[发明专利]具有增强的恢复力和自动密封性能的井眼管道扶正器

说明书

技术领域

本发明主要涉及用来定位钻进大地中的井眼内的管道的管道扶正器领域。更具体地，本发明涉及具有增强的恢复力、但并不存在运转力对应增加的管道扶正器的结构。本发明还涉及自动密封以移动通过井眼管道弦封装置的扶正器的结构。

背景技术

扶正器用来侧向或径向定位钻进大地中的井眼内的管道或管道“支线(string)”。常用类型的扶正器是所谓的“弓形弹簧”扶正器。弓形弹簧扶正器包括多个沿圆周方向间隔开的单片簧，所述单片簧连接至配置为将所述弹簧固定到将要定位在井眼中的管道的外部的一个或多个装置。片簧提供熟知为“恢复力”的力，以将管道侧向推离井眼的壁。同时，弓形弹簧横向可压缩，使得尽管在井眼中存在小直径限制和妨碍管道沿着井眼纵向移动的其它障碍物，管道也可以沿着井眼内部移动。

在授权给Herrera的美国专利No.7,159,668和授权给Buytaert的美国专利No.6,457,519中描述了弓形弹簧扶正器的例子。在‘519专利中描述的扶正器是要解决与弓形弹簧扶正器相关的特定问题，即如何最小化“启动力(starting force)”(其为将扶正器插入井眼内部所要求的力)和“运转力(running force)”(其为采用固定至管道外部的这种扶正器沿着井眼纵向移动管道所要求的力的量)，同时最大化恢复力。在1994年由API Specification10D第15版出版的哥伦比亚特区华盛顿市的美国石油学院(AmericanPetroleum Institute)的名称为“弓形弹簧扶正器的技术规范(Specificationsfor Bow-Spring Centralizers)的文献中描述了扶正器的恢复力的量和正确使用的技术规范。一般而言，套管扶正器制造为在特定标称直径的井眼或外管内使特定外径(OD)管道对中。由井眼操作人员选择管道OD，例如用于紧密配合井眼直径，其中井眼直径主要与用于钻通井眼的特定段的钻头的直径相关。

最近，在钻井眼的同时在井眼壁和用来钻井眼的管道之间的环形空隙中保持选定的流体压力的技术在本领域中已经变得熟知了。例如参见授权给van Riet的美国专利No.6,904,981和授权给Best的美国专利No.6,352,129。诸如在前述专利中披露的那些钻探技术的钻探技术要求在井眼的上端处使用“旋转控制头”，以控制环形空隙中的流体中的压力。旋转控制头是一种封闭环形空隙同时使得管道能够纵向和旋转移动通过那里的装置。采用具有固定至管道外部的扶正器的旋转控制头会在提供足够的恢复力的同时维持将管道密封地移动通过旋转控制头的能力方面造成特殊的困难。

发明内容

根据本发明一个方面的扶正器包括构造为固定至管道的外表面的第一限动环。第二限动环与所述第一限动环间隔开并构造为固定至所述管道的外表面。包括多个周向间隔开的纵向隔离装置，每个纵向隔离装置在每个纵向端联接至所述限动环中的一个。多个周向间隔开的第一弓形弹簧中的每一个在其一个纵向端联接至所述第一限动环并且在其相对的纵向端联接至设置在所述第一限动环和第二限动环之间的第一浮箍。多个周向间隔开的第二弓形弹簧中的每一个在其一个纵向端联接至所述第二限动环并且在其相对的纵向端联接至设置在所述第一限动环和第二限动环之间的第二浮箍。

根据接下来的描述和随附的权利要求，本发明的其它方面和优点将是明显的。

附图说明

图1示出了典型的井眼操作，其中根据本发明的扶正器可以用在插入井眼的管道上。

图2示出了扶正器的一个例子。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了其中可以使用根据本发明的扶正器的示例性井眼操作。井眼12可以钻入地表下地球岩层13中到一定深度，在该深度处想要设置保护管或套管14。管道或套管14可以包括在下文中将参照图2更详细地说明的一个或多个扶正器10。管道14可以通过诸如钻机16等之类的提升系统降低到井眼12中。钻机16可以包括伸缩钻井钢丝绳21的绞车20或者类似的绞盘。钻井钢丝绳21的移动与用于使用于向管道14提供旋转运动的顶部驱动22或类似的装置上下运动的槽轮或“滑轮”18协作。

通常在操作期间，井眼12用用来钻探和/或完成井眼12的诸如“钻探泥浆”或其它流体的流体11填充。流体11通常从设置在地表处的槽或箱体26上提升。箱体16可以包括净化或调节的流体的供应源28。流体28由泵24提升，泵24使流体流至顶部驱动22。顶部驱动22中内部旋转密封元件使得能够通过管道14的内部泵送流体。