[发明专利]扶正器和相关装置

说明书

技术领域

本发明涉及井下装置领域，并且更特别地但不排外地涉及可用于油和/或气开采的这些装置领域。本文公开的一些布置涉及扶正器装置。本文公开的一些布置涉及可连接至扶正器装置的装置。

背景技术

如本领域技术人员已知的，在油、气或水井钻井行业中使用扶正器以使管状构件(下文称为“管件”)位于钻孔或先前安装的更大管件的中心。

通常，这些管件以可搬运长度，例如12m(40英尺)构成，每段长度通常都在两端处带外部公螺纹。使用短的带母螺纹的联接器将这些长度段装配在一起。装配为预定总长度的管件称为“套管柱”(string)。

当将套管柱布置在钻孔或现有管件中时，期望将套管柱基本定位在钻孔或现有管件的中心，由此形成绕相关管件的基本环状通道。这使得诸如流体、水泥浆这样的材料能够在绕管件的空间中穿过。

为了尝试实现这种状态，沿套管柱长度以选择间距布置扶正器。可通过使用作为被夹紧地固定至管件的环的所谓“限位套”，在限制轴向运动方面实现将扶正器固位在期望位置中。限位套设计必须应对到具有不良公差外径管件上的不受约束安装。所应用的任何设计都必须将这种公差视为先决条件，以施加足够负荷，从而给出期望的轴向负荷约束。为了抵抗轴向负荷，例如，限位套可具有绕限位套的圆周径向分散的增韧钢钉，这些增韧钢钉基本突出到限位套主体的外表面之上。

已知弹簧扶正器具有柔性外径，其目的在于始终接触井壁，同时能够挠曲以反作用(复位力)于顺应井壁轮廓的管件产生的侧向力，并且适应障碍或内部尺寸变化。这些扶正器由圆形端部带环组成，通常称为“弓形片”的多个板弹簧连接在这些圆形端部带环之间。

在本行业中，期望随着管件沿钻孔向下移动至其所要求的最终深度位置，管件的中心性足以保持管件不接触钻孔或管件孔，以便避免来自扶正器、限位套突出体或联接器的不适当机械干扰和损伤。

接触力，例如限位套螺钉可对先前安装的钢管件造成相当大的损伤，并且所产生的金属屑可在整个井结构中的其它位置导致损伤。扶正器弓形片的过大偏斜将允许例如附接至旋转管件的限位套螺钉的接触，切入到扶正器正插入的井筒或更大管件中。

通常，特别是在修井工作中，先前安装的管件可具有切穿过管件侧面的所谓“窗口”，以允许已扶正的管件穿过从而穿过窗口偏斜。然后，例如，如果已偏斜扶正器弓形片的侧向力等于或小于突出体的环状高度，则硬化限位套突出体和联接器能够快速地保持在窗口边缘上。因此，在这种布置中，使扶正器穿过钻孔并且就位可能问题非常大。

还需要有利于下列一般惯例，即随着管件穿过而到达其最终深度时旋转该管件，由此减轻穿过高井眼曲率(DLS)波动。扶正器的旋转相对其正在行进的钻孔停止，允许管件在所附接的扶正器内部旋转。

井筒轮廓复杂性的发展已经恶化了这种机械干扰的发生。称为单位钻孔长度，通常为30m(100英尺)的DLS(井眼曲率)的以3维变化速度定义的轮廓波动经常导致高侧向力，其垂直于管件轴线。这些侧向力可为这样的，即扶正器弹簧弓形片可在扶正器沿井筒向下穿过期间，在高DLS的不同点处变平或接近变平。例如，这可导致联接器和限位套突出体，诸如硬化固定螺钉抵靠先前安装的管件孔或井筒前进。换句话说，可在管件的这些部分和先前安装的管件孔和井筒之间发生机械干扰，导致先前安装的管件孔或井筒的表面损伤。

另外，应明白，所述弓形片的扁平化可导致弓形片在簧片或弓形片、弹簧与端部带环的相交点处在弹簧旋转点处的永久变形。这可导致在达到期望深度时，不利地影响扶正器的原始扶正潜力。在本行业中优选地，当已扶正的管件处于其要求深度时，多个管件或者管件与井筒之间的中心性最大化，或者处于最小可接受水平。换句话说，管件位于先前安装的管件或井筒内的中心处，或者管件和先前安装的管件或井筒之间的距离保持为高于最小距离。

图1示出已经插入钻孔50内的一种已知管件布置。扶正器38通过位于扶正器38任一侧的限位套37而定位在该管件上。限位套37用于绕管件安装，从而接合并且抓握该管件的外部。限位套37在管件上提供制动肩台，以限制沿任何其它相关联产品、诸如扶正器38的管状构件的轴向行进。因此，每个扶正器38都结合至管件，并且被布置成将该管件支撑在钻孔50内，以便该管件被基本中心地布置在钻孔50内。

整体式扶正器38具有第一和第二相对端轴环41、42，其由多个弹簧弓形片轴向分离。仅示出多个弹簧弓形片中的弹簧弓形片43、44、45和46。