CN103140647B - 带有紧急释放的水下送入工具 - Google Patents
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Abstract
一种用来将诸如套管悬挂器（4）的物体插入水下井中的送入工具，包括本体（2）和在本体内可运动的中空心轴（8）。接合挡块（3）支撑在本体内，并且能运动成接合物体（4），心轴具有第一部分（9）和过渡部分（10），过渡部分成形为使得：当心轴位于本体内的给定位置中时引起挡块的向外运动，而对于与所述给定位置间隔开的心轴位置允许挡块运动。工具具有紧急释放特征，其中，过渡部分（10）通过响应心轴内的足够压力增大而剪断的剪断销（13）而可释放地附接至第一部分，以允许过渡部分与第一部分（9）分离。
Description
技术领域
本发明涉及用于将诸如套管柱或套管的部件插入到水下井中的类型的送入工具。
背景技术
在水下完井操作期间，由于作用在套管柱或套管的外壁上的摩擦和抽吸效应，一旦将套管柱或套管插入井中，回收套管柱或套管就非常困难并且常常实际上是不可能的。一旦将套管柱或套管送出到井口中，执行操作的钻机或海上钻井装置就是易损坏的，因为它可能机械地连接到不能复原的物体上。当天气条件或海洋状态开始变坏时，这种易损坏性增大。在这样的情况下，钻机或海上钻井装置需要与井口脱开；否则实质的损坏可能由硬件维持，并且大大地增加操作人员暴露于危险水平。在钻机或海上钻井装置与井之间的机械连接装置发生故障或不能操作的情况下，维护或恢复的辅助系统将使得上述危险显著减轻。
本发明以优选形式提供一种附加的紧急释放机构，该附加的紧急释放机构允许钻机或海上钻井装置借助于几个可操作特征而脱开，这几个可操作特征典型地在近海完井操作中是可用的，这些操作优选地包括：沿顺时针和逆时针转动钻杆；和施加压力，该压力通过施加井眼压力施加，或者通过使用从钻台展开的自密封镖冲（dart）而施加。
现有技术由文件US-6062312-A举例说明，该文件公开了一种送入工具，该送入工具具有用来将送入工具与旁阀采油树（sidevalvetree）脱开的机械机构。
发明内容
本发明提供一种用来将物体插入水下井中的送入工具，该送入工具包括：本体；在本体内可运动的中空心轴；多个挡块，所述多个挡块支撑在本体内，并且可运动成接合物体，心轴具有第一部分和过渡部分，过渡部分成形为使得：当心轴在本体内的给定位置中时引起挡块的向外运动，而对于与所述给定位置间隔开的心轴位置允许挡块运动，其中，过渡部分通过响应心轴内的足够压力来允许过渡部分与第一部分分离的装置而可释放地附接至第一部分。
所述装置可以包括可剪断构件或组件，该可剪断构件或组件具有选定的剪切强度，从而它响应心轴内的预定压力而剪断，以允许过渡部分从第一部分的释放。可选择地，所述装置可以包括裂环，该裂环在膨胀状态下将过渡部分锁定至第一部分，但被布置成径向压缩，以允许响应足够的井眼压力从第一部分释放过渡部分。
心轴的所述第一部分和过渡部分优选地是大致圆柱形的，并且所述装置可以将过渡部分的上边缘连接至所述第一部分的下边缘。所述装置包括剪断销，这些剪断销中的每一个布置在穿过所述下边缘延伸的径向孔中，并且布置在所述上边缘中的窝状部中。
本发明还提供一种释放送入工具的方法，该送入工具用来将物体插入水下井中，送入工具包括本体、在本体内可运动的中空心轴、多个挡块，所述多个挡块支撑在本体内，并且可运动成接合物体，心轴具有第一部分和过渡部分，过渡部分成形为使得：当心轴在本体内的给定位置中时引起挡块的向外运动，并且对于心轴的与给定位置间隔开的位置允许挡块运动，该方法包括在心轴内施加足以使过渡部分与第一部分分离的压力。
紧急脱开工作的方式是，在任何时间可施加压力，以释放可释放装置，该可释放装置在正常操作下将心轴的所述第一部分和心轴的过渡部分保持在一起。当施加某种压力时，心轴的第一部分和过渡部分将分离，第一部分保持到位，并且过渡部分加速到工具的前端（nose）中。这使锁定挡块自由地径向退缩。
将参照附图描述本发明的一个例子。
附图说明
图1以截面示出了送入工具的一个实施例的相关部分，该送入工具组成本发明。
图2是送入工具的等轴测图。
具体实施方式
图1以截面示出了送入工具1的相关部分，该送入工具1用于将诸如套管悬挂器的物体插入到水下井口的井孔中。该送入工具具有大致圆柱形本体2，但是在图1中仅示出其一侧的一部分（图1是半个截面），送入工具的中心轴线由线X指示。
工具1携带多个可径向运动的锁定挡块，在这些锁定挡块中，仅一个锁定挡块3示出在图中。该锁定挡块和其它锁定挡块适于接合并保持诸如套管悬挂器4的物体，直到套管悬挂器可靠地到达井口的本体中。为此，锁定挡块3安装在穿过本体2的壁的径向孔5中。锁定挡块具有外齿轮廓6，该外齿轮廓6接合套管悬挂器4的内侧上的互补轮廓7。
在送入工具的本体2内是圆柱形心轴8，该圆柱形心轴8在送入工具1的本体的孔内是轴向可运动的。在这个例子中，心轴8具有第一外螺纹部分9，该第一外螺纹部分9接合送入工具1的本体中的内螺纹。在实践中，螺纹可以朝着工具的顶部端部布置，即布置到在图1中示出的部分的左侧。
附接至部分9的是过渡部分10。在这个例子中，过渡部分10具有上边缘11，该上边缘11配合在螺纹部分9的下边缘12内，并且借助于多个剪断销附接至螺纹部分9，所述多个剪断销绕心轴沿周向间隔开。这些销中的一个示出在13处。该销配合在第一部分9的边缘12的径向孔14内，并且配合在过渡部分10的边缘11的窝状部15中。
过渡部分具有向外延伸的隆起16，该向外延伸的隆起16具有比心轴的过渡部分10和螺纹部分9的其余部分大的直径。当隆起16邻接挡块3的内部端部时（例如，在用来送入套管悬挂器的准备中），挡块运动到其最外位置，如图1所示，并且套管悬挂器4由送入工具保持。用于挡块3的向外运动的心轴8位置的容许量取决于隆起16的轴向范围。对于与这个位置足够间隔开的心轴的位置，隆起16不与挡块3的内部端部相接合，这些挡块3则可向内退缩，以释放套管悬挂器4。按照通常实践，轮廓6的角度设计成响应由诸如套管悬挂器的物体施加的（向下）力而允许挡块向内运动，该套管悬挂器由挡块保持。
在本体2的外侧上是卡环17，该卡环17限制挡块3的向外运动。在挡块3的右侧（并且在送入工具的通常构造中位于挡块3的下方）示出的是柱塞18，该柱塞18可突出到套管悬挂器4的槽口19中，并由此防止工具相对于悬挂器4的转动。本体2的外侧也携带锁闩，如锁闩20，这些锁闩用来将工具定位在井口中，并且当工具要从井口回收时需要释放。
超出柱塞18之外，本体2具有通向更小的外径的圆柱形部分2b的向内圆锥部2a。
在普通操作中，当悬挂器4已经着陆时，心轴轴向运动（例如，通过转动），以从挡块3释放过渡部分10并且特别是隆起16。
在心轴的部分9和10之间的可分离关系提供了紧急释放特征。在描述的实施例中，剪断销选择成具有足以承受正常井眼压力的剪切强度，这些井眼压力在例如将水泥穿过工具的孔向下泵送到井孔中期间发生。实际选定的剪切强度将取决于工具的过渡部分和可能其它部分的重量以及正常的井眼压力，所述重量可能必须由心轴支撑。然而，借助于过渡部分上压力的足够增大，可使剪断销剪断，从而将过渡部分从心轴的剩余部分释放，上述压力由井眼压力的选定的增大（例如，通过水泥的泵送）而施加或者借助于投入到工具的孔中的镖冲而施加。在送入工具的过渡部分和本体之间在孔与空穴21之间将有压力差。过渡部分的释放允许挡块径向退缩，由此从已经附接有工具的套管悬挂器或其它物体释放工具。工具由此不再固定至静止物体，并且可防止上述的危险。
对于剪断销的选择例是剪断环，该剪断环像剪断销那样，可响应足够的轴向指向的压力而剪断，以从部分9释放过渡部分10。另外的选择是裂环，该裂环在膨胀状态下将过渡部分10锁定至部分9，但被布置成径向压缩，以允许响应足够的井眼压力从部分9释放过渡部分10。
Claims (10)
1.一种用来将物体(4)插入水下井中的送入工具，包括本体(2)、在本体内可运动的中空心轴(8)、多个挡块(3)，所述多个挡块支撑在本体内，并且能运动成接合物体(4)，所述中空心轴具有第一部分(9)和过渡部分(10)，过渡部分成形为使得：当所述中空心轴位于本体内的给定位置中时引起挡块的向外运动，而对于所述中空心轴的与所述给定位置间隔开的位置则允许挡块运动，其中，所述过渡部分(10)通过响应所述中空心轴内的足够压力来允许所述过渡部分与所述第一部分(9)分离的装置(13)而可释放地附接至所述第一部分(9)。
2.根据权利要求1所述的送入工具，其中，所述装置包括可剪断构件(13)，该可剪断构件具有选定的剪切强度，使得它响应所述中空心轴内的预定压力而剪断以允许所述过渡部分从所述第一部分释放。
3.根据权利要求1所述的送入工具，其中，所述装置包括裂环，该裂环在膨胀状态下将所述过渡部分(10)锁定至所述第一部分(9)，但被布置成径向压缩，以允许响应足够的井眼压力而使所述过渡部分(10)从所述第一部分(9)释放。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的送入工具，其中，所述中空心轴的所述第一部分(9)和所述过渡部分(10)是大致圆柱形的，并且所述装置将所述过渡部分(10)的上边缘(11)连接至所述第一部分(9)的下边缘(12)。
5.根据权利要求4所述的送入工具，其中，所述装置包括剪断销，这些剪断销中的每一个布置在穿过所述下边缘延伸的径向孔(14)中，并且布置在所述上边缘中的窝状部(15)中。
6.根据权利要求1所述的送入工具，其中，所述挡块(3)布置在送入工具的所述本体的径向孔(5)中，从而从所述本体横向突出。
7.根据权利要求6所述的送入工具，其中，所述过渡部分(10)具有用于与每个所述挡块(3)的内部端部相接合的外部隆起。
8.根据权利要求1所述的送入工具，其中，所述第一部分(9)与送入工具的所述本体(2)的内侧形成螺纹接合。
9.一种释放送入工具的方法，该送入工具用来将物体(4)插入水下井中，所述送入工具(1)包括本体(2)、在所述本体内可运动的中空心轴(8)、多个挡块(3)，所述多个挡块支撑在所述本体内，并且能运动成接合所述物体(4)，所述中空心轴具有第一部分(9)和过渡部分(10)，所述过渡部分成形为使得：当所述中空心轴位于所述本体内的给定位置中时引起所述挡块的向外运动，而对于所述中空心轴的与所述给定位置间隔开的位置则允许所述挡块运动，该方法包括在所述中空心轴内施加足以使所述过渡部分与所述第一部分(9)分离的压力。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，借助于剪断环或多个剪断销将所述第一部分和所述过渡部分可释放地附接在一起，所施加的压力足以将所述剪断环或剪断销剪断。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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Address after: London, England Patentee after: Akeshisheng Co., Ltd. Address before: Burke County, England Patentee before: Aker Subsea Limited |
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| CP03 | Change of name, title or address |