которая по меньшей мере частично выполнена из срезаемого материала 1102 материала, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения. Эта срезная часть 106 может быть полностью или частично выполнена из срезаемого материала 1102. В некоторых аспектах срезная часть 106, выполненная с использованием срезаемого материала 1102, может иметь ширину, равную или близкую к ширине других частей корпуса 104. Срезаемый материал 1102 может представлять собой любой материал, имеющий прочность на срез меньше, чем материал, используемый в других частях корпуса 104. Срезной болт 102 с двумя состояниями может включать штифт 204, который может удерживаться или перемещаться с использованием любого подходящего механизма или конструкции, таких как (но без ограничения) механизмы или конструкции, показанные на фиг. 2-9.

[0051] В некоторых аспектах может быть обеспечен срезной болт с двумя состояниями. Этот срезной болт с двумя состояниями может включать корпус, образующий камеру, и штифт внутри камеры. Корпус может иметь срезную часть, ширина которой меньше, чем у остальной части корпуса. В некоторых аспектах срезная часть может окружать камеру по окружности. Штифт может перемещаться между срезаемым положением и несрезаемым положением. Штифт может удерживаться внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении. Штифт может быть перемещен из срезной части в срезаемое положение. В некоторых аспектах удерживающий механизм может включать срезной штифт или удерживающее кольцо, находящееся в контакте с этим штифтом для удержания штифта в несрезаемом положении. В других аспектах удерживающий механизм может включать пружину, размещенную в камере вблизи штифта. Эта пружина может сжиматься под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение. В других аспектах удерживающий механизм может включать сжимаемый материал, размещенный в камере вблизи штифта. Этот сжимаемый материал может сжиматься под действием перемещения штифта из несрезаемого в срезаемое положение. Неограничивающие примеры сжимаемого материала включают жидкость или газ. В некоторых аспектах срезной болт с двумя состояниями может включать уплотнение, размещенное между штифтом и жидкостью или газом. В некоторых аспектах корпус срезного болта с двумя состояниями может также образовывать канал подачи текучей среды в камеру. Давление может быть подано в камеру для перемещения штифта из несрезаемого в срезаемое положение. В некоторых аспектах срезной болт с двумя состояниями может также включать резьбовую часть, расположенную вблизи камеры и предназначенную для закрепления первого компонента на втором компоненте.

[0052] В дополнительных или альтернативных аспектах обеспечен скважинный узел для скважинной системы. Этот скважинный узел может включать первый компонент и второй компонент, соединенный с первым компонентом с помощью срезного болта с двумя состояниями. В некоторых аспектах первый компонент может представлять собой клин-отклонитель, а второй компонент может включать фрезерный инструмент. Срезной болт с двумя состояниями может включать корпус, образующий камеру, и штифт, размещенный в камере. Корпус может иметь срезную часть, ширина которой меньше, чем у остальной части корпуса. Штифт может перемещаться между срезаемым положением и несрезаемым положением. Штифт может удерживаться внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении. Штифт может быть перемещен из срезной части в срезаемое положение для срезания болта. В некоторых аспектах удерживающий механизм может включать срезной штифт или удерживающее кольцо, находящееся в контакте с этим штифтом для удержания штифта в несрезаемом положении. В других аспектах удерживающий механизм может включать пружину, размещенную в камере вблизи штифта; эта пружина сжимается под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение. В других аспектах удерживающий механизм может включать сжимаемый материал, размещенный в камере вблизи штифта; этот сжимаемый материал сжимается под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение. В некоторых аспектах сжимаемый материал дополнительно может включать жидкость или газ. Между штифтом и жидкостью или газом может быть размещено уплотнение.

[0053] В некоторых аспектах срезной болт с двумя состояниями может также включать резьбовую часть, расположенную вблизи камеры и вставляемую в отверстие первого компонента и/или второго компонента. В некоторых аспектах скважинный узел может также включать нагнетательное устройство, соединенное по текучей среде со штифтом через канал подачи текучей среды, образованный корпусом. Это нагнетательное устройство может подавать давление на штифт для перемещения этого штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение.

[0054] В дополнительных или альтернативных аспектах обеспечен скважинный узел для скважинной системы. Этот скважинный узел может включать первый компонент и второй компонент, соединенный с первым компонентом с помощью срезного болта с двумя состояниями. Этот срезной болт с двумя состояниями может включать корпус, образующий камеру и канал подачи текучей среды в камеру, а также штифт в этой камере. Корпус может иметь срезную часть, ширина которой меньше, чем у остальной части корпуса. Штифт может перемещаться из первого положения, расположенного в камере внутри срезной части, во второе положение, расположенное в камере вне срезной части. Суммарная площадь поперечного сечения штифта и срезной части может предотвратить срезание срезной части под действием усилия среза. Площадь поперечного сечения срезной части без штифта может обеспечить возможность срезания срезной части под действием усилия среза. Скважинный узел может также включать нагнетательное устройство, соединенное по текучей среде со штифтом через канал подачи текучей среды, образованный корпусом срезного болта с двумя состояниями. Это нагнетательное устройство может подавать давление на штифт для перемещения штифта из первого положения во второе положение. В некоторых аспектах удерживающий механизм может включать пружину, размещенную в камере вблизи штифта. Эта пружина может сжиматься под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение. В других аспектах удерживающий механизм может включать пружину, размещенную в камере вблизи штифта. Между штифтом и жидкостью или газом может быть размещено уплотнение. Жидкость или газ может сжиматься под действием давления, подаваемого на штифт. В некоторых аспектах срезной болт с двумя состояниями может включать срезной штифт или удерживающее кольцо, находящееся в контакте с этим штифтом для удержания штифта в первом положении. Прочность на срез удерживающего компонента может быть меньше, чем усилие, обусловленное давлением. Под действием давления, подаваемого на срезной штифт или удерживающее кольцо, может произойти срезание срезного штифта или удерживающего кольца.

[0055] В дополнительных или альтернативных аспектах обеспечен способ. Этот способ может включать соединение первого компонента и второго компонента с помощью срезного болта с двумя состояниями. Срезной болт с двумя состояниями может включать корпус, образующий камеру, и штифт, размещенный в камере. Корпус может иметь срезную часть, ширина которой меньше, чем у остальной части корпуса. Штифт может перемещаться между срезаемым положением и несрезаемым положением. Штифт может удерживаться внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении. Штифт может быть перемещен из срезной части в срезаемое положение для срезания болта. Способ может также включать перемещение штифта из срезаемого положения в несрезаемое положение. Способ может также включать срезание срезного болта с двумя состояниями путем приложения усилия среза к срезной части. В некоторых аспектах перемещение штифта может включать подачу давления на штифт по каналу подачи текучей среды, образованному корпусом. В других аспектах перемещение штифта может включать сжатие пружины, размещенной в камере вблизи штифта. В других аспектах перемещение штифта может включать срезание срезного штифта и/или удерживающего кольца, находящегося в контакте с этим штифтом для удержания штифта в несрезаемом положении.

[0056] Приведенное выше описание настоящего изобретения, включая проиллюстрированные аспекты и примеры, было представлено лишь для целей иллюстрации и пояснения и не предназначено для исчерпывающего описания или ограничения настоящего изобретения конкретными раскрытыми вариантами. Многие модификации, адаптации и варианты применения настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без отступления от объема и сути этого изобретения. Аспекты и признаки, на основе которых раскрыты примеры осуществления изобретения, могут сочетаться с любыми другими примерами.

Группа изобретений относится к области бурения. Срезной болт с двумя состояниями, содержащий корпус, образующий камеру и имеющий срезную часть, и штифт, который размещен в камере и который выполнен с возможностью перемещения между срезаемым положением и несрезаемым положением, удержания внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении и перемещения из несрезаемого в срезаемое положение для срезания болта. Корпус дополнительно образует канал подачи текучей среды в камеру для приложения давления, перемещающего штифт из несрезаемого положения в срезаемое положение. Обеспечивается исключение преждевременного разъединения компонентов инструментального узла скважины. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Срезной болт с двумя состояниями, содержащий:

корпус, образующий камеру и имеющий срезную часть, и

штифт, который размещен в камере и который выполнен с возможностью перемещения между срезаемым положением и несрезаемым положением, удержания внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении и перемещения из несрезаемого в срезаемое положение для срезания болта,

при этом корпус дополнительно образует канал подачи текучей среды в камеру для приложения давления, перемещающего штифт из несрезаемого положения в срезаемое положение.

2. Срезной болт с двумя состояниями по п. 1, в котором удерживающий механизм содержит пружину, размещенную в камере вблизи штифта и сжимающуюся под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение.

3. Срезной болт с двумя состояниями по п. 1, в котором удерживающий механизм содержит сжимаемый материал, размещенный в камере вблизи штифта и сжимающийся под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение.

4. Срезной болт с двумя состояниями по п. 3, в котором сжимаемый материал дополнительно содержит жидкость и/или газ и который дополнительно содержит уплотнение, размещенное между штифтом и этой жидкостью или газом.

5. Срезной болт с двумя состояниями по п. 1, в котором удерживающий механизм содержит срезной штифт и/или удерживающее кольцо, находящееся в контакте с этим штифтом для удержания штифта в несрезаемом положении.

6. Срезной болт с двумя состояниями по п. 1, в котором срезная часть имеет ширину меньше, чем у остальной части корпуса.

7. Срезной болт с двумя состояниями по п. 6, дополнительно содержащий резьбовую часть, расположенную вблизи камеры и предназначенную для закрепления первого компонента на втором компоненте.

8. Скважинный узел, содержащий:

первый компонент и

второй компонент, соединенный с первым компонентом с помощью срезного болта с двумя состояниями; этот срезной болт с двумя состояниями содержит:

корпус, образующий камеру и имеющий срезную часть, ширина которой меньше, чем у остальной части корпуса, и

штифт, который размещен в камере и который выполнен с возможностью перемещения между срезаемым положением и несрезаемым положением, удержания внутри срезной части с помощью удерживающего механизма в несрезаемом положении и перемещения из несрезаемого в срезаемое положение для срезания болта,

при этом корпус дополнительно образует канал подачи текучей среды; скважинный узел дополнительно содержит нагнетательное устройство, соединенное по текучей среде со штифтом через канал подачи текучей среды и предназначенное для подачи давления на штифт для перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение.

9. Скважинный узел по п. 8, в котором удерживающий механизм содержит пружину, размещенную в камере вблизи штифта и сжимающуюся под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение.

10. Скважинный узел по п. 8, в котором удерживающий механизм содержит сжимаемый материал, размещенный в камере вблизи штифта и сжимающийся под действием перемещения штифта из несрезаемого положения в срезаемое положение.

11. Скважинный узел по п. 10, в котором сжимаемый материал дополнительно содержит жидкость и/или газ, а срезной болт с двумя состояниями дополнительно содержит уплотнение, размещенное между штифтом и жидкостью или газом.

12. Скважинный узел по п. 8, в котором удерживающий механизм содержит срезной штифт и/или удерживающее кольцо, находящееся в контакте с этим штифтом для удержания штифта в несрезаемом положении.

13. Скважинный узел по п. 8, в котором первый компонент представляет собой клин-отклонитель, а второй компонент содержит фрезерный инструмент.

14. Скважинный узел по п. 8, в котором срезной болт с двумя состояниями дополнительно содержит резьбовую часть, расположенную вблизи камеры и вставленную в отверстие первого компонента и/или второго компонента.

15. Способ соединения компонентов посредством срезного болта с двумя состояниями, согласно которому обеспечивают инструмент, содержащий первый компонент, соединенный со вторым компонентом с помощью срезного болта с двумя состояниями, содержащего корпус и штифт, размещенный в срезной части корпуса, ширина которой меньше, чем у остальной части корпуса,

перемещают штифт из срезной части посредством подачи давления на штифт по каналу подачи текучей среды, образованному корпусом,

осуществляют срезание срезного болта с двумя состояниями путем приложения усилия среза к срезной части и

отделяют первый компонент от второго компонента.

16. Способ по п. 15, согласно которому перемещение штифта включает сжатие пружины, размещенной в корпусе вблизи штифта.

17. Способ по п. 15, согласно которому перемещение штифта включает срезание срезного штифта и/или удерживающего кольца, находящегося в контакте с этим штифтом для удержания штифта в несрезаемом положении.