[发明专利]具有流体调节特征的井下定位装置

说明书

技术领域

本发明的技术领域是可以用在井下以在井筒中定位接箍和/或其它部件并给出这样位置的地面信号的装置，或者以颠倒方向可以被用于向井底钻具组合(BHA)施加预定载荷的装置。

背景技术

套筒柱中接箍和/或其它部件在井筒中的具体深度经常需要根据在地面指示接箍已经被恰当定位的信号而定位。在过去，利用在管柱上传送的具有一个或多个套爪的工具来完成该功能。套爪和支持它们的心轴被构造成允许套爪保持在用于向井下下入的不受支撑位置。当到达期望的接箍后，带套爪的工具进一步向井下进给，越过该接箍中的定位槽。接着，该工具向回提起以啮合接箍。通过这样做把套爪捕获到槽中，并施加向上拉力。对向上拉力的阻力在地面被检测到。套爪被设计成当达到预定水平的拉力之后被释放。

这种设计具有几个问题。在偏斜量很大的深井中，工作管柱有在周围管子中阻滞的风险，因此施加的向上拉力应该是与甚至还没有落入所述接箍的定位槽中的套爪上的拉力相抗的移动工作管柱所需的力。由深度和井斜导致的阻滞效应通常称作“打滑/卡阻效应”。如果存在打滑/卡阻效应，在地面上就会没有可确定的信号。另一个问题是可以施加到位于定位槽中的套爪头上的力的限制。尽管套爪结构可以被制得较厚，但问题是在捕获的套爪头上能经受的应力水平方面材料受限制。另一个问题是，把工具实际输送到期望接箍所需要的空间和工具直径受限制。这样，把部件制得较厚不足以有助于增加所需期望拉力的总等级，或者没有走这条路线所需的空间。基于套爪的系统的另一个问题是，一旦释放就会有弹弓效应，因为当达到预定拉力时随着套爪变得没有支撑，工作管柱上施加的拉力的储存势能突然释放。

因此，本发明所需要和所解决的是能够比基于套爪的设计应付更大的施加力并能消除弹弓效应的工具。其它理想的特征可以是内在的延迟，以允许以一定的时间段施加更大的载荷，以确保接箍被恰当定位而且已经克服了打滑/卡阻力。为了重复测试而在释放后把工具迅速重新设置备用也是一个特征。该工具可以被颠倒和恰当调整，以便向与海上钻井应用所用的升沉补偿器协同工作的井底钻具组合施加预定的向下的力。通过参考下面出现的优选实施例描述、附图以及确定本发明范围的权利要求，本发明这些和其它特征对于本领域技术人员将变得很明显。

发明内容

一种多用途的工具，其特征是一个或多个能在井筒中与接箍槽或限制接头啮合的掣爪。该掣爪可延伸通过在相反方向被偏压并由心轴支撑的套筒。该掣爪可以缩回进心轴槽中，以避开在下入井中时所遇到的障碍。在直到刚刚通过的接箍的途中，该掣爪啮合，而且心轴上向上的拉力使流体通过节流装置，以允许有足够的时间来获得向上拉力的有意义的地面信号。其后，当该掣爪以较低的施加力被释放时，施加的力可以被减少，以减少弹弓效应。该工具可以被颠倒，并用于在使用升沉补偿器的海上钻井过程中在井底钻具组合上保持恒定的力。

附图说明

附图1a-1b显示了在中立下入位置的工具的横截面；

附图2a-2b显示了处于在下入时避过障碍的位置的工具的横截面；

附图3a-3b显示了在释放前处于载荷施加位置的工具的横截面；

附图4是沿附图1b中4-4线的横截面；和

附图5是沿附图1a中5-5线的横截面视图。

具体实施方式

心轴10由顶部接头12、上部主体14、下部主体16和底部接头18构成。这些部件优选地螺纹连接在一起，但是可以以其它方式连接在一起。可使用更多或更少的部件来限定心轴10。外部套筒20具有用于每个使用的掣爪24的窗口22。可以使用一个或多个掣爪24。掣爪24在相对端部具有凸起26，在附图5中看得最清楚，以限制掣爪24相对于窗口22的向外运动。附图1a显示了掣爪24的横截面。在掣爪24的优选形式中，它基本上为U形，具有一对方向向里的支腿28和30。在下入井中的途中，掣爪24上的表面32将碰到障碍。在离开井的途中，掣爪24上的表面34将碰到障碍。

套筒20被安装成在心轴10上滑动。该套筒被抵在底部接头18的表面38上的弹簧36朝着井上方向偏压。弹簧40抵在顶部接头12的表面42上，并向套筒20施加与弹簧36反作用的力。优选地，为了将在下面解释的原因，弹簧40比弹簧36弱。