高性能单次起下作业锁定衬套和用于操作其的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310093946.2

申请日:

2013.03.22

公开号:

CN103321598A

公开日:

2013.09.25

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 23/00申请日:20130322|||公开

IPC分类号:

E21B23/00

主分类号:

E21B23/00

申请人:

韦特柯格雷公司

发明人:

N.P.格特; C.F.贝姆; D.R.巴恩哈特

地址:

美国德克萨斯州

优先权:

2012.03.23 US 13/428,980

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

肖日松;谭祐祥

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内容摘要

公开了一种高性能单次起下作业锁定衬套(25)和用于操作其的方法。该锁定衬套(25)包括管状本体(27),其将锁环(41)和赋能环(43)承载在管状本体(27)的上部部分(29)周围。赋能环(43)包括凸轮部分(45),其被插置在锁环(41)与管状本体(27)之间,使得凸轮部分(45)和锁环(41)在未坐封位置沿配合的凸轮表面(53,59)重叠。下送工具承载锁定衬套(25)以坐放在套管悬挂器(21)上。下送工具被致动以向下驱动赋能环(43),使得配合的凸轮表面(53,59)互相作用以使锁环(41)向外径向地移动成与形成在井口(13)中的锯齿(63)接合。

权利要求书

1.    一种井口组件(11),包括:
具有孔眼(7)的井口(13),所述孔眼(7)具有带槽轮廓(63);
一个或多个套管悬挂器(21),其在所述带槽轮廓(63)下方坐放在所述孔眼(7)中;以及
环形锁定衬套(25),其共轴地插入所述孔眼(7)中;
锁环(41),其坐封在所述锁定衬套(25)与所述带槽轮廓(63)之间的环形空间中并可选择性地从与所述带槽轮廓(63)向内径向地隔开的下送位置移动到与所述带槽轮廓(63)接触的坐封位置;
赋能环(43),其具有环形部分,所述环形部分在所述锁环(41)位于所述下送位置时与超过50%的所述锁环(41)面对所述锁定衬套(25)的表面接触并在所述坐封位置与约80%的所述锁环(41)面对所述锁定衬套(25)的表面接触。

2.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,所述井口组件(11)还在所述锁环(41)的内表面上包括轮廓(30),所述轮廓(30)与在所述套管悬挂器(21)的内表面上的轮廓大致相似,使得用于坐放所述套管悬挂器(21)的下送工具能被用于坐放所述锁环(41)。

3.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,所述井口组件(11)还包括挡圈(47),所述挡圈(47)联接到所述锁定衬套(25)上,并在所述锁环(41)位于所述下送位置时向外径向地突出到所述赋能环(43)的内表面中的凹槽(51)的下部部分中,且在所述锁环(41)位于所述坐封位置时突出到所述凹槽(51)的上部部分中。

4.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,所述赋能环(43)与所述锁环(41)接触,以限定与所述井口组件(11)的轴线偏离约四度的配合的锥形表面(53,59)。

5.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,所述赋能环(43)移动高达所述锁环(41)的约三分之一高度的距离,以使所述锁环(41)从下送位置移动到坐封位置。

6.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,锁环凸轮表面(59)和赋能环凸轮表面(53)具有形成在每一个凸轮表面(53,59)的下端上的配合止动件(71,73),所述止动件(71,73)适于在所述锁环凸轮表面(59)和所述赋能环凸轮表面(53)完全接合时接合,以将所述赋能环(43)和所述锁环(41)固连在所述坐封位置。

7.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,所述锁环(41)包括从所述锁环(41)的上部边沿延伸到所述锁环(41)的下部边沿的锯槽(4)以形成开口环。

8.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,所述锁环(41)包括从所述锁环(41)的上部边沿(44)和下部边沿(42)中的至少一个延伸的一个或多个锯槽(40),所述锯槽(40)绕所述锁环(41)周向地隔开。

9.
    根据权利要求1所述的井口组件(11),其特征在于,所述锁环(41)包括从所述锁环(41)的上部边沿(44)和下部边沿(42)延伸的多个锯槽(40),所述锯槽(40)绕所述锁环(41)周向地隔开。

10.
    一种适于供海底井口组件(11)使用的锁定衬套(25),包括:
具有轴线(9)和中心孔眼(7)的管状本体(27),所述管状本体(27)具有适于坐放在悬挂器(21)上的下端(31)和位于所述管状本体(27)的外径部分上的面朝上的台肩(39);
定位在所述面朝上的台肩(39)上并包围所述管状本体(27)的锁环(41),所述锁环(41)具有带环形锁环凸轮表面(59)的内径;以及
赋能环(43),其包围所述管状本体(27)并适于使所述锁环(41)与井口(13)的内径表面接合,所述赋能环(43)包括在未坐封位置被插置在所述管状本体(27)与所述锁环(41)之间的下部部分(45),所述下部部分(45)具有外径凸轮表面(53),所述外径凸轮表面(53)沿与所述井口组件(11)的轴线(9)偏离高达约7度的界面与所述环形锁环凸轮表面(59)滑动接触,使得当所述赋能环(43)向下轴向地移动高达所述锁环(41)的约三分之一高度的距离时,所述赋能环(43)的外径凸轮表面(53)接合所述环形锁环凸轮表面(59),以使所述锁环(41)移动成与所述井口(13)的内径接合而到达提高锁定性能的坐封位置。

11.
    根据权利要求10所述的锁定衬套(25),其特征在于,所述锁定衬套(25)还包括被插置在所述赋能环(43)与所述管状本体(27)的上部部分(29)之间的挡圈(47),所述挡圈(47)适于接合形成在所述赋能环(43)的上部部分中的凹槽(51)的面朝上的台肩(65)和面朝下的台肩(69),以限制所述赋能环(43)的轴向移动。

12.
    根据权利要求10所述的锁定衬套(25),其特征在于,交界的凸轮表面(53,59)与所述轴线偏离约4度。

13.
    根据权利要求13所述的锁定衬套(25),其特征在于,所述赋能环凸轮表面(53)和所述锁环凸轮表面(59)形成摩擦锁定,以将所述赋能环(43)和所述锁环(41)固连在所述坐封位置。

14.
    根据权利要求10所述的锁定衬套(25),其特征在于,所述赋能环(43)的凸轮部分(45)在所述未坐封位置沿所述锁环(41)的至少三分之二高度与所述锁环(41)重叠并在所述坐封位置与所述锁环(41)的高达95%重叠。

15.
    根据权利要求10所述的锁定衬套(25),其特征在于,多个抗剪元件(67)在下送操作期间相对于所述管状本体(27)将所述赋能环(43)保持在所述下送位置。

16.
    根据权利要求10所述的锁定衬套(25),其特征在于,所述锁环(41)包括从所述锁环(41)的上部边沿(44)和下部边沿(42)中的至少一者延伸的一个或多个锯槽(40),所述锯槽(40)绕所述锁环(41)周向地隔开。

17.
    一种将锁定衬套(25)下送并坐封在井口中的方法,所述方法包括:
(a) 提供锁定衬套(25),其具有配置在所述锁定衬套(25)的面朝上的台肩(39)上的锁环(41)以及赋能环(43),所述赋能环(43)被固连至所述锁定衬套(25)的上部部分(29),使得所述赋能环(43)的凸轮部分(45)在所述锁定衬套(25)与所述锁环(41)之间延伸并沿所述锁环(41)的至少50%高度与所述锁环(41)重叠;
(b) 将所述锁定衬套(25)下送到坐放和坐封在所述井口(13)的孔眼(7)中的套管悬挂器(21);
(c) 致动所述下送工具,以使所述赋能环(43)轴向向下地移动,以使所述赋能环(43)的凸轮部分(45)上的赋能环凸轮表面(53)与所述锁环(41)的内径上的锁环凸轮表面(59)接合,所述赋能环(43)沿所述锁环(41)的至少80%的高度与所述锁环(41)重叠;以及
(d) 使所述锁环(41)响应于所述赋能环(43)的向下轴向移动而径向向外地移动成与所述井口(13)的内径接合,由此坐封所述锁定衬套(25)。

18.
    根据权利要求17所述的方法,其特征在于,步骤(c)还包括剪切相对于所述锁定衬套(24)将所述赋能环(43)保持在在上的轴向位置的一个或多个抗剪元件(67)。

19.
    根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法还包括接合在所述赋能环凸轮表面(53)和所述锁环凸轮表面(59)上的成对匹配的止动件(71,73),以将所述赋能环(43)和所述锁环(41)固连在所述坐封位置。

20.
    根据权利要求17所述的方法,其特征在于,步骤(a)还包括将所述赋能环(43)定位成使得所述赋能环(43)沿所述锁环(41)的至少三分之二高度与所述锁环(41)重叠。

说明书

高性能单次起下作业锁定衬套和用于操作其的方法
技术领域
本发明一般而言涉及井管件和悬挂器,且具体而言涉及用于提高管件锁定性能的锁定衬套和用于操作其的方法。
背景技术
典型地,锁定衬套可被下送至井下以坐放(land)并坐封(set)在套管悬挂器上方,从而提供另外的套管锁定性能。由于套管柱的热膨胀,可需要锁定衬套。锁定衬套通过共享施加至套管悬挂器的循环轴向负载而提高锁定衬套下方的长期坐置(seat)可靠性。为了适当地坐放和坐封锁定衬套,锁定衬套典型地紧邻锁环凹槽下送,锁环凹槽在套管悬挂器轴向上方形成在海底井口中。通常,操作需要在锁定衬套的下送和坐封前下送印模(lead impression)工具。印模工具确定用于锁定衬套的适当坐放的锁环凹槽的高度。但是,该步骤常常由于与使用钻机执行另外的工具起下作业(trip)相关的成本而被回避。典型地,在不检查锁环凹槽高度的情况下下送、坐放和坐封锁定衬套。
如果锁定衬套存在问题,则随后可移除锁定衬套并使用印模工具来检查锁环凹槽的高度。这增加了另外的井下起下作业且可显著增加与完井相关的成本。在使用印模工具的情况下,井套管的用于处理向上的轴向负载的性能将下降,直至安装了锁定衬套。这会使井更易于在较长的时间段发生井喷。再者,许多锁定衬套在一些较深的井装置中不具有充分的抵抗施加至套管悬挂器的向上的轴向力的性能。因此,存在对可在不使用印模工具的情况下下送的单次起下作业锁定衬套的需求,该锁定衬套还具有大于本领域中已知的负载性能。
发明内容
通过提供了一种单次起下作业高性能锁定衬套和一种操作其的方法的本发明的优选实施例来大体解决或规避这些和其它问题并且大体实现技术优点。
根据本发明的一个实施例,公开了一种井口组件。该井口组件包括具有包含带槽轮廓的孔眼的井口、在带槽轮廓下方坐放在孔眼中的一个或多个套管悬挂器、以及锁定衬套,该锁定衬套具有管状本体、锁环和可取回地坐放在孔眼中的赋能环。该锁定衬套适于提高井口的锁定性能。该锁定衬套包括具有轴线和中心孔眼的管状本体,该管状本体具有适于坐放在悬挂器上的下端和位于管状本体的外径部分上的面朝上的台肩。该锁定衬套还包括定位在面朝上的台肩上并包围管状本体的锁环。该锁环在锁环的内径上具有环形锁环凸轮表面。赋能环包围管状本体并适于使锁环与井口的内径表面接合。赋能环包括在未坐封位置插置在管状本体与锁环之间的下部部分。该下部部分具有外径凸轮表面,其适于接合环形锁环凸轮表面,使得当赋能环向下轴向地移动时,赋能环的外径凸轮表面接合环形锁环凸轮表面,以使锁环移动成与井口的内径接合而到达提高锁定性能的坐封位置。
根据本发明的另一个实施例,公开了一种适于提高在单次起下作业中的锁定性能的锁定衬套。该锁定衬套包括具有轴线和中央孔眼的管状本体。该管状本体具有适于坐放在悬挂器上的下端和位于管状本体的外径部分上的面朝上的台肩。锁环定位在面朝上的台肩上并包围管状本体。该锁环在锁环的内径上具有环形锁环凸轮表面。赋能环包围管状本体并适于使锁环与井口的内径表面接合。赋能环包括在未坐封位置插置在管状本体与锁环之间的下部部分。该下部部分具有外径凸轮表面,其适于接合环形锁环凸轮表面,使得当赋能环向下轴向地移动时,赋能环的外径凸轮表面接合环形锁环凸轮表面,以使锁环移动成与井口的内径接合而到达提高锁定性能的坐封位置。
根据本发明的又一个实施例,公开了一种将锁定衬套下送并坐放在井口中的方法。该方法提供锁定衬套,其具有配置在锁定衬套的面朝上的台肩上的锁环以及赋能环,该赋能环被固连在锁定衬套的上部部分上,使得赋能环的被插置在锁环与锁定衬套之间的凸轮部分与锁环重叠。该方法将锁定衬套下送到坐放并坐封在井口的孔眼中的套管悬挂器。该方法致动下送工具以使赋能环向下轴向地移动以使在赋能环的凸轮部分上的赋能环凸轮表面与在锁环的内径上的锁环凸轮表面接合。该方法使锁环响应于赋能环的向下轴向移动而向外径向地移动成与井口的内径接合,由此坐封锁定衬套。
实施例的一个优点在于其提供一种提高了总锁定性能的锁定衬套。此外,所公开的实施例提供了一种减少了安装时间的锁定衬套。在一些实施例中,下送、坐放和坐封锁定衬套所需的时间由于在单次起下作业中下送、坐放和坐封锁定衬套的能力而减少超过50%。在另一个优点中,所公开的实施例提供了一种可使用标准下送和取回工具下送和坐封的锁定衬套,由此减少了钻井和安装成本。这可通过减少安装所需的专用工具的数量来实现。此外,所公开的锁定衬套可在不首先下送印模工具来确定井口中的锁定凹槽或锯齿的位置的情况下下送。在又一个优点中,所公开的实施例提供了一种容纳由于井口中的碎屑而较高地放置或坐放的管道和套管悬挂器的锁定衬套。
附图说明
为了获得并可更详细地理解其中使本发明的特征、优点和目的以及其它将变得显而易见的方式,可参考在附图中示出的本发明的实施例来对以上简要概括的发明进行更具体的描述,附图形成该说明书的一部分。然而,应注意到,附图仅示出本发明的优选实施例且因此不被认为限制了本发明的范围,因为本发明可允许其它等效的实施例。
图1是根据本发明的一个实施例的具有配置在其中的套管悬挂器和锁定衬套的井口的剖视图。
图2是根据本发明的一个实施例的位于未坐封位置的坐放在套管悬挂器中的锁定衬套的局部剖视图。
图3是根据本发明的一个实施例的位于未坐封位置的锁定衬套的一部分的剖视图。
图4A‑4D是根据本发明的一个实施例的由图3的锁定衬套承载的锁环的实施例。
图5是根据本发明的一个实施例的位于坐封位置的坐放在套管悬挂器中的锁定衬套的局部剖视图。
图6是根据本发明的一个实施例的位于坐封位置的锁定衬套的一部分的剖视图。 
图7是具有在其上形成的止动件(detent)的图5的锁定衬套的部分的剖视图。
具体实施方式
现将在下文中参考示出了本发明的实施例的附图更充分地描述本发明。然而,本发明可以以多种不同形式来实施并且不应该被解释为受限于本文中所陈述的所示实施例。相反,提供这些实施例以使本公开将全面和完整,并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同附图标号始终表示相同元件。
在以下说明中,阐述了许多特定细节以提供对本发明的透彻理解。然而,对本领域技术人员而言将显然的是,可以在没有此类特定细节的情况下实施本发明。另外,在大多数情况下,已省略与钻机操作、海底组件连接、立管使用等有关的细节,因为此类细节并不认为是获得对本发明的完整理解所必需的并且被认为在相关领域技术人员的技能内。
如图1中所示,井口11包括高压罩13和低压罩15。高压罩13和低压罩15与通过井口11的中心孔眼或通路7的轴线9同心。在一个实施例中,井口11配置在位于海床(未示出)上的井眼(未示出)中。低压罩15的一部分延伸到井眼中。高压罩13配置在低压罩15中并坐封以形成井口11。在图示的实施例中,第一套管悬挂器17被坐放并坐封在高压罩13内,其中第一密封装置或密封组件19位于第一套管悬挂器17与高压罩13之间。如图所示,第二套管悬挂器21利用第二密封装置或密封组件23坐放和坐封。第二套管悬挂器21坐放在第一套管悬挂器17中。本领域技术人员将会理解的是,低压罩15、高压罩13、第一套管悬挂器17和第一密封组件19、以及第二套管悬挂器21和第二密封组件23可如本领域中已知的那样以任何合适方式下送、坐放和坐封。
在图示的实施例中,锁定衬套25可被下送并坐放在第二套管悬挂器21上。本领域技术人员将会认识到,其它实施例包括坐放在第一套管悬挂器17上的锁定衬套25。锁定衬套25包括具有如图2中所示的上部部分29和下部部分31的管状本体27。在一个实施例中,管状本体27包括从下部部分31的下端至上部部分29的上端的累计高度或总高度,其大致等于第二套管悬挂器21,从而形成可安装在第一套管悬挂器17和第二套管悬挂器21的顶部上的模块化组合件。下部部分31适于坐放在第二套管悬挂器21的面朝上的边沿33上。上部部分29具有适于由标准下送工具承载的内部轮廓30。例如,可使用钻杆下送工具(DPRT);或MS 700压力辅助式钻杆下送工具(PADRT)来下送锁定衬套25,这两种工具都可从GE油气公司(GE Oil and Gas, Inc.)的子公司Vetco Gray公司购得。此外,可使用与在以下专利文献中公开的下送工具相似的下送工具:2011年3月3日授予Gette的美国专利No. 7,909,107;2009年6月24日提交的Eppinghaus等人的美国专利申请No. 12/490,874;2010年8月13日提交的Eppinghaus等人的美国专利申请No. 12/856,462;以及2011年3月22日提交的Gette的美国专利申请No. 13/053,911,通过引用将它们全部结合于本文中。本领域技术人员将会理解的是,所公开的下送工具是示范性的且并非意在限制本文所公开的实施例的范围。可使用未在本文明确公开的其它下送工具来下送、坐放和坐封锁定衬套25。内部轮廓30将包括按需形成在上部部分29的内表面中的一个或多个凹槽、凹口、槽部或其它凹陷部,使得所选择的下送工具可以可释放地固连在锁定衬套上以用于锁定衬套25的下送和坐封。在一个实施例中,内部轮廓30与第二套管悬挂器21的内部轮廓匹配。
现参照图2,管状本体27具有中间部分35,其具有与高压罩13的内径大致相等的外径。管状本体27的中间部分35在下部部分31与上部部分29之间延伸。在锁定衬套25的外周上,中间部分35紧邻中间部分35与下部部分31的接合处形成面朝下的台肩37。锁定衬套25还包括与面朝下的台肩37相对并紧邻中间部分35与上部部分29的接合处的面朝上的台肩39。第二密封组件23的上部部分适于配合在由下部部分31的外径和中间部分35的面朝下的台肩37界定的环形凹槽内。如图所示,面朝下的台肩37可具有水平轮廓以容纳第二密封组件23的上端。例如,在图示的实施例中,面朝下的台肩37包括从下部部分31延伸的大致水平部分、与下部部分31相对地从水平部分朝中间部分延伸的柱形部分以及从柱形部分延伸到中间部分27的外径的锥形部分。如图所示,这三个部分与第二密封组件23的上部部分的形状匹配。本领域技术人员将会理解的是,在其它实施例中,面朝下的台肩37可具有不同形状的轮廓。在图示的实施例中,下部部分31的外径小于中间部分35的外径以容纳第二密封组件23。
环形锁环41定位在中间部分35的面朝上的台肩39上和上部部分29与高压罩13之间。赋能环43包围上部部分29的至少一部分并具有被插置在锁环41与上部部分29之间的凸轮部分45。轴向挡圈47的一部分驻留在包围上部部分29的外表面的凹槽49内。凹槽49从上部部分29的外径表面向内径向地延伸并可具有小于轴向挡圈47的总厚度的深度。轴向挡圈47的其余部分驻留在形成在赋能环43的内表面中的限位凹槽51内。限位凹槽51从赋能环43的内表面向外径向延伸,并可具有小于轴向挡圈47的总厚度的深度,使得轴向挡圈47的未驻留在凹槽49内的部分可驻留在限位凹槽51内。在图示的实施例中,轴向挡圈47具有与凹槽49的高度大致相等的高度,使得当轴向挡圈47驻留在凹槽49内时,轴向挡圈47相对于管状本体25的轴向移动受到限制。限位凹槽51可具有大于轴向挡圈47的高度的高度,使得赋能环43可如下文更详细所述地相对于管状本体25轴向地移动。当赋能环43相对于管状本体25轴向地移动时,限位凹槽51也将轴向地移动,使得轴向挡圈47将坐放在限位凹槽51的相对的台肩65、69上。
如图3中所示,赋能环43的凸轮部分45具有外径凸轮表面53。外径凸轮表面53在从凸轮部分53的下端55向上延伸的同时径向向外地成锥形。凸轮表面53的角度57可从约3至7度的范围选择并且在图示的实施例中为大约4度。锁环41包括具有与外径凸轮表面53的锥度匹配的锥度的内径表面59。凸轮表面53和内径表面59可视为配合的表面或配合的锥形表面。锁环41还具有大致平行于轴线9(图1)的外径表面61。当锁定衬套25坐放在第二套管悬挂器21上(图2)时,外径表面61可紧邻形成在高压罩13的内径表面上的多个锯齿63的至少一部分。本领域技术人员将会认识到,锯齿63具有如2011年9月20日提交的Phadke的共同待决美国专利申请No. 13/237,687中公开的轮廓,该申请通过引用合并于本文中。本领域技术人员将会理解的是,所公开的锯齿是示范性的且并非意在限制所公开的实施例的范围。设想具有不同轮廓的其它锯齿63且其被包括在所公开的实施例中。
在图2和图3中所示的已坐放但未坐封的位置,凸轮部分45的下端55与管状本体27的中间部分35的面朝上的台肩39间隔开。轴向挡圈47可与限位凹槽51的面朝上的台肩65接触。可选地,一个或多个柱形抗剪部件67可延伸穿过赋能环43中的径向地取向的孔眼并延伸到上部部分29的对应孔眼中。抗剪部件67可具有足以延伸穿过赋能环43的长度并座置在锁定衬套25的上部部分29内。抗剪部件67可具有被选定成提供适当的抗剪性能以在锁定衬套25的下送期间防止锁定衬套25的提早坐封的直径或厚度。抗剪部件67可在预定轴向力施加在赋能环43上之前将赋能环43维持在未坐封位置。
在图4A‑4D中所示的一些实施例中,锁环41包括适于减小安装和取回负载而不会不利地影响轴向承载性能的轴向锯槽(saw cut)40。在一个实施例中,锁环41具有周向地间隔开的单个锯槽40(图4B),其延伸穿过锁环41的侧壁和其一部分长度。锯槽40也延伸穿过锁环41使得锁环41可以是如在图4A中所示的开口环。在另一个实施例中,锁环41具有从锁环41的下部边沿42或上部边沿44延伸的锯槽,如分别在图4B和4C中所示。在这些实施例中,锯槽40未一直延伸穿过锁环41。在又一个实施例中,锁环41具有从下部边沿42和上部边沿44两者延伸的锯槽40,使得锁环41的非锯槽部分具有如图4D中所示的蛇形轮廓。在这些实施例中,锯槽40未一直延伸穿过锁环41。在这些实施例中的每一个中,锯槽40减小了锁环41中的箍应力,使得坐封和取回锁环41所需的力与不带锯槽40的锁环41相比减小。本领域技术人员将会理解,所公开的实施例还设想且包括不带锯槽40的锁环41。
如在图5和图6中所示,赋能环43可由诸如标准下送工具的下送工具向下轴向地驱动,该标准下送工具具有适于利用经如上所述的钻柱或立管供应的流体压力坐封第二密封组件23的液压致动的活塞。当赋能环43被向下轴向地驱动时,凸轮部分45的凸轮表面53将靠着锁环41的凸轮表面59滑动。锁环41和赋能环43的凸轮部分45的结合宽度大于面朝上的台肩39的宽度,因此当赋能环43被向下轴向地驱动时,互相作用的凸轮表面53和59将向外径向地驱动锁环41。锁环41的外径表面61将移动以邻接高压罩13的锯齿63。由此通过锯齿63的尖端产生的凹陷而使外径表面61变形。锯齿63的尖端与凹陷接合,以轴向地联接锁环41和高压罩13,由此坐封锁定衬套25。锁环41具有高度46,其容许与被第一密封组件19和第二密封组件23接合的锯齿的数量相比高达两倍的全部锯齿63的接合。这样,锁环41形成更高性能的接合并增加了用于锁定衬套25的锁定性能。
赋能环43可向下轴向地移动直至轴向挡圈47坐放在限位凹槽51的面朝下的台肩69上,从而止住赋能环41的进一步向下的轴向移动。在图示的实施例中,当赋能环43的向下轴向移动停止时,凸轮部分45的下端55从面朝上的台肩39回退。赋能环43的凸轮部分45在图3的未坐封位置与锁环41明显重叠。凸轮部分45在未坐封位置沿锁环41的大约三分之二高度在锁环41与上部部分29之间延伸。本领域技术人员将会理解的是,凸轮部分45在下送或未坐封位置可在低至锁环41的大约一半或50%高度到大于锁环41的三分之二高度与锁环41的高度重叠。该重叠容许锁环41通过赋能环43以更小的轴向移动与锯齿63完全接合。这一点可由于在未坐封位置在锁环41与赋能环43之间的角度57和重叠而实现并容许锁环61在施加至下送工具的液压力更小的情况下更多地接合锯齿63。此外,锁环61通过赋能环43以更短的向下轴向移动与锯齿63更多地接合。在图6的坐封位置中,在凸轮部分45与锁环43之间的重叠可以是大约80%或更多。本领域技术人员将会理解的是,在凸轮部分45与锁环41之间可存在或多或少的重叠。在一个实施例中,在锁环41的外径表面61与高压罩13的锯齿63之间的锁定界面可抵抗超过2,500,000 lb ft的向上压力。凸轮部分45和锁环41的匹配锥度的狭角57可将赋能环43和锁环41摩擦锁定在图5和图6中的坐封位置,从而防止锁定部件41从高压罩13的锯齿63意外释放。在图7中所示的一些实施例中,凸轮表面53、59分别包括止动件71、73。当位于图7的坐封位置时,止动件71、73提供另外的锁定以增加对锁定部件41从高压罩13的意外释放的阻力。备选地,止动件71、73可如图7的止动件71'、73'所示形成在赋能环43和上部部分29上。在具有可选的抗剪部件67的实施例中,下送工具在赋能环41的向下轴向移动发生之前施加足以剪切抗剪部件67的力。
本领域技术人员将会理解的是,锁定衬套25可使用诸如上文公开的标准取回工具取回。在取回过程中,下送工具可被下送到锁定衬套25的位置。此处,下送工具可被致动到管状本体27的上部部分29的被接合的轮廓30。下送工具可被进一步致动以在赋能环43上向上轴向地拉引,以使赋能环43从图5和6的坐封位置移动到图2和3的未坐封位置。然后可向上拉引下送工具,这又将通过被接合的轮廓30在管状本体27上向上拉引。在管状本体27上的向上拉引将使锁环41从锯齿63脱离,从而容许从井口11取回锁定衬套25。
本领域技术人员还将会理解,赋能环43可包括扭转成与在罩的孔眼中的螺纹轮廓接合的棘轮效应(ratcheting)套筒。 
因此,所公开的实施例提供了许多优点。例如,所公开的实施例提供了一种减少了安装时间的锁定衬套。在一些实施例中,下送、坐放和坐封锁定衬套所需的时间由于在单次起下作业中下送、坐放和坐封锁定衬套的能力而减少超过50%。在另一个优点中,所公开的实施例提供了一种可利用标准下送和取回工具下送和坐封的锁定衬套,由此减少了钻井和安装成本。这可通过减少安装所需的专用工具的数量来实现。此外,所公开的锁定衬套可以在不首先下送印模工具来确定井口中的锁定凹槽或锯齿的位置的情况下下送。在又一个优点中,所公开的实施例提供了一种容纳由于井口中的碎屑而较高地放置或坐放的管道和套管悬挂器的锁定衬套。
应理解,本发明可采取许多形式和实施例。因此,可在前文中做出若干变型而不脱离本发明的精神或范围。在已参考本发明的某些优选实施例这样描述本发明的情况下,应该指出,所公开的实施例在性质上是说明性的而非限制性的,并且可在前面的公开中设想广泛的变型、修改、变更和替代,并且在一些情况下,可在没有相应地使用其它特征的情况下采用本发明的一些特征。基于对优选实施例的前述描述的回顾,本领域技术人员可认为许多此类变型和修改是显然的和理想的。因此,宽泛地并以与本发明的范围相一致的方式来解释所附权利要求是适当的。

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1、10申请公布号CN103321598A43申请公布日20130925CN103321598ACN103321598A21申请号201310093946222申请日2013032213/428,98020120323USE21B23/0020060171申请人韦特柯格雷公司地址美国德克萨斯州72发明人NP格特CF贝姆DR巴恩哈特74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人肖日松谭祐祥54发明名称高性能单次起下作业锁定衬套和用于操作其的方法57摘要公开了一种高性能单次起下作业锁定衬套25和用于操作其的方法。该锁定衬套25包括管状本体27,其将锁环41和赋能环43承载在管状本体27的上部。

2、部分29周围。赋能环43包括凸轮部分45,其被插置在锁环41与管状本体27之间,使得凸轮部分45和锁环41在未坐封位置沿配合的凸轮表面53,59重叠。下送工具承载锁定衬套25以坐放在套管悬挂器21上。下送工具被致动以向下驱动赋能环43,使得配合的凸轮表面53,59互相作用以使锁环41向外径向地移动成与形成在井口13中的锯齿63接合。30优先权数据51INTCL权利要求书3页说明书6页附图10页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书6页附图10页10申请公布号CN103321598ACN103321598A1/3页21一种井口组件11,包括具有孔眼7的井口13,所述。

3、孔眼7具有带槽轮廓63;一个或多个套管悬挂器21,其在所述带槽轮廓63下方坐放在所述孔眼7中;以及环形锁定衬套25,其共轴地插入所述孔眼7中;锁环41,其坐封在所述锁定衬套25与所述带槽轮廓63之间的环形空间中并可选择性地从与所述带槽轮廓63向内径向地隔开的下送位置移动到与所述带槽轮廓63接触的坐封位置;赋能环43,其具有环形部分,所述环形部分在所述锁环41位于所述下送位置时与超过50的所述锁环41面对所述锁定衬套25的表面接触并在所述坐封位置与约80的所述锁环41面对所述锁定衬套25的表面接触。2根据权利要求1所述的井口组件11,其特征在于,所述井口组件11还在所述锁环41的内表面上包括轮廓。

4、30,所述轮廓30与在所述套管悬挂器21的内表面上的轮廓大致相似,使得用于坐放所述套管悬挂器21的下送工具能被用于坐放所述锁环41。3根据权利要求1所述的井口组件11,其特征在于,所述井口组件11还包括挡圈47,所述挡圈47联接到所述锁定衬套25上,并在所述锁环41位于所述下送位置时向外径向地突出到所述赋能环43的内表面中的凹槽51的下部部分中,且在所述锁环41位于所述坐封位置时突出到所述凹槽51的上部部分中。4根据权利要求1所述的井口组件11,其特征在于,所述赋能环43与所述锁环41接触,以限定与所述井口组件11的轴线偏离约四度的配合的锥形表面53,59。5根据权利要求1所述的井口组件11,。

5、其特征在于,所述赋能环43移动高达所述锁环41的约三分之一高度的距离,以使所述锁环41从下送位置移动到坐封位置。6根据权利要求1所述的井口组件11,其特征在于,锁环凸轮表面59和赋能环凸轮表面53具有形成在每一个凸轮表面53,59的下端上的配合止动件71,73,所述止动件71,73适于在所述锁环凸轮表面59和所述赋能环凸轮表面53完全接合时接合,以将所述赋能环43和所述锁环41固连在所述坐封位置。7根据权利要求1所述的井口组件11,其特征在于,所述锁环41包括从所述锁环41的上部边沿延伸到所述锁环41的下部边沿的锯槽4以形成开口环。8根据权利要求1所述的井口组件11,其特征在于,所述锁环41包。

6、括从所述锁环41的上部边沿44和下部边沿42中的至少一个延伸的一个或多个锯槽40,所述锯槽40绕所述锁环41周向地隔开。9根据权利要求1所述的井口组件11,其特征在于,所述锁环41包括从所述锁环41的上部边沿44和下部边沿42延伸的多个锯槽40,所述锯槽40绕所述锁环41周向地隔开。10一种适于供海底井口组件11使用的锁定衬套25,包括具有轴线9和中心孔眼7的管状本体27,所述管状本体27具有适于坐放在悬挂器21上的下端31和位于所述管状本体27的外径部分上的面朝上的台肩39;定位在所述面朝上的台肩39上并包围所述管状本体27的锁环41,所述锁环权利要求书CN103321598A2/3页341。

7、具有带环形锁环凸轮表面59的内径;以及赋能环43,其包围所述管状本体27并适于使所述锁环41与井口13的内径表面接合,所述赋能环43包括在未坐封位置被插置在所述管状本体27与所述锁环41之间的下部部分45,所述下部部分45具有外径凸轮表面53,所述外径凸轮表面53沿与所述井口组件11的轴线9偏离高达约7度的界面与所述环形锁环凸轮表面59滑动接触,使得当所述赋能环43向下轴向地移动高达所述锁环41的约三分之一高度的距离时,所述赋能环43的外径凸轮表面53接合所述环形锁环凸轮表面59,以使所述锁环41移动成与所述井口13的内径接合而到达提高锁定性能的坐封位置。11根据权利要求10所述的锁定衬套25。

8、,其特征在于,所述锁定衬套25还包括被插置在所述赋能环43与所述管状本体27的上部部分29之间的挡圈47,所述挡圈47适于接合形成在所述赋能环43的上部部分中的凹槽51的面朝上的台肩65和面朝下的台肩69,以限制所述赋能环43的轴向移动。12根据权利要求10所述的锁定衬套25,其特征在于,交界的凸轮表面53,59与所述轴线偏离约4度。13根据权利要求13所述的锁定衬套25,其特征在于,所述赋能环凸轮表面53和所述锁环凸轮表面59形成摩擦锁定,以将所述赋能环43和所述锁环41固连在所述坐封位置。14根据权利要求10所述的锁定衬套25,其特征在于,所述赋能环43的凸轮部分45在所述未坐封位置沿所述。

9、锁环41的至少三分之二高度与所述锁环41重叠并在所述坐封位置与所述锁环41的高达95重叠。15根据权利要求10所述的锁定衬套25,其特征在于,多个抗剪元件67在下送操作期间相对于所述管状本体27将所述赋能环43保持在所述下送位置。16根据权利要求10所述的锁定衬套25,其特征在于,所述锁环41包括从所述锁环41的上部边沿44和下部边沿42中的至少一者延伸的一个或多个锯槽40,所述锯槽40绕所述锁环41周向地隔开。17一种将锁定衬套25下送并坐封在井口中的方法,所述方法包括A提供锁定衬套25,其具有配置在所述锁定衬套25的面朝上的台肩39上的锁环41以及赋能环43,所述赋能环43被固连至所述锁定。

10、衬套25的上部部分29,使得所述赋能环43的凸轮部分45在所述锁定衬套25与所述锁环41之间延伸并沿所述锁环41的至少50高度与所述锁环41重叠;B将所述锁定衬套25下送到坐放和坐封在所述井口13的孔眼7中的套管悬挂器21;C致动所述下送工具,以使所述赋能环43轴向向下地移动,以使所述赋能环43的凸轮部分45上的赋能环凸轮表面53与所述锁环41的内径上的锁环凸轮表面59接合,所述赋能环43沿所述锁环41的至少80的高度与所述锁环41重叠;以及D使所述锁环41响应于所述赋能环43的向下轴向移动而径向向外地移动成与所述井口13的内径接合,由此坐封所述锁定衬套25。18根据权利要求17所述的方法,其。

11、特征在于,步骤C还包括剪切相对于所述锁定权利要求书CN103321598A3/3页4衬套24将所述赋能环43保持在在上的轴向位置的一个或多个抗剪元件67。19根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法还包括接合在所述赋能环凸轮表面53和所述锁环凸轮表面59上的成对匹配的止动件71,73,以将所述赋能环43和所述锁环41固连在所述坐封位置。20根据权利要求17所述的方法,其特征在于,步骤A还包括将所述赋能环43定位成使得所述赋能环43沿所述锁环41的至少三分之二高度与所述锁环41重叠。权利要求书CN103321598A1/6页5高性能单次起下作业锁定衬套和用于操作其的方法技术领域0001本。

12、发明一般而言涉及井管件和悬挂器,且具体而言涉及用于提高管件锁定性能的锁定衬套和用于操作其的方法。背景技术0002典型地,锁定衬套可被下送至井下以坐放LAND并坐封SET在套管悬挂器上方,从而提供另外的套管锁定性能。由于套管柱的热膨胀,可需要锁定衬套。锁定衬套通过共享施加至套管悬挂器的循环轴向负载而提高锁定衬套下方的长期坐置SEAT可靠性。为了适当地坐放和坐封锁定衬套,锁定衬套典型地紧邻锁环凹槽下送,锁环凹槽在套管悬挂器轴向上方形成在海底井口中。通常,操作需要在锁定衬套的下送和坐封前下送印模LEADIMPRESSION工具。印模工具确定用于锁定衬套的适当坐放的锁环凹槽的高度。但是,该步骤常常由于。

13、与使用钻机执行另外的工具起下作业TRIP相关的成本而被回避。典型地,在不检查锁环凹槽高度的情况下下送、坐放和坐封锁定衬套。0003如果锁定衬套存在问题,则随后可移除锁定衬套并使用印模工具来检查锁环凹槽的高度。这增加了另外的井下起下作业且可显著增加与完井相关的成本。在使用印模工具的情况下,井套管的用于处理向上的轴向负载的性能将下降,直至安装了锁定衬套。这会使井更易于在较长的时间段发生井喷。再者,许多锁定衬套在一些较深的井装置中不具有充分的抵抗施加至套管悬挂器的向上的轴向力的性能。因此,存在对可在不使用印模工具的情况下下送的单次起下作业锁定衬套的需求,该锁定衬套还具有大于本领域中已知的负载性能。发。

14、明内容0004通过提供了一种单次起下作业高性能锁定衬套和一种操作其的方法的本发明的优选实施例来大体解决或规避这些和其它问题并且大体实现技术优点。0005根据本发明的一个实施例,公开了一种井口组件。该井口组件包括具有包含带槽轮廓的孔眼的井口、在带槽轮廓下方坐放在孔眼中的一个或多个套管悬挂器、以及锁定衬套,该锁定衬套具有管状本体、锁环和可取回地坐放在孔眼中的赋能环。该锁定衬套适于提高井口的锁定性能。该锁定衬套包括具有轴线和中心孔眼的管状本体,该管状本体具有适于坐放在悬挂器上的下端和位于管状本体的外径部分上的面朝上的台肩。该锁定衬套还包括定位在面朝上的台肩上并包围管状本体的锁环。该锁环在锁环的内径上。

15、具有环形锁环凸轮表面。赋能环包围管状本体并适于使锁环与井口的内径表面接合。赋能环包括在未坐封位置插置在管状本体与锁环之间的下部部分。该下部部分具有外径凸轮表面,其适于接合环形锁环凸轮表面,使得当赋能环向下轴向地移动时,赋能环的外径凸轮表面接合环形锁环凸轮表面,以使锁环移动成与井口的内径接合而到达提高锁定性能的坐封位置。0006根据本发明的另一个实施例,公开了一种适于提高在单次起下作业中的锁定性能的锁定衬套。该锁定衬套包括具有轴线和中央孔眼的管状本体。该管状本体具有适于坐放说明书CN103321598A2/6页6在悬挂器上的下端和位于管状本体的外径部分上的面朝上的台肩。锁环定位在面朝上的台肩上并。

16、包围管状本体。该锁环在锁环的内径上具有环形锁环凸轮表面。赋能环包围管状本体并适于使锁环与井口的内径表面接合。赋能环包括在未坐封位置插置在管状本体与锁环之间的下部部分。该下部部分具有外径凸轮表面,其适于接合环形锁环凸轮表面,使得当赋能环向下轴向地移动时,赋能环的外径凸轮表面接合环形锁环凸轮表面,以使锁环移动成与井口的内径接合而到达提高锁定性能的坐封位置。0007根据本发明的又一个实施例,公开了一种将锁定衬套下送并坐放在井口中的方法。该方法提供锁定衬套,其具有配置在锁定衬套的面朝上的台肩上的锁环以及赋能环,该赋能环被固连在锁定衬套的上部部分上,使得赋能环的被插置在锁环与锁定衬套之间的凸轮部分与锁环。

17、重叠。该方法将锁定衬套下送到坐放并坐封在井口的孔眼中的套管悬挂器。该方法致动下送工具以使赋能环向下轴向地移动以使在赋能环的凸轮部分上的赋能环凸轮表面与在锁环的内径上的锁环凸轮表面接合。该方法使锁环响应于赋能环的向下轴向移动而向外径向地移动成与井口的内径接合,由此坐封锁定衬套。0008实施例的一个优点在于其提供一种提高了总锁定性能的锁定衬套。此外,所公开的实施例提供了一种减少了安装时间的锁定衬套。在一些实施例中,下送、坐放和坐封锁定衬套所需的时间由于在单次起下作业中下送、坐放和坐封锁定衬套的能力而减少超过50。在另一个优点中,所公开的实施例提供了一种可使用标准下送和取回工具下送和坐封的锁定衬套,。

18、由此减少了钻井和安装成本。这可通过减少安装所需的专用工具的数量来实现。此外,所公开的锁定衬套可在不首先下送印模工具来确定井口中的锁定凹槽或锯齿的位置的情况下下送。在又一个优点中,所公开的实施例提供了一种容纳由于井口中的碎屑而较高地放置或坐放的管道和套管悬挂器的锁定衬套。附图说明0009为了获得并可更详细地理解其中使本发明的特征、优点和目的以及其它将变得显而易见的方式,可参考在附图中示出的本发明的实施例来对以上简要概括的发明进行更具体的描述,附图形成该说明书的一部分。然而,应注意到,附图仅示出本发明的优选实施例且因此不被认为限制了本发明的范围,因为本发明可允许其它等效的实施例。0010图1是根据。

19、本发明的一个实施例的具有配置在其中的套管悬挂器和锁定衬套的井口的剖视图。0011图2是根据本发明的一个实施例的位于未坐封位置的坐放在套管悬挂器中的锁定衬套的局部剖视图。0012图3是根据本发明的一个实施例的位于未坐封位置的锁定衬套的一部分的剖视图。0013图4A4D是根据本发明的一个实施例的由图3的锁定衬套承载的锁环的实施例。0014图5是根据本发明的一个实施例的位于坐封位置的坐放在套管悬挂器中的锁定衬套的局部剖视图。0015图6是根据本发明的一个实施例的位于坐封位置的锁定衬套的一部分的剖视图。0016图7是具有在其上形成的止动件DETENT的图5的锁定衬套的部分的剖视图。说明书CN10332。

20、1598A3/6页7具体实施方式0017现将在下文中参考示出了本发明的实施例的附图更充分地描述本发明。然而,本发明可以以多种不同形式来实施并且不应该被解释为受限于本文中所陈述的所示实施例。相反,提供这些实施例以使本公开将全面和完整,并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同附图标号始终表示相同元件。0018在以下说明中,阐述了许多特定细节以提供对本发明的透彻理解。然而,对本领域技术人员而言将显然的是,可以在没有此类特定细节的情况下实施本发明。另外,在大多数情况下,已省略与钻机操作、海底组件连接、立管使用等有关的细节,因为此类细节并不认为是获得对本发明的完整理解所必需的并且被认为在相关领域。

21、技术人员的技能内。0019如图1中所示,井口11包括高压罩13和低压罩15。高压罩13和低压罩15与通过井口11的中心孔眼或通路7的轴线9同心。在一个实施例中,井口11配置在位于海床未示出上的井眼未示出中。低压罩15的一部分延伸到井眼中。高压罩13配置在低压罩15中并坐封以形成井口11。在图示的实施例中,第一套管悬挂器17被坐放并坐封在高压罩13内,其中第一密封装置或密封组件19位于第一套管悬挂器17与高压罩13之间。如图所示,第二套管悬挂器21利用第二密封装置或密封组件23坐放和坐封。第二套管悬挂器21坐放在第一套管悬挂器17中。本领域技术人员将会理解的是,低压罩15、高压罩13、第一套管悬。

22、挂器17和第一密封组件19、以及第二套管悬挂器21和第二密封组件23可如本领域中已知的那样以任何合适方式下送、坐放和坐封。0020在图示的实施例中,锁定衬套25可被下送并坐放在第二套管悬挂器21上。本领域技术人员将会认识到,其它实施例包括坐放在第一套管悬挂器17上的锁定衬套25。锁定衬套25包括具有如图2中所示的上部部分29和下部部分31的管状本体27。在一个实施例中,管状本体27包括从下部部分31的下端至上部部分29的上端的累计高度或总高度,其大致等于第二套管悬挂器21,从而形成可安装在第一套管悬挂器17和第二套管悬挂器21的顶部上的模块化组合件。下部部分31适于坐放在第二套管悬挂器21的面。

23、朝上的边沿33上。上部部分29具有适于由标准下送工具承载的内部轮廓30。例如,可使用钻杆下送工具DPRT;或MS700压力辅助式钻杆下送工具PADRT来下送锁定衬套25,这两种工具都可从GE油气公司GEOILANDGAS,INC的子公司VETCOGRAY公司购得。此外,可使用与在以下专利文献中公开的下送工具相似的下送工具2011年3月3日授予GETTE的美国专利NO7,909,107;2009年6月24日提交的EPPINGHAUS等人的美国专利申请NO12/490,874;2010年8月13日提交的EPPINGHAUS等人的美国专利申请NO12/856,462;以及2011年3月22日提交的G。

24、ETTE的美国专利申请NO13/053,911,通过引用将它们全部结合于本文中。本领域技术人员将会理解的是,所公开的下送工具是示范性的且并非意在限制本文所公开的实施例的范围。可使用未在本文明确公开的其它下送工具来下送、坐放和坐封锁定衬套25。内部轮廓30将包括按需形成在上部部分29的内表面中的一个或多个凹槽、凹口、槽部或其它凹陷部,使得所选择的下送工具可以可释放地固连在锁定衬套上以用于锁定衬套25的下送和坐封。在一个实施例中,内部轮廓30与第二套管悬挂器21的内部轮廓匹配。0021现参照图2,管状本体27具有中间部分35,其具有与高压罩13的内径大致相等的外径。管状本体27的中间部分35在下部。

25、部分31与上部部分29之间延伸。在锁定衬套25说明书CN103321598A4/6页8的外周上,中间部分35紧邻中间部分35与下部部分31的接合处形成面朝下的台肩37。锁定衬套25还包括与面朝下的台肩37相对并紧邻中间部分35与上部部分29的接合处的面朝上的台肩39。第二密封组件23的上部部分适于配合在由下部部分31的外径和中间部分35的面朝下的台肩37界定的环形凹槽内。如图所示,面朝下的台肩37可具有水平轮廓以容纳第二密封组件23的上端。例如,在图示的实施例中,面朝下的台肩37包括从下部部分31延伸的大致水平部分、与下部部分31相对地从水平部分朝中间部分延伸的柱形部分以及从柱形部分延伸到中间。

26、部分27的外径的锥形部分。如图所示,这三个部分与第二密封组件23的上部部分的形状匹配。本领域技术人员将会理解的是,在其它实施例中,面朝下的台肩37可具有不同形状的轮廓。在图示的实施例中,下部部分31的外径小于中间部分35的外径以容纳第二密封组件23。0022环形锁环41定位在中间部分35的面朝上的台肩39上和上部部分29与高压罩13之间。赋能环43包围上部部分29的至少一部分并具有被插置在锁环41与上部部分29之间的凸轮部分45。轴向挡圈47的一部分驻留在包围上部部分29的外表面的凹槽49内。凹槽49从上部部分29的外径表面向内径向地延伸并可具有小于轴向挡圈47的总厚度的深度。轴向挡圈47的其。

27、余部分驻留在形成在赋能环43的内表面中的限位凹槽51内。限位凹槽51从赋能环43的内表面向外径向延伸,并可具有小于轴向挡圈47的总厚度的深度,使得轴向挡圈47的未驻留在凹槽49内的部分可驻留在限位凹槽51内。在图示的实施例中,轴向挡圈47具有与凹槽49的高度大致相等的高度,使得当轴向挡圈47驻留在凹槽49内时,轴向挡圈47相对于管状本体25的轴向移动受到限制。限位凹槽51可具有大于轴向挡圈47的高度的高度,使得赋能环43可如下文更详细所述地相对于管状本体25轴向地移动。当赋能环43相对于管状本体25轴向地移动时,限位凹槽51也将轴向地移动,使得轴向挡圈47将坐放在限位凹槽51的相对的台肩65、。

28、69上。0023如图3中所示,赋能环43的凸轮部分45具有外径凸轮表面53。外径凸轮表面53在从凸轮部分53的下端55向上延伸的同时径向向外地成锥形。凸轮表面53的角度57可从约3至7度的范围选择并且在图示的实施例中为大约4度。锁环41包括具有与外径凸轮表面53的锥度匹配的锥度的内径表面59。凸轮表面53和内径表面59可视为配合的表面或配合的锥形表面。锁环41还具有大致平行于轴线9图1的外径表面61。当锁定衬套25坐放在第二套管悬挂器21上图2时,外径表面61可紧邻形成在高压罩13的内径表面上的多个锯齿63的至少一部分。本领域技术人员将会认识到,锯齿63具有如2011年9月20日提交的PHAD。

29、KE的共同待决美国专利申请NO13/237,687中公开的轮廓,该申请通过引用合并于本文中。本领域技术人员将会理解的是,所公开的锯齿是示范性的且并非意在限制所公开的实施例的范围。设想具有不同轮廓的其它锯齿63且其被包括在所公开的实施例中。0024在图2和图3中所示的已坐放但未坐封的位置,凸轮部分45的下端55与管状本体27的中间部分35的面朝上的台肩39间隔开。轴向挡圈47可与限位凹槽51的面朝上的台肩65接触。可选地,一个或多个柱形抗剪部件67可延伸穿过赋能环43中的径向地取向的孔眼并延伸到上部部分29的对应孔眼中。抗剪部件67可具有足以延伸穿过赋能环43的长度并座置在锁定衬套25的上部部分。

30、29内。抗剪部件67可具有被选定成提供适当的抗剪性能以在锁定衬套25的下送期间防止锁定衬套25的提早坐封的直径或厚度。抗剪部说明书CN103321598A5/6页9件67可在预定轴向力施加在赋能环43上之前将赋能环43维持在未坐封位置。0025在图4A4D中所示的一些实施例中,锁环41包括适于减小安装和取回负载而不会不利地影响轴向承载性能的轴向锯槽SAWCUT40。在一个实施例中,锁环41具有周向地间隔开的单个锯槽40图4B,其延伸穿过锁环41的侧壁和其一部分长度。锯槽40也延伸穿过锁环41使得锁环41可以是如在图4A中所示的开口环。在另一个实施例中,锁环41具有从锁环41的下部边沿42或上部。

31、边沿44延伸的锯槽,如分别在图4B和4C中所示。在这些实施例中,锯槽40未一直延伸穿过锁环41。在又一个实施例中,锁环41具有从下部边沿42和上部边沿44两者延伸的锯槽40,使得锁环41的非锯槽部分具有如图4D中所示的蛇形轮廓。在这些实施例中,锯槽40未一直延伸穿过锁环41。在这些实施例中的每一个中,锯槽40减小了锁环41中的箍应力,使得坐封和取回锁环41所需的力与不带锯槽40的锁环41相比减小。本领域技术人员将会理解,所公开的实施例还设想且包括不带锯槽40的锁环41。0026如在图5和图6中所示,赋能环43可由诸如标准下送工具的下送工具向下轴向地驱动,该标准下送工具具有适于利用经如上所述的钻。

32、柱或立管供应的流体压力坐封第二密封组件23的液压致动的活塞。当赋能环43被向下轴向地驱动时,凸轮部分45的凸轮表面53将靠着锁环41的凸轮表面59滑动。锁环41和赋能环43的凸轮部分45的结合宽度大于面朝上的台肩39的宽度,因此当赋能环43被向下轴向地驱动时,互相作用的凸轮表面53和59将向外径向地驱动锁环41。锁环41的外径表面61将移动以邻接高压罩13的锯齿63。由此通过锯齿63的尖端产生的凹陷而使外径表面61变形。锯齿63的尖端与凹陷接合,以轴向地联接锁环41和高压罩13,由此坐封锁定衬套25。锁环41具有高度46,其容许与被第一密封组件19和第二密封组件23接合的锯齿的数量相比高达两倍。

33、的全部锯齿63的接合。这样,锁环41形成更高性能的接合并增加了用于锁定衬套25的锁定性能。0027赋能环43可向下轴向地移动直至轴向挡圈47坐放在限位凹槽51的面朝下的台肩69上,从而止住赋能环41的进一步向下的轴向移动。在图示的实施例中,当赋能环43的向下轴向移动停止时,凸轮部分45的下端55从面朝上的台肩39回退。赋能环43的凸轮部分45在图3的未坐封位置与锁环41明显重叠。凸轮部分45在未坐封位置沿锁环41的大约三分之二高度在锁环41与上部部分29之间延伸。本领域技术人员将会理解的是,凸轮部分45在下送或未坐封位置可在低至锁环41的大约一半或50高度到大于锁环41的三分之二高度与锁环41。

34、的高度重叠。该重叠容许锁环41通过赋能环43以更小的轴向移动与锯齿63完全接合。这一点可由于在未坐封位置在锁环41与赋能环43之间的角度57和重叠而实现并容许锁环61在施加至下送工具的液压力更小的情况下更多地接合锯齿63。此外,锁环61通过赋能环43以更短的向下轴向移动与锯齿63更多地接合。在图6的坐封位置中,在凸轮部分45与锁环43之间的重叠可以是大约80或更多。本领域技术人员将会理解的是,在凸轮部分45与锁环41之间可存在或多或少的重叠。在一个实施例中,在锁环41的外径表面61与高压罩13的锯齿63之间的锁定界面可抵抗超过2,500,000LBFT的向上压力。凸轮部分45和锁环41的匹配锥。

35、度的狭角57可将赋能环43和锁环41摩擦锁定在图5和图6中的坐封位置,从而防止锁定部件41从高压罩13的锯齿63意外释放。在图7中所示的一些实施例中,凸轮表面53、59分别包括止动件71、73。当位于图7的坐封位置时,止动件71、73提供另外的锁定以增加对锁定部件41从高压罩13的意外释放的说明书CN103321598A6/6页10阻力。备选地,止动件71、73可如图7的止动件71、73所示形成在赋能环43和上部部分29上。在具有可选的抗剪部件67的实施例中,下送工具在赋能环41的向下轴向移动发生之前施加足以剪切抗剪部件67的力。0028本领域技术人员将会理解的是,锁定衬套25可使用诸如上文公。

36、开的标准取回工具取回。在取回过程中,下送工具可被下送到锁定衬套25的位置。此处,下送工具可被致动到管状本体27的上部部分29的被接合的轮廓30。下送工具可被进一步致动以在赋能环43上向上轴向地拉引,以使赋能环43从图5和6的坐封位置移动到图2和3的未坐封位置。然后可向上拉引下送工具,这又将通过被接合的轮廓30在管状本体27上向上拉引。在管状本体27上的向上拉引将使锁环41从锯齿63脱离,从而容许从井口11取回锁定衬套25。0029本领域技术人员还将会理解,赋能环43可包括扭转成与在罩的孔眼中的螺纹轮廓接合的棘轮效应RATCHETING套筒。0030因此,所公开的实施例提供了许多优点。例如,所公。

37、开的实施例提供了一种减少了安装时间的锁定衬套。在一些实施例中,下送、坐放和坐封锁定衬套所需的时间由于在单次起下作业中下送、坐放和坐封锁定衬套的能力而减少超过50。在另一个优点中,所公开的实施例提供了一种可利用标准下送和取回工具下送和坐封的锁定衬套,由此减少了钻井和安装成本。这可通过减少安装所需的专用工具的数量来实现。此外,所公开的锁定衬套可以在不首先下送印模工具来确定井口中的锁定凹槽或锯齿的位置的情况下下送。在又一个优点中,所公开的实施例提供了一种容纳由于井口中的碎屑而较高地放置或坐放的管道和套管悬挂器的锁定衬套。0031应理解,本发明可采取许多形式和实施例。因此,可在前文中做出若干变型而不脱。

38、离本发明的精神或范围。在已参考本发明的某些优选实施例这样描述本发明的情况下,应该指出,所公开的实施例在性质上是说明性的而非限制性的,并且可在前面的公开中设想广泛的变型、修改、变更和替代,并且在一些情况下,可在没有相应地使用其它特征的情况下采用本发明的一些特征。基于对优选实施例的前述描述的回顾,本领域技术人员可认为许多此类变型和修改是显然的和理想的。因此,宽泛地并以与本发明的范围相一致的方式来解释所附权利要求是适当的。说明书CN103321598A101/10页11图1说明书附图CN103321598A112/10页12图2说明书附图CN103321598A123/10页13图3说明书附图CN103321598A134/10页14图4A说明书附图CN103321598A145/10页15图4B说明书附图CN103321598A156/10页16图4C说明书附图CN103321598A167/10页17图4D说明书附图CN103321598A178/10页18图5说明书附图CN103321598A189/10页19图6说明书附图CN103321598A1910/10页20图7说明书附图CN103321598A20。

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