CN104204398A - 压力激活的应急释放系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种在井眼环境下与井下部件一起使用的释放机构，包括：移位套筒，设置在心轴周围，其中移位套筒关于心轴被扭转地锁定；夹头支撑件，设置在心轴周围，并与移位套筒接合，其中，在夹头支撑件和移位套筒之间的接合构造为关于移位套筒扭转地锁定夹头支撑件；以及夹头，与夹头支撑件接合，其中，夹头将心轴联接至井下部件。

Description

压力激活的应急释放系统和方法

背景技术

有时井眼被钻入含有烃类的地层中用于回收烃类。一旦井眼被钻出，就可以执行多个完井操作，以构造用于生产烃类的井。在完井操作期间，可以使用多种工具将完井组件和/或部件运输至井眼中，执行完井操作，并随后在将工具收回到井眼的地面之前，与组件和/或部件脱离接合。可以使用多种装置使工具与完井组件脱离接合。然而，在一些实例中，脱离机构可能不会按照计划运行，这会需要将完井组件与工具一起从井眼中移除，或将工具与完井组件一起留在井眼中。

发明内容

在一个实施例中，一种用于与井下部件一起在井眼环境中使用的释放机构包括：设置于心轴周围的移位套筒，其中移位套筒相对于心轴被扭转地锁定；设置于心轴周围并与移位套筒接合的夹头支撑件，其中夹头支撑件和移位套筒之间的接合构造为相对于移位套筒扭转地锁定夹头支撑件；以及与夹头支撑件接合的夹头，其中夹头将心轴联接至井下部件。

在一个实施例中，一种释放机构包括设置于心轴周围的移位套筒，其中移位套筒和心轴构造为基本上防止移位套筒关于心轴的旋转运动，并且其中移位套筒构造为在第一位置和第二位置之间相对于心轴移位。释放机构还包括设置于心轴周围的夹头支撑件，其中当移位套筒在第一位置时，夹头支撑件保持与夹头和移位套筒接合，当移位套筒被设置于第二位置时，夹头支撑件构造为响应旋转力而纵向地平移。

在一个实施例中，一种方法包括：将移位套筒纵向平移为不与夹头支撑件接合，其中移位套筒设置于心轴的周围；当夹头支撑件不与移位套筒接合时，将旋转力施加于夹头支撑件或心轴；基于旋转力纵向地平移夹头支撑件；基于夹头支撑件的纵向平移，使夹头支撑件与夹头脱离接合。

从与附图和权利要求书配合的以下详细的描述中将更清晰地理解这些和其他特征。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参照以下与附图有关的简短描述以及详细的描述：

图1是根据实施例的井眼检修系统的实施例的剖切图；

图2是释放机构的实施例的剖视图；

图3是释放机构的实施例的等距视图；

图4是释放机构的实施例的另一剖视图；

图5是释放机构的实施例的又一剖视图。

具体实施方式

在附图以及以下描述中，相似的部分在整个说明书和附图中通常分别用相同的附图标记示出。附图并非一定成比例。本发明的某些特征可以以放大的比例或者以稍微示意性的形式示出，并且现有元件的一些细节可以为了清楚和简明而不示出。

除非另有说明，否则术语“连接”、“接合”、“联接”、“附接”或描述元件之间相互作用的任何其他术语的任何形式的任何使用不打算将这种相互作用限制为元件之间的直接的相互作用，而是也可包括所描述的元件之间的间接的相互作用。在以下的讨论中以及权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式来使用，并且因此应被解释为其含义是“包括，但不限于……”。为了描述的目的，会以“上”、“上部”、“向上”或“上游”来提到上，其含义是朝向井眼的地面；或以“下”、“下部”、“向下”或“下游”来提到下，其含义是朝向井的末端，而不管井眼的方向。为了描述的目的，会以“内”、“内部”或“向内”来提到内，其含义是朝向井眼的中心或中心轴线；或以“外”、“外部”或“向外”来提到外，其含义是朝向井眼管柱和/或井眼壁。“纵向的”、“纵向地”或“轴向地”的含义是基本上与井眼和/或井眼管柱的主轴线对齐的方向。“径向的”或“径向地”的含义是基本上与井眼和/或井眼管柱的主轴线与井眼壁之间的线对齐的方向，该方向基本上垂直于井眼和/或井眼管柱的主轴线，虽然径向方向不必穿过井眼和/或井眼管柱的中心轴线。一旦阅读以下对本发明的详细描述，并且通过参照附图，以上提到的多个特性，以及以下更详细地描述的其他特征和特性，在本说明书的帮助下，对于本领域技术人员将是显而易见的。

在检修操作中所使用的几种工具可以包括构造为接合一个或多个其它部件的夹头。例如，完井工具和/或回收工具可以包括具有一个或多个凸部的夹头，凸部构造为接合部件中对应的、用于在井眼内部进行运输的凹部。部件可以被运输至井眼中和/或运输至井眼外用于回收至地面。包括夹头的工具可以包括夹头支撑件，从而在接合位置接合或保持夹头。当夹头准备好被释放时，夹头支撑件可以与夹头脱离接合，从而使夹头能够从部件上被释放。夹头支撑件可以通过使用施加于工具上的机械力，被驱动通过延伸至井眼地面的井眼管柱。在一些实例中，井眼管柱和/或工具可能不能移动，或不能移动至使夹头与夹头支撑件脱离所需的范围。在这些实例中，可以使用释放机构，以使夹头支撑件能够与夹头脱离接合，从而使包括夹头的工具能够与部件脱离接合。通常，释放机构的使用可以包括额外的步骤或一系列的动作，以使夹头支撑件与夹头脱离接合。这些步骤可以被设计为减少和/或排除对释放机构无意的、提早激活的风险。

如在此公开的，释放机构可以构造为，通过使用旋转力，使夹头支撑件能够与夹头脱离接合，以提供夹头支撑件的纵向平移。为了防止过早驱动释放机构，扭转锁定可接合夹头支撑件，从而防止夹头支撑件相对于其围绕设置的心轴的旋转运动。在一个正常的操作方案中，释放机构可以基于多种输入而运行。例如，可以对工具施加向下的力，这可用于使夹头支撑件与夹头脱离接合。但是，在一些实例中，可能无法对工具施加向下的力。在实施例中，释放机构内的扭转锁定可以通过使用压力被激活，以使移位套筒平移为不与夹头支撑件接合。然后可以将旋转力施加到夹头支撑件，这会通过力转化机构被转化为纵向平移，以使夹头支撑件移位为不与夹头接合。随后夹头脱离与其接合的井下部件，以使工具能够从井眼中被移除，同时将井下部件留在井眼中。因此，在此描述的装置和方法可以提供一种从工具上释放井下部件的简单而有效的方式。例如，一旦普通的释放机构不操作或无法操作时，可以使用所述释放机构。

转到图1，其示出了井眼操作环境的示例。如所描绘的，操作环境包括钻机106，钻机106位于地面104上，并在井眼114上方和周围延伸，该井眼穿透地层102用于回收烃。可以使用任何合适的钻探技术将井眼114钻入地层102中。井眼114在竖直井眼部分116上远离地面104而基本上竖直地延伸，在偏离井眼部分136上相对于地面104偏离竖直，并平移至水平井眼部分118。在替代的操作环境中，所有的或部分的井眼可以是竖直的、以任何合适的角度偏离的、水平的和/或弯曲的。井眼可以是新的井眼、现有的井眼、笔直的井眼、大位移井眼、侧线井眼、多横向井眼以及其它类型的井眼，用于一个或多个开采区域的钻探和完井。此外，井眼可用作生产井和注入井。在一个实施例中，井眼可以用作不同于烃类开采或除了烃类开采之外的目的，例如涉及地热能和/或水资源(例如饮用水)开采的用途。

井眼管柱120包括送入工具，该送入工具包括与井下部件联接的释放机构，所述井眼管柱被降至地层102中，在井眼的整个寿命期间用于各种钻探、完井、修井和/或处理程序。在图1中显示的实施例示出了处于完井管柱的形式的井眼管柱120被降至地层中。应当理解，井眼管柱120同样适用于被插入井眼中的任何类型的井眼管柱，包括作为非限定示例的钻管、生产油管、钻杆串以及连续油管。在一个实施例中，井下部件可以包括但不限于衬层悬挂器、衬层(例如可伸展的衬层)、衬层补片、筛网、或它们中的任何组合。在图1中所示的实施例中，包括送入工具的井眼管柱120可以以常规的方式被运输至地层102中，并随后可以使用标准的释放机构或在此所述的释放机构从部件处被释放。

钻机106包括具有钻台110的井架108，井眼管柱120通过该钻台从钻机106向下延伸至井眼114中。钻机106包括驱动绞车和其它相关设备的马达，用于将井眼管柱120延伸至井眼114中，以将井眼管柱120定位在所选的深度。虽然图1中描绘的操作环境涉及静止的钻机106，用于降下和安置以地面为基础的井眼114内的、包括送入工具的井眼管柱120，在替代的实施例中，也可以使用机动的修井机、井眼检修单元(例如挠性管操作机)等，以将包括送入工具的井眼管柱120降至井眼中。应当理解，包括送入工具的井眼管柱120可以替代地用于其它操作环境中，例如在离岸的井眼操作环境中。在替代的操作环境中，可以对竖直的、偏离的、或水平的井眼部分下套管并注入水泥和/或对井眼的部分不下套管。

不论在其中使用包括释放机构200的送入工具的操作环境之类型为何，应认识到，释放机构200用于使送入工具能够与部件脱离接合，这在一些实施例中当标准的释放机构无法被驱动时会发生。与标准的释放机构相比，释放机构200可以使用不同的输入。如以下关于图2的更详细的描述，释放机构200通常包括设置在心轴204周围的移位套筒202，和设置在心轴204周围的夹头支撑件206。移位套筒202和夹头支撑件206之间的联接可以构造为基本上防止移位套筒202关于心轴204的旋转运动，同时允许移位套筒202在第一位置与第二位置之间纵向平移，在第一位置，移位套筒202与夹头支撑件206接合，在第二位置，移位套筒不与夹头支撑件206接合。当移位套筒202位于第一位置时，夹头支撑件206可以保持与夹头208接合，当移位套筒202位于第二位置时，夹头支撑件206能够纵向平移为不与夹头208接合，从而允许夹头208向内收缩，并从井下部件210释放。如以下更详细地描述的，夹头支撑件206的纵向平移是由对夹头支撑件206和/或心轴204施加的旋转力导致的。

如图2所示，释放机构200的一个实施例包括心轴204，该心轴的周围具有移位套筒202和夹头支撑件206。心轴204通常包括具有流动井眼212的管状构件，该流动井眼在心轴204的各端之间延伸。流动井眼212的尺寸可以被选择为使流体能够在常规操作期间以期望的速率流动通过，和/或使送入工具和井下部件能够安装。心轴204可以包括通常圆柱形的构件，虽然其它形状也是可能的。心轴204的端部可以构造为允许连接至位于心轴204上方和/或下方的另一部件。例如，心轴204可以包括具有螺纹连接(例如箱体式或销式连接)的一端，以使心轴204能够被联接到另一部件，诸如用于将送入工具运输至井眼中的井眼管柱的接头。在一些实施例中，心轴204的一端可以包括和/或被联接至阀座和/或其它流动隔离部件，以使通过流动井眼212的流动能够被基本上隔离。在一个实施例中，球体、镖体或其它对应的流动隔离装置可以通过流动井眼212被运输以与阀座接合，并形成密封，从而基本上阻挡通过流动井眼212的流动，并使流动井眼212能够被加压至期望的压力。

在一个实施例中，释放机构200包括设置在心轴204周围的移位套筒202。移位套筒202通常可以构造为关于心轴204移位或平移，以响应对移位套筒202和/或心轴204的流动井眼212的压力的施加，虽然在一些实施例中，也可以使用其它输入来引起移位套筒202平移。移位套筒202通常包括设置在心轴204周围的管状构件，并且移位套筒202通常被施胶以设置在心轴204周围，同时能够相对于心轴204纵向运动。心轴204的外径可以沿着长度变化，移位套筒202可以在该长度上在心轴204周围行进。移位套筒202上方(例如，图2中的左边)的心轴204的第一段的外径可以大于心轴204的第二段的外径，移位套筒202可以被设置在心轴204的第二段周围，从而在第一段和第二段之间的过渡处形成肩部216。移位套筒202的第一端220可以接合肩部216，并防止移位套筒202进一步向上运动。一个或多个额外的肩部，如肩部218，也可以沿着心轴204的长度设置，移位套筒202被布置在心轴204上面和/或能够行进。设置在移位套筒202的内表面上的一个或多个对应的特征可以接合一个或多个额外的肩部，以限制移位套筒相对于心轴204的向上行进的范围。心轴204或联接至心轴204的另一井下部件可以包括一个或多个限位件或肩部(图2中未示出)，以限制移位套筒202的向下行进。

在一个实施例中，保持机构214可以与移位套筒202和心轴204接合。保持机构214可构造为防止移位套筒202移位，直到超过临界值的力施加到保持机构214上。如以下更详细地描述的，移位套筒202可以基本上被抑制而不关于心轴204转动，并且保持机构214于是可被认为防止了移位套筒202纵向平移，直到超过临界值的力施加到保持机构214。合适的保持机构可以包括但不限于剪切销、剪切环、剪切螺丝或它们中的任意组合。在一个实施例中，可以使用一个或多个保持机构214，以提供开始移位套筒202的平移所需的期望的临界力。

在一个实施例中，移位套筒202包括活塞。一个或多个流体口222可以在心轴204内的流动井眼212和腔室224之间提供流体连通，该腔室在移位套筒202的内表面和心轴204的外表面之间被限定。通过使用密封元件226、228(例如O形密封件)可以形成心轴204和移位套筒202之间的密封接合，所述密封元件设置在心轴204内和/或移位套筒202内的一个或多个凹部中。活塞可构造为响应相对于在移位套筒202的外表面上作用的压力的、腔室224内增大的压力而移位。在一个实施例中，移位套筒202可构造为响应腔室224内增大的压力而向下移位。借助足够剪切的力或超过与保持转子214相关的临界值的力，移位套筒202可以相对于心轴204纵向平移。一个或多个限位件或肩部(在图2中未示出)可当对腔室224施加压力时限制活塞的纵向平移。于是，移位套筒202的平移可以在初始位置和驱动位置之间发生，在所述初始位置，移位套筒202与夹头支撑件206和肩部216接合，在所述驱动位置，移位套筒202移出一定距离而不与夹头支撑件206接合，该距离足以使夹头支撑件206能够与夹头208脱离接合。

如前所示，移位套筒202和心轴204可构造为基本上防止移位套筒202关于心轴204旋转运动。移位套筒202相对于并关于心轴204的旋转运动的限制和/或抑制可以被称为扭转锁定。可以使用多种构造来限制移位套筒202相对于心轴204的旋转运动。例如，心轴204可以包括一个或多个花键(spline)，花键构造为与移位套筒202上的一个或多个对应的花键接合，在此心轴204上的一个或多个花键与移位套筒202上的一个或多个花键的接合提供了移位套筒202相对于心轴204的扭转锁定。替代地，可使用凸部和凹槽的构造，凸部设置在移位套筒202的内表面或心轴204的外表面上，对应的凹槽被设置在相对的表面上以接收凸部。

在图3中示出了对应的和互锁的花键的使用的实施例。如图所示，可以在心轴204的外表面的一部分的上形成第一组花键302。每个花键302具有在心轴204外表面的一部分上纵向延伸的长度，并基本上与心轴204的中心轴线纵向对齐。因此，花键302也可以被称为纵向花键302。每个花键302还具有从心轴204的外表面基本上径向向外延伸的高度310。在每对相邻的花键302之间形成凹部304。纵向对齐的花键302可以构造为与形成于移位套筒202的内表面上的一组纵向花键匹配地接合并互锁。可以在移位套筒202的内表面的一部分的上形成第二组花键(在图3中未示出)。每个花键具有在移位套筒202的内表面的一部分上纵向延伸的长度，并基本上纵向对齐。因此，花键也可以被称为纵向花键302。每个花键还具有从移位套筒202的内表面基本上径向向内延伸的高度。在每对相邻的花键之间形成凹部。在这个实施例中，通过心轴204上的纵向花键与移位套筒202上的对应的纵向花键接合并互锁，移位套筒202和心轴204可以联接在一起，以形成扭转锁定接合。扭转锁定接合基本上防止了移位套筒202和心轴204之间的相对旋转运动。

在另一个实施例中，可以使用凸部和凹槽的构造，来限制移位套筒202相对于心轴204的旋转运动。在该实施例中，可以在心轴204的外表面的一部分上形成一个或多个凸部。凸部通常可以包括从心轴204的外表面延伸的突起，凸部通常可以包括多种形状，包括圆形、正方形、矩形、椭圆形、卵形、菱形等等。一个或多个凸部可以具有从心轴204的外表面基本上径向向外延伸的高度。凸部可以构造为与移位套筒202的内表面上形成的凹槽接合，并在该凹槽内平移。在移位套筒202的内表面的一部分的上可以形成一个或多个凹槽，该凹槽的数量可以对应于或者可以不对应于凸部的数量。每个凹槽具有在移位套筒202的内表面的一部分上纵向延伸的长度，并基本上纵向对齐。因此，一个或多个凹槽也可以被称为纵向凹槽。每个凹槽具有从移位套筒202的内表面基本上径向向外延伸的深度，以及沿着移位套筒202的内周延伸的宽度。凹槽的深度和宽度可以构造为在凹槽内接收凸部。于是凸部可以自由地在凹槽内移动，同时基本上抑制了垂直于凹槽长度的运动。在该实施例中，移位套筒202和心轴204可通过将心轴204上的凸部与移位套筒202上的对应的凹槽接合而联接在一起，以形成扭转锁定接合。虽然凸部可沿着纵向凹槽行进，凸部与纵向凹槽侧面的相互作用可以基本上防止移位套筒202和心轴204之间的相对旋转运动，从而在移位套筒202和心轴204之间形成扭转锁定。虽然是关于设置在心轴204上的凸部和设置在移位套筒202上的凹槽进行描述，但凸部和凹槽的位置可以交换，以允许在移位套筒202和心轴204之间等同的扭转锁定。

回到图2，夹头支撑件206可以被布置在心轴204周围。夹头支撑件206通常包括设置在心轴204周围并与该心轴接合的管状构件。夹头支撑件206通常被施胶以设置在心轴204周围，并通常在第一端部230和第二部分232之间延伸，第一端部构造为接合移位套筒202，第二部分构造为接合并保持与井下部件210接合的夹头208。第二部分232可以包括夹头支撑件206的一端，或如图2所示，夹头支撑件206可以延伸超过夹头208。在一个实施例中，当移位套筒202处于第一位置时，夹头支撑件206可以保持与夹头208接合，当移位套筒202处于第二位置时，夹头支撑件206能够纵向平移为不再与夹头208接合。夹头支撑件206的第一端部230可以构造为接合移位套筒202，并且如以下详细描述地，当移位套筒处于第一位置时，移位套筒202和夹头支撑件206之间的接合可以形成扭转锁定。夹头支撑件206的第二部分232可以接合夹头208，并保持夹头208与井下部件210接合。

一般而言，夹头208包括一个或多个被槽隔开的弹簧234(例如，梁弹簧)和/或弹簧装置。在一个实施例中，槽可以包括纵向槽、如相对于纵轴线测量的成角度的槽、螺旋槽和/或螺纹槽，用于允许至少某种响应径向压缩力的径向压缩。夹头208通常可构造为响应径向压力而允许弹簧234的有限量的径向压缩，和/或响应径向伸展力而允许弹簧234的有限量的径向伸展。夹头208还包括设置在弹簧234的外表面上的夹头凸部236。在一个实施例中，如图2所示，与释放机构一起使用的夹头208可以构造为，响应径向压缩力而允许弹簧234和夹头凸部236的有限量的径向压缩。在使夹头凸部能够伸展至设置在井下部件210的内表面上的对应凹部中之前，径向压缩可以使弹簧234能够经过井下部件210的具有减小直径的内表面的部分。夹头凸部236和/或井下部件210的内表面可以包括一个或多个构造为接合的表面，并且当夹头凸部236接触井下部件210时，为弹簧234提供径向压缩力。

一旦与井下部件210接合，夹头208可被自由地径向压缩，除非被夹头支撑件206支撑。在接合位置处，夹头支撑件206通常可与弹簧234和/或夹头凸部236接合并设置为沿径向对齐。夹头支撑件206通常可抵抗径向压缩力，并且当夹头支撑件206设置为与弹簧234和/或夹头凸部沿径向对齐时，弹簧234可以防止径向压缩。当夹头凸部236在井下部件210中的对应凹部中接合，并与夹头支撑件206接合时，夹头208可以将送入工具固定地联接至井下部件210。当夹头支撑件206与夹头208脱离接合时，弹簧234可以自由地径向压缩，并移动到井下部件210中的凹部之外，从而从送入工具释放井下部件210。当夹头弹簧234和/或夹头凸部236能够径向压缩至不再固定地与井下部件210中的凹部接合时，可以将夹头支撑件206描述为与夹头脱离接合。这可以包括当夹头支撑件206平移至不再与弹簧234和/或夹头凸部236径向对齐时，或当夹头支撑件206上的足够深度的一个或多个凹部238与弹簧234和/或夹头凸部236径向对齐时，从而使弹簧234能够径向压缩至凹部中，并与井下部件210中的凹部脱离接合。

虽然描述的是夹头208被设置在井下部件210内并且夹头支撑件206设置为在夹头208中径向对齐，但应认识到，部件的排列方式可以被重新构造，而不脱离本发明的范围。例如，夹头可以被设置在井下部件的外部，并与井下部件的外表面中的凹部接合。在该实施例中，夹头支撑件可设置在夹头的外部，并与夹头沿径向对齐。这种构造使夹头支撑件能够防止弹簧和/或夹头凸部的径向伸展，从而保持夹头和井下部件之间的接合。其它构造和排列方式也是可能的。

如图2所示，夹头支撑件206和移位套筒202之间的接合可以构造为使夹头支撑件206相对于移位套筒202扭转地锁定，这可以依次相对于心轴204被扭转锁定。如前所述，夹头支撑件206和移位套筒202之间的扭转锁定构造为抑制夹头支撑件206相对于移位套筒202的旋转运动。在一个实施例中，夹头支撑件206和移位套筒可以包括一个或多个匹配的且互锁的特征部，一旦接合，基本上防止了夹头支撑件206和移位套筒202之间的任何旋转运动。互锁的特征部可以包括多种构造，这些构造包括夹头支撑件206上的雉堞状(crenelated)特征部和移位套筒202上的匹配的雉堞状特征部的使用。在此所使用的术语“雉堞状”是指包括重复凹口的结构。例如雉堞状特征部可以包括雉堞墙、波纹、齿等等，雉堞状特征部可以与径向和/或纵向对齐。

在图3中示出了互锁特征部的一个实施例，该实施例包括夹头支撑件206和移位套筒202的雉堞状端部。如所示的，移位套筒202的外表面的一部分上可以形成第一组花键314。每个花键314具有在移位套筒202外表面的一部分上纵向延伸的长度，并基本上与心轴204的中心轴线纵向对齐。因此，花键314也可以被称为纵向花键314。每个花键还具有从移位套筒202的外表面基本上径向向外延伸的高度317。在每对相邻的花键314之间形成凹部316。纵向花键314可以构造为与一组形成于夹头支撑件206的端部上的雉堞状特征部318匹配地接合并互锁。图3中所示的雉堞状特征部318在夹头支撑件206的端部上采取了雉堞墙的形式。每个雉堞状特征部318具有从夹头支撑件206的端部纵向延伸的长度322，并基本上纵向对齐。雉堞状特征部318构造为与移位套筒202上的凹部316接合并匹配。凹部320形成于夹头支撑件206上的每对相邻的雉堞状特征部318之间。凹部320构造为与移位套筒202上的纵向花键314接合并匹配。在该实施例中，通过将移位套筒202上的花键314与夹头支撑件206上的对应的雉堞状特征部318接合并互锁，移位套筒202和夹头支撑件206可以联接在一起，以形成扭转锁定接合。该扭转锁定接合基本上防止了移位套筒202和夹头支撑件206之间的相对旋转运动。

除了关于图3所描述的雉堞状特征部，也可以使用其它互锁和/或雉堞状特征部，以在夹头支撑件206和移位套筒202之间提供扭转锁定。在一个实施例中，互锁特征部可以包括与以上描述的心轴204和移位套筒202之间的扭转锁定相似的、对应的且互锁的花键。在一个实施例中，夹头支撑件206和移位套筒202均可以使用如图3中所描述的夹头支撑件206的雉堞状特征部。在该实施例中，通过将移位套筒202上的雉堞状特征部与夹头支撑件206上的对应的雉堞状特征部318接合并互锁，移位套筒202和夹头支撑件206可以被联接在一起，以形成扭转锁定接合。在另一实施例中，可以使用单个花键和雉堞状特征部或槽，以在夹头支撑件206和移位套筒202之间联接且形成扭转锁定。在又一实施例中，可以使用一个或多个销和一个或多个容纳孔来提供扭转锁定。在该实施例中，通过使从移位套筒202的端部延伸的一个或多个销与夹头支撑件206中对应的容纳孔接合并互锁，移位套筒202和夹头支撑件206可以联接在一起，以形成扭转锁定接合，反之亦然。另外的其他实施例对于在夹头支撑件206和移位套筒202之间形成扭转锁定也可能是有用的。

回到图2，由夹头支撑件206和心轴204接合形成的力转化机构240可以构造为将旋转力转化为纵向力。一旦移位套筒202与夹头支撑件206脱离接合，夹头支撑件206可以自由地关于心轴204转动。可以使用相对转动将夹头支撑件206纵向平移至不再与夹头接合(例如不再与弹簧234和/或夹头凸部236径向对齐)的位置。旋转力可以施加到心轴204、夹头支撑件206、和/或井下部件210。在一个实施例中，夹头支撑件206可相对于井下部件210基本上被转动地固定，该井下部件可相对于井眼基本上被转动地固定。于是，心轴204可以被转动，用于向力转化机构240给予旋转力。在一个实施例中，力转化机构构造为将施加于心轴204和/或夹头支撑件206上的旋转力转化为夹头支撑件206相对于心轴204的纵向平移。该纵向平移可足以使夹头支撑件206与夹头208脱离接合。如前所述，这可以包括，当夹头支撑件206平移至不再与弹簧234和/或夹头凸部236径向对齐时，或当夹头支撑件206上的足够深度的一个或多个凹部238与弹簧234和/或夹头凸部236径向对齐时，使弹簧234能够径向压缩至凹部中，并与井下部件210中的凹部脱离接合。在一个实施例中，力转化机构240可以包括夹头支撑件206和心轴204之间的螺纹接合，设置在心轴204外表面中的螺旋凹槽以及一个或多个设置在夹头支撑件206内表面上的对应凸部，或反之亦然，和/或设置在心轴204的外表面中的螺旋花键以及一个或多个设置在夹头支撑件206的内表面上的对应花键。

在一个实施例中，力转化机构240包括夹头支撑件206和心轴204之间的螺纹接合。在该实施例中，夹头支撑件206的内表面可以包括螺纹，螺纹构造为与心轴204外表面上的对应螺纹接合并匹配。于是，通过将夹头支撑件206旋拧到心轴204上，直到夹头支撑件206与夹头208接合，而安装夹头支撑件。当移位套筒202与夹头支撑件206脱离接合时，心轴可转动，并且由于心轴204上的螺纹与夹头支撑件206上的螺纹的相互作用，导致心轴的转动可以被转化为夹头支撑件的纵向向下运动。在一个实施例中，螺纹可以包括左旋螺纹。左旋螺纹的使用可以允许向右的转动来平移夹头支撑件206，这可以避免潜在地不扭转一个或多个用于将送入工具运输至井眼中的井眼管柱的接头。

在另一个实施例中，力转化机构240可以包括设置在心轴204的外表面中的螺旋凹槽和一个或多个设置在夹头支撑件206的内表面上的对应的凸部。在该实施例中，一个或多个凸部可以在夹头支撑件206的内表面的一部分上形成。凸部通常包括从夹头支撑件206的内表面延伸的突起，且凸部可以包括多种形状，包括圆形、正方形、矩形、椭圆形、卵形、菱形，等等。一个或多个凸部可以具有从夹头支撑件206的内表面基本上径向向内延伸的高度。凸部可以构造为接合心轴的外表面上形成的凹槽并在该凹槽中平移。在心轴204的外表面的一部分上可形成一个或多个凹槽，上述凹槽可对应或可不对应凸部的数量。每个凹槽具有在心轴204的外表面的一部分上周向地(例如螺旋地、螺纹地，等等)延伸的长度，并且相对于纵轴线有角度地偏移。因此，一个或多个凹槽可称为纵向或轴向偏移凹槽。每个凹槽具有从心轴204的外表面基本上径向向内延伸的深度，以及构造为将凸部容纳在凹槽内的宽度。那么，凸部可以自由地在凹槽内移动，并沿着凹槽的纵向偏移路径行进。对心轴204施加旋转力会导致夹头支撑件上的凸部沿着纵向偏移路径行进。当夹头支撑件206由于夹头208和井下部件210的相互作用被约束而不进行旋转运动时，旋转力被转化为纵向力，该纵向力驱动夹头支撑件206不再与夹头208接合。虽然描述的是凸部设置在夹头支撑件206上且凹槽设置在心轴204上，但凸部和凹槽的位置可以交换，以使移位套筒202和心轴204之间能够进行相同的力转化。

在又一个实施例中，力转化机构240可以包括设置在心轴204的外表面中的螺旋花键和一个或多个设置在夹头支撑件206的内表面上的对应花键。在该实施例中，在心轴204的外表面的一部分上形成第一组纵向偏移花键。每个花键可具有在心轴204的外表面的一部分上周向地(例如螺旋地、螺纹地，等)延伸的长度，并相对于心轴204的纵轴线有角度地偏移。每个花键还具有从心轴204的外表面基本上径向向外延伸的高度。在每对相邻的花键之间可以形成凹部。纵向偏移的花键可以构造为与形成于夹头支撑件206的内表面上的一组纵向偏移的花键匹配地接合并互锁。在夹头支撑件206的内表面的一部分上可以形成第二组纵向偏移的花键。每个花键可具有在夹头支撑件206的外表面的一部分上周向地(例如螺旋地、螺纹地，等)延伸的长度，并相对于心轴204的纵轴线有角度地偏移。在夹头支撑件206上的每个纵向偏移的花键还具有从夹头支撑件206的内表面基本上径向向内延伸的高度。在每对相邻的纵向偏移的花键之间可以形成凹部。在该实施例中，力转化机构可以包括心轴204上的纵向偏移的花键与夹头支撑件206上的对应的纵向偏移的花键的接合与互锁。夹头支撑件206上的花键可以在心轴204上的花键之间的凹部内自由地行进，并沿着凹部的纵向偏移路径行进。对心轴204和/或夹头支撑件206施加旋转力会导致夹头支撑件206上的花键沿着纵向偏移路径行进。当夹头支撑件206由于夹头208和井下部件210的相互作用被约束而不进行旋转运动时，旋转力可转化为纵向力，该纵向力驱动夹头支撑件206不再与夹头208接合。

在一个实施例中，可以通过将夹头与井下部件接合来组装释放机构200，使得夹头凸部236与井下部件210中的凹部接合。于是夹头支撑件206与夹头接合。例如，夹头支撑件206可以被转动至心轴204上，以接合力转化机构。然后，移位套筒被设置在心轴204上，并与夹头支撑件206接合。然后，一个或多个保持机构214可与移位套筒202和心轴204接合。移位套筒202相对于心轴204被扭转地锁定，并且移位套筒202和夹头支撑件206之间的接合还可以相对于移位套筒202扭转地锁定夹头支撑件206。由于移位套筒202相对于心轴204和夹头支撑件206被扭转地锁定，因此夹头支撑件206可相对于心轴204被扭转地锁定。释放机构200的最终构造可以图2所示。一旦构成包括释放机构的送入工具，则送入工具和井下部件可以在井眼内被运输，并被设置在期望的位置。

于是，井下部件210可以在检修操作期间安装和/或使用。在操作中的某个时刻，井下部件210可能需要与送入工具脱离接合。在检修操作期间，可以在心轴204的流动井眼212内布置球体或其它压力隔离装置，以接合基座，并相对于送入工具外部的压力而升高流动井眼212内的压力。所导致的流动井眼212内的压力升高可以驱动移位套筒202。替代地，可以执行特殊操作来升高流动井眼212内的压力，以驱动移位套筒。当驱动移位套筒202时，纵向力可施加到保持机构214。当施加于保持机构的力超过临界值时，保持机构214会停止作用，从而允许移位套筒202纵向平移为不再与夹头支撑件206接合。在实施例中，移位套筒202可以包括活塞，当通过流动井眼212施加压力时，该活塞可以保持被供能。这种构造可以使移位套筒能够在检修操作期间被驱动，同时保持流动井眼212内的压力以在检修操作期间使用。于是，释放机构可以构造为如图4所示。

如图4所示，移位套筒202可以平移为不再与夹头支撑件206接合，从而使夹头支撑件206和移位套筒202之间脱离扭转锁定。在普通的操作环境下，夹头支撑件206可通过与夹头支撑件206接合的心轴204的向下平移，而纵向平移为不再与夹头接合。然而，在某些情况下，心轴不能够沿向下的方向平移。在这种情况下，或如果期望使用释放机构而非卸下送入工具上的重量来向下移动心轴204的话，可以对夹头支撑件206和/或心轴204施加旋转力。然后，力转化机构240可以将旋转力转化为纵向力。例如，心轴204可向右转动，从而旋开夹头支撑件，并向下驱动夹头支撑件。当给予足够量的旋转力，并且因此给予足够量的转动时，夹头支撑件206可与夹头208脱离接合。在该构造中，保持环还可以与保持环槽接合，从而在夹头支撑件206、夹头208和心轴204之间提供固定的接合。于是，释放机构可以构造为如图5所示。

如图5所示，夹头支撑件206可基于夹头支撑件206的纵向平移而与夹头208脱离接合。于是，夹头弹簧234和/或夹头凸部236能够响应径向压缩力而被径向压缩。通过在与夹头208联接的心轴204上提供向上的力而给予径向压缩力。设置在保持环槽中的保持环可以防止夹头支撑件206纵向向上平移而与夹头208再次接合。由于夹头凸部236和井下部件210中的凹部的边缘之间的接合，夹头弹簧234和夹头凸部236可以径向压缩并脱离井下部件210中的凹部。然后，包括释放机构的送入工具可与井下部件210脱离接合并向上运输，而井下部件保留在井眼中。

虽然所描述的是使用释放机构使送入工具与井下部件脱离接合，替代地，释放机构也可以与其它工具一起使用，诸如回收工具、工作管柱、完井管柱以及其它释放机构可用的井下工具。

至少一个实施例被披露，并且由本领域技术人员做出的一个或多个实施例的变体、组合和/或改型和/或一个或多个实施例的特征处于本发明的范围内。通过结合、整合和/或省略一个或多个实施例的特征产生的替代性实施例也处于本发明的范围内。当数值范围或限制被清楚地陈述时，这样的表达范围和限制应被理解为包括落入清楚地陈述的范围或限制中的相似的量级的迭代的范围或限制(例如，从约1到约10包括2、3、4，等等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13，等等)。例如，只要公开了具有下限RL和上限RU的数值范围，则落入该范围内的任何数均被具体地公开。特别是，在该范围内的以下数被具体地公开：R＝R1+k*(Ru-Rl)，其中k是以1％的增量从1％增大至100％的可变范围，即k是1％、2％、3％、4％、5％……50％、51％、52％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由如上所述的两个数R限定的任一数值范围也被具体地公开。针对权利要求中的任何元件使用术语“可选择地”的意思是指该元件是必要的，或者指该元件是不必要的，两者都处于权利要求书的范围内。若使用较广泛的术语如“包含”、“包括”、“具有”等等，则应理解为旨在对较狭窄的术语如“由……构成”、“必要地由……构成”、“基本上包括”等等，提供支持。因此，保护的范围不受以上陈述的描述所限制，但是受所附权利要求书的范围的限制，该范围包括权利要求书的主题的所有等同物。每个权利要求作为进一步的公开被结合到说明书中，并且权利要求书是本发明的实施例。

Claims (20)

1.一种在井眼环境下与井下部件一起使用的释放机构，包括：

移位套筒，设置在心轴周围，其中所述移位套筒相对于所述心轴被扭转地锁定；

夹头支撑件，设置在所述心轴周围，并与所述移位套筒接合，其中，在所述夹头支撑件和所述移位套筒之间的接合构造为相对于所述移位套筒扭转地锁定所述夹头支撑件；以及

夹头，与所述夹头支撑件接合，其中，所述夹头将所述心轴联接至所述井下部件。

2.根据权利要求1所述的释放机构，其中，所述心轴包括一个或多个花键，所述花键构造为与所述移位套筒上的一个或多个对应的花键接合，并且其中，所述心轴上的一个或多个花键与所述移位套筒上的一个或多个花键的接合提供了所述移位套筒相对于所述心轴的扭转锁定。

3.根据权利要求1所述的释放机构，其中，所述移位套筒包括活塞。

4.根据权利要求1所述的释放机构，其中，所述夹头支撑件包括雉堞状端部，其中所述移位套筒包括雉堞状端部，并且其中所述夹头支撑件和所述移位套筒之间的接合包括所述夹头支撑件的雉堞状端部和所述移位套筒的雉堞状端部之间的接合。

5.根据权利要求1所述的释放机构，其中，所述夹头支撑件与所述心轴螺纹接合。

6.根据权利要求1所述的释放机构，其中，所述夹头支撑件和所述心轴之间的螺纹接合包括左旋螺纹。

7.根据权利要求1所述的释放机构，其中，所述井下部件包括衬层悬挂器、衬层、衬层补片、筛网、或其任意组合。

8.一种释放机构，包括：

移位套筒，设置在心轴周围，其中，所述移位套筒和所述心轴构造为基本上防止所述移位套筒关于所述心轴进行旋转运动，并且其中，所述移位套筒构造为在第一位置和第二位置之间相对于所述心轴移位；以及

夹头支撑件，设置在所述心轴周围，其中，当所述移位套筒位于所述第一位置时，所述夹头支撑件保持与夹头和所述移位套筒接合，当所述移位套筒设置在所述第二位置时，所述夹头支撑件构造为响应旋转力而纵向平移。

9.根据权利要求8所述的释放机构，其中，当所述夹头支撑件与所述夹头接合时，所述夹头构造为固定地接合井下部件。

10.根据权利要求8所述的释放机构，其中，当所述夹头支撑件纵向平移至不再与所述夹头接合时，所述夹头构造为能够释放地接合井下部件。

11.根据权利要求9所述的释放机构，其中，所述移位套筒包括活塞，所述活塞包括与所述心轴的内部流动井眼流体连通的腔室。

12.根据权利要求11所述的释放机构，其中，所述活塞构造为响应施加于所述腔室的压力而从所述第一位置移位至所述第二位置。

13.根据权利要求8所述的释放机构，还包括与所述移位套筒和所述心轴接合的保持机构，并且其中所述保持机构构造为防止所述移位套筒的纵向运动，直到高于临界值的力施加到所述保持机构。

14.根据权利要求13所述的释放机构，其中，所述保持机构包括剪切销、剪切环、剪切螺丝、或其任意组合。

15.根据权利要求8所述的释放机构，其中，所述移位套筒和所述心轴的基本上防止所述移位套筒关于所述心轴进行旋转运动的构造包括一个或多个设置在所述心轴的外表面上的花键，以及构造为接合一个或多个花键的一个或多个设置在所述移位套筒上的特征部。

16.根据权利要求8所述的释放机构，其中，所述夹头支撑件响应旋转力而纵向平移的构造包括使用力转化机构，所述力转化机构构造为将旋转力转化为纵向力。

17.根据权利要求16所述的释放机构，其中，所述力转化机构包括以下至少其中之一：所述夹头支撑件和所述心轴之间的螺纹接合，设置在所述心轴的外表面中的螺旋凹槽和一个或多个设置在所述夹头支撑件的内表面上的对应凸部，设置在所述夹头支撑件的内表面中的螺旋凹槽和一个或多个设置在所述心轴的外表面上的对应凸部，或者设置在所述心轴的外表面中的螺旋花键和一个或多个设置在所述夹头支撑件的内表面上的对应花键。

18.一种方法，包括：

将移位套筒纵向平移至不再与夹头支撑件接合，其中所述移位套筒设置在心轴周围；

当所述夹头支撑件不再与所述移位套筒接合时，对所述夹头支撑件或所述心轴施加旋转力；

基于所述旋转力纵向地平移所述夹头支撑件；以及

基于所述夹头支撑件的纵向平移，使所述夹头支撑件与夹头脱离接合。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，纵向平移所述移位套筒包括对腔室施加压力，所述腔室设置在所述移位套筒和心轴之间，所述移位套筒设置在所述心轴周围。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括当所述夹头支撑件与所述夹头脱离接合时，使所述夹头与井下部件脱离接合。