[发明专利]被动扶正器

说明书

技术领域

在此描述的实施例涉及扶正器。主要探讨被动扶正器。特别地，详细 描述了使用自动保持、展开和锁定机构的被动扶正器的实施例。

背景技术

扶正器经常使用在油田及相关产业中，这里在井内受控地定位装置 是重要的。例如，在烃类井的情况下，将井下工具向下运送数千英尺到井 中以在那里操作的需求会增加。在执行操作时，优选的是工具以(相对于 井的直径)周向居中的方式到达操作位置。因此，为了确保井下工具周向 居中地运送到操作位置，扶正器可与井下工具相关联。井的水平或其它构 造是特别有益的，这些构造对独立的居中提出了挑战。

扶正器可包括径向设置的支臂，该支臂从芯轴或其它支撑体向外偏置 以接触井壁的侧面，因此，居中定位支撑体。如上所述的井下工具可与支 撑体连接，从而在操作位置周向居中。这种居中方式对不同类型的主机操 作是有益的。实际上，在许多操作中，多次单独运送的井下工具的垂直对 齐是有益的。用这种方式，在操作位置的这些工具的居中提供了工具相对 于彼此的已知方向或定位。在操作过程中这种已知方向可以在工具相互作 用处被利用，例如，使用一个井下工具抓住并取出另一个。另外，其它操 作的主机可受益于单个井下工具的周向居中定位。这样的操作可涉及钻井 性能、油井结构、和测井信息的收集(仅举几个例子)。

不幸的是，使用扶正器运送井下工具易于由于扶正器的径向设置的支 臂而造成对井壁的损坏。这是因为扶正器设置有支臂，该支臂具有能够在 更宽的井截面内稳定支撑自身的外径。例如，扶正器可以达到大约13英 寸的自然外径，用于在直径12英寸的井截面内稳定定位。然而，扶正器 通常是具有在支撑体和井壁之间偏置的单一尺寸的支臂的被动装置。因 此，当井的直径变小时，通常弓形弹簧构造的所述支臂被迫变形并也收缩 为更小的直径。例如，同样12英寸直径的井在井内更深的一些地方直径 变成大约3英寸。这导致相当大的压力分布在支臂和窄井壁之间。也就是 说，由于弓形支臂因窄井壁而被迫降到更低的轮廓，从而对井壁施加更大 的作用力。

上述施加的作用力变得极其依赖支臂的形状和尺以及井的狭窄程度。 因此，当扶正器强行穿过更窄的井节面时，上述弓形弹簧支臂可能会过早 磨损或引起井壁的显著损坏。认为许多这样更窄的井截面也许不会涉及实 际操作位置是不适当的。因此，指出的损坏会发生在不需要扶正器居中的 井截面。此外，由于在扶正器和井壁之间的作用力，所以例如通过连续油 管推进会需要极大的附加力。这可能使连续油管、扶正器、甚至井本身由 于施加上述更大的作用力而易受损坏。

作为如上所述的被动扶正器的备选方案，主动扶正器，如牵引机构或 其它能够交互式或动态支臂直径变化的装置，可以被使用。然而，这些类 型的装置相当复杂，并且通常需要操作者练习在井中推进或撤回装置的过 程中控制扶正器轮廓。因此，上述机构容易导致误操作，该误操作可能导 致井损坏，超过上述被动扶正器引起的可能的损害。此外，不论什么时候 上述装置都需要维持支臂的动力，以便实现用支臂支靠井壁的偏置，而不 是依靠弓形或类似的支臂径向扩展的自然力。因此，不同于被动扶正器， 当面临动力损失时，主动扶正器可能不能居中。

发明内容

被动扶正器具有与支撑体连接的支臂。通过保持机构保持支臂紧贴支 撑体。此外，展开机构可与保持机构可脱离地相连接。以这样的方式，使 支臂向远离支撑体的方向径向扩展。

在另一个实施例中，被动扶正器可包括具有径向偏置的支臂的支撑 体，所述支臂用于相对于支撑体收缩和扩展。一旦预定的收缩程度出现， 锁定机构就会与支臂和支撑体连接来消除扩展。

附图说明

图1是设置在井内的被动扶正器的一个实施例的侧面透视图。

图2是在储能负载位置的图1中的被动扶正器的侧面透视图。

图3是图1和图2中的被动扶正器的保持机构和展开机构的侧面剖面 图。

图4是接着从负载位置展开的图2和图3中的保持机构和展开机构的侧 面剖面图。

图5是在井的钻孔套管的更多井下位置的图1的被动扶正器的局部剖 面图。

图6是图5中的被动扶正器锁定机构的侧面透视图。

图7是处于锁定收缩位置的被动扶正器的图6中的锁定机构的侧面剖 面图。

图8是设置在图1的井内的被动扶正器的另一实施例的侧面透视图。