CN100436752C - 锚定装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于高伸展场合的锚定装置。它的特征在于一个将一对连杆(16，18)固定在一起的夹持件(26)。所述连杆(16，18)的运动被调节以便保证所述夹持件(26)移动以与套管合适地接触。例如啮合齿轮(42，44)或销和槽(46，48)可以执行上述动作。所述夹持件被如此地成形，以便即使所述销连接(30，32)失效，所述夹持件仍然能够将负载传输通过连杆。优选地所述夹持件(26)的外轮廓与所述套管内壁的形状相适应以便增强夹持。

Description

锚定装置

技术领域

本发明涉及用于钻井工具的锚定装置，尤其涉及高伸展量的桥式堵塞器或封隔器。

背景技术

钻井工具通常需要被固定在套管中以便进行正确的操作。在工具必须被输送穿过管道并被固定在套管中的情况下，锚定装置必须根据运行进行相当大的伸展能够抓附管壁。这是由于工具必须不能大于可平稳地延伸通过管道的一个小尺寸，然而必须大体伸展一定的比例以便抓附套管。在所述工具为堵塞器或封隔器的情况下，当这种工具被固定时，会有大的定向力被传输到所述锚定装置上。

高伸展能力的锚定装置的结构已经显示了有限的保持夹持的能力，一些已经显示在负载下将松开夹持。当与套管接触的位于连杆端部的搭接件只是发生剪切动作时，通常这些结构发生松动，并且丧失夹持作用。过去，高伸展量的锚定装置包括旋转单个连杆，所述连杆通过装在一端的搭接件而接合套管。这种结构的例子如美国专利US6,311,788和6,318,461所述。使用类似锚定装置的一种贯通管道结构如美国专利USRe32,831所示。在高伸展性不是一个问题的场合，应用已知的利用锥体推出滑台的技术，如美国专利US6,220,348所述。

已往结构的问题是：它们具有有限的夹持面积，这主要是由于它们的布置是使位于细连杆端部的搭接件与套管壁相接合。即使多个连杆围绕着封隔器或堵塞器的周边被独立地驱动，由于所述连杆是窄的，因此它们的夹持能力是有限的。甚至多个这样的单个连杆也不能支撑处于过大负载下的工具。所需要的并且由本发明所提供的是一种方法，它增加了与套管壁相接合的夹持件的咬合面积。这已经被实现，部分原因是由于夹持件被放置在多个连杆的交叉位置上以及有内置于连杆中以控制夹持表面的最终运动的控制件。也设有对销钉连接失效的后备措施，从而如果这种连接由于重负载而削弱或失效，本发明的锚定装置仍然能够保持夹持。通过阅读下面优选实施例以及权利要求书的描述，本发明的这些以及其它优点对于本领域的普通技术人员将变得更加明显。

发明内容

本申请公开了一种用于高伸展场合的锚定装置，用于选择性地与一个地下井管相接触，包括：具有纵向轴线的主体；安装在所述主体上的至少一个滑台装置，所述滑台装置包括：一个连杆机构，所述连杆机构相对于所述主体可枢转地在一个回缩位置与一个伸展位置之间运动；以及一个滑台，所述滑台安装于所述连杆机构上，当所述连杆机构运动至所述伸展位置时，所述滑台接触所述地下井管，以抵抗从相反方向施加到所述主体上的力；所述连杆机构包括通过销可枢转地与所述滑台连接在一起的第一和第二连杆；所述第一和第二连杆通过它们之间的接触部而被引导，以便允许它们以大致相同的量枢转。

利用本申请所提供的锚定装置即可解决上述现有技术的问题而实现本发明的目的。

附图说明

图1是应用位于连杆之间的齿轮的锚定装置移动就位；

图2是图1的装置位于固定位置的视图；

图3是图1的替换实施例，示出了已移动就位；以及

图4是图3的装置位于固定位置的视图。

具体实施方式

参考图1，它仅示出了锚定装置，可以理解所述锚定装置可以为需要锚定的任何钻井工具的一部分。所述工具通常具有一个带有下毂12和上毂14的心轴10。在固定过程中，其中一个毂将与心轴10串联地运动，而另一个毂保持静止。在图1和图2所示的实施例中，上毂14可以朝着静止的下毂12移动。有多个锚定装置A，下面仅仅描述一个，可以理解其余的锚定装置优选地与该锚定装置相同。每个装置A具有一个上连杆16，该上连杆16在其上端17通过一个销18可枢转地安装在上毂14上。下连杆20在其下端22通过销24而固定在下毂12上。滑台26具有用于接触套管(未示出)的搭接件28。连杆16通过销30被固定到滑台26上。连杆20在销32处被固定到滑台26上。参考图2，滑台26具有圆形区域34、36，以便在销30或32削弱或失效时分别接纳连杆16、20的端部38、40。另外，端部38、40的特征在于具有啮合齿轮42、44，因此连杆16、20的运动被结合起来，以便保证滑台26达到齐平抵靠着套管(未示出)。齿轮42、44去除了滑台26的一个自由度并防止在连杆16、20旋转进入图2所示的位置时，滑台26改变销30、32的相对位置。

作为齿轮42、44的替换，图3、图4示出了另一个方法，来保证套管壁被滑台26齐平接触。图3示出了装置已移动就位，但是该替换结构的操作从图4中可以更容易地被看出。在该实施例中，没有齿轮42、44。代替地，固定到连杆16上的是具有槽48的导向杆46。销50提供了与连杆16的接触。被插入槽48中的是导向杆52的销49，所述导向杆52通过销54而与连杆20相连。通过这种构造，当毂12朝着毂14运动时，连杆16和20的运动被保持得相同。这就确保了滑台26将与套管以齐平的方式相接合。所述圆形区域34、36从图4中也能够更加清楚地被看出。它显示了当销30或32失效时，来自连杆16或20的负载可以被传输到圆形区域34或36上。鉴于端部38和40的紧密接近，所以当滑台26与套管接触时销30或32的失效也能够被毗邻端部40同时支承着圆形区域34或36的一端38所吸收。

滑台26可以是弧形的以便更好地与套管的内壁相符合。可以增加销30、32之间的间隙以便允许将滑台26做的更高，以增加它与套管的接触面积。连杆16、20之间的运动的引导使得滑台26以齐平的方位向外运动至套管壁，以获得最大的紧固夹持能力。齿轮42、44可以被连杆16、20之间的一个摩擦接触所取代，虽然优选地用诸如啮合齿轮42、44或者导向杆46、52的更强有力的接触位移类型。相对于仅使用位于倾斜连杆端部的搭接件进行锚定的现有装置，本发明的优点是明显的。由于用以驱动被多个连杆支承的滑台的独特支撑装置，所以接触面积被极大地增加，从而夹持能力被增强。如果严重的负载造成销30或32拉伸或失效，则弧形区域会提供替代。相连连杆的强有力的引导保证以齐平方式接触比现有技术大许多的套管区域。固定力大大地提高了。连杆16、20的引导装置还便于锚定装置A的拆卸。如前所述，锚定装置A可以被使用在各种钻井工具中，不管移动进入套管或者通过管道。驱动所述锚定装置的方法可以应用任何已知的产生所需的相对运动以便使毂12、14相向运动的设备。已知的能够提供力量以便分离毂12和14的设备可以实现拆卸。各种表面处理结构能够被应用以代替搭接件28，从而增强夹持，包括应用硬化嵌件。本发明的另一个优点在于，滑台26抵抗相反方向的力以便允许整个锚定结构的简化。过去，不得不应用分开的固定机构来抵抗来自相反方向的力。在本发明中，带有相连滑台的连杆对能够抵抗来自相对方向的力。滑台26的表面具有搭接件或其它表面处理结构，它们是一个单个滑台上的镜象，以便于抵抗着相反方向的力而固定。所述滑台的表面可以具有一个连续的弧形或者为一系列具有不同半径的曲线。控制连杆对的多个毂能够被应用以便增加附加的夹持，其中所述连杆对如上所述具有一个滑台以将它们固定在一起。然后这些滑台在沿着主体10的不同高度移动伸展。本发明在高伸展量场合是有用的，在该场合利用锥体将滑台展开不足以横跨间距，以获得所需的抵靠套管的固定力。

本发明的以上披露和描述是示意性的和解释性的，在不脱离本发明的精神的前提下，对图示的尺寸、形状、材料以及细节可以进行各种改变。

Claims (19)

1、一种用于工具的锚定装置，用于选择性地与一个地下井管相接触，包括：

具有纵向轴线的主体；

安装在所述主体上的至少一个滑台装置，所述滑台装置包括：

一个连杆机构，所述连杆机构相对于所述主体可枢转地在一个回缩位置与一个伸展位置之间运动；以及

一个滑台，所述滑台安装于所述连杆机构上，当所述连杆机构运动至所述伸展位置时，所述滑台接触所述地下井管，以抵抗从相反方向施加到所述主体上的力；

所述连杆机构包括通过销可枢转地与所述滑台连接在一起的第一和第二连杆；

所述第一和第二连杆通过它们之间的接触部而被引导，以便允许它们以大致相同的量枢转。

2、如权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：

由于所述连杆机构的所述枢转运动，所述滑台不旋转地移动以接触所述地下井管。

3、如权利要求2所述的锚定装置，其特征在于：

所述滑台大致垂直于所述主体的纵向轴线而移动。

4、如权利要求2所述的锚定装置，其特征在于：

所述第一和第二连杆在它们的枢转运动中，通过独立于所述销和所述滑台的导向机构而被引导，以便将所述滑台的运动限制为纯粹的移动。

5、如权利要求4所述的锚定装置，其特征在于：

所述接触部包括位于所述第一和第二连杆上的啮合齿轮的齿。

6、根据权利要求4所述的锚定装置，其特征在于：所述第一和第二连杆上的导向机构包括包括第一和第二导向杆，所述导向杆以允许它们之间相对运动的方式彼此相接合。

7、如权利要求6所述的锚定装置，其特征在于：

所述第一导向杆可枢转地被安装在所述第一连杆上，所述第二导向杆可枢转地被安装在所述第二连杆上；

通过一个位于其中一个导向杆上并延伸通过另一个导向杆上的槽的销，所述导向杆彼此相接合。

8、如权利要求2所述的锚定装置，其特征在于：

所述滑台的长度大于所述销之间的距离。

9、根据权利要求8所述的锚定装置，其特征在于：所述滑台包括一个外表面，所述外表面具有至少一个弧形部分以便增加它与所述地下井管的接触面积。

10、根据权利要求8所述的锚定装置，其特征在于：

所述滑台包括至少一个毗邻所述销的内表面，如果将所述连杆固定在所述滑台上的所述销在负载下削弱或者失效，所述内表面用于将所述负载从所述滑台传输至所述第一和第二连杆的至少一个上。

11、如权利要求10所述的锚定装置，其特征在于：

所述内表面与毗邻它设置的所述连杆端部的形状相一致。

12、如权利要求11所述的锚定装置，其特征在于：

所述至少一个内表面包括多个弧形表面，当连接所述连杆与所述滑台的所述销有效时，每个弧形表面以彼此间隔开的关系接纳所述连杆的一个类似形状的端部。

13、如权利要求2所述的锚定装置，其特征在于：

所述第一和第二连杆在毗邻所述连杆第一端处与所述滑台相连，所述连杆在毗邻它们的相对端处与安装在所述主体上的毂相连，所述毂可以彼此相向地运动，以便将所述滑台向外朝着所述地下井管移动。

14、如权利要求13所述的锚定装置，其特征在于：

所述至少一个滑台装置包括多个滑台装置，每个滑台装置包括第一和第二连杆，所述第一和第二连杆在毗邻一端处可枢转地连到其中一个毂上，并在一个相对端处可枢转地安装到一个滑台上。

15、如权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：

所述滑台具有与所述地下井管相接触的外表面，它带有一个表面处理结构，该表面处理结构被定向成以便抵抗由于作用于相反方向的力而造成的脱离。

16、如权利要求13所述的锚定装置，其特征在于：

进一步包括多个可以在分离的毂对之间作用的滑台装置，以便在沿着所述主体的不同高度使所述滑台与所述地下井管相接合。

17、根据权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：包括分别与所述第一和第二连杆相连的第一和第二导向杆，所述导向杆以允许它们之间相对运动的方式彼此相接合。

18、根据权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：

所述滑台包括一个外表面，所述外表面具有至少一个弧形部分，以增加与所述地下井管的接触面积。

19、根据权利要求1所述的锚定装置，其特征在于：

所述滑台包括至少一个毗邻所述销的内表面，如果将所述连杆固定在所述滑台上的所述销在负载下削弱或者失效，所述内表面用于将所述负载从所述滑台传输至所述第一和第二连杆的至少一个上。

Images