[发明专利]带有载荷转向系统的井下工具和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2008年9月2日提交的US专利申请第13/203,013号的优先权，其全部内容在此援引加入。

技术领域

本发明涉及在井下位置固定井下工具，并更具体地涉及用于在井套管(casing)内固定例如封隔器之类的井下工具的方法。

背景技术

井下工具，例如封隔器、跨接封隔器、破裂塞(“压裂塞”)和桥塞，可固定在井下位置以使井眼的一个或多个部分与井眼的一个或多个其他部分隔离。

发明内容

根据一个方案的井下工具包括细长的工作筒、设在工作筒上的第一卡瓦组件和设在工作筒上的第二卡瓦组件。第一卡瓦组件可包括第一卡瓦和第一接合部，第一卡瓦能径向伸展以抓住(grip)井眼(井筒)壁。第一接合部可适合抓住工作筒阻止沿第一轴向的相反运动，并允许工作筒沿第二轴向的相对运动。第二卡瓦组件可包括第二卡瓦和第二接合部，第二卡瓦可径向伸展以抓住井眼壁。第二接合部可适合抓住工作筒阻止沿第一轴向的相对运动，并允许工作筒沿第二轴向的相对运动。井下工具还包括设在工作筒上的、适合接合井眼壁的密封元件。

另一方案包括一种用于在井下工具的密封工具周围沿第一方向将加载转向的方法。该方法包括通过工作筒沿第一方向施加设定载荷，以使密封元件伸展来接触相邻表面，并在密封元件的由第一方向指示的第一侧上与相邻表面形成第一抓住接合，且在密封元件的与第一方向相反的第二侧上与相邻表面形成第二抓住接合。该方法还包括通过密封元件和第一抓住接合，通过工作筒沿第一方向传递加载；以及通过第二抓住接合，通过工作筒沿第二方向并绕过密封元件传递加载。

另一方案包括可配置在未设定形态与设定形态之间并适合提供井下密封的井下工具。该井下工具包括细长的工作筒和设在工作筒上的第一卡瓦组件，第一卡瓦组件包括第一接合部、适合抓住井眼壁的第一径向可扩张接合构件和适合扩张第一径向可扩张接合构件的第一楔形件。井下工具还包括设在工作筒上的第二卡瓦组件，第二卡瓦组件包括第二接合部、适合抓住井眼壁的第二径向可扩张接合构件和适合扩张第二径向可扩张接合构件的第二楔形件。密封元件可设在工作筒上并布置在第一卡瓦组件与第二卡瓦组件之间。密封元件可适合径向扩张以接合井眼壁。第一载荷路径在设定形态下延伸通过第二接合部并绕过密封元件，以沿第一轴向引导施加到所述工作筒的加载；而且第二载荷路径在设定形态下延伸通过密封元件和第一接合部，以沿第二轴向引导施加到工作筒的加载。

各种方案可包括以下一个或多个特征。密封元件可位于第一卡瓦组件与第二卡瓦组件之间。第一卡瓦组件与第二卡瓦组件可协作，以在工作筒沿第一轴向被加载时形成绕过密封元件的第一载荷路径，而在工作筒沿第二轴向被加载时形成包括密封元件的第二路径。第一接合部或第二接合部之一可包括抓住工作筒的楔形件。第一卡瓦组件、第二卡瓦组件或密封元件中的至少一个可适合液力致动。第一卡瓦组件、第二卡瓦组件或密封元件中的至少一个可适合通过测井电缆致动工具(wireline actuation tool)致动。第一接合部或第二接合部中的至少一个可适合相对于工作筒沿第二轴向啮合(ratchet)。

各种方案还可包括以下一个或多个特征。相邻表面是井眼套管的内表面。与相邻表面形成第一抓住接合可包括在密封元件的第一侧上径向扩张第一接合构件，以抓住相邻表面；与相邻表面构成第二抓住接合可包括在密封元件的第二侧上径向扩张第二接合构件，以抓住相邻表面。径向扩张第一接合构件可包括在与第一方向相反的第二方向上，沿工作筒的长度啮合第二接合构件。径向扩张第二接合构件包括在与第一方向相反的第二方向上，沿工作筒的长度啮合第二接合构件。沿第一方向施加设定载荷可包括液力施加设定载荷。

各种方案可进一步包括以下一个或多个特征。第一卡瓦组件和第二卡瓦组件可协作以径向扩张密封元件。第一卡瓦组件或第二卡瓦组件中的至少一个可适合沿第一轴向沿工作筒啮合。第一卡瓦组件、第二卡瓦组件或密封元件中的至少一个可适合被液力致动。第一接合部或第二接合部中的至少一个可包括锁定环，该锁定环布置成邻近工作筒并可操作以便在第一轴向上沿工作筒啮合。第一接合部或第二接合部中的至少一个可包括楔形件。井下工具可包括设在工作筒上的壳体，以及具有基本为零的内压且形成于壳体与工作筒之间的通道。第一接合部可适合抓住工作筒阻止沿第一轴向的相对运动，并允许工作筒沿与第一轴向相反的第二轴向的相对运动。第二接合部可适合抓住工作筒阻止沿第一轴向的相对运动，并允许工作筒沿与第一轴向相反的第二轴向的相对运动。