[发明专利]具有加强的驱动元件的刮镖

说明书

本发明涉及具有加强的驱动元件的刮镖。该刮镖包括围绕心轴设置的一个或多个擦拭器元件，每个擦拭器元件包括相对于所述心轴径向向外和向后延伸的擦拭器杯部，以及联接到所述心轴的鼻组件。驱动元件围绕所述心轴设置，并且包括鞋部和联接到所述鞋部的杯部。所述杯部从所述鞋部径向向外和向后延伸，并且具有小于或等于所述一个或多个擦拭器元件的最大直径的最大直径，并且所述鞋部向所述杯部提供轴向和径向支撑中的至少一者。

技术领域

本发明涉及石油和天然气固井技术领域。

背景技术

在石油和天然气工业中，井筒通常通过将井筒衬管(例如，套管、衬管等)固定到钻孔中来完成。在一些固井操作中，将刮镖(替代地称为飞镖、刮塞、固井塞、钻杆镖和钻杆擦拭镖)泵送到井下以液压地迫使水泥浆通过井筒衬管并且向外进入开放的井筒。水泥浆离开井筒衬管并且流入在井筒衬管和井筒壁之间限定的环形空间中，在这里它最终固化以提供将井筒衬管固定在井筒内的水泥护层。

刮镖通常通过延伸到井筒中、包括多个长度的钻杆或端对端连接的其他管件的工作管柱泵送到井下。刮镖通常具有一个或多个擦拭器元件或“杯部”，其径向向外张开以密封地接合工作管柱的内径。擦拭器元件通过刮镖被泵送到井下时防止流体流过刮镖来帮助在刮镖两端产生压力差。此外，擦拭器元件还用于“擦拭”工作管柱的内壁，并且由此从工作管柱基本上去除水泥浆。

刮镖在它们被泵送到井下时通常需要穿过不同的内径。例如，多个油管尺寸通常在同一工作管柱内使用，并且每个油管尺寸可以具有不同的内径。此外，刮镖通常还需要穿过各种井下工具提供的最小限制，诸如水泥头、安全阀、转换工具、分流器工具、衬管悬挂器、衬管塞组件和其他传统的井筒固井工具。因此，刮镖不仅必须在它被泵送到井下时有效地密封和擦拭各种内径，它还必须在执行这些重要功能时成功地穿过各种最小限制。这种小的内径或限制在本文中统称为“减小直径限制”。由于擦拭器元件在它们穿过减小直径限制时引起的大量摩擦，刮镖可能会卡住并且可能无法到达其最终目的地。可以理解的是，取回卡住的刮镖可能是昂贵且耗时的操作。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种刮镖，其包括：

围绕心轴设置的一个或多个擦拭器元件，每个擦拭器元件包括相对于所述心轴径向向外和向后延伸的擦拭器杯部；

联接到所述心轴的鼻组件；和

围绕所述心轴设置并且包括鞋部和联接到所述鞋部的杯部的驱动元件，其中所述杯部从所述鞋部径向向外和向后延伸并且具有小于或等于所述一个或多个擦拭器元件的最大直径的最大直径，并且其中所述鞋部向所述杯部提供轴向和径向支撑中的至少一种；

其中所述杯部提供内杯表面和外杯表面，并且其中所述外杯表面提供接合由所述鞋部限定的端壁的加强部分；

其中所述端壁以从所述驱动元件的纵向轴线偏移并且小于90°的角度延伸以向所述杯部提供径向支撑；

其中所述鞋部包括大致环形的主体，所述鞋部限定槽并且所述杯部的前端在所述槽处粘合到所述鞋部。

根据本发明的第二方面，提供了一种井系统，其包括：

在井筒内延伸并且联接到井筒衬管的工作管柱；和

输送到所述工作管柱中以液压地迫使流体通过所述工作管柱并且进入所述井筒衬管的刮镖，所述刮镖包括：

一个或多个擦拭器元件，所述一个或多个擦拭器元件围绕心轴设置并且各自包括相对于所述心轴径向向外和向后延伸以密封地接合所述工作管柱的内壁的擦拭器杯部；

联接到所述心轴的鼻组件；和

围绕所述心轴设置并且包括鞋部和联接到所述鞋部的杯部的驱动元件，其中所述杯部从所述鞋部径向向外和向后延伸并且具有小于或等于所述一个或多个擦拭器元件的最大直径的最大直径，并且其中所述鞋部向所述杯部提供轴向和径向支撑中的至少一者；