CN104395551A - 用于固井操作及之类操作的快速连接用联接件 - Google Patents

Abstract

用于快速地将导管与端口连接和脱连的装置和方法。在理想的实施例中，描述了用于快速地将水泥供给导管与顶部驱动水泥旋转接头连接和脱连的快速连接用联接件。

Description

用于固井操作及之类操作的快速连接用联接件

相关申请的交叉参照

本申请要求2012年4月29日提交的美国临时专利申请No.61/639,949的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及和油田井口设备一起使用的固井设备，并且在具体的方面，涉及用于此类设备的联接件。

背景技术

当油气井已经钻成后，沿钻孔的长度典型地封固进一套管。固井设备用于进行该操作，并且典型地包括顶部驱动水泥头，其允许球或橡胶件在固井操作中落入井眼。所述水泥头还必须能够使水泥从水泥供给源向下流入井眼。针对这些要求的合适的固井设备包括顶部驱动水泥头，该水泥头可以通过商业手段从贝克休斯公司(德克萨斯州，休士顿)获得。

发明内容

本发明提供用于将导管与端口快速连接或断开的方法和装置。在描述的一实施例中，描述了一种快速连接用联接件，其用于将水泥供给导管与顶部驱动水泥旋转接头的端口快速连接或脱连。示例性的快速连接用联接件包括插头组件，其可逆地连接至水泥旋转接头上的炮栓式锁止连接器。在炮栓式锁止管上凸起的键将与炮栓式锁止连接器的孔内的互补的脊部相互配合。

在一实施例中，一锁止装置用于固定所述插头组件而使其不在炮栓式锁止连接器内旋转。在一个实施例中，使用了锁止销以锁住插头组件使其就位，并阻止插头组件相对水泥旋转接头旋转。描述了一示例性的锁止销，其由水泥旋转接头保持，并且该锁止销可在解锁位置和锁定位置之间轴向运动。在锁定位置，该锁止销将容纳在插头组件内的互补的凹槽内，由此阻止插头组件旋转。

在操作中，使用者可以快速并容易地将插头组件和水泥旋转接头连接，而不需要使用锤子或其他工具。可以使用起重机来吊起并移动插头组件和附连的水泥导管至贴近水泥旋转接头的用于容纳的炮栓式锁止连接器(breech lock box connector)的位置。操作者可以随后定向插头组件，以便使插头组件的键与孔内的脊部形成有角度的偏移。插头和炮栓式锁止管随后被插入该孔中。之后，使用者旋转插头组件以使插头组件的键与所述孔内的脊部对准。当两者对准后，每个键优选地位于一个脊部的后面并与脊部排成线，以阻止插头组件从炮栓式锁止连接器被抽出。随后接合所述锁止装置以使插头组件锁定就位，以便其不能和炮栓式锁止连接器一起转动。

附图说明

本发明的优势及另外的方面对本领域的技术人员而言是容易理解的，同样的，当结合附图考虑本发明时，通过参考下文详细的描述，将更好理解本发明的优势及另外的方面，在所有附图中，类似或相同的元件用类似的附图标记表示，其中：

图1是示例性井眼固井操作的部分的侧视图；

图2是根据本发明的示例性插头组件的等距视图；

图3是图2中显示的插头组件的侧视图；

图4是沿图3中线4-4截取的截面图；

图5是根据本发明在连接了插头组件的状态下的示例性水泥旋转接头的正视图；

图6是沿图5中线6-6截取的截面图；

图7水泥旋转接头和插头组件的正视图，其显示插头组件正在被连接至旋转接头；

图8是根据本发明的示例性联接件的部分的放大的截面图；

图9是显示为处于解锁状态的示例性水泥旋转接头和插头组件的侧视图；

图10是图9的水泥旋转接头和插头组件的侧视图，两者显示为目前处于锁定状态；

图11是显示处于未固定状态的插头组件和水泥旋转接头的部分的截面图(局部用虚线表示)；

图12是是显示处于固定状态的插头组件和水泥旋转接头的部分的截面图(局部用虚线表示)；

图13是显示为与联接件的其他组件分离开的示例性炮栓式锁止管的等距视图。

具体实施方式

图1显示了用于井眼的示例性固井操作的部分。管状工作管柱10向下延伸进井口12。工作管柱10结合了固井装置14，该固井装置典型地包括球和/或栓塞，在固井操作过程中，将该球和/或栓塞送入工作管柱10内。顶部驱动水泥旋转接头16附装至固井装置14的上端。操作顶部驱动水泥旋转接头16以接收水泥并将水泥传输通过固井装置14中的流动通道，以便水泥能够向下流进工作管柱10。图1还显示了具有附装的插头组件20的水泥管18。当插头组件20连接至水泥旋转接头16时，水泥能够流动至水泥旋转接头16。水泥管18和插头组件20显示为由滑车设备22吊起。

借助进一步参考图2至4，能更好的理解示例性插头组件20的结构和操作。插头组件20包括附装至管18的弧形刚性管部分24。具有吊装部28的凸缘26从管部分24向上延伸。插头30从管部分24向外延伸。在管部分24和插头30内限定有水泥流动路径32。炮栓式锁止管34径向地围绕插头30，并且如能从图4和8中清楚地看到的那样，炮栓式锁止管通过套管36固定至插头30，该套管优选地允许炮栓式锁止管34围绕插头30旋转。图13显示了与插头组件20的其他组件分离开的炮栓式锁止管34。凸缘38从炮栓式锁止管34径向地向外凸出，并且具有至少一个凹槽40。在显示的实施例中，存在6个凹槽40。在优选的实施例中，放大的可抓握把手42也径向地围绕插头30，并且由螺栓44(图2)固定至炮栓式锁止管34，以便当把手42旋转时将使插头30旋转。

炮栓式锁止管34的外径表面优选地具有多个凸起的键46。关于图2、3、4和8需要理解的是，键46排列成排(A、B和C)和竖直的列。所述键46沿各排A、B和C彼此间隔开，同时沿各列彼此间隔开。在一些实施例中，每排A、B和C存在六个键46，所述六个键以大致30度的角度彼此有角度地间隔开。在某些实施例中，炮栓式锁止管34还包括一排凸起的反旋转止挡部47。在显示的实施例中，存在六个止挡部，它们以大致30度角度的彼此间隔的关系布置。

借助参考图5至10，能更好理解示例性的水泥旋转接头16的结构。可以看到，水泥旋转接头16具有总体上箱型的主壳体50。中央轴向流动孔52沿竖向穿过主壳体50。横向流体流动开口54、56延伸穿过主壳体50，并且允许中央轴向流动孔52和水泥旋转接头16的外部之间的流体连通。管状的炮栓式锁止连接器58从主壳体50向外延伸。如图11和12显示的，用于容纳的炮栓式锁止连接器58限定内孔60，内孔60具有多个向内突伸的脊部62。在孔60内，脊部62彼此径向地并轴向地间隔开。优选地，内孔60还包括环形流体密封件63(图8)，当将插头30插入孔60中时，环形流体密封抵接该插头而形成流体密封。此外，内孔60还具有一排向内突伸的反旋转锁止止挡部48。止挡部48用于配合炮栓式锁止管34的反旋转止挡部47。

图9和10显示了锁止销64，其优选地和水泥旋转接头16一起使用，并且用于将插头组件20锁定在相对于水泥旋转接头连接的位置。锁止销64优选地由套管66保持，并且可在两个位置间轴向地移动。在如图9所示的解锁位置，锁止销64不阻止插头组件20相对于水泥旋转接头16的旋转。在如图10所述的锁定位置，锁止销64插在凸缘38的凹槽40中，并且将阻止插头组件20相对于水泥旋转接头16的旋转。在具体的实施例中，锁止销64具有把手部分68，可用于在解锁位置和锁定位置之间旋转并移动锁止销64。

在操作中，使用者可以快速地将水泥导管18和水泥旋转接头16连接或脱连。为将插头组件20连接至水泥旋转接头16，滑车设备22用于通过吊装部28吊起并移动插头组件20，直到插头组件20靠近水泥旋转接头16的炮栓式锁止连接器58。使用者可以随后抓住插头组件20的把手42并旋转插头组件20至图7显示的大致位置。如图7所示，在图7中插头组件20从竖直位置旋转了大致30度。如图11所示，该旋转将使插头组件20的键46成角度地布置在炮栓式锁止连接器的孔60的脊部62之间，以便能够将炮栓式锁止管34完全地插入孔60。当炮栓式锁止管完全插入后，使用者将回向旋转插头组件20大致30度而回到如图5所示的位置。该旋转将使炮栓式锁止管34的凸起键46移动到如图12所示的位置，其中，在孔60内，每个键46位于一个脊部62的后面。并且，键46的每排A、B和C均位于成排的脊部62的后面。锁止止挡部47将径向地抵接孔60的止挡部48(如图12所示)，以阻止插头组件进一步旋转超过30度。在该位置中，插头组件20不能从孔60轴向地抽出。现在插头组件20被连接至水泥旋转接头16。如上文描述的，现在使用者可以将锁止销64从解锁位置(图9)移动至锁定位置(图10)。将锁止销64插进凹槽40将阻止插头组件20意外地旋转并从水泥旋转接头16脱连。现在水泥能够沿水泥流动路径32从水泥导管18流入水泥旋转接头的横向流动开口54，并流入水泥旋转接头16的中央流动孔52。

为将插头组件20从水泥旋转接头16脱连，使用者将逆向进行上述操作。将锁止销64从锁定位置(10)移动至解锁位置(图9)。使用者可以随后旋转插头组件20大致30度至图7所示的位置。随后可以将插头组件20从炮栓式锁止连接器58的孔60轴向地抽出。

上文的描述参考了本发明的具体的实施例，用于说明和解释本发明。然而，对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以不脱离本发明的范围和精神对对上文显示的实施例进行多种的改进和变换。

Claims (16)

1.用于将流体导管可释放地连接至端口的一种联接件，所述联接件包括：

附装至所述流体导管的插头组件，所述插头组件具有：大致圆筒形插头，所述圆筒形插头用于将流体从所述流体导管运送至所述端口；以及径向地围绕所述圆筒形插头的大致圆筒形炮栓式锁止管，在所述大致圆筒形炮栓式锁止管上具有至少一个凸起的键；

与所述端口关联的炮栓式锁止连接器，所述炮栓式锁止连接器包括形状和尺寸成形为在其中容纳所述圆筒形插头和所述圆筒形炮栓式锁止管的孔，并且所述孔具有至少一个径向向内突伸的脊部，以及；

其中，所述插头组件通过如下方式而能够固定至所述炮栓式锁止连接器，即：将所述插头组件以一旋转角度插入所述孔中且使得所述至少一个凸起的键与所述至少一个径向向内突伸的脊部成角度地错开；随后旋转所述插头组件，以便所述至少一个凸起的键位于所述至少一个径向向内突伸的脊部的后面，并且从所述至少一个凸起的键与所述至少一个径向向内突伸的脊部所成的角度来看，所述至少一个凸起的键和所述至少一个径向向内突伸的脊部线性布置。

2.根据权利要求1所述的联接件，其还包括一种锁止装置，所述锁止装置用于将所述插头组件固定住而阻止所述插头组件在所述炮栓式锁止连接器内旋转。

3.根据权利要求2所述的联接件，其中，所述锁止装置包括：

与所述端口关联的锁止销，所述锁止销能够在第一位置即解锁位置和第二位置即锁定位置之间运动；以及

与所述插头组件关联的凹槽，当处于锁定位置时，所述锁止销处于所述凹槽中。

4.根据权利要求1所述的联接件，其还包括径向地围绕所述插头的把手。

5.根据权利要求1所述的联接件，其中，存在多个键和多个脊部。

6.根据权利要求1所述的联接件，其还包括用于吊起所述插头组件的吊装部。

7.根据权利要求1所述的联接件，其还包括：

布置在所述圆筒形炮栓式锁止管上的反旋转止挡部；以及

在所述孔内的反旋转止挡部，所述圆筒形炮栓式锁止管的反旋转止挡部和所述孔内的反旋转止挡部的形状和尺寸成形为彼此径向地抵接，以限制所述插头组件在所述孔内旋转。

8.用于将水泥导管可释放地连接至与井眼固井装置关联的水泥旋转接头的一种联接件，所述联接件包括：

附装至所述水泥导管的插头组件，所述插头组件具有大致圆筒形插头，用于将水泥从所述水泥导管运送至所述水泥旋转接头；以及径向地围绕所述圆筒形插头的大致圆筒形炮栓式锁止管，在所述圆筒形炮栓式锁止管上具有多个凸起的键；

位于所述水泥旋转接头上的炮栓式锁止连接器，所述炮栓式锁止连接器包括其形成和尺寸成形为在其中容纳所述圆筒形插头和所述圆筒形炮栓式锁止管的孔，并且所述孔具有多个向内突伸的脊部，以及；

其中，所述插头组件通过如下方式而能够固定至所述炮栓式锁止连接器，即：将所述插头组件以一旋转角度插入所述孔中且使得所述键与所述脊部成角度地错开；随后旋转所述插头组件，以便所述键均位于所述脊部的后面，并且从所述键与所述脊部所成的角度来看，所述键和所述脊部线性布置。

9.根据权利要求8所述的联接件，其还包括一种锁止装置，所述锁止装置用于将所述插头组件固定住，阻止所述插头组件在所述炮栓式锁止连接器内旋转。

10.根据权利要求8所述的联接件，其中，所述锁止装置包括：

与所述端口关联的锁止销，所述锁止销能够在第一位置即解锁位置和第二位置即锁定位置之间运动；以及

与所述插头组件关联的凹槽，当处于所述锁定位置时，所述锁止销处于所述凹槽中。

11.根据权利要求8所述的联接件，其还包括径向地围绕所述插头的把手。

12.根据权利要求8所述的联接件，其还包括用于将所述插头组件吊起的吊装部。

13.根据权利要求8所述的联接件，其还包括：

布置在所述圆筒形炮栓式锁止管上的反旋转止挡部；以及

在所述孔内的反旋转止挡部，所述圆筒形炮栓式锁止管的反旋转止挡部和所述孔的反旋转止挡部的形状和尺寸成形为彼此径向地抵接，以限制所述插头组件在所述孔内旋转。

14.一种用于将水泥导管的插头组件可释放地连接至与井眼固井装置关联的水泥旋转接头内的孔的方法，所述方法包括：

将所述插头组件移动至靠近所述水泥旋转接头内的孔，所述插头组件具有插头，所述插头具有炮栓式锁止管，所述炮栓式锁止管具有径向向外凸起的键；

定向所述插头组件，以便所述径向向外凸起的键与所述孔内的向内突伸的脊部成角度地错开；

将所述插头组件的插头和炮栓式锁止管轴向移动进所述孔中；以及

旋转所述插头组件，使得从所述径向向外凸起的键与所述向内突伸的脊部所成的角度来看，所述径向向外凸起的键布置在所述向内突伸的脊部后面，以阻止所述插头组件从所述孔被抽出。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括锁住所述插头组件，而阻止其相对于所述水泥旋转接头旋转。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，锁住所述插头组件的步骤包括：使与所述水泥旋转接头关联的锁止销移动而形成与位于所述插头组件上的凹槽相接合的状态。