CN104812993A

CN104812993A - 井下工具和井下系统

Info

Publication number: CN104812993A
Application number: CN201380061061.2A
Authority: CN
Inventors: J·哈伦德巴克; T·S·安德森; L·曼格尔
Original assignee: Welltec AS
Current assignee: Welltec AS
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-07-29
Also published as: BR112015011590A2; RU2015123508A; MX2015006506A; AU2013353987B2; EP2929131B1; AU2013353987A1; CA2892240A1; US20150315850A1; EP2929131A1; WO2014086963A1; EP2740886A1

Abstract

用于插入具有从主套管延伸出的侧向支管(3)的套管(2)中的井下工具(1)，主套管具有第一直径(D₁)，侧向支管具有第二直径(D₂)，第一直径大于第二直径，井下工具包括：具有第一工具端部和第二工具端部的工具主体，工具主体具有工具宽度；与工具主体第一端部连接的钢缆(8)；至少部分围绕钢缆设置的钢缆引导装置(9)，其中，钢缆可移动地设置在钢缆引导装置中，并且引导装置与工具主体可释放地连接(由25激活)。本发明还涉及井下系统和用于引导上述井下工具的钢缆的方法。

Description

井下工具和井下系统

技术领域

本发明涉及用于向具有从主套管延伸的侧向支管(lateral)的套管中插入的井下工具。本发明还涉及井下系统和用于引导上述井下工具的钢缆(线缆)的方法。

背景技术

有时，需要在井下井中进行操作。这种类型的操作，例如开打或关闭滑动套筒，经常通过井下钢缆起下的工具(wireline tool，借助钢缆进行作业的工具)完成。在滑动套筒安装于侧向或侧边线路的情况下，钢缆起下的工具转向侧向支管并且钢缆起下的工具的钢缆被迫抵靠在于套管主体部分和侧向支管之间所形成的边棱上。随着钢缆起下的工具在侧向支管中前进，钢缆抵着所述的边棱滑动并且被撕裂和磨损。完成很多工作的钢缆可能因此最终损坏至不能再使用于其他操作的程度。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术的上述缺点和弊端。更为具体的，目的为提供能够在工具在井中向前运动时阻止钢缆被损坏的改进的井下钢缆起下的工具。

上述目的以及从下面描述中显现的大量其他目的、优点、特征通过根据本发明的方案通过用于向具有从主套管延伸的侧向支管的套管中插入的井下工具来实现，所述主套管具有第一直径，所述侧向支管具有第二直径，第一直径大于第二直径，所述井下工具包括：

–具有第一工具端部和第二工具端部的工具主体，所述工具主体具有工具宽度，

–与工具主体第一端部连接的钢缆，和

–至少部分包围钢缆设置的钢缆引导装置，

其中，钢缆可移动地设置在钢缆引导装置中，并且所述钢缆引导装置与工具主体可释放地连接。

另外，钢缆引导装置可以具有传送位和引导位，钢缆引导装置至少在引导位具有大于侧向支管的第二直径的宽度。

同样，钢缆引导装置可以具有在传送位的第一宽度和在引导位的第二宽度，第一宽度小于第二宽度。

第一宽度可以等于或者小于工具宽度。

另外，钢缆引导装置可以设置为完全包围钢缆。

另外，钢缆引导装置可以包括第一部分和第二部分，第一部分在第一方向上延伸，第二部分在第二方向上延伸，在所述部分之间限定出一角度。

同样，在引导位，第一部分可以长于第二部分。

钢缆引导装置可以包括第一部分和第二部分，每一部分具有第一部分端部和第二部分端部，并且两个第一部分端部可以联结或连接并且在所述部分之间限定出一角度。

在传送位的角度可小于引导位的角度。

另外，传送位的角度可能小于90°。

另外，在传送位，第一部分可以与工具主体连接。

钢缆引导装置可以具有钢缆在其中延伸的贯通开口，所述开口具有大于钢缆直径的直径。

同样，钢缆引导装置可以包括弹簧以确保角度大于20°。

另外，弹簧可以设置在第一部分和第二部分之间的连接部中。

另外，第一部分可以在其纵向方向上延伸。

另外，第一部分可以包括用于在纵向方向上延伸第一部分的弹簧。

另外，第一和第二部分的第二端部可以具有圆整的形状。

钢缆引导装置可以从第一宽度膨胀至第二宽度，第二宽度大于侧向支管的直径。

另外，钢缆引导装置可以包括可鼓胀元件。

同样，钢缆引导装置可以构造为盘或锥。

另外，井下工具可以包括用于给钢缆引导装置充气的泵。

此外，钢缆引导装置可以包括引导主体部分，和至少第一臂和第二臂，第一和第二臂各自包括第一臂部分和第二臂部分，第一和第二臂部分各自具有第一臂部分端和第二臂部分端，各臂部分的第一臂部分端与引导主体部分可转动地连接，每一臂部分的第二臂部分端彼此可转动地连接。

引导主体可以包括第一主体部分和第二主体部分，第一主体部分和第二主体部分可移位地连接。

此外，第一主体部分可以与第二主体部分螺纹连接。

另外，第一臂部分可以与引导主体可滑动地连接。

另外，钢缆引导装置可以具有外表面，磁体可构成所述外表面的一部分。

另外，钢缆引导装置可以通过接触件(contact，触头)与工具主体脱离连接。

所述接触件可以为电接触件或者机械接触件。

另外，所述工具主体可包括用于激活接触件以释放钢缆引导装置的激活装置。

上述的井下工具还可包括侧向支管定位器。

此外，侧向支管定位器可包括用于激活接触件和/或膨胀钢缆引导装置的激活装置。

另外，可在侧向支管定位器中设置传感器。

本发明还涉及井下系统，包括：

–具有从主套管延伸的侧向支管的套管，以及

–根据本发明的井下工具。

本发明还涉及用于引导上述的井下工具的钢缆的方法，包括步骤：

–将井下工具插入至套管中，

–定位侧向支管，

–将钢缆引导装置放置在于主套管和侧向支管之间的过渡区域中，和

–在过渡区域引导钢缆通过钢缆引导装置，确保当井下工具出现在侧向支管中时在钢缆和过渡区域之间有一距离。

上述的方法还可包括在定位到侧向支管时激活钢缆引导装置从第一宽度至第二宽度的步骤。

附图说明

下面将参照附图对于本发明和其很多优点进行详细描述，附图用于显示一些非限制性的实施例并且其中

图1a示出显示处于传送位的根据本发明的位于套管中并且具有钢缆引导装置的井下工具，

图1b示出了图1a中的井下工具位于其引导位，

图2a示出了具有锥形钢缆引导装置的工具的一个实施例，

图2b示出了图2a中的工具位于其引导位，

图3a示出了具有可鼓胀(充气)钢缆引导装置的工具的另一个实施例，

图3b示出了图3a中的工具位于其引导位，

图4a示出了位于传送位的工具的另一个实施例，

图4b示出了图4a中的工具位于其引导位，

图4c示出了图4a和4b中的钢缆引导装置的放大视图，

图5a示出了位于传送位并且在钢缆引导装置中具有磁体的工具的另一实施例，

图5b示出了图5a中的工具在其引导位，

图6示出了钢缆引导装置的实施例，以及

图7示出了具有可延伸臂的钢缆引导装置的另一实施例。

所有的附图为高度示意的并且不是必然地成比例，并且他们仅仅显示了为了阐释本发明的必要的部分，其他部分被省略或者仅仅是提及。特别地，主套管和侧向支管之间的角度并不是如图中显示的大部分井那么大。

具体实施方式

图1a示出了用于插入至井眼30中的套管2中的井下工具1。套管2具有从主套管4上伸出的侧向支管3，侧向支管3与主套管成一角度地延伸至储存器中。主套管具有大于侧向支管第二直径D₂的第一直径D₁。井下工具包括具有第一工具端部6、第二工具端部7的工具主体5，工具主体具有工具宽度W_t。在图1中工具宽度W_t也同时是工具主体的外径。钢缆8与第一工具端部6连接并且因而设置为靠近井的顶部。井下工具1还包括包围钢缆设置的钢缆引导装置9，以使得钢缆可滑动地设置在钢缆引导装置9中。钢缆引导装置9还与工具可释放地连接。工具包括驱动单元，例如井下牵引机，驱动单元具有可以转动地安置在轮辐28上用于驱动工具在套管中前进的轮子27。当工具如图1b所示移动至侧向支管时，钢缆8被朝向在主套管和侧向支管之间的过渡区域31或者由主套管和侧向支管之间的连接所形成的边29挤压。当钢缆引导装置9到达过渡区域时，钢缆引导装置座于图1b所示的引导位，其中钢缆引导装置9从工具主体5分离，并且钢缆引导装置9引导钢缆8，以使得钢缆不与在主套管4和侧向支管3之间的金属边29刮擦。

钢缆引导装置9在引导位具有大于侧向支管第二直径的宽度，如图1b所示，钢缆引导装置9因而不能进入侧向支管并且其被留在过渡区域31中。钢缆引导装置9包括第一部分10和第二部分11。第一部分在第一方向延伸，第二部分在第二方向延伸，在第一和第二部分之间限定角α。第一部分比第二部分长，使得当工具移至侧向支管中时钢缆引导装置不会由钢缆中的拖拽而被迫进入侧向支管。第一部分10和第二部分11以固定的角α联结或制造，第二部分延伸至侧向支管中，但是由于角度固定，第一部分10保持在侧向支管外。钢缆引导装置9完全围绕钢缆设置，并且随着工具移动至侧向支管中，钢缆在钢缆引导装置9中滑动并且因而保持与在主套管4和端部3之间的过渡区域中的陡边29有一距离。当井下工具1从侧向支管返回时，钢缆引导装置9通过工具主体5的第一端部被迫向上，当工具从井中收回时钢缆引导装置因此不会留在其中。

在图2a和2b中，钢缆引导装置9具有空心锥的形状，因而与图2a所示出的锥形工具主体的第一端的形状匹配。钢缆引导装置9具有贯通的开口32，钢缆8在该开口中延伸，开口具有大于钢缆直径8的直径，使得钢缆可以容易地在钢缆引导装置9滑动。当通过主套管传送下来时，钢缆引导装置在其传送位，并且保持与工具主体5的第一端6连接。当工具移动到侧向支管3中时，如图2b所示，钢缆引导装置9由于其更大的宽度而被阻止进入侧向支管3并且被留下来，钢缆8滑动通过贯通的开口32。如虚线所示出的，钢缆引导装置9也可以被倾斜。但是，由于其形状，钢缆引导装置在倾斜位置也不能进入侧向支管。

钢缆引导装置9具有图3a所示的传送位和图3b所示的引导位，钢缆引导装置9具有在传送位的第一宽度W_d1、在引导位和膨胀位的第二宽度W_d2。第一宽度W_d1比第二宽度W_d2小，这样井下工具1可以能够使节流装置向下通过主套管4，而由于钢缆引导装置9在膨胀位的宽度W_d大于侧向支管3的第二直径，钢缆引导装置9不能进入侧向支管3。恰好在工具进入侧向支管3时钢缆引导装置9通过工具中的泵33来充气。在钢缆引导装置中的开口可以为锥形，这样钢缆8能够穿过钢缆引导装置而没有明显的弯曲，如虚线所显示的。侧向支管3通过具有用于检测侧向支管的传感器34的侧向支管定位器34来定位(锁定，找出)。当检测到侧向支管时，侧向支管定位器24伸出定位器臂35，并且大约同时激活装置25激活钢缆引导装置9，钢缆引导装置9被鼓胀至其第二宽度W_d2。当工具在套管中向前移动时，处于伸出位置的定位器臂会迫使工具1移动至侧向支管3中。可以看到的，钢缆引导装置9的第一宽度等于或小于工具宽度，这样钢缆引导装置不能阻止井下工具1在套管的主体部分4中向前移动，直到工具定位到工具应该进入的侧向支管。因而，钢缆引导装置9包括围绕钢缆引导装置主体设置的可鼓胀元件36，如图3b所示，当钢缆引导装置9置于侧向支管3的开口37中时，钢缆8在钢缆引导装置主体中滑动。侧向支管3的开口37在大多井中大于附图所显示，由于侧向支管和主套管之间的角度更小。

在图4a中，钢缆引导装置9包括引导主体部分14和至少第一臂15和第二臂16，臂可从工具主体向套管伸出。钢缆引导装置9具有如图4a和4b所示的伸出位或者引导位以及传送位，在传送位中相对于引导位钢缆引导装置9的宽度可变。第一和第二臂各自包括第一臂部分17和第二臂部分18，第一和第二臂部分各自具有第一臂部分端19和第二臂部分端20。臂部分的第一臂部分端可转动地与引导主体部分14连接，每一臂部分17,18的第二臂部分端20可转动地彼此连接。第一臂部分17与引导主体部分14可滑动地连接于主体部分中的槽38内，如图4a的虚线所显示的。

在另一实施例中，引导主体部分14可以包括第一主体部分39和第二主体部分40，第一主体部分与第二主体部分可移位地连接，如图4c所示。第一主体部分39和第二主体部分40通过螺纹轴41螺纹连接，螺纹轴41可以通过工具内的马达来转动。

在图5a和5b中，钢缆引导装置9具有外表面21和构成部分外表面21的磁体22。磁体22为当工具1靠近侧向支管3时被激活的电磁体，并且当工具1进入侧向支管3时，磁体22更靠近套管3并且可以附着在金属套管上，如图5b所示。如图5a所示，钢缆引导装置9可通过接触件23与工具主体5脱离，并且接触件或者为电接触件或者为机械接触件。工具主体5包括用于激活接触件以从工具主体上释放钢缆引导装置9的激活装置25。当侧向支管定位器24的定位器臂35与侧向支管接触并且因而产生能够激活接触件的反作用力时，激活装置25可以激活接触件。钢缆引导装置9围绕钢缆布置，并且当从套管中收回工具1时，工具主体5的第一端6接触钢缆引导装置9并且使磁体22失效，磁体22从套管上释放并随着工具1被收回。

在图6中，钢缆引导装置9包括第一部分10和第二部分11，每部分都具有第一部分端部44和第二部分端部45，所述第一部分端部连接并且在所述部分之间限定出一角α。第一部分和第二部分10、11能够远离彼此移动，这样，所述部分从工具主体5伸出。钢缆引导装置9示出为处于其传送位和收回位，在其传送位和收回位所述角度小于在伸出位和引导位的角度，并且在传送位的角度小于90°。第一部分10为，在其传送位，与工具主体5连接并且通过电磁体46保持接触。钢缆引导装置9包括设置在第一部分10和第二部分11之间的连接部中的弹簧47，以确保当电磁体46不再保持第一部分10与工具主体5相接触时，角α大于30°。当第一部分释放时第一部分10因而通过弹簧47而被迫远离第二部分11。

如图7所示，第一部分10和第二部分11在其纵向方向51上可延伸。第一部分10和第二部分11包括用于在纵向方向51上延伸第一部分和第二部分的弹簧50(用虚线示出)。在另一个实施例中，仅仅第一部分是可以延伸的。接触件52(用虚线示出)将第一部分10和第二部分11保持在如图7所示的它们的收回位置，并且在释放后，弹簧迫使可延伸部分53远离第一和第二部分的主体部分54。弹簧在所述部分中设置。接触件可以在定位到侧向支管时被激活。如所示的，第一和第二部分的第二端具有圆整的形状。

本发明还涉及井下系统100，如图1a-4b所示，包括从主套管4延伸的侧向支管3的套管和包括井下工具1。工具1经常通过井口插入至套管的主体部分，然后侧向支管3被定位。当定位到侧向支管3时，钢缆引导装置9被定位在主套管4和侧向支管3之间的过渡区域31中。引导钢缆8通过在过渡区域31处的钢缆引导装置9以确保当井下工具出现在侧向支管时在钢缆8和过渡区域31之间有距离l(如图4b所示)。在一些实施例中，钢缆引导装置9可从第一宽度膨胀或鼓胀至第二宽度，并且在这些实施例中，当定位到侧向支管并且之后不久钢缆引导装置被激活以从第一宽度膨胀至第二宽度。

套管意味着用于井下的与石油或天然气生产相关的管道、油管、管部件、衬管、管柱等中的任何种类。

井下牵引机可以有具有轮子27的可伸出臂，其中轮子与套管的内表面接触以用于推进牵引机和工具在套管中前行。井下牵引机可以为任何类型能够在井下推或拉工具的驱动工具，例如Well

尽管本发明关联本发明的最佳实施例在上文中予以描述，对于本领域的技术人员明显的是在不背离下述权利要求所限定的本发明的情况下可想到数种变型。

Claims

1.用于向具有从主套管(4)延伸的侧向支管(3)的套管(2)中插入的井下工具(1)，所述主套管具有第一直径(D₁)，所述侧向支管具有第二直径(D₂)，第一直径大于第二直径，所述井下工具包括：

–具有第一工具端部(6)和第二工具端部(7)的工具主体(5)，该工具主体具有工具宽度(W_t)，

–与工具主体的第一端部相连接的钢缆(8)，和

–至少部分围绕钢缆设置的钢缆引导装置(9)，

其中，钢缆可移动地设置在钢缆引导装置中，并且所述钢缆引导装置与所述工具主体可释放地连接。

2.根据权利要求1所述的井下工具，其中钢缆引导装置具有传送位和引导位，钢缆引导装置至少在引导位具有大于侧向支管的第二直径的宽度(W_d)。

3.根据权利要求1或2所述的井下工具，其中钢缆引导装置具有在传送位的第一宽度(W_d1)和在引导位的第二宽度(W_d2)，第一宽度小于第二宽度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的井下工具，其中钢缆引导装置包括第一部分(10)和第二部分(11)，第一部分在第一方向上延伸，第二部分在第二方向上延伸，在所述部分之间限定出一角(α)。

5.根据权利要求4所述的井下工具，其中在引导位第一部分长于第二部分。

6.根据权利要求3所述的井下工具，其中钢缆引导装置能够从第一宽度膨胀至第二宽度，第二宽度大于侧向支管的直径。

7.根据权利要求6所述的井下工具，其中井下工具包括用于给钢缆引导装置充气的泵(12)。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的井下工具，其中钢缆引导装置包括引导主体部分(14)，和至少第一臂(15)和第二臂(16)，第一和第二臂各自包括第一臂部分(17)和第二臂部分(18)，第一和第二臂部分各自具有第一臂部分端(19)和第二臂部分端(20)，各臂部分的第一臂部分端与引导主体部分可转动地连接，每一臂的每一臂部分的第二臂部分端彼此可转动地连接。

9.根据权利要求1所述的井下工具，其中钢缆引导装置具有外表面(21)，磁体(22)构成所述外表面的一部分。

10.根据前述权利要求中任一项所述的井下工具，其中钢缆引导装置可通过接触件(23)与工具主体脱离。

11.根据前述权利要求中任一项所述的井下工具，其中还包括侧向支管定位器(24)。

12.根据权利要求11所述的井下工具，其中侧向支管定位器包括用于激活接触件和/或膨胀钢缆引导装置的激活装置(25)。

13.井下系统，包括

–具有从主套管延伸的侧向支管的套管，以及

–根据前述权利要求中任一项所述的井下工具。

14.用于引导根据权利要求1-12中任一项所述的井下工具的钢缆的方法，包括步骤：

–将井下工具插入至套管中，

–定位侧向支管，

–将钢缆引导装置放置于主套管和侧向支管之间的过渡区域(31)中，和

–在过渡区域引导钢缆通过钢缆引导装置，以确保当井下工具出现在侧向支管中时钢缆和过渡区域之间有一距离(l)。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括当定位侧向支管时激活钢缆引导装置从第一宽度至第二宽度的步骤。