CN102686824A - 相对滑动型封隔器的取回方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在松动卡瓦总成（20、60）之前通过减小作用于密封元件（42）上的压缩力而释放并且取回相对滑动井下工具（10）的方法。此外，如此实行所述方法不会损坏所述卡瓦总成。所述方法供用于包括其全部组成部分的整个井下工具的取回，仅需要井眼内的单次行程。当要取回所述工具时，通过松开所述密封元件上的压缩力而使所述密封元件与套管脱离。接着，所述卡瓦总成与所述套管脱离，使得所述卡瓦总成不再与所述套管夹持接合。接着，将所述工具从所述井眼中取回。使所述密封总成脱离的步骤可通过在使所述密封元件纵向扩张的情况下或不使所述密封元件纵向扩张的情况下径向地回缩所述密封元件而执行。

Description

相对滑动型封隔器的取回方法

技术领域

本发明总体涉及与地下油井结合使用的设备，且更具体来说涉及取回具有用于在套管井眼中固定工具的相对卡瓦总成的封隔器或其它井下工具。本发明对于设计用于高压和高温环境的高性能工具特别有用。

背景技术

用以松动并且取回相对滑动型封隔器和其它工具、尤其是在极端压力和温度环境下使用的工具（诸如插塞）的现有做法，因各种限制而未被证实有效或可靠。此外，用于取回这些工具的方法通常导致或需要诸如通过钻孔、研磨和类似方法来破坏所述工具或其零部件。

各种专利描述用于固定（坐放）、松动和取回井下工具（诸如封隔器）的机构，这些专利包括Sullaway的美国专利4,151,875、Streich的美国专利5,224,540和5,271,468、Richards的美国专利5,727,632、Walker的美国专利7,080,693和Kilgore的美国专利7,198,110，全部所述专利并入本文中用于所有目的。

需要提供一种产生更有效且可靠的取回过程的工具释放和取回方法。此外，需要取回整个井下工具，包括其全部组成部分。此外，需要在井眼内通过单次行程释放并且取回整个工具。

发明内容

本发明描述一种在松动上卡瓦总成之前通过减小密封元件上的压缩力而释放并且取回相对滑动型井下工具的方法。此外，如此实行所述方法不会损坏所述卡瓦总成（slip assembly）。所述方法用于取回整个井下工具，包括其全部组成部分，仅需要井眼内的单次行程。

描述的是一种在具有套管的地下井眼中使用相对滑动型井下工具的方法。所述工具定位于具有套管的地下井眼中。所述工具具有定位于密封总成的相对两侧上的上卡瓦总成和下卡瓦总成。所述密封总成具有至少一个可压缩的、环形密封元件。接着，通过径向扩张所述卡瓦总成使其与所述套管夹持接合并且通过纵向压缩以及径向扩张所述密封元件使其与所述套管密封接合，而将所述工具固定于所述井眼中。当要取回所述工具时，通过松开所述密封元件上的压缩力而使所述密封元件与所述套管脱离。接着，所述卡瓦总成与所述套管脱离，使得所述卡瓦总成不再与所述套管夹持接合。接着，从所述井眼中取回所述工具。

使所述密封总成脱离的步骤可通过在使所述密封元件纵向扩张的情况下或未使所述密封元件纵向扩张的情况下，径向回缩所述密封元件而执行。

在优选方法中，所述工具包括具有密封元件固持器的密封元件固持总成，其相对于密封元件移动以减小所述密封元件上的压缩力。所述密封元件固持器可沿纵向移动或以其它方式移动。所述密封元件固持器的移动使得密封元件中压缩力的松开或减小。在优选实施方案中，密封元件固持器是与所述工具的工作筒（mandrel）滑动接合的环形构件，所述密封元件固持器通过可释放的连接而连接至上楔总成。在使所述密封元件脱离的步骤期间，所述密封元件固持器被释放以相对于所述上楔总成移动。在示例性实施方案中，可释放的连接包括齿状可折叠式C环（collapsible C-ring），其齿部接合所述上楔总成的相应齿状部分。在使所述密封元件脱离的步骤期间，所述C环与工作筒的外表面的直径缩小部分配合并且折叠（collapse）于其中。

在一替代实施方案中，密封元件通过在不容许纵向扩张的情况下容许径向回缩而得以松开。所述密封元件固持器在脱离步骤期间纵向移动，所述固持器的移动通过使工作筒的直径缩小部分与密封元件对齐而松开作用于所述密封元件的内表面上的压缩力，从而减小所述密封元件上的压缩力并且容许所述密封元件松开。

描述替代实施方案，且本领域一般技术人员在仔细考虑下文对本发明的代表性实施方案的详细描述和附图之后应了解本发明的此等以及其它特征、优点、好处和目的。

附图说明

图1是延伸穿过地下区的套管井眼的横截面图，其中体现本发明的原理的工具在所述井眼中处于固定位置；

图2A至图2E是处于下入位置的、本发明一实施方案的相对滑动型工具的局部横截面图；

图3A至图3E是处于固定位置的、本发明一实施方案的相对滑动型工具的局部横截面图；

图4A至图4F是处于松动或释放位置的、本发明一实施方案的相对滑动型工具的局部横截面图；

图5是本发明一实施方案的相对滑动型封隔器的替代实施方案的横截面图。

在本文描述的工具以及其它装置和方法的以下描述中，方向性术语，诸如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”等，仅仅为了便于参考附图而使用。此外，应了解，在不脱离本发明的原理的情况下，本文描述的本发明的各种实施方案可呈各种定向（诸如倾斜、倒置、水平、垂直等）和各种构造加以使用。

具体实施方式

虽然下文详细讨论本发明的各种实施方案的制作和使用，但是本领域的从业者应了解本发明提供适用的发明构思，这些构思可具体实施体现于各种特定情况中。本文讨论的特定实施方案说明制作和使用本发明的特定方式，而不会界定本发明的范围。

图1是延伸穿过地下地层9的产油区6的井眼2的横截面图。井眼2具有套管4，该套管4已被粘固7在适当位置。射孔（perforation）8延伸至产油区6中。本发明的示例性工具10被示为处于所述井眼中的井下位置，处于与套管4接合的固定位置。

图2至图4代表性地图示了体现本发明的原理的井下工具10的横截面图。如本文详细所述，图2A至图2E示出了处于下入位置的工具10，图3A至图3E示出了处于固定位置的工具10，而图4A至图4F示出了处于释放或松动位置的工具。

本文描述的工具10是一种可使用本发明的原理下入、固定于具有套管的井眼并从其中松动与取回的“相对滑动”型油井工具。工具10是一种在固定时双重夹持所述井眼以防止向上或向下工具移动的类型的油井工具。相对的上卡瓦总成和下卡瓦总成用以锚固所述工具以防其在两个轴向方向上移动。如图2A至图2E中可见，当处于固定位置时，所述夹持或锚固功能通过上卡瓦总成20和下卡瓦总成60来执行，其中这些卡瓦总成处于径向扩张的固定位置以接合所述井眼的套管。此外，所述相对滑动型工具将上卡瓦总成20和下卡瓦总成60定位于密封总成或封隔器元件总成40的相对两侧上。当密封总成40处于径向扩张的固定位置时，密封总成40密封地接合所述井眼的套管以防止流体在所述套管与工具工作筒12之间纵向流动。

因此，如本文所使用的术语“相对滑动型工具”的使用不限于在密封总成的相对两侧（上方和下方）上具有上卡瓦总成和下卡瓦总成的井下工具。工具10被示为封隔器；然而，如本领域的技术人员所知，本发明同样适用于在密封总成上方和下方具有卡瓦总成的所有相对滑动型工具，包括插塞、阀门等。本发明在于如要求保护的用于释放并且取回工具的方法和装置，而不在于所述工具在被固定于井眼中时的功能。

术语“井口”和“向上”是指朝向井眼表面的方向。术语“井下”和“向下”是指背离井眼表面的方向。虽然期望所述表面大体上是从任何井下位置向上，但所述工具可用于偏向的或水平井眼中，在此情况下所述术语是指所指示的方向而非相对垂直方位。

当处于固定位置时，压缩力被“困”在密封总成40中。即，在固定过程期间，压缩力被施加于所述密封总成以便使密封元件42径向扩张成与井眼密封接合。当工具处于固定位置时，这些压缩力仍作用于密封总成上，上卡瓦总成与下卡瓦总成的相对间距使所述密封总成保持处于径向扩张且纵向缩短的位置。在被固定于井眼中之后以及在取回之前，本发明使得工具10的密封总成40上的压缩力能够在松动卡瓦总成20和60之前被减小或松开。

在释放这些卡瓦总成之前松开密封总成的方法实现井下工具的更可靠且有效的取回过程。本发明中包括的方法还允许封隔器和其全部组件作为单个装置全部取回。所述方法还允许但不需要在井眼内以单次行程释放并且取回油井工具。

如本文所使用，术语“固定”用来指在油井工具与井眼的套管之间产生夹持和密封接合的操作。“固定位置”用来指当卡瓦总成在径向扩张位置上与套管夹持接合而密封总成径向扩张并且与套管密封接合时工具所处的位置。术语“释放”或“松动”用来指移动工具使其不与井眼的套管夹持和密封接合以容许从井眼中移除或取回工具的操作。虽然优选的是工具的松动将移动所述工具使其不与套管有任何接触，但应意识到情况并非总是如此。如果井眼是水平的，或除垂直的以外，那么工具在位于井眼中时可能仍接触套管。此外，密封总成一旦扩张，其直径就不会充分地径向缩小以防止与套管的任何接触。然而，密封总成必须经充分松动或径向回缩以容许相对容易地从油井中移除。术语“下入位置”是指工具处于用于使所述工具下入井眼中的初始位置，其中卡瓦总成径向回缩，且密封总成径向回缩。类似地，术语“松动位置”或“释放位置”是指工具在处于固定位置之后所处的卡瓦总成径向回缩且密封总成径向回缩的位置。

参考图2A至图2E，工具10包括工作筒12，所述工作筒上承载或组装有几乎所有其它组件。工具10包括上短节16、上卡瓦总成20、上楔总成30、密封总成40、下楔总成50、下卡瓦总成60、封隔器元件固持总成或“支撑”总成70、固定总成100和下短节18。上文描述的主要组件组成根据本发明实施方案的工具10的主要组件。下文提供关于工具10、其操作方法和在松动卡瓦总成20和60之前减小封隔器密封元件42上的压缩力的各种方法的更多细节。

在图2A至图2E中，工具10和其各个组件被示为处于其下入位置，即，当工具10下入或下放到准备用于将工具10固定在井眼套管中的油井内时所处的位置。工具10的各个组件经定位以容许下放到套管内而不受干扰。上卡瓦总成20和下卡瓦总成60尚未径向扩张且处于第一直径，该第一直径小于当其处于固定位置时的直径，下文将予以讨论。类似地，密封总成40尚未径向扩张至固定位置且处于第一缩小直径。固定总成100尚未启动。

工作筒12被示为螺纹连接至上短节（sub）16和下短节18。或者，所述工具和这些短节可形成为单个固件。上短节16被设计用于连接至（油）管柱、软管或本领域已知的类似物。此外或替代的，上短节被构造来接收并且可释放地连接至插入管、固定工具、启动或操作工具、液压启动器或本领域已知的其它油井工具。下短节18还可以根据需要来构造。

上卡瓦总成20和下卡瓦总成60分别具有上滑动元件22和下滑动元件62。在所示的实施方案中，这些滑动元件（slip element）是本领域已知类型的圆周连续的、轴向有狭槽的筒型滑动片（slip）。然而，应清楚地了解，在不会违背本发明的原理的情况下，所述卡瓦总成可经不同地构造。举例而言，滑动元件22可包括多个或一系列滑动元件，所述滑动元件相互独立并且相互分离、或局部分段且可移动地相互接合、圆周不连续、分开、有狭槽等。这些卡瓦总成还可包括未示出的其它元件（诸如固持环或装置），以使滑动片保持处于下入位置直至固定工具。如所示，卡瓦总成20和60具有剪切机构26和66以使卡瓦总成保持处于其下入位置。作为固定工具的初始步骤，剪切机构（此处为销）被剪切以容许滑动元件与工作筒之间的相对纵向运动。本领域已知并且可使用使卡瓦总成保持在下入位置的其它方法。上卡瓦总成20还包括上滑动支撑件（slip support）25，在此情况下为上短节16的下端的加大部分。滑动支撑件25邻接上滑动元件22的上端；在下入期间保持这些总成的相对位置；以及在固定期间传递固定力。在此情况下，在固定期间上滑动支撑件25不会相对于工作筒12移动。本领域已知并且可使用其它滑动支撑机构。

卡瓦总成20和60分别具有多个纵向狭槽24和64。上卡瓦总成20的狭槽24与凸耳14配合，这些凸耳一体形成于工作筒12上并且从工作筒本体径向延伸至狭槽中。每个狭槽24具有封闭的上端27，凸耳14在松动或释放步骤期间将接触所述上端。随着工作筒12在松动或脱离过程期间纵向移动，所述凸耳相对于上卡瓦总成20纵向移动。凸耳14接触筒式滑动片的狭槽24的上端27并且松动卡瓦总成。即，滑动片22被从楔总成30的那些楔上拉下。卡瓦总成接着径向回缩，从而与套管壁脱离。工具10被设计成使得上卡瓦总成不会松动或脱离，直至密封总成与套管脱离之后。如下文描述，当所述工作筒上的凹槽78移动成与释放机构75对齐时凸耳14沿着狭槽24纵向移动，但不接触狭槽24的上端直至凹槽与释放机构对齐且支撑构件72相对于上楔总成30叠缩之后。因此，上卡瓦总成不会脱离直至密封总成脱离之后。

滑动元件22和62中的每一个分别在其上包括一系列锯齿状向外突出的齿部28和68，这些齿部用于夹持套管壁或井眼内的其它导管。卡瓦总成20和60的齿部或夹持结构28和68可以使本领域已知的任何设计，诸如一体形成于滑动元件上、分开附接至总成（诸如“按钮滑动片”）等。用于所有目的而以引用的方式并入本文的是Streich的美国专利5,224,540，其尤其描述并且涉及各种固定机构、滑动构造、滑动支撑件和齿部。

上楔总成30承载于工作筒12上。上卡瓦总成20和上楔总成30具有配合的倾斜表面29和32，其使得上卡瓦总成20在上楔总成30相对于上卡瓦总成20纵向移动时径向扩张。如本文参考上卡瓦总成20和下卡瓦总成60所使用的“径向扩张”意指扩张其外径而非表明组件的体积增大。上卡瓦总成20的径向扩张使得其夹持表面28与井眼套管的内表面接触。由于充分的径向扩张，上卡瓦总成20变成与套管夹持地接合，防止工具10在井眼内向上移动。

类似地，下楔总成50承载于工作筒12上。下卡瓦总成60和下楔总成50具有配合的倾斜表面62和52，其使得下卡瓦总成在下楔总成相对于下卡瓦总成纵向移动时径向扩张。如上文关于上总成的描述，这种径向扩张使得下卡瓦总成60变成为与井眼套管夹持地接合。下滑动支撑件65被示为邻接下楔总成60的下端。如上文描述，滑动支撑件用以使楔总成和卡瓦总成在下入期间保持在适当位置，并且在固定期间将固定力传递至楔总成和卡瓦总成。在此情况下，在固定过程期间下滑动支撑件65相对于工作筒12向上移动。下滑动支撑件65被示为具有剪切机构26，以将滑动支撑件固持于适当位置直至固定过程开始。

如图2A所示，密封总成40圆周地安装于工作筒12上，介于上卡瓦总成20与下卡瓦总成60之间。同样如图2A至图2E所示，密封总成40或封隔器元件总成包括多个密封元件42a至42c。这些密封或封隔器元件通常可由弹性材料（诸如橡胶）制成，但可由本领域技术人员熟知的其它材料构成。应了解密封总成40可具有一个或多个密封元件42。此外，密封总成40被示为具有可变形的支撑构件44，其在处于固定位置时用作为防突出环。

在下入位置中，密封元件42承载于处于未扩张位置的封隔器元件总成上，该封隔器元件总成在该未扩张位置的径向直径小于当其处于固定位置时的径向直径。在该固定位置中，如图3A至图3E所示，密封元件42通过上楔总成与下楔总成朝向彼此的相对运动而沿径向向外扩张。密封总成40的这种纵向缩短使得密封总成的同时径向扩张。密封元件42被径向扩张成与井眼套管密封接合。这种密封接合不会提供绝对的密封，但确实在典型的或甚至严峻的井下温度和压力下防止密封总成的外侧与井眼套管的内表面之间的任何显著流体流动。密封元件42有效地密封工作筒12与套管之间的环形空间。

图3A至图3E描绘处于“固定”位置的封隔器10。因为相对的卡瓦总成在相反方向上夹持并且起作用，所以它们在井眼使用期间趋向于移动更紧靠在一起，尤其是在因跨工具的压力差发生反向的情况下。这种“紧固”的有益之处在于其增大两个卡瓦总成上的夹持力和密封元件上的密封力，因此将工具更牢固地固持于固定位置。然而，紧固移动也增大密封元件42中的压缩力的量值。所述移动也增大井眼套管的介于两个卡瓦总成20与60之间的那部分中的张力。工具10的部分内的压缩力和井眼套管的部分内的张力使得松动以及取回封隔器更困难。

一旦工具10已下放至井眼中的所要位置，即，与表面相距所选择的距离，则通过启动固定总成100将工具10固定或移动至固定位置，如图3A至图3E中所见。固定总成100被启动来将工具组件移动至其固定位置。固定总成100被示为在其下端上形成为工具10的一部分的液压固定总成。本文将不详细描述固定总成100和固定方法，因为本领域大体上已知并且了解所述固定总成和固定方法。固定总成100可以是电动固定总成、机械固定总成、电动机械固定总成或液压固定总成（如所示）或本领域已知的其它类型固定总成。所示的液压固定总成与启动工具（未示出）结合使用，所述启动工具通常会连接于工具10上方。此启动器可为本领域中已知的任何设计，诸如但不限于井下电源单元、电线电源单元、气动单元、机械和电动机械固定工具等。机械固定总成可通过管柱的下坐重量或通过使用固定工具而启动，该固定工具连接至工具工作筒用于在工作筒上向上牵拉来固定封隔器。固定总成的类型和细节并非是本发明的关键所在，且工具10可根据需要从所示实施方案加以修改以容许使用不同的固定工具和机构。在图2至图4的实施方案中所示的固定总成包括活塞102，当流体流动穿过入口104进入并且填充流体腔室106时，所述活塞102相对于工作筒12移动。

本发明提供一种方法，所述方法通过可减小、减缓或松开密封总成40内的压缩力而改进松动与取回封隔器10的可靠性与效率。密封元件42上的压缩力在试图松动任一卡瓦总成之前被松开或释放。为此目的，工具10还包括支撑总成70或密封元件固持总成70，如图2至图4中所见。支撑总成70包括支撑构件72，如本文将进一步描述，所述支撑构件在释放或松开密封总成40的密封元件42的步骤期间相对于密封总成40移动。支撑总成70还包括可释放的连接器总成74，其运行以使支撑总成组件保持在下入位置和固定位置，接着容许总成部分在松开密封元件42的过程期间移动。

图2至图4中示出了优选实施方案。支撑总成70具有支撑构件72，所述支撑构件邻接密封元件总成40的上端。支撑构件72为环形套筒，其可滑动地安装以在工作筒12的外表面上纵向移动。支撑构件在其上端上邻接可释放的连接器总成74。可释放的连接器总成74包括释放机构75。在图2至图4所示的实施方案中，释放机构为可折叠C环，其具有螺纹状或齿状部分76，所述螺纹状或齿状部分76与上楔总成30的螺纹状或齿状部分34配合。在图1中所见的下入位置中，可折叠C环75的齿状部分与上楔总成的齿状部分接合。因此，上楔总成与支撑总成在相对位置上彼此连接并且固定。

在固定位置中，如图3中所见，密封元件固持总成70因互锁的齿状部分76和34而保持其与上楔总成30的相对位置。然而，应注意上楔总成30（在销26剪切之后）与支撑总成都在固定过程期间相对于工作筒12自由移动。

在图4中所见的松动或释放位置中，可释放的连接器总成74已释放。可折叠C环已因工作筒12相对于支撑总成70的相对运动而被折叠至工作筒12的凹槽78中。或者，凹槽78可在设计用于与释放机构配合的工具的其它可移动构件或套筒中。随着C环折叠至凹槽78中的较小直径位置，配合的齿状部分34和76不再接触。接着，这容许支撑构件72相对于上楔总成30和工作筒12移动。如图4中所见，支撑构件72相对于上楔总成纵向移动并且相对于上楔总成30的构件叠缩。支撑构件72相对于工作筒12以及相对于密封总成的相对移动容许密封元件42纵向扩张并且径向回缩，从而释放或松开作用于密封元件42上的压缩力。

可释放的连接器总成74可为不违背本发明的精神的其它设计方案。举例而言，可释放的连接器总成可包括筒夹总成，其具有配合的筒夹指状物和凹槽或唇缘。可释放的总成还可以是剪切机构，诸如剪切销或环或类似物。如本领域技术人员所知，可使用其它可释放的连接器。

在本优选实施方案中，支撑总成具有支撑构件，所述支撑构件沿纵向向上移动以容许密封元件和密封总成松开。如本领域技术人员所知，所述总成可配置成使得向下移动会影响到密封元件的松开。此外，可使用支撑构件的其它移动和机械设计方案。关键在于支撑总成移动以容许密封总成松开。如图2至图4的实施方案中所见，支撑总成可容许密封元件纵向扩张，从而径向回缩。或者，支撑总成可容许密封元件径向回缩而不容许密封总成长度变化。下文参考图5说明这种构造。可移动的支撑构件可位于密封总成的上方或下方，或者可从密封元件径向向内设置。其它配置对于本领域技术人员而言是显而易见的。

上文详细描述的优选实施方案是且仅仅是一种在工具取回之前减小密封元件中的压缩力的方法。在上述方法中，通过使用由可释放的连接器总成固持于延伸位置的密封元件固持器构件72来减小这些压缩力。可释放的连接器通过工作筒的相对移动而释放，所述相对移动使凹槽78与释放机构75对齐。接着，这容许支撑构件72纵向移动，从而减小这些密封元件上的压缩力。密封元件自由地纵向伸长或扩张，这造成元件的径向回缩。

在图5所示的本发明的另一个实施方案中，密封元件42中压缩力的减小通过使工作筒12的直径缩小区段79与密封元件42对齐而实现。在此情况下，支撑构件72是工作筒12的一部分，其在松动过程期间相对于密封元件42纵向移动。随着支撑构件72或工作筒部分在松动过程期间相对于密封总成40移动，工作筒12的直径缩小部分79被移动成与密封元件42纵向对齐。在可获得额外径向空间的情况下，密封元件42上的压缩力减小且密封元件径向回缩至松动位置，使得它们不再与套管密封接合。工作筒的直径缩小部分或可提供于工具的单独的可移动构件上，诸如提供于滑动套筒或类似物上。

图5中还图示了另一种类型的可释放的连接器总成74。套筒77安装于工作筒的外部，且通过释放机构75（此处显示为剪切销）而相对于工作筒12保持在适当位置。虽然被示为螺纹状剪切销，但可释放的连接器可为任何其它合适的可释放的连接器（诸如其它剪切装置，如剪切环、轴或类似物）或其它可释放的连接器（诸如筒夹总成）或本领域技术人员已知的其它机构。类似地，在不违背本发明的原理的情况下，可使用本领域常见的任何其它可释放方法，诸如机械变形、物理切断等。

作为图5所示的实施方案的替代方案，可提供可折叠表面（collapsiblesurface，可收缩表面）作为密封元件42的内表面。工作筒（或套筒或类似物）的直径缩小部分移动成与可折叠表面对齐。当可折叠表面折叠成较小直径时，密封元件也径向回缩，从而松开密封元件。可折叠表面可以是对开管套、多个对开环、楔形区段等。容许密封元件径向回缩的其它机械配置对于本领域技术人员是显而易见的。

在使用时，工具10被下放至具有套管的地下井眼中。接着，使用固定总成（诸如所示的液压固定总成100）来固定工具10。虽然通过管柱或类似物将工具10固持于适当位置，但液压流体仍被启动工具（未示出）推动穿过入口104进入流体腔室106，从而向上推动活塞102。活塞102的向上移动向上推动下滑动支撑件65、下楔总成50和下卡瓦总成60。下楔总成50的向上移动压缩密封总成40。密封元件42被移动至固定位置，径向扩张并且纵向缩短，其中密封总成的密封元件密封地接合井眼套管。此外，上卡瓦总成20和下卡瓦总成60相对于其各自的楔总成30和50纵向移动。卡瓦总成（尤其是滑动元件）径向扩张至固定位置以与套管夹持接合。工具的这些元件在固定期间的定时与相对运动通过使用本领域已知且本文未详述的剪切销和类似物来控制。

接着，工具10处于固定位置，密封总成在工作筒与套管之间提供环形密封，而卡瓦总成提供与套管的夹持接合。工具可根据需要被保留在适当的固定位置。在井眼中操作期间，跨工具的压力差可交替，产生本文别处所描述的紧固。

为了松动并且取回工具10，工作筒12相对于固定卡瓦（滑动）和密封总成纵向向上移动。举例而言，取回工具在管柱或软管（coiled tubing）上被下入井眼中，并且连接至工具的上短节16。在图4E所示的实施方案中，通过在密封和卡瓦总成下方的位置处圆周地切割工作筒，使工作筒12相对于卡瓦和密封总成自由地纵向移动。图4D中可见切口15。利用切割工具（诸如化学切割器）来完成切割。然而，应了解，在不违背本发明的原理的情况下，可以使用断开工作筒的任何数目的其它合适的方法来切割工作筒。此类断开工作筒的其它方法可包括：研磨切割、激光切割、聚能射孔弹（shaped-charge）、酸性或腐蚀性材料的选择性放置，或一个或多个可释放的装置（诸如剪切销等）的释放。同样地，在不违背本发明的原理的情况下，可改变切割或断开的位置。

工作筒的进一步向上移动通过松开密封元件42上的压缩力而使密封元件42与套管脱离。工作筒12相对于卡瓦和楔总成、密封总成和支撑总成向上移动。随着工作筒被向上牵拉，工作筒12上的凹槽78移动成与可释放机构75对齐。可折叠C环75折叠或径向回缩至凹槽78中，从而分别释放可释放的连接器75和上楔总成30的互锁的齿状部分76和34。因此，支撑构件72能够相对于上楔总成移动。如图3中所见，支撑构件72的臂73与上楔总成30的对应臂36套设（叠缩）。支撑构件72背离下楔总成60纵向移动，从而容许密封元件42的纵向扩张。密封元件42的纵向扩张减小密封总成中的压缩力，密封总成径向回缩，与套管脱离。

在使密封总成脱离的步骤之后，卡瓦总成从与套管的夹持接合中脱离。在所示的实施方案中，上卡瓦总成20通过将上滑动片从上楔拉下而机械松动。如图3A中所见，工作筒12的进一步向上移动使凸耳14移动成接触上卡瓦总成20的狭槽24的上端27。凸耳14将上卡瓦总成从上楔总成30拉下，从而松动上卡瓦总成并且使上卡瓦总成从套管脱离，使得卡瓦总成不再与套管夹持接合。

在所示的实施方案中，这些凸耳同时接触狭槽的封闭端，从而几乎同时将这些滑动元件从楔上拉下。然而，应了解，可同时或依序执行滑动元件的松动。滑动元件的依序松动可能是优选的，其中卡瓦总成具有多个分离的滑动元件。举例而言，这类方法在本领域中已知并且已在并入本文的美国专利中教导。

此外，在优选实施方案中，下卡瓦总成接着因工作筒12的进一步向上移动而被松动并且与套管脱离，这将导致下卡瓦总成被从下楔总成60拉下。在密封总成中的压缩力被释放且上卡瓦总成被松动之后，不存在使下滑动片保持在下楔上的其余压缩力。工具的向上移动会将下滑动片向下拉并且将其从下楔拉下。

如说明，优选在使下卡瓦总成松动并且脱离之前松动并且脱离上卡瓦总成。然而，特定顺序可颠倒，或者这些卡瓦总成可被同时脱离。

最后，诸如图3D所示，下抓持机构19邻接下滑动支撑件65且整个工具10被从井眼中取回。替代地，工具的下端可被降至井眼中，但这不是优选的。

最后，接着通过继续朝向表面向上牵拉工具而从井眼中取回工具10。

参考图4所示的工具的实施方案使用一种类似方法。图4中的工具10被示为处于固定或接合位置，上卡瓦总成20和下卡瓦总成60处于径向扩张位置并且与套管8夹持接合。工作筒12由油管柱、软管、工作管柱或类似物向上牵拉。工作筒12的向上移动释放可释放机构75（此处被示为剪切销）。工作筒12现相对于上卡瓦总成和下卡瓦总成、楔总成以及密封总成自由地纵向移动。工作筒12的一部分被用作支撑总成70的支撑构件72。工作筒的第一部分支撑或支持密封元件42的内表面。随着工作筒被向上牵拉，工作筒的直径缩小部分79移动成与密封元件42对齐。接着，密封元件42能够径向回缩，从而释放或松开密封元件上的压缩力。密封元件42与套管8脱离。工作筒的进一步向上移动通过上文描述并且在此不重复的方法，导致松动上卡瓦总成。下卡瓦总成也被松动，并且工具被从井眼取回。

上文用于描述本发明的原理的井眼工具是封隔器。在不违背本发明的原理的情况下，可以使用任何其它的用相对滑动片固定的井眼工具来替代所述封隔器。同样地，在不违背本发明的原理的情况下，上文描述中预期的井眼可用于任何目的，诸如生产、注入、观察、测试等。

如果密封和/或夹持总成包括可充气组件，那么本发明的原理同样适用。虽然已参考说明性实施方案描述了本发明，但此描述并非旨在解释为限制意义。在参考描述之后，本领域技术人员了解所述说明性实施方案以及本发明其它实施方案的各种修改和组合。因此，随附权利要求旨在涵盖任何这类修改或实施方案。

Claims (20)

1.一种在具有套管的地下井眼中使用相对滑动型井下工具的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述工具定位于地下井眼中，所述工具具有定位于密封总成的相对两侧上的上卡瓦总成和下卡瓦总成，所述密封总成具有至少一个可压缩的环形密封元件；

接着通过使所述卡瓦总成径向地扩张成与所述套管夹持接合以及通过使所述密封元件纵向地压缩并且径向地扩张成与所述套管密封接合，而将所述工具固定于所述井眼中；

接着通过松开所述密封元件上的压缩力而使所述密封元件与所述套管脱离；

接着使所述卡瓦总成的其中之一与所述套管脱离使得该卡瓦总成不再与所述套管夹持接合；以及

接着从所述井眼中取回所述工具。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述卡瓦总成的其中之一脱离的步骤包括使所述上卡瓦总成脱离。

3.根据权利要求2所述的方法，其还包括在使所述上卡瓦总成与所述套管脱离的所述步骤之后使所述下卡瓦总成与所述套管脱离的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使所述密封元件脱离的步骤包括径向地回缩所述密封元件。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使所述密封元件脱离的步骤包括纵向地加长所述密封元件。

6.根据权利要求1所述的方法，其中使所述密封元件脱离的步骤还包括移动密封元件固持器以减小所述密封元件上的所述压缩力。

7.根据权利要求6所述的方法，其中使所述密封元件固持器纵向地移动，所述密封元件固持器的所述纵向移动松开所述密封元件上的纵向压缩。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在使所述密封元件脱离的步骤期间，所述密封元件固持器向上纵向地移动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述密封元件固持器是与所述工具的工作筒滑动接合的环形构件，所述密封元件固持器通过可释放的连接而连接至上楔总成；并且在使所述密封元件脱离的步骤期间，所述密封元件固持器被释放以相对于所述上楔总成移动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述可释放的连接包括齿状可折叠式C环，所述C环的齿部接合所述上楔总成的相应齿状部分；在使所述密封元件脱离的步骤期间，所述C环与所述工具的工作筒的外表面的直径缩小部分配合并且折叠于其中。

11.根据权利要求6所述的方法，其中所述密封元件具有内表面，并且所述密封元件固持器提供在所述工具被固定时作用于所述密封元件的所述内表面上的压缩力。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述密封元件固持器在使所述密封元件脱离的步骤期间纵向地移动，所述固持器的所述移动松开作用于所述密封元件的所述内表面上的所述压缩力。

13.根据权利要求6所述的方法，其中所述工具还包括工作筒，并且所述密封元件固持器是所述工具的工作筒的一部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述工具的工作筒具有直径缩小部分，所述直径缩小部分在使所述密封元件脱离的步骤期间移动成与所述密封元件对齐，从而减小所述密封元件上的所述压缩力并且容许所述密封元件松开。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述工具包括工具的工作筒，并且还包括切割所述工作筒的步骤。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述工具包括通过可释放的连接而彼此连接的工作筒和套筒；并且所述工作筒和所述套筒在使所述密封元件脱离的步骤期间被松开，以便相对于彼此移动。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述密封总成包括多个密封元件。

18.根据权利要求2所述的方法，其中所述上卡瓦总成为筒形卡瓦总成。

19.根据权利要求18所述的方法，其中使所述上卡瓦总成脱离的步骤包括将凸出物移动成与所述上卡瓦总成的一部分接触以及向上移动所述上卡瓦总成，从而使所述上卡瓦总成与所述井眼套管脱离的步骤。

20.根据权利要求1所述的方法，其中固定所述工具的步骤还包括使用液压总成来固定所述工具。

Images