CN104838086B - 使用j形狭槽装置定位在机械致动释放总成下方的机械致动装置 - Google Patents
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Abstract
一种在释放机构上携载外部工具(诸如衬管悬挂器)的工具管柱被下降到井孔中。界定在心轴的外表面与所述释放机构的内表面之间的互锁凸块和J形狭槽轮廓容许在不释放所述释放机构的情况下释放机构与心轴的相对移动。所述相对移动容许定位在所述释放机构下方的阀或其它工具的机械操作。所述工具管柱与心轴的负重和旋转通过使套管与所述心轴的协作构件对齐而致动下阀总成。不再受约束的所述套管响应于偏压机构而纵向移动。所述套管的移动容许关闭所述阀。在致动所述阀工具之后，进一步的负重从所述携载工具释放所述释放机构。
Description
相关申请案的交叉参考
无。
技术领域
提出的方法和设备用于在工具管柱上的释放总成之间提供多个相对位置，从而容许致动定位在释放总成下方的机械操作工具。更明确地说，提出的方法和设备用于连续致动定位在机械操作释放机构下方的机械操作工具，其中机械操作工具定位在释放总成下方。
发明背景
石油和天然气碳氢化合物天然地产自一些地下地层中。含有石油或天然气的地下地层有时被称为储层。储层可位于地下或是离岸的。储层通常位于几百英尺(浅储层)到几万英尺(超深储层)的范围中。
为了生产碳氢化合物，钻取井孔通过储层中的含碳氢化合物区。在下套管井孔或其部分中，放置了套管，且其通常接合到井孔中而在所述区域与下套管井孔内部之间提供管壁。管柱接着可进入以及离开套管。类似地，管柱可进入未下套管井孔或井孔的部分。如本文所使用，“管柱”是指插入到井孔中的一系列连接管道区段、接合部、网筛、坯体、交叉工具、井下工具等，不管其用于钻取、检查、生产、注入、完成或其它过程。另外，如熟悉本领域的技术人员将意识到，在许多情况中，工具可在金属线或盘管上而不是管柱上运行。井孔可以是或包括垂直、偏离和水平部分，且可以是直的、弯曲或分支的。
在完成裸井井孔部分期间，完成管柱被放置在井孔中。管柱容许流体被引入到井孔的远端部分中或从其流出。通过将管道的多个区段接合在一起而建立管柱，其通常是通过在管道上区段的底部处的公右旋螺纹和管道下区段的顶部处的对应母螺纹来进行。通过施加右旋扭矩给管道上区段同时使管道下区段保持相对固定而使管道的两个区段相互连接。接着，管道的接合区段被下降到井孔中。所述过程被称为“制成”和“进入”管柱。
通常在碳氢化合物井中通过因对工具管柱的物理操纵(诸如通过放置负重、上升或旋转管柱)造成的工具部分之间的相对纵向或旋转移动而致动井下工具。这些动作被认为是与电操作、水力操作或化学操作相反的“机械操作”致动。机械可操作工具可包括释放总成，诸如筒夹总成、扩张工具、包装器、插塞、悬挂器等。致动可用来“固定”工具、释放工具、打开或关闭阀等。还可通过工具管柱实施其它操作。举例来说，管柱进入井孔中来悬挂可扩张衬管和衬管管柱，接合在衬管周围，使衬管悬挂器扩张以及从工具管柱释放或断开悬挂衬管。接着，管柱回到地面。
需要的工具总成(诸如阀和释放机构)可被机械操作。举例来说，钢珠冲击致动阀可能无法在低管压下的水平井孔中操作或生效。
发明概要
一种在释放机构上携载外部工具(诸如衬管悬挂器)的工具管柱被下降到井孔中。界定在心轴的外表面与释放机构的内表面之间的互锁凸块和J形狭槽轮廓容许在不释放释放机构的情况下释放机构与心轴的相对移动。相对移动容许定位在释放机构下方的阀或其它工具的机械操作。工具管柱与心轴的负重和旋转通过使套管与心轴的协作构件对齐而致动下阀总成。不再受约束的套管响应于偏压机构而纵向移动。套管的移动容许关闭阀。在致动阀工具之后，进一步的负重从携载工具释放释放机构。
附图简述
为了更全面地了解本发明的特征和优点，现连同附图参考本发明的具体实施方式，其中不同附图中的对应数字是指对应部分，且其中：
图1A到图1C是包括根据本发明方面的部件的局部衬管悬挂器工具管柱的示意图，其中图1A是呈截面的概括示意图，图1B是图1A的细节截面图，且图1C是图1A的细节截面；
图2A到图2E是根据本发明方面的J形狭槽和筒夹释放部件的实施方案的截面部分示意图，其中图2A示出在可拉伸负荷下处于进入位置的工具总成，图2B示出处于负重和旋转心轴位置的工具总成，其中J形狭槽被接合，图2C示出处于负重位置的工具总成，其中释放总成被致动。图2D是沿着图2A的线D-D截取的筒夹支撑套管凸块和心轴J形狭槽凹槽的纵向截面，且图2E是沿着图2B的线E-E截取的筒夹支撑套管凸块和心轴J形狭槽凹槽的纵向截面；
图3A到图3D是根据本发明方面的处于进入或拉伸负荷位置的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图；
图4A到图4D是根据本发明方面的处于压缩负荷位置所见的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图；
图5A到图5D是根据本发明方面的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图，其中机械致动下机构处于致动位置；
图6A到图6D是处于机械致动上机构被致动的负重位置所见的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图；
图7是从图3B截取的截面细节并且是根据本发明方面的处于进入或拉伸负荷位置的例示性工具总成的优选实施方案；
图8是如图5B中指示所截取的下机械致动机构被致动的工具总成的截面细节图；
图9到图12是在对应数字线处截取的图3到图6的优选实施方案的截面图。
熟悉本领域的技术人员应了解方向术语(诸如上方、下方、上、下、向上、向下等)的使用是关于如附图中描绘的说明性实施方案来使用，向上方向朝向对应附图的顶部，且向下方向朝向对应附图的底部。在不是这种情况且术语被用来指示所需方位的情况中，说明书将阐述或解释清楚。
具体实施方式
虽然下文详细讨论了本发明的各个实施方案的发展和使用，但本领域的实践人员将了解本发明提供的适用发明概念可以各种特定背景来具体实施。本文讨论的特定实施方案以特定说明的方式来制造和使用本发明且不限制本发明的范围。参考垂直井孔提供描述；然而，本文公开的发明可用于水平、垂直或偏离井孔中。如本文使用，用词“包括”、“具有”、“包含”及其全部语法变体各意欲具有开放的非限制意义，其不排除额外元件或步骤。应了解，如本文使用，“第一”、“第二”、“第三”等是任意指定，仅区分两个或两个以上项目而不指明顺序。另外，术语“第一”的使用不需要“第二”等。术语“井上”、“井下”等是指分别更接近井楼以及更远离井楼的移动或方向，而不管是用来指垂直井眼、水平井眼或偏离井眼。术语“上流”和“下流”是指相对于流体流动的相对位置或方向，同样不管井眼方位。虽然具体实施方式可着重于在用于将工具(诸如管柱、盘管或金属线)定位在井孔中的特定方式，但熟悉本领域的技术人员将意识到可使用替代方式。如本文使用，“向上”和“向下”等用来指示零件的相对位置或通常关于附图方位的相对方向或移动且不排除类似相对位置、方向或移动，其中使用的方位不同于附图中的方位。
讨论的实施方案是可扩张的衬管悬挂器工具管柱，其具有新颖部件来为定位在机械操作释放机构(即，筒夹总成)下方的阀提供机械致动。本发明不限于此。熟悉本领域的技术人员将意识到在按顺序操作两个机械致动总成时使用的本发明的有效性及其教示。
标准衬管悬挂器行进工具容许使用机械致动密封件或定位在工具顶部的阀总成，其可机械操作来将压力通过交叉主体传递到活塞用于扩张。由于阀机构可位于工具顶部，所以用来致动机构(诸如J形狭槽挡板阀)的管柱的旋转和向下移动可易于建立在工具中。标准工具可有效地用于垂直、水平和偏离井中。另外，钢珠冲击阀在高压工具中生效，即使在井眼是水平的情况下。然而，低压工具需要定位在筒夹释放机构下方的阀机构。这防止使用机械致动阀机构，因为筒夹释放机构的构件一般刚性、纵向且旋转地连接到衬管悬挂器和工具心轴，其消除了下筒夹阀(或任何其它机械操作工具)的机械致动的可能性。
本发明容许J形狭槽轮廓被设计成筒夹机构，由此容许充分的相对移动来操作J形狭槽部件而不会不由衬管悬挂器支撑筒夹机构。使J形狭槽位于筒夹机构内容许挡板或其它类型的阀或其它工具位于工具底部且在筒夹机构下方。下筒夹J形狭槽致动机构的目的是提供将在筒夹机构下方工作的J形狭槽部件，其可用来致动挡板、阀或其它工具装置。J形狭槽位于筒夹机构下方为低压衬管悬挂器行进工具提供机械致动设置选项，其需要位于筒夹部件下方的密封机构。
J形狭槽轮廓位于筒夹机构中。在这种设计中，J形狭槽轮廓的位置容许在不支撑筒夹且释放筒夹总成的情况下内心轴的相对纵向移动和旋转。内心轴使用J形狭槽的旋转来转动套管。当套管旋转时，其排列协作脊和凹槽，容许其响应于偏压机构(诸如弹簧)向上移动。当套管向上移动时，弹簧负荷的挡板阀关闭，密封工具的内通道，且可通过在工具管柱中抵靠现在关闭的阀建立水压而固定水力致动工具(诸如扩张总成或滑动总成)。在优选实施方案中，阀总成是挡板阀，然而，可使用其它机械操作阀类型，诸如球阀、闸式阀、柱塞阀等。另外，优选实施方案使用心轴的相对旋转移动来容许致动器套管的相对纵向移动。如熟悉本领域的技术人员将了解，旋转和纵向移动可反向或以多种顺序使用。本发明容许使用机构来以其它刚性连接实现相对移动。所述移动可用来致动大范围的机构。
图1A到图1C是包括根据本发明方面的部件的局部衬管悬挂器工具管柱的示意图。这些图提供了提及更详细的讨论和附图所遵循的概括总览。图1A是根据本发明方面的例示性井下工具管柱的呈截面的概括示意图。图1B是图1A的细节截面图。图1C是图1A的细节截面。一般来说，井下工具管柱被视为衬管悬挂器工具管柱10。工具管柱具有心轴总成12、由其悬挂衬管管柱15的衬管悬挂器13、机械操作上机构16和机械操作下机构18。机械操作或致动机构可以是如本领域中已知的各种机械操作工具，诸如流量控制器、固定或致动工具、释放总成等。本文讨论主要受限于具有底部阀和释放筒夹的衬管悬挂器管柱，但本发明不限于此。
工具总成在其下端具有底部底座或阀座底座20。工具界定内通道21，其沿着工具管柱延伸。通道21用来将流体，诸如水泥、处理流体、碎裂流体等输送到井下且进入地层或井孔中。类似地，通道可用来容许朝向表面向上抽吸流体。如本领域中已知，工具管柱从示出的工具总成上端延伸且又如本领域中已知，由管区段、交叉工具等组成。通道21还用作为压力容器，其容许在工具管柱通道中相对于井孔压力向上或向下施压。举例来说，在机械致动下机构18是阀总成的情况下，管压用来水力致动活塞等来使衬管悬挂器扩张，固定包装器等。
上机械操作机构16是释放总成，即，筒夹释放总成。筒夹释放总成16通过筒夹总成22将心轴12可释放地附接到衬管悬挂器，其中筒夹凸块24与界定在衬管悬挂器内表面上的对应凹部协作。筒夹总成相对于处于进入位置的衬管悬挂器纵向且旋转地锁定。筒夹凸块提供了承载表面30，其响应于衬管悬挂器和附接衬管的重量承载拉伸负荷。衬管悬挂器具有对应的相反承载表面。筒夹支撑螺母32和支撑套管34使筒夹相对于衬管悬挂器13维持在其初始位置直到被移动或致动来释放工具。J形狭槽轮廓17被界定在心轴12的外表面上用于与支撑套管34内部上的对应突出部相互作用。J形狭槽用来容许心轴与筒夹总成之间的第一移动而致动下机械操作工具18。在优选实施方案中，通过将负重放置在管柱上并且使管柱旋转四分之一圈，优选的是左旋圈而实施这种操作。管柱的第二致动移动操作筒夹释放总成并且容许拉出管柱孔，使衬管悬挂器处于适当位置。
下机械操作总成18示出为阀总成40，本文中是挡板阀总成。阀总成包括阀座底座20和压缩弹簧螺母44，如图所示。阀元件42被弹簧偏压朝向关闭位置且最初由阀支撑套管48维持在打开位置，如图所示。支撑套管被弹簧50向上偏移。如图所示，通过与阀总成外壳58上的内凹槽56协作的支撑套管上的外部支撑脊54的协作，支撑套管48固定在初始位置。支撑套管通过心轴12端部上的外部凹槽而旋转地操作，所述外部凹槽接合从支撑套管48的内部延伸的突出部。调整套管总成52连接下机械操作机构和上机械操作机构。
图2A到图2E是根据本发明方面的J形狭槽和筒夹释放部件的实施方案的截面部分示意图。图2A示出在可拉伸负荷下处于进入位置的工具总成。图2B示出处于负重和旋转心轴位置的工具总成，其中J形狭槽被接合。图2C示出处于负重位置的工具总成，其中释放总成被致动。图2D是沿着图2A的线D-D截取的筒夹支撑套管凸块和心轴J形狭槽凹槽的纵向截面。图2E是沿着图2B的线E-E截取的筒夹支撑套管凸块和心轴J形狭槽凹槽的纵向截面。一起讨论图1和图2。
部分示出衬管悬挂器工具管柱100来说图示J形狭槽总成的操作。衬管悬挂器102安装在工具总成200上或从其悬挂。如本领域中已知，衬管管柱(未示出)悬挂在衬管悬挂器102下方。因此，衬管悬挂器和衬管管柱的重量放置在工具总成的筒夹总成240上。工具总成包括内心轴210，其外表面214上具有J形狭槽轮廓212。另外，心轴具有凹部276和肩部278，其与筒夹总成的支撑螺母248协作。
筒夹总成240具有筒夹242、筒夹固定器244、筒夹支撑套管246和筒夹支撑螺母248。筒夹242包括筒夹环254，多个筒夹指状物250从其延伸，所述指状物具有的凸块252与衬管悬挂器的凹部104协作。筒夹指状物的承载面256邻接衬管悬挂器的承载面106。另外，衬管悬挂器和筒夹总成旋转地锁定，使得在其间传递扭矩，这是因为衬管悬挂器的内表面界定纵向齿条258，其在筒夹指状物或凸块252之间延伸。筒夹最初由筒夹支撑套管246提供的径向支撑固定在合适位置。当筒夹支撑套管下降或相对于筒夹纵向滑动时，指状物径向向内弯曲，因此从衬管悬挂器凹部释放筒夹并且从衬管悬挂器释放工具总成。
当支撑套管凸块260与心轴上的J形狭槽轮廓212协作时，筒夹支撑套管246相对于心轴210纵向且旋转地滑动。可使用多个凸块和凹槽总成，其沿着筒夹支撑套管246的内表面圆周地间隔凸块。另外，如图所示，可使用多行凸块，由此减小放置在任何单一凸块上的扭矩负荷。支撑套管具有上肩部264，其与筒夹总成的下肩部266相对，拉伸负荷通过所述肩部传递。支撑套管具有纵向延伸的支撑表面268和272，其与对应的筒夹内表面270和274滑动接合。这些相反表面使筒夹指状物在下机械致动总成(例如，阀总成)的致动期间在进入、负重和旋转等期间维持在径向扩张位置。支撑套管具有下肩部276，拉伸负荷通过其传递到支撑螺母248上的相对上肩部278。
筒夹支撑套管还具有到固定器套管244的可释放连接件262。所述可释放连接件可采用本领域所已知的许多形式。在示出的优选实施方案中，固定器套管包括一组纵向延伸的指状物280，其具有的凸块282与固定器套管284协作，其向上延伸且具有与指状物凸块282协作的唇缘286。可释放连接件262使支撑套管和筒夹固定器相互维持附接直到期望释放。通过施加负重到心轴上来从协作套管284拉动指状物280而拉开所述连接件。在288处，支撑螺母248螺纹地附接到心轴210。支撑螺母通过面276和278承载从支撑套管传递的拉伸负荷。
如图2D中所见，支撑套管246的凸块260滑动地接合在心轴的J形狭槽212中且处于进入位置或拉伸负荷位置。界定在心轴210外表面上的J形狭槽或轮廓212包括纵向延伸的狭槽290，其容许凸块260响应于管柱上的负重而纵向滑动。轮廓212还包括侧袋292，其容许凸块相对于心轴的旋转移动。优选地，定位袋囊用于凸块的左旋旋转。这种方式下，致动下机械装置的这个旋转移动无法用来无意地旋开或操作右旋旋转元件，诸如接合连接件等。如图2E中所见，凸块260示出为纵向且旋转地向上移动到袋囊292中。这个位置对应于图2B中所见的工具总成的位置。
图2B示出处于一个位置的工具总成，其中在管柱上的负重和左旋旋转之后，J形狭槽被支撑套管凸块接合。在这个位置，其中已经致动机械致动下机构18，心轴210已经相对于衬管悬挂器102纵向移动。心轴210上的负重相对向下移动心轴和筒夹支撑螺母248。当心轴等相对向下移动时，支撑套管246、筒夹242、筒夹固定器244和衬管悬挂器102保持在相对固定位置。筒夹凸块252保持接合在衬管悬挂器凹部104中。筒夹242邻接筒夹支撑套管且保持径向扩张(或不折叠)。支撑套管在连接件262处保持附接到固定器244。支撑套管凸块260沿着纵向延伸的狭槽290向上滑动且已经旋转到袋囊292中。机械致动下机构18已经被致动，而上机构16、筒夹释放总成保持在锁定位置。
图2C示出的工具总成中筒夹释放总成被致动且工具管柱在适当位置被拉出井眼。现在悬挂的衬管悬挂器102通过再次将负重放置在管柱上而从筒夹242分离。筒夹总成上的压缩负荷迫使在连接件262处分离，其中指状物280被迫从固定套管284拉下。从筒夹固定器分离且被心轴210迫使向下的支撑套管246如图所示纵向向下移动。径向支撑表面268不再支撑筒夹，其现在自由径向折叠，由此使筒夹凸块252从衬管悬挂器凹部104释放。筒夹指状物可被偏压而径向向内折叠或可简单地因在表面256处的凸块跨过衬管悬挂器凹部表面106的滑动造成的充足向上拉动而被迫径向折叠。管柱的拉动使工具总成移出衬管悬挂器并且朝向表面。现在可取回工具。
图3A到图3D是根据本发明方面的处于进入或拉伸负荷位置的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图。图4A到图4D是根据本发明方面的处于压缩负荷位置所见的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图。图5A到图5D是根据本发明方面的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图，其中机械致动下机构处于致动位置。即，下机构的阀总成打开。图6A到图6D是处于机械致动上机构被致动的负重位置所见的图3的例示性工具总成的优选实施方案的纵向截面图。即，筒夹释放总成已经被释放。应注意图3至图6中的每一个以截面示出，但被修改使得每个附图的右侧是在从附图左侧的截面旋转三十度的截面处截取。这样做是为了示出另外不会出现在附图中的机构的额外部件。
图7是从图3B截取的截面细节并且是根据本发明方面的处于进入或拉伸负荷位置的例示性工具总成的优选实施方案。图8是如图5B中指示所截取的下机械致动机构被致动的工具总成的截面细节图。图9到图12是在对应数字线处截取的图3到图6的优选实施方案的截面图。尚不讨论附图的许多细节，因为本领域的实践员将显而易知且本行业或设计选择的实质问题中已知。将一起讨论附图。尚不讨论附图的许多细节，因为本领域的实践员将显而易知且本行业或设计选择的实质问题中已知。
衬管悬挂器工具管柱300示出为具有工具301，其上安装有衬管悬挂器302，且所述工具具有上机械操作机构(即筒夹释放总成440)和下机械操作机构(即，套管操作阀总成500)。如本领域所已知，工具301的上端连接到工具管柱的另外区段(未示出)。工具总成界定内部通道303。
如本领域中已知，衬管管柱(未示出)悬挂在衬管悬挂器302下方。衬管悬挂器和衬管管柱的重量放置在工具总成的筒夹总成440上。工具总成包括内心轴410，其外表面414上具有J形狭槽轮廓412。另外，心轴的内表面具有凹部416和肩部418，其与筒夹总成的支撑螺母448协作。
筒夹总成440具有筒夹442、筒夹固定器总成444、筒夹支撑套管总成446和筒夹支撑螺母总成448。筒夹442包括筒夹环454，多个筒夹指状物450从其延伸，所述指状物具有的凸块452与衬管悬挂器的凹部304协作。筒夹指状物的承载面456接触衬管悬挂器的承载面306。另外，衬管悬挂器和筒夹总成旋转地锁定，使得在其间传递扭矩，这是因为衬管悬挂器的内表面界定纵向齿条458，其在筒夹指状物或凸块452之间延伸。筒夹最初由筒夹支撑套管446提供的径向支撑固定在合适位置。当筒夹支撑套管下降或相对于筒夹纵向滑动时，指状物径向向内弯曲，因此从衬管悬挂器凹部释放筒夹并且从衬管悬挂器释放工具总成。
当凸块460与心轴上的J形狭槽轮廓412协作时，筒夹支撑套管446相对于心轴410纵向且旋转地滑动。可使用多个凸块和凹槽总成，其沿着筒夹支撑套管446的内表面圆周地间隔凸块。另外，如图所示，可使用多行凸块，由此减小放置在任何单一凸块上的扭矩负荷。支撑套管具有上肩部464，其与筒夹总成的下肩部466相对，拉伸负荷通过所述肩部传递。支撑套管具有纵向延伸的支撑表面468和472，其与对应的筒夹内表面470和474滑动接合。这些相反表面使筒夹指状物在下机械致动总成(例如，阀总成)的致动期间在进入、负重和旋转等期间维持在径向扩张位置。支撑套管具有下肩部476，拉伸负荷通过其传递到支撑螺母448上的相对上肩部478。
筒夹支撑套管还具有到固定器套管444的可释放连接件462。所述可释放连接件可采用本领域所已知的许多形式。在示出的优选实施方案中，固定器套管总成444包括一组纵向延伸的指状物480，其具有的凸块482与固定器套管484协作，其从支撑套管446的上端延伸。界定在固定套管的上轮缘中的环形唇缘486与指状物凸块482协作。可释放连接件462使支撑套管和筒夹固定器相互维持附接直到期望释放。通过施加负重到心轴上来从协作套管484拉动指状物480而拉开所述连接件。在488处，支撑螺母448螺纹地附接到心轴410。支撑螺母承受通过面476和478从支撑套管传递的拉伸负荷。拉伸负荷通过螺纹连接件或其它构件被传递到心轴。
如图所示，固定器套管总成444可由多个部分制成。套管444滑动地接合心轴。在示出的实施方案中，套管总成由多个环形或管状构件组成，其通过螺纹、环形螺母等连接。固定器套管的下端通过螺纹、螺丝钉、销等在445处附接到筒夹环454的上端。筒夹和固定器套管在井下使用工具的全部步骤期间保持相互附接，且当不在附接件462处附接到支撑套管时，共同相对于心轴自由上下浮动或滑动。销457在界定于心轴外部上的对应纵向凹槽459内滑动。
支撑套管446的凸块460滑动地接合在心轴的J形狭槽412中且处于进入位置或拉伸负荷位置。界定在心轴410外表面上的J形狭槽或轮廓412包括纵向延伸的狭槽490，其容许凸块460响应于管柱上的负重而纵向滑动。轮廓412还包括侧袋492，其容许凸块相对于心轴的旋转移动。优选地，定位袋囊用于凸块的左旋旋转。这种方式下，致动下机械装置的这个旋转移动无法用来无意地旋开或操作右旋旋转元件，诸如接合连接件等。如图7中所见，凸块460示出为在狭槽490的最低处。在图8中，发现凸块相对向上移动且左旋旋转约四分之一圈使得凸块460现在定位在J形狭槽的袋囊492中。(应注意心轴和J形狭槽优选地向下移动且旋转，而凸块基本上保持固定。所述移动是相对的。)
本文未详细解释的调整套管总成499通过连接器或螺母487或螺丝钉491将支撑套管446附接到调整套管489。套管489具有向内延伸的销495，其与支撑螺母448外表面中的纵向凹槽493滑动地协作，容许有限的相对纵向移动。接着，调整套管489在连接件510处附接到阀总成外壳508。
机械致动下机构500(在这种情况下是挡板阀总成)包括外壳508。偏压元件504定位在外壳508与阀套管502之间，本文是弹簧。弹簧向上偏压阀套管502且在进入时被压缩。弹簧位于阀元件套管514上且向上作用于阀套管502外部上的肩部516。如图3D中所见，当阀处于打开位置时，阀元件套管514界定凹部来容纳阀元件518。底部阀座底座512在连接件520处附接到阀元件套管514。如图所示，工具通道303继续沿着底座、阀套管等界定在工具总成内。如图5D中所见，阀元件偏压机构522(本文是弹簧)将阀元件偏压到关闭位置。当关闭时，阀元件抵靠阀座524密封。
心轴410的下端411滑动地接合在阀套管502的上端内。如图10中最佳可见，在图3C的线10-10截取的截面中，阀外壳508具有径向向内延伸、圆周地间隔的内齿条526，其与阀套管502外表面上的对应外部凸块528协作。如图10中所见，在初始位置，外部凸块528部分在齿条526下方，由此防止凸块在齿条之间向上滑动，并且防止阀套管向上滑动。类似地，阀套管502上的内部凸块530与心轴410下端上的外部齿条532协作。在进入之后，当负重放置在工具上时，心轴相对于阀套管下降达增加的量。心轴转动，优选的是四分之一左旋圈。心轴的外部齿条532与阀套管的内部凸块协作，由此迫使阀套管转动。当阀套管转动时，阀套管的外部凸块528在外壳的内部齿条526之间对齐。如图5C到图5D中所见，阀套管相对于阀外壳自由纵向移动且偏压弹簧504迫使套管向上到致动位置。套管清除阀元件518且偏压弹簧522迫使阀元件到关闭位置，其中阀元件抵靠阀座524定位，如图5D中所见。现在可抵靠阀抽吸管道流体，提高内部压力来致动各种井下工具。
图4示出在进入且在管柱上具有负重之后的工具。心轴已经相对于筒夹总成纵向移动。且心轴已经左旋转动来使阀套管旋转。图5示出在四分之一旋转之后的工具总成。机械操作下机构(即，阀总成)被致动，从而关闭阀。明显地，可使用其它类型的阀且可致动其它类型的机械操作总成。图6示出从衬管悬挂器释放的工具总成。如本文上述，已经再次将重量放置在管柱和拉开的筒夹总成的元件上。从衬管悬挂器拉开的筒夹、工具总成和管柱接着从井孔被拉出。
图5示出处于一个位置的工具总成，其中在管柱上的负重和左旋旋转之后，J形狭槽被支撑套管凸块接合。在这个位置，其中已经致动机械致动下机构500，心轴410已经相对于衬管悬挂器302纵向移动。心轴410上的负重相对向下移动心轴和筒夹支撑螺母448。支撑套管446、筒夹442、筒夹固定器444和衬管悬挂器302相对向上移动。筒夹凸块452保持接合在衬管悬挂器凹部304中。筒夹442邻接筒夹支撑套管且保持径向扩张(或不折叠)。支撑套管在连接件462处保持附接到固定器444。支撑套管凸块460沿着纵向延伸的狭槽490向上滑动且已经旋转到袋囊492中。(或者，心轴J形狭槽纵向向下移动且旋转来接合J形狭槽袋囊492中的凸块460。)机械致动下机构500已经被致动，而上机构440、筒夹释放总成保持在锁定位置。
图6示出的工具总成中筒夹释放总成被致动且工具管柱在适当位置被拉出井眼。现在悬挂的衬管悬挂器302通过再次将负重放置在管柱上而从筒夹242分离。筒夹总成上的压缩负荷迫使在连接件462处分离，其中指状物480被迫从固定套管484拉下。从筒夹固定器分离且被心轴410迫使向下的支撑套管446如图所示纵向向下移动。径向支撑表面468不再支撑筒夹，其现在自由径向折叠，由此使筒夹凸块452从衬管悬挂器凹部304释放。筒夹指状物可被偏压而径向向内折叠或可简单地因在表面456处的凸块跨过衬管悬挂器凹部表面306的滑动造成的充足向上拉动而被迫径向折叠。管柱的拉动使工具总成移出衬管悬挂器并且朝向表面。现在可取回工具。
图6示出处于关闭位置的阀总成。在阀致动之前或之后，可致动筒夹总成且从衬管悬挂器释放工具等。在优选实施方案中，在释放工具之前关闭阀元件的情况中，阀在拉出期间保持关闭。在不预先致动阀总成而才能够衬管悬挂器释放工具的情况中，阀在拉出期间保持打开，如图6中所见。
图9是沿着图3B的线9-9截取的截面图。衬管悬挂器302具有纵向齿条458，其在筒夹指状物442的凸块452之间延伸，由此限制筒夹的轴向移动。支撑套管246上的外部齿条461与筒夹凸块452协作。最后，可见J形狭槽轮廓412界定在心轴410的外表面上，其中支撑套管凸块460在其中协作。图11是沿着图5B的线11-11截取的截面图。心轴410具有J形狭槽轮廓412，其中支撑套管内部凸块460旋转到新位置。支撑套管外部凸块461定位在筒夹凸块442之间。通过内部通道可见现在关闭的阀元件518。图12是沿着图5C的线12-12截取的截面图。已经致动下机械操作机构。阀套管502上的内部凸块530与心轴410下端上的外部齿条532协作。重量已经放置在工具上且心轴已经相对于阀套管下降。心轴已经转动四分之一左旋圈。与阀套管的内凸块协作的心轴的外部齿条532迫使阀套管在心轴转动时转动。现在阀套管已经转动，阀套管的外部凸块528在外壳的内部齿条526之间对齐。还如图5C到图5D中所见，阀套管已经相对于阀外壳纵向移动且偏压弹簧504已经迫使套管向上到致动位置。套管已经清除阀元件518且偏压弹簧522迫使阀元件到关闭位置。
工具可结合致动、扩张或其它总成使用，诸如用于实施额外井下功能(诸如使可扩张衬管悬挂器扩张)的水力致动活塞。对于关于在井孔套管中安装衬管管柱的另外公开内容，见Moeller的美国专利申请公开第2011/0132622号，其以引用方式并入本文中用于全部目的。对于关于接合程序和工具的另外公开内容，见Watson的美国专利第7,779,910号，其以引用方式并入本文中用于全部目的。对于关于水力固定衬管悬挂器的另外公开，见Rogers的美国专利第6,318,472号，其以引用方式并入本文中用于全部目的。还见Stautzenberger的PCT申请第PCT/US12/58242号，其全文以引用方式并入本文中用于全部目的。
在优选实施方案中，公开了以下方法；步骤并非排它性的且可以各种方式组合。一种用于在延伸通过含碳氢化合物区的地下井孔中实施油田操作的方法，所述方法包括以下步骤：a.插入工具管柱，上机械操作工具总成和下机械操作工具总成定位在工具管柱上，携载工具可释放地附接到工具管柱；b.通过操纵工具管柱来致动下机械操作工具总成；且此后c.通过进一步操纵工具管柱来致动上机械操作工具总成。另外步骤和局限性可按不同顺序包括：步骤a.还包括将衬管悬挂器可释放地附接到释放总成；其中在步骤b.中的操纵还包括将负重放置在工具管柱上并且旋转工具管柱；其中步骤b.中的操纵还包括在左旋方向上旋转工具管柱；其中在步骤b.中的操纵还包括在旋转工具管柱之前将负重放置在工具管柱上；其中放置负重使协作凸块沿着上机械操作工具总成的J形狭槽轮廓纵向移动；其中J形狭槽轮廓被界定在工具心轴的外表面上；其中协作凸块从筒夹释放总成延伸到J形狭槽轮廓中；其中工具管柱的旋转造成下机械操作工具总成的可移动构件的相对纵向移动；其中可移动构件是滑动套管；其中滑动套管被偏压机构偏压而移动；其还包括以下步骤：移动所述滑动套管，且响应于其关闭阀元件；其中在步骤c.中的操纵还包括将负重放置在工具管柱上；其还包括以下步骤：在步骤b.与步骤c.之间在井孔上实施操作任务；其中操作任务包括抽吸流体通过工具管柱。
在了解本发明仅由权利要求确定和限制的情况下，描述了本发明的例示性使用方法。熟悉本领域的技术人员将意识到额外步骤、不同的步骤顺序，且并非必需实施全部步骤来实行描述的发明方法。
熟悉本领域的技术人员将意识到上述步骤和本文提出的方法的细节的各种组合和顺序。虽然已经参考说明性的实施方案描述了本发明，但此描述并非意欲解释成限制意义。熟悉本领域的技术人员在参考所述描述之后将显而易知所述说明性实施方案的各种修改和组合以及本发明的其它实施方案。因此，附属权利要求意欲涵盖任何这种修改或实施方案。
Claims (15)
1.一种用于在延伸通过含碳氢化合物区的地下井孔中实施油田操作的方法，所述方法包括以下步骤：
a.插入工具管柱，上机械操作工具总成和下机械操作工具总成定位在所述工具管柱上，携载工具可释放地附接到所述工具管柱；
b.通过操纵所述工具管柱来致动所述下机械操作工具总成；且此后
c.通过进一步操纵所述工具管柱来致动所述上机械操作工具总成；
其中在步骤b.中的所述操纵还包括将负重放置在所述工具管柱上并且旋转所述工具管柱。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a.还包括将衬管悬挂器可释放地附接到释放总成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b.中的所述操纵还包括在左旋方向上旋转所述工具管柱。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b.中的所述操纵还包括在旋转所述工具管柱之前将负重放置在所述工具管柱上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中放置负重使协作凸块沿着所述上机械操作工具总成的J形狭槽轮廓纵向移动。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述J形狭槽轮廓被界定在工具心轴的外表面上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述协作凸块从筒夹释放总成延伸到所述J形狭槽轮廓中。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述工具管柱的旋转致动所述下机械操作工具总成。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述工具管柱的旋转造成下机械操作工具总成的可移动构件的相对纵向移动。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述可移动构件是滑动套管。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述滑动套管被偏压机构偏压而移动。
12.根据权利要求10所述的方法，其还包括以下步骤：移动所述滑动套管，且响应于其关闭阀元件。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c.中的所述操纵还包括将负重放置在所述工具管柱上。
14.根据权利要求1所述的方法，其还包括以下步骤：在步骤b.与步骤c.之间在所述井孔上实施操作任务。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述操作任务包括抽吸流体通过所述工具管柱。
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