СПИРАЛЬНАЯ ЦЕНТРИРУЮЩАЯ ГИЛЬЗА Российский патент 2021 года по МПК E21B17/10 E21B17/22 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное описание изобретения относится в целом к устройству и способу радиального и осевого центрирования колонны насосно-компрессорных труб относительно обсадной колонны в стволе скважины и, в частности, к устройству и способу центрирования колонны насосно-компрессорных труб относительно обсадной колонны с помощью центрирующей гильзы, имеющей паз с двумя различными типами спиральных частей, расположенными в разных местах в осевом направлении вдоль центрирующей гильзы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Преимущественно конструкция скважинной системы включает стабилизацию ствола скважины обсадной колонной и расположение колонны насосно-компрессорных труб внутри обсадной колонны. Часто колонну насосно-компрессорных труб необходимо центрировать или располагать в фиксированном угловом положении относительно обсадной колонны. Например, в некоторых случаях колонна насосно-компрессорных труб может содержать окно или часть, в которой может быть образовано окно, которое должно быть центрировано с окном в обсадной колонне.

Для расположения колонны насосно-компрессорных труб на выбранной глубине и в угловом положении относительно обсадной колонны в стволе скважины используют различные инструменты. Однако центрирование колонны насосно-компрессорных труб с обсадной колонной в стволе скважины может быть сложной задачей. Например, некоторые доступные в настоящее время инструменты могут поворачивать колонну насосно-компрессорных труб более чем на 180 градусов в одном направлении, что может вызывать нежелательное скручивание или обрыв линий или кабелей (например, линий управления, гидравлических линий, линий связи, электрических линий, линий или кабелей других типов или их комбинации), соединенных с колонной насосно-компрессорных труб. Другим способом установки фиксированного углового положения колонны насосно-компрессорных труб является расположение колонны насосно-компрессорных труб с помощью посадочного башмака. Однако некоторые доступные в настоящее время посадочные башмаки не обеспечивают центрирование колонны насосно-компрессорных труб в стволе скважины вплоть до 360 градусов. Кроме того, конструкция некоторых посадочных башмаков может быть не такой прочной, как хотелось бы, в результате чего эти посадочные башмаки более склонны к выходу из строя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Различные варианты реализации данного изобретения можно лучше понять благодаря подробному описанию, приведенному ниже, и прилагаемым графическим материалам для различных вариантов реализации изобретения. В графических материалах одинаковые ссылочные позиции могут обозначать идентичные или функционально схожие элементы.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение морской нефтегазовой платформы в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 2 проиллюстрирован вид в перспективе гильзы, проиллюстрированной на фиг. 1, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 3 проиллюстрирован вид сбоку гильзы, проиллюстрированной на фиг. 2, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 4 проиллюстрирован вид в поперечном сечении узла гильзы, проиллюстрированного на фиг. 2 и 3 и расположенного внутри части обсадной колонны, проиллюстрированной на фиг. 1, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 5 проиллюстрирован частичный развернутый вид в перспективе узла гильзы и обсадной колонны, проиллюстрированных на фиг. 4, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 6 проиллюстрирован вид в перспективе колонны насосно-компрессорных труб, проиллюстрированной на фиг. 1, с соединительным устройством и штанговым захватом, соединенным с колонной насосно-компрессорных труб, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 7 проиллюстрирован вид в перспективе соединительного устройства, соединенного с колонной насосно-компрессорных труб без штангового захвата, проиллюстрированного на фиг. 6, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 8 проиллюстрирован вид в перспективе штангового захвата, проиллюстрированной на фиг. 6, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 9 проиллюстрирован вид в перспективе узла гильзы, колонны насосно-компрессорных труб, соединительного устройства и штангового захвата, со штанговым захватом в первой конфигурации, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 10 проиллюстрирован вид в перспективе узла, проиллюстрированного на фиг. 9, со штанговым захватом во второй конфигурации, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации изобретения;

на фиг. 10 проиллюстрирован вид в перспективе узла, проиллюстрированного на фиг. 9, со штанговым захватом в третьей конфигурации, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации изобретения;

на фиг. 12 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа центрирования колонны насосно-компрессорных труб с помощью гильзы с дальнейшей ссылкой на фиг. 1-11, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации изобретения; и

на фиг. 13 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа центрирования колонны насосно-компрессорных труб с обсадной колонной в стволе скважины с дальнейшей ссылкой на фиг. 1-11, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Иллюстративные варианты реализации изобретения и соответствующие способы в соответствии с данным описанием изобретения описаны ниже, так как они могут использоваться в спиральной центрирующей гильзе и способе ее эксплуатации. С целью ясности не все отличительные признаки фактического осуществления или способа описаны в данном описании. Конечно, следует понимать, что при разработке любого такого фактического варианта реализации изобретения для достижения конкретных целей разработчиков, таких как приведение в соответствие системным и бизнес ограничениям, которые будут отличаться от одной реализации к другой, должны быть реализованы многочисленные конкретные решения, связанные с конкретной реализацией. Кроме того, понятно, что попытки такого усовершенствования могут быть сложными и трудоемкими, но, тем не менее, настоящее описание может быть руководством к действию для специалистов, для которых очевидны преимущества данного изобретения. Дополнительные аспекты и преимущества различных вариантов реализации изобретения и соответствующих способов в соответствии с данным изобретением станут очевидными после ознакомления с приведенным ниже описанием и прилагаемыми графическими материалами.

В описании данного изобретения номера позиций и/или буквенные обозначения в различных примерах могут повторяться. Такое повторение предназначено для простоты и ясности изложения и само по себе не диктует отношения между различными вариантами реализации изобретения и/или конфигурациями, которые обсуждались. Кроме того, такие пространственно относительные термины, как «внизу», «ниже», «нижний», «выше», «верхний», «вверх по стволу скважины», «в глубине скважины», «вверх по течению», «вниз по течению» и т. п., могут использоваться в данном документе для упрощения изложения для описания отношения одного элемента или отличительного признака к другому элементу (элементам) или отличительному признаку (признакам), как проиллюстрировано на фигурах. Термины пространственного отношения предназначены для охвата различных ориентаций используемого или эксплуатируемого устройства в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, элементы, описанные как находящиеся «ниже» или «под» другими элементами или отличительными признаками, будут тогда ориентированы «над» другими элементами или отличительными признаками. Таким образом, приведенный в качестве примера термин «ниже» может охватывать как ориентацию выше, так и ориентацию ниже. Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или быть в других ориентациях), и пространственно относительные описательные термины, используемые в данном документе, также могут интерпретироваться соответствующим образом.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение морской нефтегазовой платформы, в целом обозначенной позицией 100. Хотя на фиг. 1 проиллюстрирована морская операция, специалистам в данной области должно быть понятно, что устройство в соответствии с данным описанием изобретения так же хорошо приспособлено для использования при наземном бурении. Для удобства в последующем обсуждении, хотя на фиг. 1 проиллюстрирован вертикальный ствол скважины, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что устройство в соответствии с данным изобретением также хорошо подходит для использования в стволах скважин, имеющих другие ориентации, включая горизонтальные стволы скважин, наклонные стволы скважин, многоствольные стволы скважин или тому подобное.

Со ссылкой все еще на морскую нефтегазовую платформу 100, проиллюстрированную на фиг. 1, полупогружная платформа 102 может быть расположена над погруженным нефтегазоносным пластом 104, расположенным под морским дном 106. Подводный трубопровод 108 может проходить от палубы 110 полупогружной платформы 102 до подводной устьевой установки 112, включая противовыбросовые превенторы 114. Полупогружная платформа 102 может содержать подъемное устройство 116, вышку 118 для бурения, передвижной блок 120 и крюк 122 для подъема и спуска колонн труб, например, по существу трубчатого элемента, проходящей в осевом направлении колонны 124 насосно-компрессорных труб.

Как и в данном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, скважинная система 126, которая содержит основную буровую скважину или основной ствол 128 скважины, проходит через различные слои земли, содержащие погруженный нефтегазовый пласт 104, причем часть основного ствола 128 скважины содержит зацементированную в ней обсадную колонну 130. В других приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения скважинная система 126 также может содержать боковые стволы скважины (не показаны), которые пересекаются с основным стволом 128 скважины. Данное описание изобретения вообще не ограничено конкретной конфигурацией скважинной системы 126. Например, любое количество или расположение боковых стволов скважины может пересекаться с основным стволом 128 скважины.

В данном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, колонна 124 насосно-компрессорных труб центрирована с обсадной колонной 130 таким образом, что колонна 124 насосно-компрессорных труб находится в фиксированном осевом и угловом положении относительно обсадной колонны 130. Это центрирование достигается с помощью гильзы 132 (более детально показанной на фиг. 2-5, 9 и 10), соединенной с обсадной колонной 130. Гильза 132 имеет паз с двумя различными типами спиральных частей, которые расположены в разных местах в осевом направлении вдоль гильзы 132.

На фиг. 2 проиллюстрирован вид в перспективе гильзы 132, проиллюстрированной на фиг. 1. В приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения гильза 132, которая также может называться центрирующей гильзой или центрирующей гильзой с двойной спиралью, содержит корпус 200. Корпус 200 гильзы 132 имеет наружную поверхность 202 и внутреннюю поверхность 204. Гильза 132 содержит паз 206, образованный в корпусе 200. Прорезь 206 определяется по меньшей мере первым краем 208 и вторым краем 210. Каждый из первого края 208 и второго края 210 определяет другую спиральную часть паза 206. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения по меньшей мере часть первого края 208 определяет левостороннюю спиральную часть 212 паза 206 и по меньшей мере часть второго края 210 определяет правостороннюю спиральную часть 214 паза 206. Левосторонняя спиральная часть 212 образует спиральную кривую вокруг гильзы 132, которая имеет левостороннее направление. Правосторонняя спиральная часть 214 образует спиральную кривую вокруг гильзы 132, которая имеет правостороннее направление.

В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения левосторонняя спиральная часть 212 изгибается вокруг гильзы 132, чтобы обеспечить центрирование вращением на около 180 градусов, и правосторонняя спиральная часть 214 изгибается вокруг гильзы 132, чтобы обеспечить центрирование вращением на другие 180 градусов. Таким образом, левосторонняя спиральная часть 212 и правосторонняя спиральная часть 214 вместе обеспечивают вращательное центрирование приблизительно на 360 градусов. В одном или более вариантах реализации изобретения второй край 210 может начинать определение правосторонней спиральной части 214 в положении на гильзе 132, которое диаметрально противоположно положению на гильзе 132, в котором первый край 208 заканчивает определение левосторонней спиральной части 212. Этот тип конфигурации обеспечивает вращательное центрирование приблизительно на 360 градусов.

По меньшей мере один из первого края 208 и второго края 210 содержит разделительную часть 216, расположенную между левосторонней спиральной частью 212 паза 206 и правосторонней спиральной частью 214 паза 206. Разделительная часть 216 отделяет левостороннюю спиральную часть 212 от правосторонней спиральной части 214 паза 206. В частности, разделительная часть 216 отделяет левостороннюю спиральную часть 212 от правосторонней спиральной части 214, так что левосторонняя спиральная часть 212 и правосторонняя спиральная часть 214 находятся в разных осевых положениях вдоль гильзы 132 относительно оси 218, проходящей через гильзу 132. Ось 218 может быть центральной осью, проходящей через гильзу 132. В одном или более вариантах реализации изобретения левосторонняя спиральная часть 212 паза 206 не перекрывается в осевом направлении правосторонней спиральной частью 214 паза 206.

В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения разделительная часть 216 ограничена вторым краем 210 и расположена рядом с частью второго края 210, которая определяет правостороннюю спиральную часть 214. В одном или более вариантах реализации изобретения разделительная часть 216 проходит по окружности вокруг по меньшей мере части гильзы 132 таким образом, что разделительная часть 216 располагается вдоль радиального поперечного сечения гильзы 132, причем радиальное поперечное сечение проходит относительно оси 218, пролегающей через гильзу 132. Например, разделительная часть 216, по существу, полностью может быть расположена, по существу, параллельно радиальной плоскости, которая перпендикулярна оси 218. В этом примере разделительная часть 216, по существу, полностью может быть, по существу, перпендикулярна оси 218.

Прорезь 206 содержит посадочную часть 220. В одном или более вариантах реализации изобретения посадочная часть 220 ограничена по меньшей мере первым краем 208 и вторым краем 210. Посадочная часть 220 расположена вдоль гильзы 132 таким образом, что посадочная часть 220 имеет выбранное угловое положение относительно обсадной колонны 130, когда гильза 132 соединена с обсадной колонной 130, проиллюстрированной на фиг. 1.

Гильза 132 содержит первый конец 221 и второй конец 222. В одном или более вариантах реализации изобретения гильза 132 содержит наружные резьбы 224, расположенные на втором конце 222 гильзы 132 или возле него. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения наружные резьбы 224 могут находиться в зацеплении с внутренними резьбами (не показаны) на обсадной колонне 130, чтобы фиксировать гильзу 132 в выбранном угловом положении и в выбранном осевом положении относительно обсадной колонны 130, тем самым фиксируя посадочную часть 220 паза 206 в выбранном угловом положении относительно обсадной колонны 130.

На фиг. 3 проиллюстрирован вид сбоку гильзы 132, проиллюстрированной на фиг. 2. В этом приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения разделительная часть 216 располагается вдоль радиального поперечного сечения гильзы 132, находящегося в радиальной плоскости 300, проходящей через гильзу 132. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения разделительная часть 216 проходит по окружности вдоль радиальной плоскости 300 примерно на 180 градусов вокруг гильзы 132. В другом варианте реализации изобретения разделительная часть 216 проходит вдоль радиальной плоскости 300 по меньшей мере примерно на 20 градусов вокруг гильзы 132. В других вариантах реализации изобретения разделительная часть 216 может проходить вдоль радиальной плоскости 300 в диапазоне от около 20 градусов до около 180 градусов вокруг гильзы.

Как проиллюстрировано на фиг. 2 и 3, паз 206 расположен между первым концом 221 и вторым концом 222 гильзы 132 таким образом, что паз 206 закрыт, а не открыт на каждом из его концов. Другими словами, паз 206 начинается на выбранном расстоянии от первого конца 221 гильзы 132 и заканчивается на выбранном расстоянии от второго конца 222 гильзы 132. Эта конфигурация гильзы 132 с пазом 206, имеющим закрытые концы, усиливает гильзу 132, чтобы помочь гильзе 132 противостоять разрыву, когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в гильзу 132 и проходит через нее.

На фиг. 4 проиллюстрирован вид в поперечном сечении узла гильзы 132, проиллюстрированной на фиг. 2 и 3, расположенного внутри части обсадной колонны 130, проиллюстрированной на фиг. 1. Наружные резьбы 224 гильзы 132 входят в зацепление с внутренними резьбами 400 обсадной колонны 130 для фиксации гильзы 132 в выбранном угловом положении и в выбранном осевом положении относительно обсадной колонны 130 в стволе скважины, таком как основной ствол 128 скважины. На фиг. 4 внутренняя поверхность 402 обсадной колонны 130 видна через паз 206.

На фиг. 5 проиллюстрирован частичный развернутый вид в перспективе узла гильзы 132 и обсадной колонны 130, проиллюстрированных на фиг. 4. Как проиллюстрировано на фиг. 5, гильза 132 может перемещаться в осевом направлении относительно обсадной колонны 130, а затем прикрепляться к обсадной колонне 130.

На фиг. 6 проиллюстрирован вид в перспективе колонны 124 насосно-компрессорных труб, проиллюстрированной на фиг. 1, с соединительным устройством 600 и штанговым захватом 602, соединенным с колонной 124 насосно-компрессорных труб. В одном варианте реализации изобретения соединительное устройство 600 представляет собой механизм, соединенный с колонной 124 насосно-компрессорных труб в фиксированном месте вдоль колонны 124 насосно-компрессорных труб. Штанговый захват 602 соединен с соединительным устройством 600. Таким образом, соединительное устройство 600 соединяет штанговый захват 602 с колонной 124 насосно-компрессорных труб. В зависимости от реализации соединительное устройство 600 может быть реализовано различными способами. В частности, соединительное устройство 600 может быть реализовано любым способом, который позволяет соединить штанговый захват 602 с соединительным устройством 600, а соединительное устройство 600 - с колонной 124 насосно-компрессорных труб. Кроме того, соединительное устройство 600 может быть реализовано любым способом, который позволяет колонне 124 насосно-компрессорных труб с соединительным устройством 600 и штанговым захватом 602, соединенным с колонной 124 насосно-компрессорных труб, и дальше вписываться в гильзу 132 и перемещаться в осевом направлении через гильзу 132.

В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения штанговый захват 602 содержит удлиненный элемент 604 и выступающий элемент 606. Выступающий элемент 606 проходит наружу от удлиненного элемента 604, который преимущественно проходит в продольном направлении вдоль соединительного устройства 600 таким образом, что штанговый захват 602 выступает в радиальном направлении наружу и в сторону от колонны 124 насосно-компрессорных труб, когда штанговый захват 602 соединен с колонной 124 насосно-компрессорных труб. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения удлиненный элемент 604 имеет такой размер, чтобы удлиненный элемент 604 не проходил наружу от колонны 124 насосно-компрессорных труб за самую внешнюю точку соединительного устройства 600.

Выступающий элемент 606 содержит две противоположные боковые поверхности, которые включают первую криволинейную поверхность 608 и вторую криволинейную поверхность 610. Кроме того, выступающий элемент 606 содержит первую торцевую поверхность 612, вторую торцевую поверхность 614 и базовую поверхность 616. Первая торцевая поверхность 612 и вторая торцевая поверхность 614 являются противоположными торцевыми поверхностями.

Каждая из первой криволинейной поверхности 608 и второй криволинейной поверхности 610 обладает кривизной, которая имеет форму, по существу, соответствующую кривизне спирали. В частности, каждая из первой криволинейной поверхности 608 и второй криволинейной поверхности 610 обладает кривизной, которая имеет форму, по существу, соответствующую кривизне спиральной части паза 206 гильзы 132, проиллюстрированной на фиг. 2 и 3. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения первая криволинейная поверхность 608 обладает кривизной, которая имеет форму, по существу, соответствующую кривизне части первого края 208, которая определяет левостороннюю спиральную часть 212 (на фиг. 2 и 3) паза 206. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения вторая криволинейная поверхность 610 обладает кривизной, которая имеет форму, по существу, соответствующую кривизне части второго края 210, которая определяет правостороннюю спиральную часть 214 (на фиг. 2 и 3) паза 206.

Первая торцевая поверхность 612 соединяет первую криволинейную поверхность 608 и вторую криволинейную поверхность 610 на одном конце выступающего элемента 606, тогда как вторая торцевая поверхность 614 соединяет первую криволинейную поверхность 608 и вторую криволинейную поверхность 610 на противоположном конце выступающего элемента 606. Базовая поверхность 616 является обращенной наружу поверхностью выступающего элемента 606.

На фиг. 7 проиллюстрирован вид в перспективе соединительного устройства 600, соединенного с колонной 124 насосно-компрессорных труб без штангового захвата 602, проиллюстрированного на фиг. 6. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения соединительное устройство 600 содержит паз 700 для штангового захвата для приема штангового захвата 602, проиллюстрированного на фиг. 6. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения длина 702 паза 700 для штангового захвата по меньшей мере равна длине удлиненного элемента 604 штангового захвата 602.

На фиг. 8 проиллюстрирован вид в перспективе штангового ключа 602, проиллюстрированного на фиг. 6. Различные поверхности штангового захвата 602 более отчетливо видны на этой фигуре. В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения штанговый захват 602 содержит первый соединительный элемент 800 и второй соединительный элемент 802 соответственно на первом конце 804 и втором конце 806 штангового захвата 602. Первый соединительный элемент 800 и второй соединительный элемент 802 используются для соединения штангового захвата 602 с соединительным устройством 600 (на фиг. 6 и 7). В частности, первый соединительный элемент 800 и второй соединительный элемент 802 вписываются в паз 700 для штангового захвата соединительного устройства 600 (на фиг. 7) для соединения удлиненного элемента 604 штангового захвата 602 с соединительным устройством 600.

В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения, как проиллюстрировано на фиг. 8, первая криволинейная поверхность 608 штангового захвата 602 содержит криволинейную часть 808 и, по существу, прямую часть 810, а вторая криволинейная поверхность 610 содержит криволинейную часть 812 и, по существу, прямую часть 814. Однако в одном или более других приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения первая криволинейная поверхность 608 может быть полностью криволинейной, вторая криволинейная поверхность 610 может быть полностью криволинейной или первая криволинейная поверхность 608 и вторая криволинейная поверхность 610 могут быть полностью криволинейными.

В одном или более приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения выступающий элемент 606 может быть подвижным относительно удлиненного элемента 604. В частности, выступающий элемент 606 может быть подвижным в радиальном направлении по направлению к удлиненному элементу 604 и в сторону от удлиненного элемента 604. Например, штанговый захват 602 может содержать смещающее устройство (не показано), которое нагружает выступающий элемент 606. Когда к выступающему элементу 606 прикладывается усилие или давление, выступающий элемент 606 толкается вниз к удлиненному элементу 604. Но смещающее устройство нагружает выступающий элемент 606 таким образом, что, как только усилие или давление, прилагаемое к выступающему элементу 606, уменьшается или сбрасывается, выступающий элемент 606 проходит наружу от удлиненного элемента 604. Смещающее устройство может быть реализовано с помощью, например, без ограничения, пружины.

На фиг. 9 проиллюстрирован вид в перспективе узла гильзы 132, колонны 124 насосно-компрессорных труб, соединительного устройства 600 и штангового захвата 602, причем штанговый захват 602 находится в первой конфигурации. На фиг. 9 колонна 124 насосно-компрессорных труб с соединительным устройством 600 и штанговым захватом 602, соединенным с колонной 124 насосно-компрессорных труб, перемещается через гильзу 132 в осевом направлении 900 вдоль оси 218. Когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается через гильзу 132 в осевом направлении 900, выступающий элемент 606 штангового захвата 602 также перемещается в осевом направлении 900. Поскольку паз 206 обеспечивает центрирование в диапазоне вплоть до 360 градусов, штанговый захват 602 будет совмещаться в радиальном направлении с пазом 206 в определенной точке при прохождении через гильзу 182. В частности, выступающий элемент 606 штангового захвата 602 может выступать наружу из колонны 124 насосно-компрессорных труб и через паз 206 гильзы 132 в определенной точке внутри паза 206 и при этом иметь возможность совмещаться с гильзой 132. В частности, выступающий элемент 606 штангового захвата 602 может проходить наружу и через паз 206 в определенной точке внутри левосторонней спиральной части 212 или правосторонней спиральной части 214 паза 206, в зависимости от радиального центрирования соединительного устройства 600 относительно гильзы 182.

В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения выступающий элемент 606 сначала входит в паз 206 внутри левосторонней спиральной части 212 паза 206 таким образом, что штанговый захват 602 входит в зацепление с частью первого края 208, которая определяет левостороннюю спиральную часть 212 паза 206. В частности, первая криволинейная поверхность 608 выступающего элемента 606 входит в зацепление с частью первого края 208, которая определяет левостороннюю спиральную часть 212. Таким образом, когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается дальше в осевом направлении 900, штанговый захват 602 вращается в первом направлении 902 вращения вокруг оси 218, которая, в свою очередь, вращает колонну 124 насосно-компрессорных труб в первом направлении 902 вращения. Левосторонняя спиральная часть 212 обеспечивает вплоть до около 180 градусов центрирования вокруг гильзы 132. Таким образом, выступающий элемент 606 может вращаться в первом направлении 902 вращения вокруг оси 218 вплоть до около 180 градусов, в зависимости от местоположения точки вдоль паза 206, в которой выступающий элемент 606 сначала входит в паз 206.

Во время перемещения колонны 124 насосно-компрессорных труб в осевом направлении 900, но до того, как выступающий элемент 606 достигнет в осевом направлении паза 206, выступающий элемент 606 толкается вниз в направлении удлиненного элемента 604. Однако выступающий элемент 606 может быть нагружен таким образом, что после того, как выступающий элемент 606 полностью располагается под пазом 206, выступающий элемент 606 проходит наружу от удлиненного элемента 604, чтобы войти в паз 206.

На фиг. 10 проиллюстрирован вид в перспективе узла, проиллюстрированного на фиг. 9, со штанговым захватом 602 во второй конфигурации. В частности, вторая криволинейная поверхность 610 выступающего элемента 606 входит в зацепление с частью второго края 210, которая определяет правостороннюю спиральную часть 214 паза 206. Таким образом, когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается дальше в осевом направлении 900 вдоль оси 218, штанговый захват 602 вращается во втором направлении 1000 вращения вокруг оси 218, которая, в свою очередь, вращает колонну 124 насосно-компрессорных труб во втором направлении 1000 вращения. Второе направление 1000 вращения противоположно первому направлению 902 вращения, проиллюстрированному на фиг. 9. Правосторонняя спиральная часть 214 обеспечивает вплоть до около 180 градусов центрирования вокруг гильзы 132. Таким образом, выступающий элемент 606 может вращаться во втором направлении 1000 вращения вокруг оси 218 вплоть до около 180 градусов, в зависимости от местоположения точки вдоль паза 206, в которой выступающий элемент 606 сначала входит в правостороннюю спиральную часть 214 паза 206.

Штанговый захват 602 продолжает вращаться, когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении 900, пока штанговый захват 602 не достигнет посадочной части 220 паза 206 и не переместится в него. Штанговый захват 602, перемещающийся в посадочную часть 220 паза 206, фиксирует колонну 124 насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно гильзы 132 и, таким образом, относительно обсадной колонны 130 (на фиг. 1 и 4), с которой соединена гильза 132.

Таким образом, штанговый захват 602 и, следовательно, колонна 124 насосно-компрессорных труб, соединенная со штанговым захватом 602, могут вращаться по мере необходимости вплоть до 360 градусов, чтобы центрировать колонну 124 насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении, не поворачиваясь более чем на 180 градусов в одном направлении вращения. Отчасти, например, штанговый захват 602 может вращаться примерно на 45 градусов в первом направлении 902 вращения вокруг оси 218 и примерно на 180 градусов во втором направлении 1000 вращения вокруг оси 218 для перемещения выступающего элемента 606 штангового захвата 602 в посадочную часть 220 паза 206. Возможность центрирования штангового захвата 602 и, следовательно, колонны 124 насосно-компрессорных труб, вплоть до около 360 градусов без вращения штангового захвата 602, и, следовательно, колонны 124 насосно-компрессорных труб, более чем на 180 градусов в любом одном направлении вращения, может помочь уменьшить скручивание и разрыв любых линий или кабелей (например, линий управления, питающих линий, линий связи, гидравлических линий, линий или кабелей других типов или их комбинации), соединенных с колонной 124 насосно-компрессорных труб.

На фиг. 11 проиллюстрирован вид в перспективе узла, проиллюстрированного на фиг. 9 и 10, со штанговым захватом 602 в третьей конфигурации. Выступающий элемент 606 штангового захвата 602 был перемещен в посадочную часть 220 паза 206. Как только штанговый захват 602 перемещается в посадочную часть 220, штанговый захват 602 и, следовательно, колонна 124 насосно-компрессорных труб фиксируется в выбранном угловом положении относительно гильзы 132, как определено выбранным угловым положением посадочной части 220 относительно обсадной колонны 130.

В одном или более вариантах реализации изобретения гильза 132, описанная в различных вариантах реализации изобретения, может использоваться для центрирования определенной части колонны 124 насосно-компрессорных труб с определенной частью обсадной колонны 130, проиллюстрированной на фиг. 1, 4, и 5. Например, гильза 132 может использоваться для центрирования первого компонента колонны 124 насосно-компрессорных труб со вторым компонентом обсадной колонны 130. Первым компонентом может быть, например, окно или секция колонны 124 насосно-компрессорных труб, которая должна быть аксиально и радиально совмещена с обсадной колонной 130. Подобным образом, вторым компонентом может быть, например, окно обсадной колонны 130. Таким образом, окно колонны 124 насосно-компрессорных труб или часть колонны 124 насосно-компрессорных труб, которая должна быть образована в виде окна, может быть совмещена с соответствующим окном обсадной колонны 130. Этот тип центрирования может быть особенно практичным при центрировании колонн насосно-компрессорных труб в многоствольных стволах скважин. В других вариантах реализации изобретения первый компонент колонны 124 насосно-компрессорных труб может представлять собой конструктивный элемент, секцию колонны 124 насосно-компрессорных труб, крепежное устройство, маркировщик или какой-либо другой тип компонента или элемента. Вторым компонентом обсадной колонны 130 может быть конструктивный элемент, секция обсадной колонны 130, крепежное устройство, маркировщик или какой-либо другой тип компонента или элемента.

На фиг. 12 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа 1200 для центрирования колонны насосно-компрессорных труб с помощью гильзы с дальнейшей ссылкой на фиг. 1-11. На этапе 1202 способ 1200 включает в себя перемещение колонны 124 насосно-компрессорных труб в осевом направлении вдоль оси 218 через гильзу 132 таким образом, что штанговый захват 602, соединенный с колонной 124 насосно-компрессорных труб, входит в зацепление по меньшей мере с одной из части первого края 208 гильзы 132, которая определяет левостороннюю спиральную часть 212 паза 206 в гильзе 132, или части второго края 210 гильзы 132, которая определяет правостороннюю спиральную часть 214 паза 206, причем левосторонняя спиральная часть 212 и правосторонняя спиральная часть 214 расположены в разных осевых положениях вдоль гильзы 132 относительно оси 218.

В одном или более вариантах реализации изобретения перед этапом 1202 и при перемещении колонны 124 насосно-компрессорных труб в осевом направлении, часть гильзы 132 может прикладывать усилие или давление к выступающему элементу 606 штангового захвата 602, который толкает выступающий элемент 606 вниз по направлению к удлиненному элементу 604 штангового захвата 602. По мере того как колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается дальше в гильзу 132, выступающий элемент 606 может перемещаться в положение под пазом 206. Как только по меньшей мере базовая поверхность 616 выступающего элемента 606 полностью переместится под паз 206, смещение выступающего элемента 606 заставляет выступающий элемент 606 проходить наружу от колонны 124 насосно-компрессорных через паз 206. На этапе 1202 выступающий элемент 606 входит в паз 206 либо в левосторонней спиральной части 212, либо в правосторонней спиральной части 214.

На этапе 1204 и при зацеплении штангового захвата 602 с частью первого края 208 гильзы 132, определяющей левостороннюю спиральную часть 212 паза 206, штанговый захват 602 вращается в первом направлении 902 вращения вокруг оси 218, проходящей через гильзу 132, в то время как колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу 132. Например, первая криволинейная поверхность 608 выступающего элемента 606 штангового захвата 602 может, по существу, соответствовать части первого края 208 паза 206, которая определяет левостороннюю спиральную часть 212. Когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении относительно гильзы 132, выступающий элемент 606 вращается в первом направлении 902 вращения таким образом, что первая криволинейная поверхность 608 выступающего элемента 606 скользит вдоль части первого края 208, определяющей левостороннюю спиральную часть 212.

На этапе 1206 и при зацеплении штангового захвата 602 с частью второго края 210 гильзы 132, определяющей правостороннюю спиральную часть 214 паза 206, штанговый захват 602 вращается во втором направлении 1000 вращения вокруг оси 218, проходящей через гильзу 132, в то время как колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу 132. Например, вторая криволинейная поверхность 610 выступающего элемента 606 штангового захвата 602 может, по существу, соответствовать части второго края 210 паза 206, которая определяет правостороннюю спиральную часть 214. Когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении относительно гильзы 132, выступающий элемент 606 вращается во втором направлении 1000 вращения таким образом, что вторая криволинейная поверхность 610 выступающего элемента 606 скользит вдоль части второго края 210, определяющей правостороннюю спиральную часть 214.

В одном приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения, когда выступающий элемент 606 входит в паз 206 внутри левосторонней спиральной части 212, при центрировании штангового захвата 602 требуется вращение штангового захвата 602 вдоль левосторонней спиральной части 212 и правосторонней спиральной части 214. Когда выступающий элемент 606 входит в паз 206 внутри правосторонней спиральной части 214, для центрирования штангового захвата 602 может требоваться только вращение штангового захвата 602 вдоль правосторонней спиральной части 214.

Таким образом, в некоторых ситуациях штанговый захват 602 вращается как в первом направлении 902 вращения, так и во втором направлении 1000 вращения, чтобы надлежащим образом центрировать колонну 124 насосно-компрессорных труб. Например, когда выступающий элемент 606 штангового захвата 602 входит в паз 206 в левосторонней спиральной части 212 паза 206, выступающий элемент 606 вращается в первом направлении вращения до тех пор, пока выступающий элемент 606 не достигнет разделительной части 216. Сразу после того, как выступающий элемент 606 достигнет разделительной части 216, выступающий элемент 606 вращается во втором направлении 1000 вращения, пока выступающий элемент 606 не переместится в посадочную часть 220, которая фиксирует штанговый захват 602 в выбранном угловом и осевом положениях относительно гильзы 132.

На фиг. 13 проиллюстрирована блок-схема последовательности операций способа 1300 центрирования колонны насосно-компрессорных труб с обсадной колонной в стволе скважины с дальнейшей ссылкой на фиг. 1-11. На этапе 1302 способ 1300 включает в себя перемещение колонны 124 насосно-компрессорных труб в осевом направлении через обсадную колонну 130 в гильзу 132, причем гильза 132 имеет паз 206 с левосторонней спиральной частью 212, определенной по меньшей мере частью первого края 208 паза 206, и правосторонней спиральной частью 214, определенной по меньшей мере частью второго края 210 паза 206. В одном или более вариантах реализации изобретения левосторонняя спиральная часть 212 и правосторонняя спиральная часть 214 расположены в разных осевых положениях вдоль гильзы 132, так что левосторонняя спиральная часть 212 и правосторонняя спиральная часть 214 не перекрываются в осевом направлении.

На этапе 1304 штанговый захват 602 вращается вплоть до примерно 180 градусов в первом направлении вращения вокруг оси 218, проходящей через гильзу 132, когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении 900 через гильзу 132 при зацеплении штангового захвата 602 с левосторонней спиральной частью 212, определенной первым краем 208 паза 206.

На этапе 1306 штанговый захват 602 вращается вплоть до примерно 180 градусов во втором направлении вращения вокруг оси 218, проходящей через гильзу 132, когда колонна 124 насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении 900 через гильзу 132 при зацеплении штангового захвата 602 с правосторонней спиральной частью, определенной вторым краем 210 паза 206.

В одном или более вариантах реализации изобретения штанговый захват 602 вращается как в первом направлении 902 вращения, так и во втором направлении 1000 вращения. Например, когда выступающий элемент 606 штангового захвата 602 входит в паз 206 в левосторонней спиральной части 212 паза 206, выступающий элемент 606 вращается в первом направлении 902 вращения до тех пор, пока выступающий элемент 606 не достигнет разделительной части 216. Сразу после того, как выступающий элемент 606 достигнет разделительной части 216, выступающий элемент 606 вращается во втором направлении 1000 вращения.

Затем на этапе 1308 штанговый захват 602 перемещается в посадочную часть 220 паза 206, чтобы зафиксировать колонну 124 насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно гильзы 132 и, следовательно, относительно обсадной колонны 130. Таким образом, гильза 132 обеспечивает центрирование штангового захвата 602 и колонны 124 насосно-компрессорных труб вплоть до примерно 360 градусов.

Хотя гильза 132 была описана особым образом в различных вариантах реализации изобретения, центрирующая гильза с двойной спиралью может быть реализована другими способами. Например, корпус 200 гильзы 132, описанной выше, может представлять собой единый корпус, образованный как одно целое. Однако в других вариантах реализации изобретения гильза 132 может быть образована путем соединения между собой двух или более секций корпуса. В одном или более вариантах реализации изобретения первая секция корпуса, содержащая паз, который содержит левостороннюю центрирующую часть, может быть соединена со второй секцией корпуса, имеющей паз, который содержит правостороннюю центрирующую часть. Область контакта, в которой соединяются эти две секции корпуса, может образовывать разделительную часть 216. Кроме того, благодаря соединению двух пазов может образовываться один паз.

В других вариантах реализации изобретения паз 206 гильзы 132 может содержать две разные левосторонние спиральные части, которые расположены в разных местах в осевом направлении вдоль гильзы 132, и две разные правосторонние спиральные части, которые расположены в разных местах в осевом направлении вдоль гильзы 132. В некоторых вариантах реализации изобретения разделительная часть 216 не проходит, по существу, параллельно радиальной плоскости 300. В некоторых вариантах реализации изобретения никакая разделительная часть 216 не проходит, по существу, параллельно радиальной плоскости 300.

Хотя было описано, что гильза 132 содержит наружные резьбы 224 на втором конце 222 гильзы 132 или около него, в других вариантах реализации изобретения гильза 132 может иметь определенный другой конструктивный элемент, который позволяет соединить гильзу 132 с обсадной колонной 130 в фиксированном положении. Этот другой элемент может принимать форму, например (но не ограничивается этим), защелочного механизма, крепежного устройства, соединительного устройства какого-либо другого типа или их комбинации.

В некоторых вариантах реализации изобретения гильза, подобная гильзе 132, может быть выполнена как часть обсадной колонны 130, а не как отдельный компонент. В этих типах по вариантам реализации изобретения гильза может быть образована путем механической обработки канавки непосредственно во внутренней поверхности 402 обсадной колонны 130 с образованием паза гильзы.

Таким образом, было описано устройство для центрирования колонны насосно-компрессорных труб с обсадной колонной в стволе скважины. Варианты реализации инструмента могут преимущественно содержать гильзу, содержащую паз, ограниченный по меньшей мере первым краем и вторым краем гильзы. По меньшей мере часть первого края определяет левостороннюю спиральную часть паза и по меньшей мере часть второго края определяет правостороннюю спиральную часть паза. Левосторонняя спиральная часть и правосторонняя спиральная часть находятся в разных осевых положениях вдоль гильзы относительно центральной оси, проходящей через гильзу. Любой из вышеупомянутых вариантов реализации изобретения может включать любой из приведенных ниже элементов, отдельно или в комбинации друг с другом.

Колонна насосно-компрессорных труб, отличающаяся тем, что гильза имеет такой размер, чтобы колонна насосно-компрессорных труб могла перемещаться через гильзу в осевом направлении вдоль центральной оси.

Штанговый захват, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, отличающийся тем, что штанговый захват содержит: первую криволинейную поверхность, которая, по существу, соответствует части первого края, которая определяет левостороннюю спиральную часть паза; и вторую криволинейную поверхность, которая, по существу, соответствует части второго края, которая определяет правостороннюю спиральную часть паза.

Соединительное устройство, соединенное с колонной насосно-компрессорных труб, отличающееся тем, что соединительное устройство соединяет штанговый захват с колонной насосно-компрессорных труб.

Паз содержит посадочную часть, так что, когда штанговый захват перемещается внутри паза и входит в посадочную часть, штанговый захват фиксирует колонну насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно гильзы.

Первая криволинейная поверхность штангового захвата входит в зацепление с частью первого края, определяющей левостороннюю спиральную часть паза, чтобы заставить штанговый захват и колонну насосно-компрессорных труб вращаться в первом направлении вращения вокруг центральной оси, когда колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении вдоль центральной оси через гильзу.

Вторая криволинейная поверхность штангового захвата входит в зацепление с частью второго края, определяющей правостороннюю спиральную часть паза, чтобы заставить штанговый захват и колонну насосно-компрессорных труб вращаться во втором направлении вращения вокруг центральной оси, когда колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, причем второе направление вращения противоположно первому направлению вращения.

По меньшей мере один из первого края или второго края содержит разделительную часть, которая проходит по окружности вокруг по меньшей мере части гильзы и отделяет левостороннюю спиральную часть паза от правосторонней спиральной части паза.

Обсадная колонна, частью которой является гильза.

Гильза соединена с обсадной колонной, и паз содержит посадочную часть, которая зафиксирована в выбранном угловом положении относительно обсадной колонны.

Обсадная колонна, содержащая внутренние резьбы вдоль внутренней поверхности обсадной колонны, отличающаяся тем, что гильза имеет наружные резьбы, которые входят в зацепление с внутренними резьбами для фиксирования гильзы в выбранном осевом положении относительно обсадной колонны.

Гильза имеет внутреннюю поверхность, которая определяет внутренний диаметр.

Колонна насосно-компрессорных труб, отличающаяся тем, что гильза имеет такой размер, чтобы колонна насосно-компрессорных труб могла перемещаться через гильзу в осевом направлении вдоль центральной оси; и штанговый захват, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, причем штанговый захват содержит удлиненный элемент и выступающий элемент, который проходит в радиальном направлении наружу от удлиненного элемента, причем выступающий элемент содержит: первую криволинейную поверхность, которая, по существу, соответствует части первого края, определяющей левостороннюю спиральную часть паза; и

вторую криволинейную поверхность, которая, по существу, соответствует части второго края, определяющей правостороннюю спиральную часть паза.

Таким образом, был описан способ центрирования колонны насосно-компрессорных труб с обсадной колонной. Варианты реализации способа могут преимущественно включать в себя: перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении вдоль центральной оси через гильзу таким образом, что штанговый захват, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, входит в зацепление по меньшей мере с одной из: части первого края гильзы, которая определяет левостороннюю спиральную часть паза в гильзе; или части второго края гильзы, которая определяет правостороннюю спиральную часть паза; причем левосторонняя спиральная часть и правосторонняя спиральная часть находятся в разных осевых положениях вдоль гильзы относительно центральной оси; вращение штангового захвата в первом направлении вращения вокруг центральной оси, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с частью первого края, определяющей левостороннюю спиральную часть паза; и вращение штангового захвата во втором направлении вращения вокруг центральной оси, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с частью второго края, определяющей правостороннюю спиральную часть паза. Любой из вышеупомянутых вариантов реализации изобретения может включать любой из приведенных ниже элементов, отдельно или в комбинации друг с другом.

Вращение штангового захвата вплоть до примерно 180 градусов в первом направлении вращения вокруг центральной оси, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с левосторонней спиральной частью первого края паза.

Вращение штангового захвата вплоть до примерно 180 градусов во втором направлении вращения вокруг центральной оси, проходящей через гильзу, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с правосторонней спиральной частью первого края паза.

Перемещение штангового захвата в посадочную часть паза таким образом, чтобы штанговый захват фиксировал колонну насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно гильзы.

Перемещение штангового захвата в посадочную часть включает в себя перемещение штангового захвата в посадочную часть паза таким образом, чтобы штанговый захват фиксировал колонну насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно гильзы и в выбранном осевом положении относительно гильзы.

Перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении включает в себя перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении через гильзу таким образом, что выступающий элемент штангового захвата проходит в радиальном направлении наружу от колонны насосно-компрессорных труб и входит в паз в пределах либо левосторонней спиральной части паза, либо правосторонней спиральной части паза.

По меньшей мере одно из вращения штангового захвата в первом направлении вращения или вращения штангового захвата во втором направлении вращения заставляет колонну насосно-компрессорных труб центрироваться с обсадной колонной, с которой соединена гильза.

По меньшей мере одно из вращения штангового захвата в первом направлении вращения или вращения штангового захвата во втором направлении вращения заставляет первый компонент колонны насосно-компрессорных труб центрироваться со вторым компонентом обсадной колонны, с которой соединена гильза.

Вращение штангового захвата как в первом направлении вращения, так и во втором направлении вращения поворачивает штанговый захват более чем на 180 градусов и примерно вплоть до 360 градусов, чтобы тем самым зафиксировать колонну насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно обсадной колонны, с которой соединена гильза.

Вышеприведенное описание и фигуры выполнены не в масштабе, а проиллюстрированы, скорее, для описания различных вариантов реализации данного изобретения в упрощенном виде. Хотя были показаны и описаны различные варианты реализации изобретения и способы, данное изобретение не ограничено такими вариантами реализации изобретения и способами, и следует понимать, что оно включает в себя все модификации и варианты, что будет очевидно для специалиста в данной области техники. Следовательно, следует понимать, что данное изобретение не предназначено для ограничения конкретными раскрытыми формами. Соответственно, намерение состоит в том, чтобы охватить все модификации, эквиваленты и альтернативные варианты, соответствующие сущности и объему изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

В нескольких приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения, хотя различные этапы, процессы и процедуры описаны, казалось бы, как отдельные действия, один или более этапов, один или более процессов и/или одна или более процедур также могли бы выполняться в разном порядке, одновременно и/или последовательно. В нескольких приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения этапы, процессы и/или процедуры могли бы быть объединены в один или более этапов, процессов и/или процедур.

Следует понимать, что в вышеизложенном могут быть сделаны изменения без отступления от объема данного изобретения. Кроме того, элементы и идеи различных иллюстративных, приведенных в качестве примера вариантов реализации изобретения могут быть объединены полностью или частично в некоторых или всех иллюстративных, приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения. Кроме того, один или более элементов и идей различных иллюстративных, приведенных в качестве примера вариантов реализации изобретения могут быть опущены по меньшей мере частично и/или объединены по меньшей мере частично с одним или более другими элементами и идеями различных иллюстративных вариантов реализации изобретения.

В нескольких приведенных в качестве примера вариантах реализации изобретения один или более этапов работы в каждом варианте реализации изобретения могут быть опущены. Кроме того, в некоторых случаях некоторые отличительные признаки данного изобретения могут применяться без соответствующего использования других отличительных признаков. Кроме того, один или более вышеописанных вариантов реализации изобретения и/или изменений могут быть объединены полностью или частично с любым одним или более другими вышеописанными вариантами реализации изобретения и/или изменениями.

Хотя выше подробно описаны несколько приведенных в качестве примера вариантов реализации изобретения, описанные варианты реализации изобретения приведены только в качестве примера и не являются ограничивающими, и специалисты в данной области техники смогут без труда понять, что в приведенных вариантах реализации изобретения возможны многие другие модификации, изменения и/или замены без существенного отступления от новых идей и преимуществ данного изобретения. Соответственно, все такие модификации, изменения и/или замены должны быть включены в объем данного изобретения, определенный последующей формулой изобретения. В формуле изобретения пункты с указанием «средства и функции» предназначены для охвата конструкций, описанных в данном документе, как выполняющих указанную функцию, и не только конструкционных эквивалентов, но и эквивалентных конструкций.

Группа изобретений относится к устройству и способу для центрирования колонны насосно-компрессорных труб относительно обсадной колонны в стволе скважины. Устройство для центрирования колонны насосно-компрессорных труб относительно обсадной колонны в стволе скважины содержит: гильзу, содержащую паз, определенный по меньшей мере первым краем и вторым краем гильзы; по меньшей мере часть первого края, определяющую левостороннюю спиральную часть паза; по меньшей мере часть второго края, определяющую правостороннюю спиральную часть паза. Левосторонняя спиральная часть и правосторонняя спиральная часть находятся в разных осевых положениях вдоль гильзы относительно центральной оси, проходящей через гильзу. По меньшей мере один из первого края или второго края содержит разделительную часть, которая проходит по окружности вокруг по меньшей мере части гильзы и отделяет левостороннюю спиральную часть паза от правосторонней спиральной части паза. Технический результат заключается в повышении эффективности центрирования колонны насосно-компрессорных труб относительно обсадной колонны в стволе скважины. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство для центрирования колонны насосно-компрессорных труб относительно обсадной колонны в стволе скважины, содержащее:

гильзу, содержащую паз, определенный по меньшей мере первым краем и вторым краем гильзы,

по меньшей мере часть первого края, определяющую левостороннюю спиральную часть паза,

по меньшей мере часть второго края, определяющую правостороннюю спиральную часть паза, и

причем левосторонняя спиральная часть и правосторонняя спиральная часть находятся в разных осевых положениях вдоль гильзы относительно центральной оси, проходящей через гильзу,

при этом по меньшей мере один из первого края или второго края содержит разделительную часть, которая проходит по окружности вокруг по меньшей мере части гильзы и отделяет левостороннюю спиральную часть паза от правосторонней спиральной части паза.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

колонну насосно-компрессорных труб, причем гильза имеет такой размер, чтобы колонна насосно-компрессорных труб могла перемещаться через гильзу в осевом направлении вдоль центральной оси;

штанговый захват, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, причем штанговый захват содержит:

первую криволинейную поверхность, которая соответствует части первого края, определяющей левостороннюю спиральную часть паза;

вторую криволинейную поверхность, которая соответствует части второго края, определяющей правостороннюю спиральную часть паза; и

соединительное устройство, соединенное с колонной насосно-компрессорных труб, причем соединительное устройство соединяет штанговый захват с колонной насосно-компрессорных труб.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что паз содержит посадочную часть, так что, когда штанговый захват перемещается внутри паза и входит в посадочную часть, штанговый захват фиксирует колонну насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно гильзы.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что:

первая криволинейная поверхность штангового захвата входит в зацепление с частью первого края, определяющей левостороннюю спиральную часть паза, чтобы заставить штанговый захват и колонну насосно-компрессорных труб вращаться в первом направлении вращения вокруг центральной оси, когда колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении вдоль центральной оси через гильзу; и при этом

вторая криволинейная поверхность штангового захвата входит в зацепление с частью второго края, определяющей правостороннюю спиральную часть паза, чтобы заставить штанговый захват и колонну насосно-компрессорных труб вращаться во втором направлении вращения вокруг центральной оси, когда колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, причем второе направление вращения противоположно первому направлению вращения.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что:

гильза соединена с обсадной колонной, содержащей внутренние резьбы вдоль внутренней поверхности обсадной колонны; и

при этом гильза имеет наружные резьбы, которые входят в зацепление с внутренними резьбами для фиксирования гильзы в выбранном осевом положении относительно обсадной колонны; и при этом паз содержит посадочную часть, которая фиксируется в выбранном угловом положении относительно обсадной колонны.

6. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

обсадную колонну, частью которой является гильза;

колонну насосно-компрессорных труб, причем гильза имеет такой размер, чтобы колонна насосно-компрессорных труб могла перемещаться через гильзу в осевом направлении вдоль центральной оси; и

штанговый захват, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, причем штанговый захват содержит:

удлиненный элемент; и

выступающий элемент, который проходит в радиальном направлении наружу от удлиненного элемента, причем выступающий элемент содержит:

первую криволинейную поверхность, которая соответствует части первого края, определяющей левостороннюю спиральную часть паза; и

вторую криволинейную поверхность, которая соответствует части второго края, определяющей правостороннюю спиральную часть паза.

7. Способ центрирования колонны насосно-компрессорных труб относительно обсадной колонны в стволе скважины, включающий:

перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении вдоль центральной оси через гильзу таким образом, что штанговый захват, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, входит в зацепление по меньшей мере с одной из:

части первого края гильзы, которая определяет левостороннюю спиральную часть паза в гильзе; или

части второго края гильзы, которая определяет правостороннюю спиральную часть паза;

причем левосторонняя спиральная часть и правосторонняя спиральная часть находятся в разных осевых положениях вдоль гильзы относительно центральной оси;

при этом по меньшей мере один из первого края или второго края содержит разделительную часть, которая проходит по окружности вокруг по меньшей мере части гильзы и отделяет левостороннюю спиральную часть паза от правосторонней спиральной части паза,

вращение штангового захвата в первом направлении вращения вокруг центральной оси, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с частью первого края, определяющей левостороннюю спиральную часть паза; и

вращение штангового захвата во втором направлении вращения вокруг центральной оси, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с частью второго края, определяющей правостороннюю спиральную часть паза.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что вращение штангового ключа в первом направлении вращения включает:

вращение штангового захвата вплоть до 180° в первом направлении вращения вокруг центральной оси, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с левосторонней спиральной частью, определенной первым краем паза;

при этом вращение штангового захвата во втором направлении вращения включает:

вращение штангового захвата вплоть до 180° во втором направлении вращения вокруг центральной оси, проходящей через гильзу, в то время как колонна насосно-компрессорных труб перемещается в осевом направлении через гильзу, когда штанговый захват входит в зацепление с правосторонней спиральной частью, определенной первым краем паза;

при этом по меньшей мере одно из вращения штангового захвата в первом направлении вращения или вращения штангового захвата во втором направлении вращения заставляет колонну насосно-компрессорных труб центрироваться с обсадной колонной, с которой соединена гильза, заставляя первый компонент колонны насосно-компрессорных труб центрироваться со вторым компонентом обсадной колонны, с которой соединена гильза.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что:

перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении включает перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении через гильзу таким образом, что выступающий элемент штангового захвата проходит в радиальном направлении наружу от колонны насосно-компрессорных и входит в паз в пределах либо левосторонней спиральной части паза, либо правосторонней спиральной части паза; и

дополнительно включающий:

перемещение штангового захвата в посадочную часть паза таким образом, чтобы штанговый захват фиксировал колонну насосно-компрессорных труб в выбранном угловом положении относительно гильзы и в выбранном осевом положении относительно гильзы.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении включает:

перемещение колонны насосно-компрессорных труб в осевом направлении через гильзу таким образом, что выступающий элемент штангового захвата проходит в радиальном направлении наружу от колонны насосно-компрессорных труб и входит в паз в пределах либо левосторонней спиральной части паза, либо правосторонней спиральной части паза.