Самоориентирующийся селективный запираемый узел для регулирования глубины и положения в подземном пласте
Заявлен самоориентирующийся селективный запираемый узел, а также способ для регулирования глубины и положения в подземном пласте. Техническим результатом является применение скважинной системы при применении неподвижной подземной платформы, скважинный инструмент, предназначенный для ориентации и закрепления в стволе скважины без внешнего приложения крутящего момента, и скважинная система, содержащая скважинный инструмент. После установки ориентирующего корпуса и унифицированной обсадной колонны защелочного соединения самоориентирующийся селективный запираемый защелочный скважинный инструмент спускают вглубь скважины на целевую глубину, извлекают, чтобы высвободить внутренний запирающий механизм. Нагружают скважинной нагрузкой для зацепления с запирающим механизмом. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[1] Данное изобретение относится в целом к области операций в подземных пластах и, более конкретно, к самоориентирующемуся селективному запираемому узлу для регулирования глубины и положения в подземном пласте.
[2] Анкерное устройство (например, пакер или подвеска потайной обсадной колонны) может быть установлено в обсадной колонне в основном стволе скважины и препятствовать собственному перемещению или перемещению прикрепленных инструментов. Использование анкерного устройства может быть целесообразно в случае скважинных применений, требующих неподвижной подземной платформы. Анкерное устройство может действовать как уплотнение и обеспечивать изоляцию под давлением для зоны основного ствола скважины ниже места пересечения с ответвленным стволом скважины. В некоторых применениях анкерное устройство может представлять собой крепежную платформу, на которой закреплен скважинный отклонитель, при фрезеровке через обсадную колонну в основном стволе скважины и бурении ответвленного ствола скважины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[3] Варианты реализации изобретения можно лучше понять с помощью ссылки на прилагаемые графические материалы.
[4] На фиг. 1А проиллюстрировано схематическое изображение скважинной системы, в которой используют само ориентирующийся запираемый защелочный узел, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[5] На фиг. 1В проиллюстрировано схематическое изображение скважинной системы в соответствии с фиг. 1А, после введения самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента в ориентировочный корпус и защелочное соединение в скважине, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[6] На фиг. 2 проиллюстрирован вид в продольном сечении некоторых элементов самоориентирующегося селективного запираемого защелочного узла, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[7] На фиг. 3 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента в конфигурации для спуска в унифицированном защелочном соединении, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[8] На фиг. 4 проиллюстрирован вид в продольном сечении стенки селективного запираемого защелочного инструмента в конфигурации для спуска, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[9] На фиг. 5 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента в зафиксированной конфигурации внутри унифицированного защелочного соединения, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[10] На фиг. 6 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента в разомкнутой конфигурации, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[11] На фиг. 7 проиллюстрирован вид сверху сегмента защелки селективного запираемого защелочного инструмента в случае, когда указанный сегмент изолирован, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[12] На фиг. 8 проиллюстрирован радиальный вид ориентировочного ключа, установленного внутри селективной запираемой защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[13] На фиг. 9 проиллюстрирован вид в продольном сечении ориентирующего инструмента, расположенного внутри ориентирующего корпуса, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[14] На фиг. 10 проиллюстрирован вид в продольном сечении самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[15] На фиг. 11 проиллюстрирован вид в продольном сечении унифицированного ориентирующего корпуса защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[16] На фиг. 12 проиллюстрирована блок-схема операций для установки обсадной колонны и унифицированного ориентирующего корпуса защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[17] На фиг. 13 проиллюстрирована блок-схема операций, которые включают в себя унифицированный самоориентирующийся селективный запираемый защелочный узел, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[18] Последующее описание включает в себя приведенные в качестве примера системы, способы, методы и операции, которые реализуют аспекты данного изобретения. Однако понятно, что данное изобретение может быть осуществлено на практике без этих конкретных элементов. Например, данное изобретение относится к системному применению для операций в подземном пласте. Но аспекты данного изобретения могут также применяться к различным другим типам применений, которые находятся над поверхностью. В других случаях общеизвестные конструкции и методы не были проиллюстрированы подробно, чтобы не нагромождать описание.
[19] Различные варианты реализации изобретения включают в себя набор инструментов или компонентов, которые могут быть объединены в узел, который может быть спущен в местоположение в глубине скважины/под поверхностью так, чтобы можно было осуществлять управление как глубинным, так и азимутальным позиционированием устройств, прикрепленных к узлу. Такое управление может быть обеспечено без вращения с поверхности или в любой точке вдоль ствола скважины, например, с помощью насосно-компрессорной трубы, трубы или других механизмов. Прикрепленные устройства могут включать в себя различные компоновки низа бурильной колонны (КНБК), для которых может требоваться определенное управление глубиной и, что более важно, азимутальное или направленное управление. Пример КНБК включает скважинный отклонитель, который можно использовать для отклонения буровых долот в новом направлении путем направления бурового долота через фрезерное окно в скважинном отклонителе.
[20] В некоторых вариантах реализации изобретения комбинированный узел может представлять собой самоориентирующийся селективный запираемый защелочный узел. Относительная ориентация между этим узлом и прикрепленным устройством может быть установлена на поверхности. После того как узел и прикрепленное устройство спускают в скважину, и узел запирают на месте, прикрепленное устройство устанавливается на надлежащей глубине и в надлежащей азимутальной ориентации, чтобы прикрепленное устройство могло правильно выполнять свою работу. Как дополнительно описано ниже, эта надлежащая глубина и азимутальная ориентация указанного узла и прикрепленного устройства могут быть достигнуты без вращения насосно-компрессорной трубы с поверхности. Соответственно, различные варианты реализации изобретения не требуют приложения крутящего момента к скважинной насосно-компрессорной трубе для обеспечения надлежащей глубины и азимутальной ориентации.
[21] Кроме того, в случае самоориентирующегося селективного запираемого защелочного узла нет никаких требований в отношении предварительного выравнивания (ориентации или иной операции) относительно любого из его компонентов. Скорее, требования выравнивания могут предъявляться к устройствам, прикрепляемым к узлу. Кроме того, как дополнительно описано ниже, различные варианты реализации изобретения обеспечивают запирание узла для поддержки и сопротивления перемещению как вверх, так и вниз во время работы.
Приведенная в качестве примера система
[22] На фиг. 1А проиллюстрировано схематическое изображение скважинной системы, в которой используется самоориентирующийся запираемый защелочный узел в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. На фиг. 1А проиллюстрирован пример скважинной системы после бурения вертикального ствола 114 скважины и удаления бурильной колонны. На фиг. 1А проиллюстрирована скважинная система после введения скважинной системы 120 трубчатых элементов (которая содержит обсадную колонну, интегрированную с ориентировочными корпусами защелки). Кроме того, на фиг. 1А проиллюстрирована скважинная система перед спуском и фиксацией самоориентирующегося селективного блокируемого инструмента 160 с защелкой (проиллюстрированного на фиг. 1В) в требуемом положении с помощью одного из ориентирующих корпусов защелки. В этом примере часть обсадной колонны ствола 114 скважины содержит верхний ориентирующий корпус 140 защелки и нижний ориентирующий корпус 150 защелки. Другими словами, обсадная колонна, верхний ориентирующий корпус 140 защелки и нижний ориентирующий корпус 150 защелки являются частью скважинной системы 120 трубчатых элементов. Нижний ориентирующий корпус 150 защелки состоит из защелочного соединения 152, ориентирующего корпуса 154 и, необязательно, комплекта распорной обсадной трубы 156. Как дополнительно описано ниже, эта интеграция ориентирующего корпуса и защелочного соединения с обсадной колонной обеспечивает селективный спуск и фиксацию самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 в верхнем ориентирующем корпусе 140 защелки и нижнем ориентирующем корпусе 150 защелки. Самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 может быть зафиксирован либо в верхнем ориентирующем корпусе 140 защелки, либо в нижнем ориентирующем корпусе 150 защелки в зависимости от операций по спуску и позиционированию самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 в стволе 114 скважины, как дополнительно описано ниже. Другими словами, не требуется, чтобы самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент был уникальным для конкретного ориентирующего корпуса защелки. Скорее, в некоторых вариантах реализации изобретения один и тот же самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент может использоваться с различными ориентирующими корпусами защелки, расположенными в разных местах вдоль обсадной трубы ствола 114 скважины.
[23] Скважинная система содержит платформу 106, расположенную на земной поверхности 104 и проходящую выше и вокруг ствола 114 скважины. Ствол 114 скважины проходит вертикально от земной поверхности 104. Нижний ориентирующий корпус 150 защелки может необязательно содержать комплект распорной обсадной трубы 156, который может использоваться для увеличения длины между защелочным соединением 152 и ориентирующим корпусом 154, что может повысить стабильность скважинной системы во время выполнения процедуры спуска или фиксации.
[24] Верхний ориентирующий корпус 140 содержит верхнее защелочное соединение 142, верхний ориентирующий корпус 144 и необязательно верхний комплект распорной обсадной трубы 146. Верхний ориентирующий корпус 140 расположен над ориентирующим корпусом 150 защелки. В положении удлинения, как представлено в описании ниже, этот верхний ориентирующий корпус 140 защелки может обеспечить прохождение самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 без зацепления с какими-либо запирающими механизмами или причинения самоориентирующемуся селективному запираемому защелочному инструменту 160 необратимого повреждения. Перед установкой самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 может быть обследована система 120 трубчатых элементов, что поможет спланировать азимутальные направления запираемого защелочного инструмента 160, особенно в отношении азимутального направления ориентирующего корпуса 154 и верхнего ориентирующего корпуса 144.
[25] На фиг. 1В проиллюстрировано схематическое изображение скважинной системы в соответствии с фиг. 1А после ввода самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента в ориентирующий корпус и защелочное соединение в скважине в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. В частности, на фиг. 1В проиллюстрировано схематическое изображение скважинной системы в соответствии с фиг. 1А после ввода самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 в ориентирующий корпус 150 защелки. Самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 состоит из селективного запираемого защелочного инструмента 162, ориентирующего инструмента 164 и, необязательно, распорного трубчатого элемента 166. Длина распорной обсадной трубы 156 и распорного трубчатого элемента 166 может быть одинаковой, так что селективный запираемый защелочный инструмент 162 может быть расположен внутри защелочного соединения 152, в то время как ориентирующий инструмент 164 расположен внутри ориентирующего корпуса 154. Различные другие инструменты могут фиксироваться в любом запланированном азимутальном положении путем прикрепления к самоориентирующемуся селективному запираемому защелочному инструменту 160. В приведенной в качестве примера скважинной операции инструмент 122 скважинного отклонителя может быть прикреплен к самоориентирующемуся селективному запираемому защелочному инструменту 160 и может спускаться вниз по стволу 114 скважины через верхний ориентирующий корпус 140 защелки. В верхнем ориентирующем корпусе 140 защелки прикладывается только направленная вниз сила, и не активируются запирающие механизмы в селективном запираемом защелочном инструменте 162.
[26] Самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 будут спускать до тех пор, пока инструмент не будет спущен на глубину ориентирующего корпуса 150 защелки. После выполнения операции фиксации, которая будет описана ниже, самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 фиксируется на ориентирующем корпусе 150 защелки. Хотя верхнее защелочное соединение 142 и защелочное соединение 152 идентичны на фиг. 1В, верхнее защелочное соединение 142 не препятствует спуску само ориентируемого селективного запираемого защелочного инструмента 160 и его фиксации в ориентирующем корпусе 150 защелки. Возможность использования в этой системе нескольких идентичных защелочных соединений в одной и той же скважинной системе способствует унификации конструкции запорного замка.
[27] Эта способность самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 быть унифицировано совместимым с множеством потенциальных защелочных соединений в скважине обеспечивает большую функциональную гибкость конструкции для первоначального планирования скважины или последующих проектов работ в скважине. В этом случае проект работы в скважине может основываться на том, что самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 спускают через защелочные соединения не на целевой глубине, такие как верхний ориентирующий корпус 140 защелки, без фиксации. Когда самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 спускают в целевое положение, прилагается направленная вверх нагрузка, чтобы вернуть самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 в целевое положение. Например, направленная вверх нагрузка может быть приложена к бурильной колонне, прикрепленной к верхней части самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160, при этом инструмент может быть перемещен в направлении вверх к земной поверхности 104. Когда прикладывается эта направленная вверх нагрузка, ориентирующий инструмент 164 будет контролировать, чтобы самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 был по-прежнему ориентирован в запланированном направлении во время любой операции благодаря силе вращения, прикладываемой к ориентирующему инструменту 164 ориентирующим корпусом 154. Как будет описано ниже, при дальнейшей направленной вверх нагрузке активируется внутренний опорный разъединяющий механизм в селективном запираемом защелочном инструменте 162, и последующая загрузка при спуске зафиксирует инструмент на месте. Это будет препятствовать осевому перемещению самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 и инструмента 122 скважинного отклонителя. В течение всей операции фиксации прикладывалось только осевое усилие, и операция фиксации не требовала приложения с поверхности крутящего момента. После фиксации самориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 может использоваться для предоставления стабильной платформы, чтобы обеспечить положительное регулирование глубины и азимутального позиционирования скважинного отклонителя или любых других прикрепленных инструментов без дальнейшего вмешательства или манипуляций с поверхности.
Приведенный в качестве примера самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент
[28] На следующих фигурах проиллюстрированы различные элементы, впервые проиллюстрированные на фиг. 1, в различных конфигурациях. На фиг. 2 проиллюстрирован самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160, который состоит из ориентирующего инструмента 164 и селективного запираемого защелочного инструмента 162, расположенного внутри ориентирующего корпуса 150 защелки, который состоит из ориентирующего корпуса 154 и защелочного соединения 152. Как на фиг. 3, так и на фиг. 4 проиллюстрированы элементы селективного запираемого защелочного инструмента 162 в конфигурации для спуска. В частности, на фиг. 3 проиллюстрирован селективный запираемый защелочный инструмент 162 в конфигурации для спуска, расположенный внутри защелочного соединения 152. На фиг. 4 проиллюстрирован вид в продольном сечении стенки самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 162, также в конфигурации для спуска. На фиг. 5 проиллюстрирован селективный запираемый защелочный инструмент 162 в зафиксированной конфигурации, расположенный внутри защелочного соединения 152. На фиг. 6 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента 162 после того, как он был освобожден из своей зафиксированной конфигурации, обозначенной как разомкнутая конфигурация. На фиг. 7 проиллюстрирован вид сверху сегмента защелки селективного запираемого защелочного инструмента 162, если указанный сегмент был изолирован. На фиг. 8 проиллюстрирован радиальный вид селективного запираемого защелочного инструмента 162. На фиг. 9 проиллюстрирован ориентирующий инструмент 164, расположенный внутри ориентирующего корпуса 154. На фиг. 10 проиллюстрирован самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160, содержащий селективный запираемый защелочный инструмент 162 в конфигурации для спуска и ориентирующий инструмент 164. На фиг. 11 проиллюстрирован ориентирующий корпус 150 защелки, содержащий защелочное соединение 152 и ориентирующий корпус 154. И наконец, на фиг. 12 проиллюстрирован способ установки и использования унифицированной самоориентирующейся селективной запираемой защелочной системы.
[29] На фиг. 2 проиллюстрирован вид в продольном сечении некоторых элементов самоориентирующегося селективного запираемого защелочного узла в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. В частности, на фиг. 2 проиллюстрирован вид в продольном сечении самоориентирующегося селективного фиксируемого защелочного инструмента 160, установленного в ориентирующем корпусе 150 защелки в конфигурации для спуска. Элементы ориентирующего инструмента 164 облегчают ориентацию и сопротивление вращательному движению самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160, когда он проходит через ориентирующий корпус 150 защелки. Во время начальной скважинной операции в скважину может быть спущен самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160, что обозначено как перемещение вправо на этой фигуре. Одинарный ориентирующий ключ 202 на ориентирующем инструменте 164 будет направляться с помощью ориентирующего башмака 214 направляющего инструмента с косым срезом до тех пор, пока он не войдет в прорезь 204 для ориентации на ориентирующем корпусе 154. Регулирование одинарного ориентирующего ключа 202 с помощью ориентирующего башмака 214 направляющего инструмента с косым срезом вращает селективный запираемый защелочный инструмент 162 в заданное положение и предотвращает дальнейшее вращательное движение, пока одинарный ориентирующий ключ 202 вводится в прорезь 204 для ориентации. Дальнейшее перемещение ориентирующего инструмента 164 за прорезь 204 для ориентации может быть облегчено сжатием одинарного ориентирующего ключа 202 в пружину 218 ориентирующего ключа.
[30] К ориентирующему инструменту 164 жестко прикреплен селективный запираемый защелочный инструмент 162. Элементы селективного запираемого защелочного инструмента 162 обеспечивают осевую фиксацию самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160 в ориентирующем корпусе 150 защелки. Комплект ключей 206 периферийной защелки выступает в радиальном направлении из селективного запираемого защелочного инструмента 162 и может состоять из закругленных, прямоугольных, плоских или изогнутых выступов, имеющих форму, подходящую для того, чтобы противостоять умеренной нагрузке, когда они функционально входят в зацепление с профилем 208 ключа защелочного соединения. Профиль 208 ключа защелочного соединения может состоять из комплекта периферийных канавок на внутренней поверхности защелочного соединения и может быть сконструирован таким образом, чтобы соответствовать форме и размеру комплекта ключей 206 периферийной защелки. Однако увеличенная направленная вправо нагрузка вызовет гибкое сжатие ключей 206 периферийной защелки в направлении внутрь, когда они проталкиваются в место, более узкое, чем допускаемое профилем 208 ключа защелочного соединения. Аналогичным образом, комплект подвижных периферийных защелок 210, которые установлены внутри прорезей вдоль корпуса 232 запираемой защелки, могут гибко проталкиваться внутрь, когда селективный запираемый защелочный инструмент 162 спускается в направлении вправо. Подвижные периферийные защелки 210 могут быть распределены вокруг селективного запираемого защелочного инструмента 162 и сжаты внутрь, когда он проталкивается в место, диаметр которого меньше диаметра внутреннего периферийного выступа 212 защелочного соединения. Кроме того, поскольку как ключи 206 периферийной защелки, так и подвижные периферийные защелки 210 могут быть обратимо сжаты, множество идентичных или специальных защелочных соединений могут быть пропущены без фиксирования селективного запираемого защелочного инструмента 162.
[31] На фиг. 3 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного блокируемого защелочного инструмента в конфигурации для спуска внутри защелочного соединения в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, на фиг. 3 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента 162 в конфигурации для спуска, когда он установлен внутри защелочного соединения 152. На фиг. 4 проиллюстрирован вид в продольном сечении стенки селективного запираемого защелочного инструмента в конфигурации для спуска в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 4 проиллюстрирован вид в продольном сечении стенки селективного запираемого защелочного инструмента 162 в конфигурации для спуска с такими же изображенными элементами.
[32] Во время операции фиксирования первое изменение физической нагрузки будет представлять собой направленную вверх нагрузку на селективный запираемый защелочный инструмент 162. На фиг. 3 и фиг. 4 направленная вверх нагрузка приведет к нагрузке на несущий нагрузку компонент 302. В ответ на направленную вверх нагрузку на несущий нагрузку компонент 302 внутренний периферийный выступ 212 защелочного соединения будет давить на подвижные периферийные защелки 210 вдоль плоской области приподнятого по окружности элемента 330. Это предотвратит толкание подвижных периферийных защелок 210 внутрь, в то время как комплект срезных штифтов 324 будет препятствовать скольжению подвижных периферийных защелок 210 вправо по плоской области приподнятого по окружности элемента 330. Комплект срезных штифтов 324 служит в качестве разъемного соединения, предназначенного для закрепления прикрепленных элементов на месте, до тех пор, пока не будет применена величина нагрузки, определяемая пределами усилия комплекта срезных штифтов 324. В вариантах реализации изобретения могут использоваться альтернативные разъемные соединения, такие как срезные винты, стопорные кольца или срезная проволока. Сопротивление комплекта срезных штифтов 324 будет препятствовать перемещению влево многих компонентов в селективном запираемом защелочном инструменте 162, таких как внешний цилиндрический корпус 306 с зажимной конусной втулкой и внутренняя оправка 310. Кроме того, положение ключей 206 периферийной защелки может допускать, чтобы они функционально вошли в зацепление с профилем 208 ключа защелочного соединения.
[33] Дальнейшая направленная вверх нагрузка к концу поверхности (то есть расположенному слева концу на фиг. 3 и фиг. 4) сосредоточит напряжение на подвижном опорном элементе 334 и комплекте срезных штифтов 308, прикрепленных к подвижному опорному элементу. Хотя это и не проиллюстрировано, комплект срезных штифтов 308 может быть прикреплен к внутренней оправке 310. Комплект срезных штифтов 308 будет препятствовать перемещению подвижного опорного элемента 334 в осевом направлении по отношению к внешнему цилиндрическому корпусу 306 с зажимной конусной втулкой. Продолжающаяся нагрузка приведет к срезу комплекта срезных штифтов 308, что обеспечивает осевое перемещение подвижного опорного элемента 334. Указанный подвижный опорный элемент 334 может регулироваться при осевом перемещении шлицевым элементом 304 компонента нагрузки, прикрепленным к несущему нагрузку компоненту 302, при этом движение шлицевого элемента 304 компонента нагрузки само по себе может быть ограничено осевым перемещением с существенно ограниченным вращательным движением через отверстие или шлицевую область либо на цилиндрическом корпусе 306, либо на внутренней оправке 310. В некоторых вариантах реализации изобретения после среза комплекта срезных штифтов 308 профиль 208 ключа защелочного соединения, расположенный на внутренней поверхности защелочного соединения 152, останется в зацеплении с ключами 206 периферийной защелки. Такое зацепление может удерживать компоненты, которые прикреплены к ключам 206 периферийной защелки, например, внешнему цилиндрическому корпусу 306 с зажимной конусной втулкой, от перемещения с помощью подвижного опорного элемента 334. После того как подвижный опорный элемент 334 больше не прикреплен жестко к внутренней оправке 310 или внешнему цилиндрическому корпусу 306 с зажимной конусной втулкой, подвижный опорный элемент 334 может перемещаться в направлении забоя скважины.
[34] В некоторых вариантах реализации изобретения после возобновления нагрузки в направлении забоя скважины после среза комплекта срезных штифтов 308 подвижный опорный элемент 334 будет скользить вдоль второго шлицевого элемента 314 на внутренней оправке 310 в направлении вправо. Второй шлицевой элемент 314 также может быть расположен как часть внешнего цилиндрического корпуса 306 с зажимной конусной втулкой. Ключи 206 периферийной защелки могут входить в зацеплении или продолжать оставаться в зацеплении с профилем 208 ключа защелочного соединения, предотвращая перемещение компонентов, которые прикреплены к ключам 206 периферийной защелки с помощью подвижного опорного элемента 334. Комплект стопорных колец 312 действует в качестве крепежных элементов и обеспечит сохранение подвижного опорного элемента 334 в положении 318 запирания опоры, который будет фиксировать подвижный опорный элемент 334 на месте в качестве запирающего механизма. Положение подвижного опорного элемента 334 под ключами 206 периферийной защелки предотвращает движение внутрь, удерживая как подвижный опорный элемент 334, так и селективный запираемый защелочный инструмент 162 от движения вправо. Таким образом, будучи удерживаемым от движения как влево, так и вправо, селективный запираемый защелочный инструмент 162 может быть зафиксирован на месте без внешнего приложения крутящего момента.
[35] На фиг. 5 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента в зафиксированной конфигурации внутри унифицированного защелочного соединения в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 5 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента 162 в зафиксированной конфигурации, когда он закреплен внутри защелочного соединения 152. После фиксации на месте может потребоваться убрать селективный запираемый защелочный инструмент 162. Для этого повышенная направленная вверх нагрузка прикладывается к селективному запираемому защелочному инструменту 162. После оказания нагрузки на селективный запираемый защелочный инструмент 162 за пределами граничных значений усилий стопорных колец 312, подвижный опорный элемент 334 отсоединяется с опорного положения 318 запирания опоры и отводится снизу ключей 206 периферийного защелки. После оказания нагрузки на селективный запираемый защелочный инструмент 162 за пределами граничных значений усилия комплекта срезных штифтов 324, подвижные периферийные защелки 210 смогут перемещаться по тангенциальной плоской области приподнятого по окружности элемента 330. Предварительно сжатая пружина 522 будет подталкивать подвижные периферийные защелки 210 в направлении вправо, через приподнятый по окружности элемент 330, внутри границ корпуса 232 с запираемой защелкой.
[36] На фиг. 6 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента в разомкнутой конфигурации в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 6 проиллюстрирован вид в продольном сечении селективного запираемого защелочного инструмента 162 в разомкнутой конфигурации. В разомкнутой конфигурации срезаются все комплекты: комплект срезных штифтов 324, комплект стопорных колец 312 и комплект срезных штифтов 308. Направленная вверх нагрузка отводит несущий нагрузку компонент 302 от положения 318 запирания опоры, что позволяет вталкивать ключи 206 периферийной защелки в селективный запираемый защелочный инструмент 162. Комплект подвижных периферийных защелок 210 может быть расположен так, что они больше не соприкасаются с приподнятым по окружности элементом 330 и свободны для нежесткого вталкивания в ось селективного запираемого защелочного инструмента 162. Весь селективный запираемый защелочный инструмент 162 может перемещаться, как только внутренняя оправка 310 функционально входит в зацепление с подвижным опорным элементом 334.
[37] На фиг. 7 проиллюстрирован вид сверху изолированного сегмента селективного запираемого защелочного инструмента на корпусе защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 7 проиллюстрирован вид сверху сегмента селективного запираемого защелочного инструмента 162, покрытого корпусом 232 запираемой защелки. Комплект распределенных по окружности прорезей 702 корпуса защелки распределен в радиальном направлении вокруг оси корпуса 232 запираемой защелки. При начальной операции спуска в скважину перед любой операцией фиксации подвижные периферийные защелки 210 могут быть прижаты к комплекту срезных штифтов 324 и сжаты внутрь без среза или разрушения каких-либо элементов. При выполнении операции фиксации приложение направленной вверх нагрузки может привести к тому, что комплект срезных штифтов 324 будет предотвращать перемещение в подвижных периферийных защелках 210. Из-за увеличенного усилия, испытываемого во время приложения направленной вверх нагрузки в операции размыкания, подвижные периферийные защелки 210 будут нагружаться до тех пор, пока не будет срезан комплект срезных штифтов 324 и подвижные периферийные защелки 210 могут перемещаться вправо до тех пор, пока они не достигнут границ распределенных по окружности прорезей 702 корпуса защелки.
[38] На фиг. 8 проиллюстрирован вид в радиальном направлении ориентирующего ключа, установленного внутри селективной запираемой защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 8 проиллюстрирован вид в радиальном направлении селективного запираемого защелочного инструмента 162. На этом виде подвижные периферийные защелки 210 расположены на некотором расстоянии друг от друга по окружности. За подвижными периферийными защелками 210 находятся ключи 206 периферийной защелки. Периферийные защелки могут быть как симметрично, так и асимметрично распределены вокруг оси селективного запираемого защелочного инструмента.
[39] На фиг. 9 проиллюстрирован вид в продольном сечении ориентирующего инструмента, расположенного внутри ориентирующего корпуса, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 9 проиллюстрирован вид в продольном сечении ориентирующего инструмента 164, расположенного внутри ориентирующего корпуса 154. Когда ориентирующий инструмент 164 сначала входит в ориентирующий корпус 154, нижний компонент 968 ориентирующего инструмента встречается с верхним компонентом 982 ориентирующего корпуса. Ориентирующий инструмент 164 будет направляться начальным более узким сегментом 980, так что ориентирующий инструмент 164 надежно располагается соосно с ориентирующим корпусом 154. Затем одинарный ориентирующий ключ 202 может сначала войти в зацепление с ориентирующим башмаком 214 направляющего инструмента с косым срезом и направляться для скольжения вдоль угла ориентирующего башмака 214 направляющего инструмента с косым срезом до тех пор, пока не достигает прорези 204 для ориентации во внутреннем корпусе 976 башмака направляющего инструмента с косым срезом. Ориентирующему инструменту 164 будет заблокировано вращение, как только одинарный ориентирующий ключ 202 войдет в прорезь 204 для ориентации. Продолжающееся осевое перемещение в направлении забоя скважины за прорезь 204 для ориентации может сжать одинарный ориентирующий ключ 202 в пружину 218 ориентирующего ключа. Дальнейшая нагрузка в направлении забоя скважины может позволить ориентирующему инструменту 164 полностью пройти через нижний компонент 978 ориентирующего корпуса. Хотя это и не проиллюстрировано, нижний компонент 978 ориентирующего корпуса может иметь резьбу, чтобы обеспечить прикрепление ориентирующего корпуса 154 к другим компонентам в скважине, таким как обсадная колонна.
[40] На фиг. 10 проиллюстрирован вид в продольном сечении самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 10 проиллюстрирован вид в продольном сечении самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента 160. Как было проиллюстрировано ранее, самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 содержит селективный запираемый защелочный инструмент 162 и ориентирующий инструмент 164. В этом проиллюстрированном примере ориентирующего инструмента 164 верхняя оправка 1062 образует цилиндрическую оболочку, поверх которой расположен корпус 1064 ориентирующего ключа. Когда ориентирующий инструмент 164 вводится в отверстие, конические края нижнего компонента 1068 ориентирующего инструмента сохраняют центрирование ориентирующего инструмента 164, когда ориентирующий инструмент 164 входит в узкую область. Корпус 1064 ориентирующего ключа фиксирует одинарный ориентирующий ключ 202, а также пружину 218 ориентирующего ключа под совмещенным соосно ориентирующим ключом. Во время операций спуска в скважину одинарный ориентирующий ключ 202 будет функционально входить в зацепление с выровненным по оси профилем ориентирующего ключа, в то время как пружина 218 ориентирующего ключа обеспечивает сжатие одинарного ориентирующего ключа 202 под нагрузкой, чтобы обеспечить освобождение ориентирующим инструментом 164 ориентирующего корпуса. Селективный запираемый защелочный инструмент 162 может быть жестко прикреплен к ориентирующему инструменту 164. Таким образом, крутящий момент, испытываемый элементами запираемого защелочного инструмента 162, такими как подвижный опорный элемент 334 или инструменты, прикрепленные к этим элементам, может передаваться на ориентирующий инструмент 164 и любой ориентирующий корпус, в котором расположен одинарный ориентирующий ключ 202. Хотя это и не проиллюстрировано, распорные трубы, труба или балки могут использоваться для разделения селективного запираемого защелочного инструмента 162 и ориентирующего инструмента 164.
[41] На фиг. 11 проиллюстрирован вид в продольном сечении унифицированного ориентирующего корпуса защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Со ссылкой на фиг. 1, фиг. 11 проиллюстрирован продольный вид ориентирующего корпуса 150 защелки. Как было проиллюстрировано ранее, ориентирующий корпус 150 защелки содержит защелочное соединение 152 и ориентирующий корпус 154. В то время как в ориентирующем корпусе 154 используется ориентирующий башмак 214 направляющего инструмента с косым срезом с прорезью 204 для ориентации, параллельной оси ориентирующего корпуса, также возможны другие схемы самоориентации ориентирующего корпуса. Такой ориентирующий корпус может включать в себя ориентирующий корпус, состоящий из нескольких прорезей, угловых прорезей или резьбовых профилей. Хотя это и не проиллюстрировано, для разделения защелочного соединения 152 и ориентирующего корпуса 154 могут использовать распорную обсадную колонну, трубопровод или другие трубы.
Приведенные в качестве примера операции
[42] На фиг. 12 проиллюстрирована блок-схема операций по установке обсадной колонны и унифицированного ориентирующего корпуса защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. На фиг. 12, со ссылкой на фиг. 1А, проиллюстрирована блок-схема 1200 операций по установке обсадной колонны и унифицированного ориентирующего корпуса защелки, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Блок-схема 1200 установки защелки включает приведенные в качестве примера операции, которые могут быть осуществлены оператором бурения, выполняющим операции в скважине. В качестве альтернативного или дополнительного варианта, операции блок-схемы 1200 операций могут выполняться оператором операций в скважине, обслуживающим оператором, оператором технологических работ в скважине, различными схемами или оборудованием, выполняемым кодом для управления различными схемами или механизмами и т.д. Операции блок-схемы 1200 описаны со ссылкой на фиг. 1А и начинаются с блока 1202.
[43] В блоке 1202 обсадную колонну ствола скважины спускают в скважину с помощью ориентирующего корпуса до тех пор, пока ориентирующий корпус не достигнет предварительно определенного положения. Например, со ссылкой на фиг. 1А, нижний ориентирующий корпус 154 спускают до тех пор, пока он не достигнет заранее определенного целевого положения.
[44] В блоке 1204 определяют, будет ли сегмент вводимой обсадной колонны находиться в целевом положении фиксации при установке в обсадной колонне. В одном неограничивающем примере со ссылкой на фиг. 1А целевое положение фиксации будет положением, близким к положению, в котором скважинный отклонитель должен быть зафиксирован на месте над всем ориентирующим корпусом 150 защелки, чтобы скважинный отклонитель мог направлять буровое долото для бурения боковой скважины.
[45] В случае, если добавленный сегмент не будет в заданном положении фиксации после установки, выполнение процедуры будет продолжаться в блоке 1206, и сегмент обсадной колонны будет спускаться в ствол скважины, а затем выполнение будет переходить к блоку 1216.
[46] Однако, если добавленный сегмент будет находиться в целевом положении фиксации при установке, выполнение процедуры перейдет к блоку 1208, в котором вместо обычной обсадной колонны используют нижний ориентирующий корпус, который спускают в ствол скважины.
[47] В блоке 1210 определяют, добавлена ли распорная обсадная колонна в верхней части ориентирующего корпуса. В частности, определяют, должны ли ориентирующий корпус и защелочное соединение быть непосредственно соединены или же один или более распорных обсадных колонн будут вставлены между ориентирующим корпусом и защелочным соединением. Такая распорная обсадная колонна может быть выгодна для повышения стабильности самоориентирующегося селективного запираемого защелочного инструмента. Со ссылкой на фиг. 1А, верхний ориентирующий корпус 154 и верхнее защелочное соединение 152 прикреплены к компоненту 156 распорной обсадной колонны. Если добавлена распорная обсадная колонна, операции блок-схемы 1200 продолжаются в соответствии с блоком 12012. В противном случае операции блок-схемы 1200 продолжаются в соответствии с блоком 1214.
[48] В соответствии с блоком 1212, распорную обсадную колонну спускают в ствол скважины для размещения над ориентирующим корпусом. Это может произойти после того, как ориентирующий корпус уже был физически установлен на место, или путем спуска комбинированного трубчатого узла, состоящего как из распорной обсадной колонны, так и из ориентирующего корпуса, причем ориентирующий корпус расположен ниже, чем распорная обсадная колонна.
[49] В соответствии с блоком 1214, защелочное соединение спускают в ствол скважины выше ориентирующего корпуса и, если имеется в наличии, распорной обсадной колонны. Например, со ссылкой на фиг. 1А, после того как в скважину спускают нижний ориентирующий корпус 154 и распорную обсадную колонну 156, в скважину спускают нижнее защелочное соединение 152. Это может произойти после того, как ориентирующий корпус 154 или распорная обсадная колонна 156 уже физически установлены на место. Это также может происходить путем спуска комбинированного узла, состоящего из защелочного соединения 152, причем защелочное соединение 152 находится над ориентирующим корпусом 154 и, если имеется в наличии, распорной обсадной колонной 156.
[50] В соответствии с блоком 1216, определяют, имеются ли дополнительные компоновки обсадных колонн и/или запирающие узлы для спуска в скважину. Например, со ссылкой на фиг. 1А, будет определено, что в скважину после спуска защелочного соединения 154 должны быть спущены дополнительные компоновки обсадных колонн и запирающие узлы, и, в частности, верхний ориентирующий корпус 144 и верхнее защелочное соединение 142. При наличии на месте двух конструкций ориентирующего корпуса защелки боковые скважины могут быть пробурены как вблизи верхней части нижнего ориентирующего корпуса 150 защелки, так и верхней части верхнего ориентирующего корпуса 140 защелки. Как видно из этого примера, может быть реализовано множество пригодных самоориентирующихся положений фиксации путем интеграции множества пар ориентирующего корпуса и защелочного соединения в составе корпуса, чтобы обеспечить множество точек фиксации скважинных отклонителей для содействия бурению множества боковых скважин. Например, после установки нижнего ориентирующего корпуса 150 защелки выполнение процедуры вернется к блоку 1204, и начнется выполнение того же способа установки ориентации верхней защелки.
[51] Любая комбинация ориентирующего корпуса, обсадной колонны или унифицированного защелочного соединения или их множества может быть физически соединена над поверхностью перед спуском в скважину или может по отдельности спускаться в скважину, и соединение устанавливается внутри ствола скважины.
[52] На фиг. 13 проиллюстрирована блок-схема операций, которые включают в себя унифицированный самоориентирующийся селективный запираемый защелочный узел, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. На фиг. 13, со ссылками на фиг. 1 и фиг. 3, проиллюстрирована блок-схема 1300 операций, которые включают в себя унифицированный самоориентирующийся селективный запираемый защелочный узел, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.
[53] После установки защелочного соединения и ориентирующего корпуса в скважине может проводиться оценка ориентации по меньшей мере одного из ориентирующего корпуса в соответствии с блоком 1320. Такая оценка может быть выполнена посредством использования вспомогательного инструмента, оборудования ИПБ (измерения в процессе бурения) или унифицированного ориентирующего инструмента в забое скважины. В блоке 1322, ориентирующий инструмент 164 выбирают и подготавливают к спуску на основе известных свойств ориентирующего корпуса 154. В блоке 1324, определяют, должны ли ориентирующий инструмент 164 и селективный запираемый защелочный инструмент 162 соединяться напрямую или требуется распорная труба, чтобы обеспечить возможность размещения ориентирующего инструмента 164 в ориентирующем корпусе 154, тогда как селективный запираемый защелочный инструмент 162 располагается в защелочном соединении 152.
[54] Если требуется распорная труба, то распорная труба 166 будет прикреплена между ориентирующим инструментом 164 и селективным запираемым защелочным инструментом 162 в блоке 1326. После того как распорная труба 166 будет прикреплена к ориентирующему инструменту 164, селективный запираемый защелочный инструмент 162 будет прикреплен к распорной трубе в блоке 1328, чтобы образовать самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160. Если распорная труба не будет использоваться между самоориентирующимся селективным запираемым защелочным инструментом, тогда самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент прикрепляют непосредственно к ориентирующему инструменту в блоке 1328, собирая самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент без распорной трубы.
[55] В блоке 1330, оператор бурения может дополнительно прикрепить один или более дополнительных инструментов к самоориентирующемуся селективному запираемому защелочному инструменту 160. Затем самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 могут спускать в скважину до тех пор, пока инструментом не будет достигнуто целевое положение фиксации в блоке 1332. В блоке 1334, рабочие параметры, такие как скорость спуска или прилагаемое усилие, могут быть изменены, чтобы обеспечить самоориентирование запираемого защелочного инструмента 160. Затем в блоке 1336, прилагается направленная вверху нагрузка, по существу, параллельная оси ствола скважины, к самоориентирующемуся селективному запираемому защелочному инструменту 160, чтобы освободить подвижный опорный элемент 334 из его первого положения. Как только сначала освобождается подвижный опорный элемент 334, прилагается нагрузка спуска с поверхности до тех пор, пока подвижный опорный элемент 334 не будет зафиксирован в положении 318 запирания опоры посредством комплекта стопорных колец 312 во время второго этапа 1338 фиксирования. В блоке 1340, самоориентирующийся селективный запираемый защелочный инструмент 160 извлекают из скважины путем приложения направленной вверх нагрузки с поверхности до тех пор, пока не будет срезан как комплект стопорных колец 312, так и комплект срезных штифтов 324, а инструмент не будет вытянут обратно по направлению к поверхности ствола скважины.
Приведенные в качестве примера варианты реализации изобретения
[56] Некоторые варианты реализации изобретения могут включать в себя устройство, содержащее цилиндрический корпус с периферическим сжимаемым в радиальном направлении выступом, оправку, соосную с цилиндрическим корпусом и образующую кольцевой объем между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и оправкой, периферический опорный элемент, который расположен по меньшей мере частично внутри кольцевого объема, предназначенного для усиления периферического сжимаемого в радиальном направлении выступа в противодействии сжатию, и подвижную периферическую защелку, прикрепленную соосно к цилиндрическому корпусу и способную к обратимому сжиманию к оси цилиндрического корпуса.
[57] В некоторых вариантах реализации изобретения периферический сжимаемый в радиальном направлении выступ имеет плоскую поверхность с нормалью поверхности, обращенной к одному концу цилиндрического корпуса.
[58] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит периферический компонент, прикрепленный к периферическому опорному элементу, при этом периферический компонент предназначен для перемещения со скольжением вдоль оси цилиндрического корпуса.
[59] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит первый шлицевой элемент, прикрепленный по меньшей мере к одному периферическому опорному элементу и периферический компонент, при этом первый шлицевой элемент функционально соединен со вторым шлицевым элементом, соединенным по меньшей мере с одним из цилиндрического корпуса и оправки, чтобы ограничить вращательное движение периферического опорного элемента.
[60] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит первый разъемный соединительный элемент, который прикрепляет периферический опорный элемент в зафиксированном положении внутри кольцевого объема, при этом периферический опорный элемент усиливает периферический сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию в радиальном направлении, и второй разъемный соединительный элемент, который прикрепляет периферический опорный элемент в разомкнутом положении внутри кольцевого объема, при этом периферический опорный элемент не усиливает периферический сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию в радиальном направлении.
[61] В некоторых вариантах реализации изобретения первый разъемный соединительный элемент является срезным штифтом, а второй разъемный соединительный элемент является стопорным кольцом.
[62] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит приподнятый по окружности элемент, расположенный в радиальном направлении под трубчатым узлом и размещенный для физического усиления подвижной периферической защелки в противодействии радиальному сжатию, первую поверхность приподнятого по окружности элемента с первой нормалью поверхности, обращенной радиально от первого осевого направления, и вторую поверхность приподнятого по окружности элемента со второй нормалью поверхности, обращенной в первом осевом направлении.
[63] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит сжатую пружину, расположенную для перемещения подвижной периферической защелки в осевом направлении при срезе третьего разъемного соединительного элемента.
[64] В некоторых вариантах реализации изобретения система содержит первый трубчатый корпус с профилем периферической защелки и внутренним периферическим выступом, расположенным на внутренней поверхности первого трубчатого корпуса, второй трубчатый корпус, прикрепленный к одному концу первого трубчатого корпуса, причем по меньшей мере один ориентирующий профиль расположен на внутренней поверхности второго трубчатого корпуса, ориентирующий инструмент, располагаемый во втором трубчатом корпусе, при этом выступ выполнен с возможностью функционального зацепления с ориентирующим профилем второго трубчатого корпуса, цилиндрический корпус с периферическим сжимаемым в радиальном направлении выступом, который прикреплен к ориентирующему инструменту, оправку, соосную с цилиндрическим корпусом и образующую кольцевой объем между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и оправкой, периферический опорный элемент, который по меньшей мере частично находится в кольцевом объеме, который усиливает периферический сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию; и подвижную периферическую защелку, прикрепленную соосно к цилиндрическому корпусу и выполненную с возможностью обратимого сжатия в ось цилиндрического корпуса.
[65] В некоторых вариантах реализации изобретения система дополнительно содержит башмак направляющего инструмента с косым срезом, прикрепленный к внутренней поверхности второго трубчатого корпуса, ориентирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности второго трубчатого корпуса и параллельный оси второго трубчатого корпуса; и ориентирующий инструмент, при этом ориентирующий инструмент имеет одинарный ориентирующий выступ, форма которого обеспечивает функциональное зацепление с ориентирующим профилем.
[66] В некоторых вариантах реализации изобретения первая секция обсадной колонны расположена между первым трубчатым корпусом и вторым трубчатым корпусом, а вторая секция трубы расположена между ориентирующим инструментом и цилиндрическим корпусом.
[67] В некоторых вариантах реализации изобретения система дополнительно содержит первый разъемный соединительный элемент, который прикрепляет периферический опорный элемент в зафиксированном положении внутри кольцевого объема, при этом периферический опорный элемент усиливает периферический сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии радиальному сжатию, и второй разъемный соединительный элемент, который прикрепляет периферический опорный элемент в разомкнутом положении внутри кольцевого объема, при этом периферический опорный элемент не усиливает периферический сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии радиальному сжатию.
[68] В некоторых вариантах реализации изобретения профиль периферической защелки дополнительно содержит множество периферических канавок, которые функционально входят в зацепление с периферическим сжимаемым в радиальном направлении выступом.
[69] В некоторых вариантах реализации изобретения система дополнительно содержит верхний трубчатый корпус с верхним профилем периферической защелки, который функционально входит в зацепление с периферическим сжимаемым в радиальном направлении выступом.
[70] В некоторых вариантах реализации изобретения система дополнительно содержит верхний трубчатый корпус с верхним профилем периферической защелки, который функционально входит в зацепление с периферическим сжимаемым в радиальном направлении выступом.
[71] В некоторых вариантах реализации изобретения способ включает спускание скважинного инструмента с цилиндрическим корпусом в скважину до тех пор, пока цилиндрический корпус не будет расположен внутри первого трубчатого корпуса, приложение осевой направленной вверх нагрузки к скважинному инструменту для функционального зацепления подвижной периферической защелкой, прикрепленной к скважинному инструменту с внутренним выступом, прикрепленным к внутренней поверхности первого трубчатого корпуса, приложение осевой направленной вверх нагрузки к скважинному инструменту для высвобождения первого разъемного соединительного элемента, который закрепляет периферический опорный элемент в разомкнутом положении в кольцевом объеме внутри скважинного инструмента, и приложение осевой нагрузки спуска к скважинному инструменту для перемещения с возможностью скольжения периферийного опорного элемента до тех пор, пока второй разъемный соединительный элемент не закрепит периферийный опорный элемент в зафиксированном положении в кольцевом объеме и не удерживает периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ на цилиндрическом корпусе в противодействии сжатию внутрь.
[72] В некоторых вариантах реализации изобретения способ дополнительно включает спуск скважинного инструмента к верхнему трубчатому корпусу, при этом периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ функционально входит в зацепление с верхним профилем периферийной защелки на верхнем трубчатом корпусе, и спуск скважинного инструмента через верхний трубчатый корпус до тех пор, пока он не достигнет первого трубчатого корпуса.
[73] В некоторых вариантах реализации изобретения способ дополнительно включает приложение осевой направленной вверх нагрузки к периферийному опорному элементу для высвобождения второго разъемного соединительного элемента, который прикрепляет периферийный опорный элемент.
[74] В некоторых вариантах реализации изобретения способ дополнительно включает приложение осевой направленной вверх нагрузки к периферийному опорному элементу для высвобождения третьего разъемного соединительного элемента, прикрепленному к подвижной периферийной защелке, который прикрепляет подвижную периферийную защелку.
[75] В некоторых вариантах реализации изобретения способ дополнительно включает использование ориентирующего инструмента, прикрепленного к цилиндрическому корпусу, для функционального зацепления с ориентирующим профилем ориентирующего трубчатого элемента.
[76] В некоторых вариантах реализации изобретения способ дополнительно включает прикрепление третьего инструмента над цилиндрическим корпусом таким образом, чтобы крутящий момент, испытываемый третьим инструментом, передавался на ориентирующий инструмент.
[77] Множество экземпляров может быть предусмотрено для компонентов, операций или конструкций, описанных в данном документе как один экземпляр. Например, хотя на фиг.1 проиллюстрированы два комплекта ориентирующих корпусов защелки, скважинная система может содержать любое количество ориентирующих корпусов защелки. И наконец, границы между различными компонентами и операциями являются несколько произвольными, и конкретные операции иллюстрируются в контексте конкретных иллюстративных конфигураций. Другие распределения функциональности предусмотрены и могут подпадать под объем данного изобретения. В общем, конструкции и функциональные возможности, представленные как отдельные компоненты в приведенных в качестве примера конфигурациях, могут быть реализованы как объединенная конструкция или компонент. Точно так же конструкции и функциональные возможности, представленные как один компонент, могут быть реализованы как отдельные компоненты. Эти и другие варианты, модификации, дополнения и улучшения могут подпадать под объем данного изобретения.
[78] Использование фразы «по меньшей мере один из», предшествующей списку с союзом «и», не должно рассматриваться как исчерпывающий перечень и не должно толковаться как перечень категорий с одним элементом из каждой категории, если специально не указано иное. Предложение, в котором приведен «хотя бы одно из А, Б и В», может быть нарушено только одним из перечисленных элементов, несколькими из перечисленных элементов, а также одним или более элементами из перечня и другим элементом, не приведенным в перечне.
[79] Если не указано иное, любое использование любой формы терминов «соединять», «входить в зацепление», «соединиться», «прикреплять» или любого другого термина, описывающего взаимодействие между элементами, не подразумевает ограничение взаимодействия прямым взаимодействием между элементами и может также включать косвенное взаимодействие между описанными элементами. В предшествующем обсуждении и в формуле изобретения описание относится к направлению вверх или вниз как к относительным направлениям, а не абсолютным направлениям. Термины «вверх», «верхний», «по направлению вверх» или «направление извлечения» описывают направление к поверхности ствола скважины независимо от ориентации ствола скважины. Аналогичным образом, термины «вниз», «нижний», «по направлению вниз», «в направлении забоя скважины» или «направление спуска» описывают направление к конечному концу ствола скважины независимо от ориентации ствола скважины. Ссылка на движение во что-то или из чего-то будет дана для целей описания, причем «в», «внутренний» или «внутрь» означают по направлению к центру или центральной оси ствола скважины, а «из», «внешний» или «наружу» означают в направлении скважинного трубчатого элемента и/или стенки ствола скважины. Ссылка на «продольный», «в продольном направлении» или «в осевом направлении» означает направление, по существу, выровненное с основной осью ствола скважины и/или скважинным трубчатым элементом. Ссылка на «радиальный» или «в радиальном направлении» означает направление, по существу, выровненное с линией между основной осью ствола скважины и/или скважинным трубчатым элементом и стенкой ствола скважины, которая, по существу, перпендикулярна основной оси ствола скважины и/или скважинному трубчатому элементу, хотя радиальное направление не должно проходить через центральную ось ствола скважины и/или скважинного трубчатого элемента. Термин «ключи периферийной защелки» может означать как комплект непрерывных цанг, окружающих цилиндр, так и набор распределенных периферийных форм, которые являются симметричными в окружном направлении. Различные характеристики, упомянутые выше, а также другие отличительные признаки и характеристики, описанные более подробно выше, будут очевидны для специалистов в данной области техники с помощью данного изобретения после ознакомления со следующим подробным описанием вариантов реализации изобретения и со ссылкой на сопроводительные графические материалы.
1. Самоориентирующийся селективный запираемый узел для регулирования глубины и положения в подземном пласте, содержащий: цилиндрический корпус с периферийным сжимаемым в радиальном направлении выступом; оправку, соосную с цилиндрическим корпусом и образующую кольцевой объем между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и оправкой; периферийный опорный элемент, который по меньшей мере частично находится в кольцевом объеме, предназначенный для усиления периферийного сжимаемого в радиальном направлении выступа в противодействии сжатию; и подвижную периферийную защелку, прикрепленную соосно к цилиндрическому корпусу и обратимо сжимаемую к оси цилиндрического корпуса.
2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ имеет плоскую поверхность с нормалью поверхности, обращенной к одному концу цилиндрического корпуса.
3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит периферийный компонент, прикрепленный к периферийному опорному элементу, при этом периферийный компонент предназначен для перемещения с возможностью скольжения вдоль оси цилиндрического корпуса, первый шлицевой элемент прикреплен по меньшей мере к одному из периферийному опорному элементу и периферийному компоненту, причем первый шлицевой элемент функционально входит в зацепление со вторым шлицевым элементом, прикрепленным по меньшей мере к одному цилиндрическому корпусу и оправке для ограничения вращательного движения периферийного опорного элемента.
4. Узел по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит: первый разъемный соединительный элемент, который закрепляет периферийный опорный элемент в зафиксированном положении внутри кольцевого объема, при этом периферийный опорный элемент усиливает периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию в радиальном направлении, при этом первый разъемный соединительный элемент является срезным штифтом; и второй разъемный соединительный элемент, который закрепляет периферийный опорный элемент в разомкнутом положении внутри кольцевого объема, при этом периферийный опорный элемент не усиливает периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию в радиальном направлении, при этом второй разъемный соединительный элемент является стопорным кольцом.
5. Узел по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит: трубчатый узел корпуса защелки, который соосен с цилиндрическим корпусом и расположен на одном конце цилиндрического корпуса; множество кольцевых пазов на трубчатом узле корпуса защелки, при этом подвижная периферийная защелка выступает по меньшей мере из одного множества кольцевых пазов; третий разъемный соединительный элемент, прикрепленный к подвижной периферийной защелке, который ограничивает осевое перемещение подвижной периферийной защелки; приподнятый по окружности элемент, расположенный в радиальном направлении под трубчатым узлом корпуса защелки и предназначенный для физического усиления подвижной периферийной защелки в противодействии сжатию в радиальном направлении; первую поверхность приподнятого по окружности элемента с первой нормалью поверхности, обращенной в радиальном направлении от первого осевого направления; вторую поверхность приподнятого по окружности элемента со второй нормалью поверхности, обращенной к первому осевому направлению; и сжатую пружину, расположенную таким образом, чтобы перемещать подвижную периферийную защелку в осевом направлении при срезе третьего разъемного соединительного элемента.
6. Скважинная система, в которой используют самоориентирующийся запираемый защелочный узел, содержит: первый трубчатый корпус с профилем периферийной защелки и внутренним периферийным выступом, расположенным на внутренней поверхности первого трубчатого корпуса; второй трубчатый корпус, прикрепленный к одному концу первого трубчатого корпуса, по меньшей мере с одним ориентирующим профилем, расположенным на внутренней поверхности второго трубчатого корпуса; ориентирующий инструмент, размещаемый внутри второго трубчатого корпуса, при этом выступ выполнен с возможностью зацепления с ориентирующим профилем второго трубчатого корпуса; цилиндрический корпус с периферийным сжимаемым в радиальном направлении выступом, который прикреплен к ориентирующему инструменту; оправку, соосную с цилиндрическим корпусом и образующую кольцевой объем между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и оправкой; периферийный опорный элемент, который, по меньшей мере, частично находится внутри кольцевого объема, который усиливает периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию; и подвижную периферийную защелку, прикрепленную соосно к цилиндрическому корпусу и обратимо сжимаемую в ось цилиндрического корпуса.
7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что дополнительно содержит: башмак направляющего инструмента с косым срезом, прикрепленный к внутренней поверхности второго трубчатого корпуса; ориентирующий профиль, расположенный на внутренней поверхности второго трубчатого корпуса и параллельный оси второго трубчатого корпуса; и ориентирующий инструмент, при этом ориентирующий инструмент имеет один ориентирующий выступ, который выполнен с возможностью функционального зацепления с ориентирующим профилем.
8. Система по п. 6, отличающаяся тем, что первая секция обсадной колонны расположена между первым трубчатым корпусом и вторым трубчатым корпусом, а вторая секция насосно-компрессорных труб расположена между ориентирующим инструментом и цилиндрическим корпусом.
9. Система по п. 6, отличающаяся тем, что дополнительно содержит: первый разъемный соединительный элемент, который закрепляет периферийный опорный элемент в зафиксированном положении внутри кольцевого объема, причем периферийный опорный элемент усиливает периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию в радиальном направлении; и второй разъемный соединительный элемент, который закрепляет периферийный опорный элемент в разомкнутом положении внутри кольцевого объема, причем периферийный опорный элемент не усиливает периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ в противодействии сжатию в радиальном направлении.
10. Система по п. 6, отличающаяся тем, что профиль периферийной защелки состоит из множества кольцевых канавок, которые функционально входят в зацепление с периферийным сжимаемым в радиальном направлении выступом; и при этом система содержит верхний трубчатый корпус с верхним периферийным профилем защелки, который функционально входит в зацепление с периферийным сжимаемым в радиальном направлении выступом.
11. Способ установки и использования унифицированной самоориентирующейся селективной запираемой защелочной системы включает: спуск скважинного инструмента с цилиндрическим корпусом в скважину до тех пор, пока цилиндрический корпус не будет расположен внутри первого трубчатого корпуса; приложение осевой направленной вверх нагрузки к скважинному инструменту для функционального зацепления с подвижной периферийной защелкой, прикрепленной к скважинному инструменту, внутренним выступом, прикрепленным к внутренней поверхности первого трубчатого корпуса; приложение осевой направленной вверх нагрузки к скважинному инструменту для высвобождения первого разъемного соединительного элемента, который закрепляет периферийный опорный элемент в разомкнутом положении в кольцевом объеме внутри скважинного инструмента; и приложение осевой нагрузки спуска к скважинному инструменту для перемещения с возможностью скольжения периферийного опорного элемента до тех пор, пока второй разъемный соединительный элемент не закрепит периферийный опорный элемент в зафиксированном положении в кольцевом объеме и не будет удерживать периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ на цилиндрическом корпусе в противодействии сжатию внутрь.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает: спуск скважинного инструмента к верхнему трубчатому корпусу, при этом периферийный сжимаемый в радиальном направлении выступ функционально входит в зацепление с верхним периферийным профилем защелки на верхнем трубчатом корпусе; и спуск скважинного инструмента через верхний трубчатый корпус, пока он не достигнет первого трубчатого корпуса.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает: приложение осевой направленной вверх нагрузки к периферийному опорному элементу для высвобождения второго разъемного соединительного элемента, который закрепляет периферийный опорный элемент.
14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает: приложение осевой направленной вверх нагрузки к периферийному опорному элементу для высвобождения третьего разъемного соединительного элемента, прикрепленного к подвижной периферийной защелке, которая закрепляет подвижную периферийную защелку.
15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает: использование ориентирующего инструмента, прикрепленного к цилиндрическому корпусу, для функционального зацепления с ориентирующим профилем ориентирующего трубчатого элемента; и прикрепление третьего инструмента над цилиндрическим корпусом таким образом, чтобы крутящий момент, испытываемый третьим инструментом, передавался на ориентирующий инструмент.
