ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОТКРЫВАНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕЙ МУФТЫ Российский патент 2020 года по МПК E21B34/14 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании заявок на патент Китая: CN 201610036826.2, озаглавленной «Устройство для открывания скользящей муфты» и поданной 20 января 2016 года; CN 201610037242.7, озаглавленной «Инструмент для открывания подвижно-уплотнительной скользящей муфты» и поданной 20 января 2016 года; CN 201620056708.3, озаглавленной «Инструмент с выталкивающей функцией для открывания скользящей муфты» и поданной 20 января 2016 года; CN 201610037576.4, озаглавленную «Устройство для открывания скользящей муфты» и поданную 20 января 2016 года. Перечисленные выше заявки полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.

Область техники

Настоящее раскрытие относится к технической области освоения нефтегазовых скважин и стимуляции залежи, и в частности, к инструменту для открывания скользящей муфты.

Уровень техники

По мере развития нефтегазовой залежи в направлении плотной залежи с низкой проницаемостью, соответствующие традиционные инструментальные технологии больше не могут удовлетворять современным требованиям. Скользящая муфта является одним из ключевых инструментов для связи с межтрубным пространством между бурильными трубами и обсадными трубами и достижения ступенчатого разрушения во время процесса разрыва. Во время процесса испытаний по освоению нефтегазовых скважин для добычи газа, межтрубное пространство между бурильными трубами и обсадными трубами сообщается с помощью открывающего действия скользящей муфты, чтобы обеспечить такие операции, как циркуляция, замена жидкости, разрыв с использованием песка. Для одностадийной стимуляции требуется только одна скользящая муфта. Тем не менее, множество скользящих муфт необходимо подключать последовательно на одной колонне бурильных труб в процессе многоступенчатой стимуляции. Во время многоступенчатой стимуляции одна ступень разрушается после того, как открывается соответствующая ступень скользящей муфты, а множественные ступени разрушаются снизу вверх. С разведкой и освоением плотной газовой залежи, горизонтальный сегмент горизонтальной скважины становится все длиннее, и этапов разрыва с использованием песка становится все больше и больше. Необходимы технологии десяти, двадцати или даже десятков этапов для скользящих муфт.

Для традиционной скользящей муфты в качестве механизма удерживания давления используется шар. Один шар соответствует одному шаровому гнезду, а диаметр шара больше, чем диаметр шарового гнезда. Когда для операций используется многоступенчатая скользящая муфта, различные шары и шаровые гнезда, принимающие шары, расположены в таком порядке, при котором их размеры увеличиваются, в зависимости от определенной разности уровня поэтапно. Во время стимуляции шары закидиваются по порядку от маленьких до больших, чтобы открыть соответствующие скользящие муфты. В целях преодоления недостатков, существующих в технологиях традиционных скользящих муфт, новые технологии скользящих муфт, где могут быть достигнуто большее количества этапов, были теоретически предложены внутри страны и за рубежом. Например, разработана композитная скользящая муфта, которая имеет специальные подходящие инструменты для открывания, и эта композитная скользящая муфта может открываться посредством автоматического и одностороннего зацепления между инструментами для открывания и скользящей муфтой.

Однако, на сегодняшний день, после того, как композитная скользящая муфта открывается с помощью инструментов для окрывания, и стимуляция разрыва завершена, инструменты для окрывания могут извлекаться из ствола скважины только один за другим, эффективность чего является низкой. Кроме того, инструменты для окрывания не имеют функции толкания, функцию поддержки толкания, функции очистки и функции уплотнения, и эффект, полученный при использовании данных инструментов для открывания не является удовлетворительным.

Раскрытие сущности изобретения

Основная цель настоящего раскрытия состоит в том, чтобы предоставить инструмент для открывания скользящей муфты, который может преодолеть недостатки в уровне техники и иметь по меньшей мере одну из функций: функцию толкания, функцию вылавливания, функцию поддержки толкания, функцию соскабливания налета и функцию уплотнения.

Для достижения вышеуказанной цели настоящее раскрытие представляет собой инструмент для открывания скользящей муфты, который содержит зацепляющий элемент, шаровое гнездо и направляющую головку, соединенные последовательно.

Зацепляющий элемент содержит по меньшей мере две эластичные защелки, равномерно расположенные в круговом направлении и по меньшей мере одну зацепляющую деталь, расположенную на внешней периферийной поверхности эластичной защелки, и зацепляющий элемент дополнительно снабжен первым каналом для текучей среды, который проходит через зацепляющий элемент.

Шаровое гнездо снабжено вторым каналом для текучей среды, который проходит через шаровое гнездо, а внутри второго канала текучей среды расположена секция с конусным отверстием для размещения уплотняющего шара, причем второй канал текучей среды сообщается с первым каналом текучей среды.

Направляющая головка снабжена третьим каналом для текучей среды, который проходит через направляющую головку, и третий канал текучей среды сообщается со вторым каналом текучей среды.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, направляющая наклонная поверхность расположена на внешней периферийной поверхности конца зацепляющего элемента вдали от шарового гнезда.

В соответствии с инструментом для открывания муфты, на внешней периферийной поверхности эластичной защелки расположен выступ или канавка.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, направляющая наклонная поверхность расположена на внешней периферийной поверхности конца направляющей головки, вдали от шарового гнезда.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, третий канал для текучей среды содержит секцию с конусным отверстием, расположенную на конце направляющего конца, а большой открытый конец секции конусного отверстия находится далеко от шарового гнезда.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, внутренний диаметр большого отверстия конца секции конусного отверстия меньше внешнего диаметра направляющей головки, а торцевая поверхность образована между внешней периферийной поверхностью направляющей головки и дырочной стенки секции конусного отверстия. Продольная секция торцевой поверхности вдоль осевого направления секции конусного отверстия имеет форму дуги окружности.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, кольцевая канавка, которая проходит по окружности вдоль третьего канала текучей среды, расположена на внутренней стенке третьего канала текучей среды.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, удерживающая часть расположена на внутренней стенке первого канала текучей среды вблизи шарового гнезда. Второй канал для текучей среды дополнительно содержит секцию среднего отверстия, которое сообщается с отверстием секцией конусности, и секция среднего отверстия снабжена опорной поверхностью. Удерживающая часть и опорная поверхность вместе со вторым каналом текучей среды образуют шаровой сепаратор, а уплотняющий шар расположен в шаровой коробке.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, шаровое гнездо имеет соединительную концевую часть, которая соединена с зацепляющим элементом, и кольцевой эластичный элемент расположен на соединительной концевой части.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, дополнительно включается прессовое кольцо, которое примыкает к кольцевому кольцу.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, очищающий элемент расположен на нижнем конце соединительной концевой части. В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, зацепляющий элемент содержит корпус трубки, нижний конец которого снабжен множеством нижних частей защелки, расположенных по окружности на расстоянии друг от друга, и соединитель, который соединен со свободным концом нижней части защелки.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, зацепляющий элемент соединен со скользящей муфтой в стволе скважины и снабжен резиновым цилиндром, который может быть прикреплен к скользящей муфте в стволе скважины после расширения из-за экструзии. Экструзионный элемент расположен на внешней стенке шарового гнезда. Экструзионный элемент может быть расположен с возможностью перемещения на зацепляющем элементе и используется для экструзии резинового цилиндра.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты, экструзионный элемент содержит кольцевую муфту, которая расположена с возможностью перемещения на внутренней стороне зацепляющего элемента и экструзионная муфта, которая сжимается на внешней стороне зацепляющего элемента. Кольцевая муфта проходит через множество нижних частей защелки зацепляющего элемента и соединена с экструзионной муфтой. Резиновый цилиндр сжимается на соединителе, который соединен со свободным концом нижней части защелки зацепляющего элемента и примыкает к нижнему концу экструзионной муфты.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты кольцевая муфта соединена с зацепляющим элементом через сдвиговый штифт.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты направляющая канавка для размещения зацепляющего элемента расположена между наружной стенкой кольцевой муфты и внутренней стенкой экструзионной муфты.

В соответствии с инструментом для открывания скользящей муфты пространство образовано нижней торцевой поверхностью кольцевой муфты, внутренней стороной нижней защелкивающей части зацепляющего элемента и торцевой поверхностью конца соединителя, имеющего резьбу.

Настоящее раскрытие имеет следующие положительные эффекты.

1. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию толкания. Толкающий инструмент может толкать инструмент для открывания скользящей муфты на самой верхней ступени вблизи головки скважины к дну скважины. Инструмент для открывания скользящей муфты на самой верхней ступени может зацепляться с зацепляющим элементом инструмента для открывания скользящей муфты на соседней ступени, чтобы толкать инструмент для открывания скользящей муфты на соседнюю ступень в направлении дна скважины. Такое же зацепление выполняется между двумя соседними инструментами для открывания скользящей муфты, и, наконец, все инструменты для открывания скользящей муфты в стволе скважины могут подталкиваться ко дну скважины. Таким образом, может быть достигнуто полнопроходное отверстие колонны насосно-компрессорных труб для разрыва, а эффективность стимуляции может быть улучшена.

2. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию вылавливания. Когда в ствол скважины вводят по меньшей мере два инструмента для открывания скользящей муфты, два соседних инструмента для открывания скользящей муфты могут последовательно соединяться друг с другом для формирования цели. Таким образом, все инструменты для открывания скользящей муфты могут быть соединены последовательно и полностью сформированы. Таким образом, из ствола скважины можно одновременно вылавливать инструменты для открывания скользящей муфты, которые образуют целостность посредством последовательных соединений, и эффективность операции по вылавливанию может быть улучшена.

3. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию поддержки толкания. Кольцевой эластичный элемент и прессовое кольцо образуют толкающую вспомогательную конструкцию, и кольцевой эластичный элемент может заполнить зазор между внешней поверхностью соединительной концевой части инструмента для открывания скользящей муфты и внутренней стенкой скользящей муфты. Таким образом, поток текучей среды в этом положении может быть уменьшен, что выгодно для толкания инструмента для открывания скользящей муфты в осевом направлении вдоль ствола скважины под воздействием внешнего давления накачки.

4. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию соскабливания налета. Трубчатая стенка скользящей муфты в стволе скважины может быть очищена чистящим элементом.

5. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию уплотнения. После экструзии резиновый цилиндр может быть прикреплен к скользящей муфте в стволе скважины. Таким образом, может быть достигнуто уплотнение между инструментом для открывания скользящей муфты и скользящей муфтой в стволе скважины, и, кроме того, может быть уменьшена возможность того, что рабочая жидкость протечет в скважину ниже инструмента для открывания скользящей муфты. Кроме того, инструмент для открывания скользящей муфты имеет простую конструкцию. Инструмент для открывания скользящей муфты легко производить и устанавливать, и его стоимость низкая.

Краткое описание чертежей

Настоящее раскрытие будет подробно объяснено на основе вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах:

На фиг. 1 схематично показана общая структура инструмента для открывания скользящей муфты в соответствии с настоящим раскрытием;

На фиг. 2а схематично показана структура зацепляющего элемента, имеющего функцию толкания;

На фиг. 2б схематично показана структура зацепляющего элемента, имеющего функцию вылавливания;

На фиг. 3в схематично показана структура направляющей головки;

На фиг. 3г схематично показана структура направляющей головки, имеющей толкающую головку;

На фиг. 3д схематично показана структура направляющей головки, имеющей головку для вылавливания;

На фиг. 4а схематично показана структура шарового гнезда;

На фиг. 4б схематично показана структура шарового гнезда, имеющего вспомогательную функцию толкания;

На фиг. 4в схематично показана структура шарового гнезда, имеющего функцию соскабливания налета;

На фиг. 6а схематично показана структура шарового гнезда, имеющего функцию уплотнения;

На фиг. 5б схематично показано поперечное сечение А-А фиг. 6а;

На фиг. 6в схематично показана структура шарового гнезда с уплотняющими и толкающими вспомогательными функциями;

На фиг. 6г схематично показано поперечное сечение В-В фиг. 6а;

На фиг. 7а схематично показана структура шарового гнезда, имеющего функции уплотнения, вспомогательную толканию и соскабливания налета; а также

На фиг. 7б схематично показано поперечное сечение С-С фиг. 7а.

На чертежах одни и те же компоненты представлены одинаковыми ссылочными знаками, а размер компонента не представляет собой фактический размер соответствующего компонента.

Осуществление изобретения

Настоящее раскрытие будет дополнительно подробно разъяснено со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 схематично показана общая структура инструмента для открывания скользящей муфты в соответствии с настоящим раскрытием. Настоящее раскрытие представляет собой инструмент для открывания скользящей муфты. Скользящая муфта содержит зацепляющий элемент 1, шаровое гнездо 2 и направляющую головку 3, соединенные последовательно. Зацепляющий элемент 1 содержит по меньшей мере две эластичные защелки 11, равномерно расположенные в окружном направлении и по меньшей мере одну зацепляющуюся часть 12, расположенную на внешней периферийной поверхности эластичной защелки. Зацепляющий элемент 1 дополнительно содержит первый канал 10 для текучей среды, который проходит через зацепляющий элемент 1. Шаровое гнездо 2 содержит второй канал 20 для текучей среды, который проходит через шаровое гнездо 2, а опорная поверхность 21 для уплотняющего шара расположена внутри второй канал 20 текучей среды. Второй канал 20 текучей среды сообщается с первым каналом 10 текучей среды. Направляющая головка 3 содержит третий канал 30 для текучей среды, который проходит через направляющую головку 3, а третий канал 30 для текучей среды сообщается с вторым каналом 20 текучей среды.

Предпочтительно, что зацепляющий элемент 1 содержит четыре эластичные защелки 11, а зацепляющая часть 12 содержит по меньшей мере один выступ. При этом множество выступов расположено на окружной поверхности эластичной защелки 11, это множество выступов расположено вдоль протяжного направления эластичной защелки с расстоянием между ними. Канавка для зацепления с выступом расположена на внутренней стенке скользящей муфты (не показана на фиг. 1). Два выступа, расположенные по меньшей мере на одном конце, снабжены направляющей поверхностью, близкой к верхней части эластичной защелки 11, и направляющей поверхностью, близкой к нижней части эластичной защелки 11. Канавка на скользящей муфте имеет наклонную поверхность для зацепления с направляющей поверхностью. Выступ, снабженный направляющей поверхностью, может плавно входить и выходить из канавки, расположенной на скользящей муфте.

Когда инструмент для открывания скользящей муфты опущен в ствол скважины, эластичная защелка 11 радиально сжимается из-за радиальной силы, приложенной стенкой скважины, так что инструмент для открывания скользящей муфты может быть плавно опущен. Когда инструмент для открывания скользящей муфты опускается в положение подходящей скользящей муфты, радиальная сила, приложенная к эластичной защелке 11, исчезает, и, таким образом, эластичная защелка 11 может расширяться до исходного состояния. Кроме того, выступ на эластичной защелке 11 может быть включен в канавку на скользящей муфте. В это время инструмент для открывания скользящей муфты готов для открывания скользящей муфты. Когда инструмент для открывания скользящей муфты должен быть выловлен, радиальная сила прилагается к эластичной защелке 11, чтобы заставить эластичную защелку 11 радиально усаживаться и деформироваться, и далее выступ, расположенный на эластичной защелке 11, отделен от канавки на скользящей муфте и, наконец, выходит из зацепления с скользящей муфтой. В это время можно выловить инструмент для открывания скользящей муфты.

На фиг. 2а схематично показана структура зацепляющего элемента, имеющего функцию толкания. Предпочтительно, что направляющая наклонная поверхность 13 расположена на внешней периферийной поверхности конца зацепляющего элемента 1 вдали от шарового гнезда 2. То есть направляющая наклонная поверхность 13 расположена на внешней периферийной поверхности свободного конца эластичной защелки 11. Таким образом, на свободном конце эластичной защелки 11 сформирована наклонная поверхность, обращенная к внешней среде, и наклонная поверхность может служить для направления и сцепления. Когда инструмент для открывания скользящей муфты на верхней ступени толкается для выполнения операции вылавливания, действующая поверхность, расположенная на направляющей головке 3, может зацепляться с направляющей наклонной поверхностью 13 на свободном конце эластичной защелки 11 инструмента для открывания скользящей муфты в нижней стадии. Многоструктурные деформации направляющей головки 3 будут подробно описаны ниже.

На фиг. 2б схематично показана структура зацепляющего элемента, имеющего функцию вылавливания. Предпочтительно, что выступ или канавка дополнительно расположены на внешней периферийной поверхности эластичной защелки 11. На фиг.2б показана канавка 14. Когда выполняется операция вылавливания, запирающий зуб инструмента для открывания скользящей муфты в верхней стадии может быть включен в канавку этого инструмента для открывания скользящей муфты в нижней стадии, чтобы реализовать между собой зацепляющее соединение. Следовательно, зацепляющее соединение между инструментом для открывания скользящей муфты в верхней стадии и инструментом для открываия скользящей муфты в нижней стадии имеет стабильность и надежность в процессе вылавливания.

На фиг. 3а схематично показана структура направляющей головки. Направленная наклонная поверхность 31 расположена на внешней периферийной поверхности конца направляющей головки 3, вдали от шарового гнезда 2. Направляющая наклонная поверхность 31 может эффективно направлять инструмент открывания скользящей муфты для перемещения вниз, так чтобы уменьшить сопротивление при опускании инструмента открывания скользящей муфты.

На фиг. 3б схематично показана структура направляющей головки, имеющей толкающую головку. Третий канал 30 для текучей среды содержит толкающий конец 32, который является секцией с конусным отверстием и расположен на конце направляющей головки 3, а конец с большим открытием толкающего конца 32 находится вдали от шарового гнезда 2. Толкающий конец 32 может направлять эластичную защелку 11 инструмента для открывания скользящей муфты в нижней стадии, чтобы войти в толкающий конец 32, чтобы заставить эластичную защелку 11 выйти из зацепления со скользящей муфтой. Таким образом, толкающий конец 32 может толкать инструмент для открывания кользящей муфты в нижней стадии, чтобы двигаться к дну скважины.

Предпочтительно, чтобы внутренний диаметр большого открывающего конца толкающего конца 32 был меньше внешнего диаметра направляющей головки 3. Конечная поверхность 33 образована между внешней периферийной поверхностью направляющей головки 3 и стенкой отверстия толкающего конца 32, а продольный разрез торцевой поверхности 33 вдоль осевого направления толкающего конца 32 имеет форму дуги окружности. То есть структура с закругленными углами расположена между торцевой поверхностью 33 толкающего конца 32 и внешней периферийной поверхностью толкающего конца 32 и между торцевой поверхностью 33 толкающего конца 32 и стенкой отверстия толкающего конца 32. Конечная поверхность толкающего конца 32 в форме дуги окружности может легче входить в зазор между направляющей наклонной поверхностью 13 эластичной защелки 11 инструмента для открывания скользящей муфты и внутренней стенки скользящей муфты, что делает эластичная защелка 11, выходя из зацепления со скользящей муфтой, так что операция толкания может быть выполнена плавно.

На фиг. 3в схематично показана структура направляющей головки, имеющей вылавливающую головку. Кольцевая канавка 34, которая проходит вдоль окружного направления третьего канала 30 для текучей среды, расположена на внутренней стенке третьего канала 30 для текучей среды. Когда конец эластичной защелки 11 инструмента для раздвижной гильзы на нижней ступени проходит в третий канал 30 для текучей среды и положение зацепляющей структуры 15 (как показано на фиг. 2б) соответствует положению кольцевой канавки 34, конец эластичной защелки 11 будет расширяться радиально под действием упругой восстанавливающей силы. Кроме того, зацепляющая структура 15 будет зацепляться в кольцевой канавке 34, так что между инструментом для открывания скользящей муфты в верхней стадии и инструментом для открывания скользящей муфты в нижней стадии образуется зацепляющее соединение, что обеспечивает стабильность и надежность зацепления между инструментом для открывания скользящей муфты в верхней стадии и инструментом для открывания скользящей муфты в нижней стадии во время процесса вылавливания.

На фиг. 4а схематично показана структура шарового гнезда. Удерживающая часть 16 (как показано на фиг. 1) расположена на внутренней стенке первого канала 10 текучей среды вблизи шарового гнезда 2, а опорная поверхность 21 для уплотняющего шара 22 расположена во втором канале 20 для текучей среды. Удерживающая часть 16 и опорная поверхность 21 вместе со вторым каналом 20 для текучей среды образуют шаровой сепаратор, а уплотняющий шар 22 расположен в шаровой коробке. Таким образом, уплотняющий шар 22 может быть опущен в ствол скважины с помощью инструмента для открывания скользящей муфты, и нет необходимости бросать шар в головку скважины. Когда уплотняющий шар 22 свободно перемещается в шаровой коробке, он ограничен удерживающей частью 16, так что уплотняющий шар 22 не может выйти из шаровой коробки. Когда инструмент для открывания скользящей муфты опускается в заданное положение, внешнее давление накачки может быть нанесено непосредственно на инструмент для открывания скользящей муфты, что может сократить время стимуляции. После применения внешнего давления накачки, уплотняющий шар 22 упирается в опорную поверхность 21, чтобы образовать уплотнительную поверхность, и, таким образом, операция открывания скользящей муфты завершается.

На фиг. 4б схематично показана структура шарового гнезда, имеющего функцию, вспомогательную толканию. Предпочтительно, что шаровое гнездо 2 содержит соединительную концевую часть 23, которая соединена с зацепляющим элементом 1, и кольцевой эластичный элемент 24 и прессовое кольцо 25, которое примыкает к кольцевому эластичному элементу 24, расположены на соединительной концевой части 23. При этом плечо расположено на конце соединительной концевой части 23, и кольцевой эластичный элемент 24 сжимается на соединительной концевой части 23. Затем прессовое кольцо 25 сжимается на соединительной концевой части 23 и примыкает к кольцевому эластичному элементу 24. Наконец, соединительная концевая часть 23 соединена с нижним концом зацепляющего элемента 1 через резьбу. Нижняя торцевая поверхность зацепляющего элемента 1 и плечевая поверхность соединительной концевой части 23 вместе фиксируют прессующее кольцо 25 и кольцевой эластичный элемент 24. Множество кольцевых эластичных элементов 24 может быть втулочно соединено с соединительной концевой частью 23 и одно прессовое кольцо 25 расположено между двумя соседними кольцевыми эластичными элементами 24. Кольцевой эластичный элемент 24 и прессовое кольцо 25 могут образовывать конструкцию, вспомогательную толканию. Допускается, что только один кольцевой упругий элемент 24 расположен между нижней торцевой поверхностью зацепляющего элемента 1 и поверхностью плеча соединительной концевой части 23. Кольцевой эластичный элемент 24 может заполнять зазор между внешней периферийной поверхностью соединения концевой части 23 инструмента для открывания скользящей муфты и внутренней стенки скользящей муфты, так что поток текучей среды в этом положении уменьшается, что полезно для толкания инструмента для открывания скользящей муфты для перемещения в осевом направлении вдоль ствола скважины, нагнетаемым внешним давлением.

На фиг. 4в схематично показана структура шарового гнезда, имеющего функцию соскабливания налета. Предпочтительно, чтобы очищающий элемент 26 располагался на нижнем конце соединительной концевой части 23 так, чтобы можно было очистить стенку трубы скользящей муфты в стволе скважины. Положение очищающего элемента 26 является таким же, как положение кольцевого эластичного элемента 24 и прессующего кольца 25 на фиг.4б, и его детали здесь не будут повторяться.

На фиг. 6а схематично показана структура шарового гнезда, имеющего функцию уплотнения, и на фиг. 5б схематически показано поперечное сечение А-А фиг. 6а. Предпочтительно, чтобы зацепляющий элемент 1 зацеплялся с скользящей муфтой в стволе скважины, и был установлен резиновый цилиндр 27, который может быть прикреплен к скользящей муфте в стволе скважины после расширения из-за экструзии. Экструзионный элемент 28 расположен на внешней стенке шарового гнезда 2, а экструзионный элемент 28 расположен с возможностью перемещения на зацепляющем элементе 1 для экструзии резинового цилиндра 27. Резиновый цилиндр 27 может расширяться после экструзии, чтобы быть прикрепленным к скользящей муфте в стволе скважины. Таким образом, может быть достигнуто уплотнение между инструментом для открывания скользящей муфты и скользящей муфтой в стволе скважины, и, кроме того, может быть уменьшена возможность того, что рабочая жидкость протекала в скважину ниже инструмента для открывания скользящей муфты.

В частности, как показано на фиг. 5б, экструзионный элемент 28 содержит кольцевую муфту 281, которая выполнена с возможностью перемещения с внутренней стороны зацепляющего элемента 1 и экструзионной муфты 282, которая сжимается на внешней стороне зацепляющего элемента 1. Зацепляющий элемент 1 содержит трубу, нижний конец (конец, противоположный головке скважины) которого снабжен множеством нижних частей защелки 17, которые расположены по кругу с расстоянием между ними, и соединитель 18, соединенный со свободным концом нижнего зацепляющая часть 17. Кольцевая муфта 281 проходит через множество нижних частей 17 защелки и соединена с экструзионной муфтой 282. Резиновый цилиндр 27 сжимается на соединителе 18 и примыкает к нижнему концу экструзионной муфты 282. Резиновый цилиндр 27 расположен между выступом соединителя 18 и экструзионной муфтой 282. Кроме того, экструзионный элемент 28 может быть выполнен в виде одной детали. Кроме того, кольцевая муфта 281 может быть соединена с зацепляющим элементом 1 через сдвиговый штифт 4, так что кольцевая муфта 281 может быть закреплена на зацепляющем элементе 1.

Предпочтительно, что направляющая канавка 283 для размещения зацепляющего элемента расположена между наружной стенкой кольцевой муфты и внутренней стенкой экструзионной муфты. Экструзионный элемент 28 может направляться через зацепляющий элемент 1, и удары при перемещении экструзионного элемента 28 из-за относительно большой эластичности нижних частей 17 защелки могут быть уменьшены. Предпочтительно, пространство 29 образовано нижней торцевой поверхностью кольцевой муфты 281, внутренней стороной нижних частей защелки 17 зацепляющего элемента 1 и торцевой поверхности соединителя 18 с резьбой, а пространство 29 обеспечивает буферное пространство для сжатия резинового цилиндра 27. Положение нижней торцевой поверхности кольцевой муфты 281 ограничивается торцевой поверхностью соединителя 18 резьбой и, кроме того, положение экструзионного элемента 28 ограничено. Таким образом, можно избежать большего повреждения резинового цилиндра 27 из-за чрезмерных перемещений экструзионного элемента 28. В конкретном процессе использования, поперечное усилие сдвигового штифта для фиксации внутренней гильзы на внешнем корпусе скользящей муфты установлено больше, чем поперечное усилие сдвигового штифта 4 для фиксации экструзионного элемента 28 на зацепляющем элементе 1. Когда необходимо открыть циркуляционный канал, удерживается давление соответствующей секции трубы. Когда давление достигает определенного значения, сдвигающий штифт 4 кольцевой муфты 281 ломается. Затем кольцевую муфту 281 толкают для перемещения вниз, и, таким образом, экструзионный элемент 28 перемещается вниз, так что резиновый цилиндр 27 экструдируется. После того, как резиновый цилиндр 27 экструдируется в определенной степени, давление непрерывно увеличивается. После повышения давления до определенного значения, сдвиговый штифт для фиксации внутренней гильзы скользящей муфты в стволе скважины будет разрушаться, а внутренняя гильза скользящей муфты в стволе скважины будет двигаться вниз, чтобы открыть канал циркуляции. После завершения вышеуказанного процесса может быть проведена операция стимулирования залежи и последующие работы. В качестве альтернативы, поперечное усилие сдвигового штифта для фиксации внутренней гильзы скользящей муфты в стволе скважины может также быть сделано меньше, чем поперечное усилие сдвигового штифта 4 экструзионного элемента 28.

На фиг. 6а схематично показана структура шарового гнезда с вспомогательными функциями уплотнения и толкания, а на фиг. 6б схематически показано поперечное сечение В-В фиг. 6а. Этот вариант осуществления аналогичен варианту осуществления, показанному на фиг. 5а и 5б, а разница заключается только в том, что кольцевой эластичный элемент 24 и прессовое кольцо 25, которое примыкает к кольцевому эластичному элементу 24, дополнительно расположены на соединительной концевой части 23.

На фиг. 7а схематично показана структура шарового гнезда с функциями уплотнения, толкания и соскабливания налета, а фиг. 7б схематично показывает вид поперечного сечения С-С фиг. 7а. Этот вариант осуществления аналогичен варианту осуществления, показанному на фиг. 5а и 5б, и разница заключается только в том, что очищающий элемент 26 дополнительно расположен на соединительной концевой части 23, чтобы выполнить очистку стенки трубы скользящей муфты в стволе скважины.

Подводя итог, настоящее раскрытие в основном имеет следующие положительные эффекты.

1. Инструмент для открывания скользяшей муфты имеет функцию толкания. Толкающий инструмент может толкать инструмент для открывания скользяшей муфты на самой верхней ступени, близкой к головке скважины по направлению к дну скважины. Инструмент открывания скользяшей муфты на самой верхней ступени может зацепляться с зацепляющим элементом инструмента для открывания скользящей муфты на соседней ступени, чтобы толкать инструмент для открывания скользящей муфты на соседнюю ступень в направлении дна скважины. Такое же зацепление выполняется между двумя соседними инструментами для открывания скользящей муфты, и, наконец, все инструменты для открывания скользящей муфты в стволе скважины могут быть сдвинуты на дно скважины. Таким образом, может быть достигнуто полнопроходное отверстие колонны насосно-компрессорных труб для разрыва, и может быть улучшена эффективность стимуляции.

2. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию вылавливания. Когда в ствол скважины вводят по меньшей мере два инструмента для открывания скользящей муфты, два соседних инструмента для открывания скользящей муфты могут последовательно соединяться друг с другом для формирования цели. Таким образом, все инструменты для открывания скользящей муфты могут быть соединены последовательно и полностью сформированы. Таким образом, из ствола скважины можно одновременно вылавливать инструменты для открывания скользящей муфты, которые образуют целостность посредством последовательных соединений, и эффективность операции вылавливания может быть улучшена.

3. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию вспомогательную при толкании. Кольцевой эластичный элемент и прессовое кольцо образуют толкающую вспомогательную конструкцию, и кольцевой эластичный элемент может заполнить зазор между внешней поверхностью соединительной концевой части инструмента для открывания скользящей муфты и внутренней стенки скользящей муфты. Таким образом, поток текучей среды в этом положении может быть уменьшен, что выгодно для толкания инструмента для открывания скользящей муфты в осевом направлении вдоль ствола скважины под воздействием внешнего давления откачки.

4. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию соскабливания налета. Трубная стенка скользящей муфты в стволе скважины может быть очищена чистящим элементом.

5. Инструмент для открывания скользящей муфты имеет функцию уплотнения. После экструзии резиновый цилиндр может быть прикреплен к скользящей муфте в стволе скважины. Таким образом, может быть достигнуто уплотнение между инструментом для открывания скользящей муфты и скользящей муфтой в стволе скважины, и, кроме того, может быть уменьшена возможность того, что рабочая жидкость протечет в скважину ниже, чем инструмент для открывания скользящей муфты. Кроме того, инструмент для открывания скользящей муфты имеет простую конструкцию. Его легко производить и устанавливать, и стоимость его низкая.

Настоящее раскрытие подробно проиллюстрировано в сочетании с предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше, но можно понять, что раскрытые здесь варианты осуществления могут быть улучшены или компоненты в нем могут быть заменены эквивалентами, не отступая от области защиты настоящего раскрытия. В частности, до тех пор, пока нет структурных конфликтов, технические характеристики, раскрытые в каждом варианте осуществления настоящего раскрытия, могут быть каким-либо образом объединены друг с другом, и объединенные функции, сформированные таким образом, находятся в пределах защиты настоящего раскрытия. Настоящее раскрытие не ограничивается конкретными вариантами осуществления, раскрытыми здесь, но включает в себя все технические решения, попадающие в сферу защиты формулы изобретения.

Изобретение относится к области освоения нефтегазовых скважин и стимуляции залежи, в частности к инструменту для открывания скользящей муфты. Инструмент содержит зацепляющий элемент, шаровое гнездо и направляющую головку, соединенные последовательно. Зацепляющий элемент содержит по меньшей мере две эластичные защелки, равномерно расположенные в круговом направлении, и по меньшей мере одну зацепляющую часть, расположенную на внешней периферийной поверхности эластичной защелки. Зацепляющий элемент дополнительно снабжен первым каналом для текучей среды, который проходит через зацепляющий элемент. Шаровое гнездо снабжено вторым каналом для текучей среды, проходящим через шаровое гнездо. Внутри второго канала текучей среды расположена опорная поверхность для уплотняющего шара. Второй канал текучей среды сообщается с первым каналом текучей среды. Направляющая головка снабжена третьим каналом текучей среды, проходящим через направляющую головку и сообщающимся со вторым каналом текучей среды. Выступ или канавка расположены на внешней периферийной поверхности эластичной защелки. Достигается технический результат – повышение эффективности освоения скважин. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Инструмент для открывания скользящей муфты, содержащий зацепляющий элемент, шаровое гнездо и направляющую головку, соединенные последовательно,

в котором зацепляющий элемент содержит по меньшей мере две эластичные защелки, равномерно расположенные в круговом направлении, и по меньшей мере одну зацепляющую часть, расположенную на внешней периферийной поверхности эластичной защелки, и зацепляющий элемент дополнительно снабжен первым каналом для текучей среды, который проходит через зацепляющий элемент;

в котором шаровое гнездо снабжено вторым каналом для текучей среды, который проходит через шаровое гнездо, и внутри второго канала текучей среды расположена опорная поверхность для уплотняющего шара, причем второй канал текучей среды сообщается с первым каналом текучей среды; а также

в котором направляющая головка снабжена третьим каналом текучей среды, который проходит через направляющую головку, и третий канал текучей среды сообщается со вторым каналом текучей среды; и

в котором выступ или канавка расположены на внешней периферийной поверхности эластичной защелки.

2. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.1, в котором направляющая наклонная поверхность расположена на внешней периферийной поверхности конца зацепляющего элемента вдали от шарового гнезда.

3. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.1, в котором направляющая наклонная поверхность расположена на внешней периферийной поверхности конца направляющей головки вдали от шарового гнезда.

4. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.1, в котором третий канал для текучей среды содержит секцию с конусным отверстием, расположенную на конце направляющего конца, а большой открытый конец секции конусного отверстия находится вдали от шарового гнезда.

5. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.4, в котором внутренний диаметр углубления с большим открытием секции конусного отверстия меньше, чем внешний диаметр направляющей головки, и торцевая поверхность образована между внешней периферийной поверхностью направляющей головки и стенкой отверстия секции конусного отверстия, причем продольная секция торцевой поверхности вдоль осевого направления секции конусного отверстия имеет форму дуги окружности.

6. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.4, в котором кольцевая канавка, которая проходит по окружности вдоль третьего канала текучей среды, расположена на внутренней стенке третьего канала текучей среды.

7. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.4, в котором удерживающая часть расположена на внутренней стенке первого канала для текучей среды вблизи шарового гнезда, причем удерживающая часть и опорная поверхность вместе со вторым каналом текучей среды образуют шаровую коробку и уплотняющий шар расположен в шаровой коробке.

8. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.1, в котором шаровое гнездо имеет соединительную концевую часть, которая соединена с зацепляющим элементом, и кольцевой эластичный элемент расположен на соединительной концевой части.

9. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.8, дополнительно содержащий прессовое кольцо, которое примыкает к кольцевому кольцу.

10. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.8, в котором очищающий элемент расположен на нижнем конце соединительной концевой части.

11. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.1, в котором зацепляющий элемент соединен со скользящей муфтой в ​стволе скважины и снабжен резиновым цилиндром, который может быть прикреплен к скользящей муфте в стволе скважины после расширения из-за экструзии, и экструзионный элемент расположен на внешней стенке шарового гнезда, причем экструзионный элемент может быть расположен с возможностью перемещения на зацепляющем элементе и используется для экструзии резинового цилиндра.

12. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.1, в котором экструзионный элемент содержит кольцевую муфту, которая расположена с возможностью перемещения на внутренней стороне зацепляющего элемента, и экструзионную муфту, которая сжимается на внешней стороне зацепляющего элемента, кольцевая муфта проходит через множество нижних частей защелки и соединена с экструзионной муфтой, и в которой резиновый цилиндр сжимается на соединителе, который соединен со свободным концом нижней части защелки зацепляющего элемента и примыкает к нижнему концу экструзионной муфты.

13. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.12, в котором зацепляющий элемент содержит корпус трубки, нижний конец которого снабжен множеством нижних частей защелки, расположенных по окружности с расстоянием между ними, причем кольцевая муфта проходит через множество нижних частей защелки и соединена с экструзионной муфтой, а резиновый цилиндр расположен между соединителем и экструзионной муфтой.

14. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.12, в котором кольцевая муфта соединена с зацепляющим элементом через сдвиговый штифт.

15. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.12, в котором направляющая канавка для размещения зацепляющего элемента расположена между наружной стенкой кольцевой муфты и внутренней стенкой экструзионной муфты.

16. Инструмент для открывания скользящей муфты по п.12, в котором пространство образовано нижней торцевой поверхностью кольцевой муфты, внутренней стороной нижней части защелки зацепляющего элемента и торцевой поверхностью конца соединителя с резьбой.