CN101490361A - 自动控制管线插入工具和系统 - Google Patents

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CN101490361A CNA2007800108955A CN200780010895A CN101490361A CN 101490361 A CN101490361 A CN 101490361A CN A2007800108955 A CNA2007800108955 A CN A2007800108955A CN 200780010895 A CN200780010895 A CN 200780010895A CN 101490361 A CN101490361 A CN 101490361A
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Abstract

一种使控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的系统，所述系统包括上引导件，该上引导件具流道结构接合辊、控制管线插入轮和控制管线旁路空间，所述系统还包括同上引导件分离的下引导件，该下引导件具有流道结构接合辊、控制管线插入轮，所述流道结构接合辊和控制管线插入轮弹性地偏向某一位置，当所述流道结构接合辊和控制管线插入轮处于接合位置时使控制管线插入所述交替流道结构。

Description

自动控制管线插入工具和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2006年2月6日申请的临时申请60/765,900的优先权，这里全文引用所述的临时申请作为参考。
背景技术
在油气勘探和开采领域，常常需要将一种或另外一种控制管线安装在下入井内的管柱上。通常希望以某种方式将这种控制管线连接到所述管柱上，以避免连接到其上的管线损坏。尽管已经具有手动或机械地插入所述管线的不同尝试，但是，仍然非常希望控制管线的有效和适宜安装。到目前为止，所属领域一直需要提高效率和可靠性的替代方式。
发明内容
本发明公开一种使控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的系统。所述系统包括：上引导件，该上引导件具流道结构接合辊；控制管线插入轮和控制管线旁路空间，所述系统还包括同上引导件分离的下引导件，该下引导件具有流道结构接合辊、控制管线插入轮，所述流道结构接合辊和控制管线插入轮被弹性地偏置至某一位置，所述流道结构接合辊和所述控制管线插入轮处于接合位置时，使控制管线插入所述交替流道结构。
本发明还公开了一种使控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的控制管线插入工具。所述工具包括框架、与所述框架操作连通的流道结构接合辊、与所述框架操作连通的柄。所述工具还包括与所述柄操作连通的控制管线插入轮和保持装置，所述保持装置在脱离位置允许所述柄相对于所述框架移动，而在接合位置限制所述柄相对于所述框架移动。
本发明还公开了一种使控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具。所述工具包括控制管线插入轮、交替流道结构接合辊、与所述轮和辊可操作连通的偏压装置、和所述偏压装置以及与所述轮和辊朝向彼此相互连通的偏压装置。
本发明还公开了一种使多个控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的方法。所述方法包括：使由远处供应源供应来的多个控制管线分离；使所述多个控制管线中的一个控制管线与控制管线上引导件的控制管线插入轮接合；并使接合的控制管线插入控制管线接收器；使所述多个控制管线中至少一个其它控制管线绕过所述控制管线上引导件的插入轮；使所述至少一个其它控制管线中的一个控制管线与控制管线下引导件的控制管线插入轮接合，并促使所述至少一个其它控制管线中的所述一个控制管线插入控制管线接收器。
附图说明
图1示出了具有交替流道的一段管形件和处于接合位置的一套引导件的示意图；
图2为图1中所示的具有一套引导件处于未接合位置的示意图；
图3为沿图1中的剖面线3-3所作的上引导件的剖面图；
图4为下引导件的透视图；
图5为沿图4中的剖面线5-5所作的下引导件的剖面图。
具体实施方式
参看图1，用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的系统通常以标记10示出。标记12表示管形件，交替流道结构14就安装在所述管形件14上。管形件12可为任意类型的管形件，或者为其它设置，但是，在使用砾石充填装置时通常使用交流流道结构，因此，所述管形件通常为筛管。对于这里所述的实施例来说，所述交替流道结构14包括通道16，该通道16可用于物质的流动，并且所述交替流道结构14包括至少一个控制管线接收器18(这里示出了两个接收器18)。这里所用交替流道结构的类型类似于公开号为No.2006/0219404A1的美国公开专利申请文本中所述的类型，所述美国公开专利申请的申请日为2006年1月12日，这里对其全文引用作为参考。此外，图1还可视地示出了两条控制管线20和22，它们通过上导引件(或工具)24和下导引件(或工具)26安装在所述控制管线接收器18内。在所述系统的一个实施例中，上导引件24(使用“上”仅仅是为了区别的目的)插入第一控制管线，但是绕过第二控制管线。之后通过下引导件26(使用“下”仅仅是为了区别的目的)将第二控制管线插入。在一个实施例中，通过系绳28将上引导件24系到间隔一定距离的固定结构上，如系到控制管线套(未示出)上。系绳28使上引导件24保持于纵向固定位置上，但是允许所述引导件24较为容易地侧向移动。通过系绳30将上引导件24系到下引导件26上，以便在上引导件24与下引导件26之间维持一便利距离。在一个实施例中已经确定，少于18英寸为适于合适操作的便利距离。还应当注意地是，在该种接合中，系绳30在枢销32处连接到下引导件26上。应注意的是这一点是很重要的，因为如果系绳30在销32处连接，下引导件26受到的沿控制管线和交替流道结构14的正常摩擦阻力会有效地转换为施加到交替流道结构14上的下引导件26的附加夹持力。当下引导件26被更加详细地描述时，下引导件26的所述夹持力和结构在随后将会变得更加清晰。针对图1还需要说明的一点是，上引导件24包括分离销34，其用途是为了防止所述控制管线在插入之前相互交叉。如果这种交叉发生，所述控制管线将会在插入期间破碎。
参看图2，管形件12类似于交替流道结构14。它们在结构和位置上没有变化。应注意到应注意到上引导件24处于相对于图1中所处的位置改变的位置。还应当理解，所示的下引导件26处于相对于图1中所处的位置改变的位置。图2中所示的上引导件24和下引导件26的位置处于开放位置，这一位置在引导件24和26接合之前允许将它们设置在交替流道结构14的上方。应当理解，上引导件24的控制管线插入轮36和交替流道接合辊38没有定位在与交替流道结构14接合或与控制管线22或20接触的位置。还应当认识到，下引导件26的第一控制管线插入轮40和下引导件26的第二控制管线插入轮42不与控制管线20或22接触，如图2所示。为了将下引导件26插到交替流道结构14上，不接触使得可以在下引导件26与交替流道结构14接合之前将下引导件26安放在交替流道结构14的上方。还应当理解，上引导件24和下引导件26相互不同地接合交替流道结构14。然而，当被安装时，上引导件24的轮36和辊28都不与交替流道结构14接合，所示的下引导件26具有一对辊44和46，它们已经与交替流道结构14接合。只有控制管线插入轮44和42在下引导件26中脱离。这是因为下引导件26根据弹簧原理工作，这将在后面当对下引导件26进行详细描述时进行讨论。
现在同时参看图1、2和图3对上引导件26进行详细描述，可以理解，上引导件26包括框架48，两个柄50和52铰接在所述框架48上。每一个柄通过销54(如帽螺钉)连接到框架48上，并且每一柄52和50包括与框架48上的通孔58对准的孔口56，释放销60通过该孔口可选择地插入或保持。在一个实施例中，柄50和52包括底切口60，以用来容纳释放销60的保持装置62。如上所述，在图2所示的实施例中，上引导件24被示为处于开放位置，然而在图1中被示为处于关闭位置并且释放销60处于合适位置。在每一柄50和52上和销54与孔口56之间的位置上具有轮保持装置64。在一个实施例中，保持装置64利用套筒头有肩螺钉(socket head shoulder screw)66和轴承68来枢转地保持控制管线插入轮36，所述控制管线插入轮36包括筒状部分70和具有凹口74的凸缘部分72，所述凹口有助于控制管线(如控制管线20或控制管线22)通过上引导件24插入控制管线接收器18。应当指出，图3示出了上引导件24的控制管线插入侧，并且没有示出上引导件24的接合辊侧。然而除了凹口74被不具有凹口的凸缘外围所取代之外，所述视图几乎相同。筒70既使凸缘74相对于上引导件24的其余部分位于合适的位置，又为控制管线旁路区域76内的控制管线旁路提供空间。
如上所述，上引导件24用于插入与交替流道结构14配合的多个控制管线中的一个。在这里所示的实施例中，两条控制管线被示出，然而应当理解，如果控制管线接收器的尺寸足以接收多于两个的控制管线，可以使用更多的控制管线。
由于上引导件24仅仅插入第一控制管线，所以在接收器18内具有大量的富余空间。因此，上引导件没有必要具有任何弹性。因此需要所述销结构。
一旦上引导件24关闭并且销60处于合适位置，上引导件24将会非常有效地插入控制管线中的一个，同时允许第二控制管线在旁路区域26内绕过上引导件24。绕过上引导件24的控制管线保持在接收器18的外侧，直到遇到下引导件26为止，在遇到下引导件26时，其插入接收器18中而与借助于上引导件24而已经插入的控制管线相邻。
现在同时参看图1、2、4和5，其中示出了下引导件26。下引导件26根据弹簧原理进行操作，以便允许在控制管线和交替流道接头内具有公差。在一个实施例中，下引导件26利用弓形弹簧80，弓形弹簧80的各端连接到下引导臂82和84。弹簧80通过弓形弹簧保持销86连接到下引导臂82和84上，所述保持销86螺纹地容纳在下引导臂82和84内。在一个实施例中，一卡环(未示出)位于弓形弹簧80与保持销86上的下引导臂82和84之间，以便当将保持销从下引导臂82和84上拧下时使弓形弹簧和保持销保持为一个组件，当控制管线20和22插入到流道结构14的相对侧接收器18内时使用这种能力，这可在附图中看出。在该实施例中，下引导臂82和84臂对换，以便插入控制管线的相同功能可在结构14的相对侧接收器18上实现。
安装在保持销86上的部件还有下引导件锁定臂88(可具有一个锁定臂88或两个锁定臂88，如图所示)和下引导柄臂90。这些臂铰接在保持销86上，并且在销32处相互铰接。锁定臂88和柄臂90的作用是当需要使下引导件26与交替流道结构14接合或脱离时向外推动所述弓形弹簧。从图4中可明显看到，锁定臂88和柄臂90在销32处相互成角度设置。如果柄臂90在某一方向上被推动以便对准锁定臂88和柄臂90，保持销86之间的距离将会增加，从而迫使弓形弹簧80屈服，并迫使控制管线插入轮40和42分别距离接合辊44和46更远。在一个实施例中，如图所示，柄臂90的角度这样设置：并当向销86推动柄90时销32将“不同心(overcenter)”，以便下引导件26锁定在开放位置。当处于接合位置时，弓形弹簧80向其余未安装控制管线提供弹性夹持力，以将所述其余未安装控制管线推入控制管线接收器18。上引导件24与下引导件26之间的区别与控制管线的数目对接收器18的尺寸的关系直接相关。如上所述，上引导件24将单个控制管线插入接收器18，该接收器18的尺寸能够容纳多余一个的控制管线。因此，具有大量容纳控制管线的空间，以便使其在不考虑累计公差(tolerance stack-up)的情况下移动。然而，在所示的实施例中，接收器18趋于容纳两个控制管线。由于下引导件使第二控制管线插入控制管线接收器18，累计公差实际上是一个问题并且必需要被考虑。为了避免由于累计公差所引起的潜在问题，下引导件26已被赋予弹性，以便如果所述公差增长大于预期，所述下引导件26可向外弯曲。
关于下引导件26最终和重要地是，下引导臂82和84用于提供特定的轴线角，该轴线角适于安装两个控制管线插入轮40和42以及两个交替流道结构接合辊44和46，以确保其中每一个的凸缘相对于垂直于所述轮和辊的轴线的切线正确定位。为了对前述内容进行理解，识别入口销92、辊轴承94和轮40是有益的，轮40包括筒状部分96、凸缘部分98和凹口100。轮40具有底面102。相对于施加到控制管线上力的角度，该底面102的角度是重要的，所述控制管线插入控制管线接收器18。为了优化插入过程，需要提供向内朝向控制管线接收器18和朝向管形件方向的力矢量，交替流道结构安装在所述管形件上。采用切线作为起点，该切线垂直于轮40的轴线92，轮40的期望切角为向基座管形件(base tubular)12倾斜在0度到约20度之间，在一个实施例中低于所述切角约10度。接合辊44与之相同。
在图5中可以容易地注意到，轮42和接合辊46的角度明显不同于轮40和接合辊44的角度。这是一种错觉，因为交替流道结构在基座管形件上为螺旋形，因此下引导件26基本为螺旋结构，这就使所述角度显得不同。轮42和辊46在与轮40和辊44具有相同的角度范围内设置。
尽管已经示出和描述了优选实施例，但是，在不脱离本发明的主旨和范围的情况下仍可作出各种改变和替换方式。因此可以理解，本发明以接合示例的方式被描述，但这些示例不是限制。

Claims (21)

1.一种用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的系统，其包括：
上引导件，该上引导件具有流道结构接合辊、控制管线插入轮和控制管线旁路空间；
与所述上引导件分离的下引导件，该下引导件具有流道结构接合辊和控制管线插入轮，该流道结构接合辊和控制管线插入轮弹性地偏向某一位置，当流道结构接合辊和控制管线插入轮处于接合位置时使控制管线插入所述交替流道结构。
2.如权利要求1所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的系统，其特征在于：所述上引导件和下引导相互之间具有受限的距离。
3.如权利要求1所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的系统，其特征在于：所述系统包括控制管线分离器。
4.如权利要求3所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的系统，其特征在于：所述分离器位于上引导件处。
5.一种用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的控制管线插入工具，其包括：
框架；
与所述框架操作连通的流道结构接合辊；
与所述框架操作连通的柄；
与所述柄操作连通的控制管线插入轮；
保持装置，所述保持装置在脱离位置允许所述柄相对于所述框架移动而在接合位置限制所述柄相对于所述框架移动。
6.如权利要求5所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的工具，其特征在于：所述流道结构接合辊包括筒状部分和凸缘部分，当将引导件安装到交替流道结构上时，所述凸缘部分能够伸入所述控制管线接收器。
7.如权利要求5所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的工具，其特征在于：所述柄枢转地连接到所述框架。
8.如权利要求5所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的工具，其特征在于：所述插入轮旋转地连接到所述柄。
9.如权利要求5所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的工具，其特征在于：所述插入轮包括筒状部分和凸缘部分，所述凸缘部分具有有助于控制管线与所述凸缘部分接合的凹口外缘，所述凸缘部分的直径大于筒状部分的直径。
10.如权利要求5所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的工具，其特征在于：所述插入轮运动的轴线垂直于与管形件相切的直线，所述管形件上安装有交替流道结构。
11.如权利要求5所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的工具，其特征在于：所述保持装置为可重新复位的销和销容纳凹槽装置。
12.一种用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其包括：
控制管线插入轮；
交替流道结构接合辊；
与所述轮和辊以及所述偏压装置可操作连通的偏压装置；
与所述轮和辊相互连通的偏压装置。
13.如权利要求12所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其特征在于：所述工具还包括与所述偏压装置可操作连通的锁定臂，该锁定臂布置成与所述偏压装置相互作用而使所述偏压装置在第一位置扩张并使所述偏压装置处于未受偏压位置。
14.如权利要求12所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其特征在于：所述锁定臂在每一臂的第一位置相互铰接，并在每一臂的第二位置铰接所述偏压装置。
15.如权利要求12所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其特征在于：所述工具还包括框架段，该框架段具有：
框架体；
第一框架体延伸件，其用于使控制管线插入轮与管形件的夹角为0度或更大，所述交替流道结构在控制管线的方向上安装在所述管形件上。
16.如权利要求15所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其特征在于：所述夹角小于约20度。
17.如权利要求12所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其特征在于：所述工具使所述轮定位成与其上安装有交替流道结构的管形件成一角度且处于在朝向将被插入的控制管线的方向上。
18.如权利要求12所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其特征在于：所述工具还包括第二控制管线插入轮和第二交替流道结构接合辊。
19.如权利要求18所述的用于将控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的弹簧偏压控制管线插入工具，其特征在于：所述插入轮和第二插入轮相互之间以大致相同的角度设置。
20.一种用于将多个控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的方法，其包括：
使由远处供应源供应来的多个控制管线分离；
使所述多个控制管线中的一个控制管线与控制管线上引导件的控制管线插入轮接合，并使接合的控制管线插入控制管线接收器；
使所述多个控制管线中至少一个其它控制管线绕过所述控制管线上引导件的插入轮；
使所述至少一个其它控制管线中的一个控制管线与控制管线下引导件的控制管线插入轮接合，并引导所述至少一个其它控制管线中的一个控制管线插入控制管线接收器。
21.如权利要求20所述的用于将多个控制管线插入交替流道结构处的控制管线接收器的方法，其特征在于：通过控制管线下引导件进行的引导是在朝向控制管线接收器的方向上进行的且具有朝向管形件的方向矢量，所述交替流道结构安装在所述管形件上。
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