CN108699894B - 大口径送入工具快速锁定适配器 - Google Patents

Abstract

所公开的实施方案包括用于输送单件式尾管悬挂器主体的联接器组件和方法。在一个实施方案中，所述联接器组件包括螺母、载荷传递套筒、锁定爪保持器、箍簧、锁定爪、筒夹、外部筒夹心轴和筒夹支撑心轴。如本文所述，所述联接器组件的各部件被组装并安装在所述单件式尾管悬挂器主体的内径内，以与附接到送入工具的尾管悬挂器子组件接合。

Description

大口径送入工具快速锁定适配器

背景技术

本公开整体涉及与油气勘探生产结合使用的设备和执行的操作，并且更具体地讲，涉及用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法和联接器组件。

在钻好井后，如果要成为生产井，则必须进行完井操作。这主要涉及：准备井孔的底部以达到所需的规范，送入生产油管及其相关的井下工具，以及射孔和激发井。通常，使用尾管悬挂器系统跨生产层段设置油藏完井，该系统将油藏完井锚定到生产套管柱。

尾管悬挂器系统和这些管柱的安装面临着多种挑战。一种这样的挑战是第三方供应的螺纹连接并不总是提供满足悬挂器组件的密封、拉伸和压缩要求所需的性能。第三方螺纹最近在尾管悬挂器的试气期间受到密切监视，并且在需要气密无泡连接时存在性能问题。

因此，如本文将描述的，所公开的实施方案的一个目的是纳入新的和改进的几何结构，诸如单件悬挂器主体。另外，所公开的实施方案的一个优点在于它提供了一种方法来容易地对以前需要昂贵测试夹具的关键密封特征进行水压测试。所公开的实施方案的其他方面和优点将从以下描述和所附权利要求中显而易见。

附图说明

下文参考附图详细描述本发明的说明性实施方案，这些附图通过引用的方式并入本文中，并且在这些附图中：

图1A是根据说明性实施方案的其中部署了工具管柱的岸上井的示意图；

图1B是根据说明性实施方案的其中部署了工具管柱的海上井的示意图；

图2是根据说明性实施方案的用于将尾管悬挂器输送到送入工具的联接器组件的内部子组件部件的示意图；

图3-14是根据说明性实施方案的组装联接器组件的内部子组件部件的方法的示意图；

图15-24是示出根据说明性实施方案的组装联接器组件的外部子组件部件的方法的示意图；

图25是根据说明性实施方案的组装好的联接器组件的示意图；以及

图26示出了根据说明性实施方案的组装好的联接器组件的各部件的横截面视图。

所示附图仅仅是示例性的，而无意断言或暗示关于可以实施不同实施方案的环境、架构、设计或过程的任何限制。

具体实施方式

在说明性实施方案的以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图。对这些实施方案进行足够详细的描述，以使得本领域的技术人员能够实践权利要求，并且应当理解，可以利用其他实施方案，并且在不脱离所公开实施方案的精神或范围的情况下，可以做出逻辑结构和机械上的变化。为了避免对使得本领域的技术人员能够实践本文所述的实施方案不必要的细节，本描述可能省略本领域的技术人员已知的某些信息。因此，以下详细描述不被视为限制意义，并且说明性实施方案的范围仅由随附权利要求限定。

目前，作为完井过程的一部分，使用大口径送入工具来设置两件式尾管悬挂器，该悬挂器由上部可膨胀主体和拧到其底部的坐封套筒组成。说明性实施方案修改了当前的大口径送入工具，以使得能够用单件式悬挂器主体输送大口径尾管悬挂器。如将要描述的那样，所公开的实施方案保持称为“自上而下”构造的组装方法，由此组装始于最上面的部件，并且当朝向送入工具的底部移动时添加其他的零件。

从图1A开始，根据说明性实施方案呈现其中部署了包括联接器组件100的工具管柱128的钻机104的示意图。钻机104在岸上位于井102的表面124处。井102包括从井102的表面124延伸到地下基底或地层134的井筒130。工具管柱128可以部署用于放置或设置井下设备144(例如但不限于尾管悬挂器、插塞和封隔器)的送入工具。例如，在一个实施方案中，联接器组件100可用于将尾管悬挂器输送或设置到送入工具。

类似地，图1B示出根据说明性实施方案的操作包括联接器组件100的工具管柱128的海上平台142的示意图。图1B中的联接器组件100可以部署在由海上平台142进入的海底井138中。海上平台142可以是浮动平台或者也可以锚定到海床140。

图1A-1B各自示出了联接器组件100的可能用途或部署，在任一情况下，该联接器组件可以用在工具管柱128中以部署井下设备144。在图1A和1B所示的实施方案中，井筒130已通过钻井过程形成，在钻井过程中，已通过经由钻柱操作的钻头从地层134切削泥土、岩石和其他地下物质以形成井筒130。在钻井过程期间或之后，一部分井筒可以套上套管(图1A和1B中未示出)。在其他实施方案中，井筒可以保持在没有套管的裸眼构造中。

工具管柱128可以包括管段，每个管段通过螺纹连接或其他连接类型(例如，联接器组件100)接合到相邻的管件。工具管柱128可以是指作为单个部件的管道、心轴或管件的集合，或者可替代地是指构成所述管柱的各个管道、心轴或管件。术语工具管柱在本质上并不意味着是限制性的，并且可以包括送入工具或用于将井下设备144部署在井筒中的任何其他类型的工具管柱。在一些实施方案中，工具管柱128可包括纵向设置在工具管柱128中的通道，该通道可以允许井102的表面124与井下位置136之间的流体连通。应注意，本文描述的联接器组件100可用于将管段联接在任何合适的工具管柱中，包括例如用于部署尾管悬挂器的送入工具。

工具管柱128的下降可通过与位于钻机104或海上平台142上或附近的井架114相关联的升降组件106来完成。升降组件106可以包括一起协同工作以提升或降低联接到工具管柱的上端128的旋转接头116的钩110、缆绳108、游车(未示出)和起重机(未示出)。工具管柱128可根据需要升高或降低，以将另外的管段添加到工具管柱128，从而将工具管柱128的远端定位在井筒130中的井下位置136处。

现在参考联接器组件100的详细描述，图2示出了根据一个实施方案的联接器组件100的内部子组件部件。在该说明性实施方案中，联接器组件100用于将尾管悬挂器88输送到送入工具90(图18中示出)。联接器组件100的内部子组件部件包括螺母47、载荷传递套筒46、锁定爪保持器45、箍簧49、锁定爪48、筒夹44和外部筒夹心轴43。如将进一步描述的，一旦组装好联接器组件100的内部子组件，便将联接器组件100的组装好的内部子组件插入尾管悬挂器88中。

图3-15示出了根据说明性实施方案的组装联接器组件100的内部子组件部件的方法。组装方法从图3开始，其中将筒夹44定位在外部筒夹心轴43上方。筒夹44在一端包括一组筒夹指扣44f，在另一端包括带螺纹的外径。筒夹44上的一组孔与外部筒夹心轴43上的孔对齐。在一个实施方案中，外部筒夹心轴43上的孔带有螺纹，以使得一组螺纹螺钉78能够穿过筒夹44上的所述一组孔被接纳到外部筒夹心轴43上的孔中，以将筒夹44联接到外部筒夹心轴43，如图4所示。

接下来，将锁定爪48定位在筒夹44的上端邻近，如图5所示。将箍簧49安装在锁定爪48上以将其保持在位，如图6所示。锁定爪保持器45然后在锁定爪48和箍簧49上方拧到筒夹44上，如图7所示。然后将载荷传递套筒46安装在锁定爪保持器45和筒夹44上方。载荷传递套筒46邻接筒夹44的所述一组筒夹指扣44f的凸起边缘，如图8所示。

然后将螺母47拧到外部筒夹心轴43的顶端上，如图9所示。在一个实施方案中，将O形环58置于螺母47的外径中。O形环58在组装期间被压缩在螺母47与尾管悬挂器88的内部之间，从而在界面处形成密封，如图13-14所示。如图10所示，安装一组螺钉70以将螺母47固定到外部筒夹心轴43上，从而完成联接器组件100的内部子组件部件的组装过程。

然后将联接器组件100的组装好的内部子组件插入尾管悬挂器88的底端中，如图11所示。当将联接器组件100插入尾管悬挂器88的底端中时，筒夹44的所述一组筒夹指扣44f将松脱以允许筒夹44进入尾管悬挂器88的底端，如图12和图13所示。

图13示出了当联接器组件100的组装好的内部子组件被插入尾管悬挂器88的底端中时的横截面。如图所示，随着筒夹44完全插入尾管悬挂器88的底端中，筒夹44的所述一组筒夹指扣44f被压下。在一个实施方案中，外部筒夹心轴43足够长以允许用手操纵联接器组件100的组装好的内部子组件，从而允许承载筒夹指扣44f接合尾管悬挂器88底部附近的被机加工到尾管悬挂器88的内径中的配合特征，如图14所示。在一些实施方案中，在外部筒夹心轴43的底端处的径向钻孔的圆形图案可以接纳钢棒，该钢棒在通过人工将筒夹44的承载特征(即，筒夹指扣44f)装配到尾管悬挂器88中的配合特征中时辅助施加扭矩。在某些实施方案中，外部筒夹心轴43的下端处的外径特征比尾管悬挂器88的内径小得多，并且允许目视检查以确定筒夹指扣44f是否已经适当地部署到尾管悬挂器88中的配合特征中。

一旦筒夹指扣44f已经适当地部署到尾管悬挂器88中的配合特征中，便将筒夹支撑心轴50插入尾管悬挂器88的底端中，如图15所指示。在其顶端，筒夹支撑心轴50包括用于与联接器组件100的内部子组件中的筒夹指扣44f配合的一部分脊。在所描绘的实施方案中，筒夹支撑心轴50还包括位于顶端处的内径中的一个O形环80、围绕其外径跟随脊状部分的两个O形环58以及位于筒夹支柱心轴50底端处的内径中的一个O形环81。

筒夹支撑心轴50轴向设置，直到筒夹44被支撑，并且筒夹支撑心轴50肩靠在外部筒夹心轴43上，其中筒夹支撑心轴50的一部分从尾管悬挂器88的底部延伸出来，如在图16所示的横截面中示出。0形环80在组装期间被压缩在筒夹支撑心轴50与外部筒夹心轴43的外部之间，从而在界面处形成密封，如图16所示。两个O形环58在组装期间被压缩在筒夹支撑心轴50与尾管悬挂器88的内部之间，从而在界面处形成密封，如图16所示。

然后将两个带螺纹的中空插塞79插入筒夹支撑心轴50中的测试端口中，这些测试端口与外部筒夹心轴43中的孔对准，以将筒夹支撑心轴50固定到联接器组件100的内部子组件，从而完成尾管悬挂器联接器组件100，如图17所示。

新的两件式联接器组件100被设计成以类似于现有的大口径送入工具特征的方式作为轴向设置在螺母47的顶面与锁定爪保持器45上的肩部之间的单元化部件工作。例如，图18示出了现有的大口径送入工具90，该工具具有附接到送入工具90的底部上的尾管悬挂器子组件40。在所描绘的实施方案中，尾管悬挂器子组件40还包括位于顶端处的外径上的O形环55。使用送入工具90，将尾管悬挂器子组件40插入尾管悬挂器88的顶端中。尾管悬挂器子组件40被插入直到它与先前插入尾管悬挂器88的底端中的外部筒夹心轴43完全接合。尾管悬挂器子组件40的一部分延伸超过筒夹支撑心轴50的底端，如图19所指示。O形环55在组装期间被压缩在尾管悬挂器子组件40与外部筒夹心轴43的内部之间，从而在界面处形成密封，如图19所示。O形环81在组装期间被压缩在尾管悬挂器子组件40与筒夹支撑心轴50的内部之间，从而在界面处形成密封，如图19所示。

图20示出了完成将尾管悬挂器88安装到尾管悬挂器子组件40所需的最终部件。首先，将一组插塞41插入筒夹支撑心轴50下端处的沟槽式城堡塔楼特征中，以将其扭矩锁定到尾管悬挂器子组件40，如图21所示。然后将O形环64安装在该组插塞41上方以将插塞固定就位，如图22所示。

然后将止动螺母42拧到尾管悬挂器子组件40上，以将其固定到筒夹支撑心轴50上，如图23所示。最后，然后将一组螺钉70安装到止动螺母42中以将其固定到尾管悬挂器子组件40，如图24所示。尾管悬挂器的安装到此完成。

可以将附加零件62添加到尾管悬挂器子组件40的端部以形成送入工具90，如图25所示。图26示出图25的已完成尾管悬挂器安装的横截面视图。

因此，上面的公开内容描述了可用于将单件式尾管悬挂器输送到送入工具的联接器组件100。尽管大口径送入工具的基本外观乍一看几乎没有变化，但所公开的实施方案提供了超越当前设计的若干优点。一个优点是，它通过调整现有的大口径部件例如筒夹、载荷传递套筒、锁定爪和上部螺母使其与单件式尾管悬挂器一起使用，从而保持最先并入大口径送入工具中的“模块化”设计原理。例如，鉴于许多不同尺寸的悬挂器的验证和验收测试所花的时间和金额，使用筒夹的现有承载几何结构是至关重要的。此外，所公开的实施方案用两件代替单件外部筒夹心轴，这两件形成类似的轮廓并完成相同的任务，以相对于相同但是在新的单件尾管悬挂器主体中的沟槽和铣削特征来支撑和脱开筒夹。

所公开的实施方案的另一个优点是它提供了一种方法来容易地对以前需要昂贵测试夹具的关键密封特征部进行水压测试。换句话说，送入工具现在具有用于O形环密封水压测试的内置测试端口，这节省了设计时间和成本。例如，如上所述，现在两个O形环而不是一个O形环在筒夹支撑心轴与尾管悬挂器的内径之间形成密封。位于两个O形环之间的压力端口与通过内部筒夹心轴和外部筒夹心轴子组件以及置于这些部件之间的O形环界定的密封环形腔室连通。这个环形容积的唯一通路是经过两个带螺纹的连通端口，这些端口垂直加工到在底部处的外部筒夹心轴子组件的外径中。这些带螺纹的进入端口提供了一种新的方法，用于在外部筒夹心轴子组件以及其他两个O形环在将工具运行以进行作业之前需要进行水压测试的情况下对密封尾管悬挂器的孔的O形环进行水压测试的新方法。

而且，所公开的实施方案保持送入工具的“自上而下”组装。例如，根据所公开的实施方案，筒夹从底部向上插入，从而保持尖锐边缘远离尾管悬挂器的内径上的减摩擦涂层。

从前文应该显而易见的是，所公开的实施方案相对于现有技术具有显著的优点。尽管仅以几种形式示出了实施方案，但是这些实施方案不受限制，而是可以在不脱离其精神的情况下进行各种改变和修改。

如在书面公开内容和权利要求中所用，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，并因此应被解译为意指“包括但不限于”。除非另外指示，否则如本文献全文所用，“或”不要求互斥性。此外，如本文所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个/一种”和“该/所述”也旨在包括复数形式。

除非另有规定，否则描述元件之间的相互作用的术语“连接”、“接合”、“联接”、“附接”、“连通”或任何其他术语的任何形式的任何使用无意将该相互作用限制为元件之间的直接相互作用，并且还可包括所描述的元件之间的间接相互作用。

此外，本文描述的方法的步骤可以以任何合适的顺序执行，或者在适当的情况下同时执行。因此，权利要求的范围不应该由上面的描述限制，该描述仅仅作为示例提供以使本领域的普通技术人员能够实践所附权利要求。

此外，虽然所附权利要求列举了所公开实施方案的特征的特定组合，但是权利要求的其他组合可以包括以任何数量的组合进行组合的以下特征中的一个或多个。换句话说，所公开的实施方案旨在支持对所附权利要求或新权利要求的修改，这些修改以除当前所附权利要求中具体陈述的那些之外的任何组合来组合所公开实施方案的各种步骤或特征。例如，用于输送单件式尾管悬挂器主体的要求保护的方法或联接器组件可包括以下条款中的一个或多个或以下条款的多个部分，以任意数量的组合进行组合：

·组装联接器组件的内部子组件部分以形成联接器组件的组装好的内部子组件部分，其中联接器组件的内部子组件部分包括螺母、载荷传递套筒、锁定爪保持器、箍簧、锁定爪、筒夹和外部筒夹心轴；

·将联接器组件的组装好的内部子组件部分插入穿过单件式尾管悬挂器主体的底部开口，直到它接合在单件式尾管悬挂器主体的内径内，其中将联接器组件的组装好的内部子组件部分插入穿过单件式尾管悬挂器主体的底部开口，直到联接器组件的组装好的内部子组件部分上的筒夹与尾管悬挂器内径内的筒夹匹配轮廓接合；

·将筒夹支撑心轴插入单件式尾管悬挂器主体的底部开口中，直到它与联接器组件的组装好的内部子组件部分接合以形成联接器组件，其中在外部筒夹心轴上方将筒夹支撑心轴插入单件式尾管悬挂器主体的底部开口中直到它与联接器组件的组装好的内部子组件部分的筒夹接合以形成联接器组件；

·使用一组带螺纹的中空插塞将筒夹支撑心轴固定到联接器组件的组装好的内部子组件部分的外部筒夹心轴上；其中将具有安装在送入工具的底部上的尾管悬挂器子组件的送入工具插入单件式尾管悬挂器主体的顶部开口中，直到它与联接器组件的组装好的内部子组件部分的外部筒夹心轴完全接合；

·将具有安装在送入工具的底部上的尾管悬挂器子组件的送入工具插入单件式尾管悬挂器主体的顶部开口中，直到尾管悬挂器子组件与联接器组件接合，其中将具有安装在送入工具的底部上的尾管悬挂器子组件的送入工具插入单件式尾管悬挂器主体的顶部开口中，直到它与联接器组件的组装好的内部子组件部分的外部筒夹心轴完全接合；

·将尾管悬挂器子组件固定到联接器组件，其中将尾管悬挂器子组件固定到联接器组件包括使用止动螺母将尾管悬挂器子组件固定到筒夹支撑心轴；

·压缩螺母与外部筒夹心轴之间的O形环；

·其中联接器组件包括以下零件中的一个或多个：螺母、载荷传递套筒、锁定爪保持器、箍簧、锁定爪、筒夹、外部筒夹心轴和筒夹支撑心轴；

·其中将螺母、载荷传递套筒、锁定爪保持器、箍簧、锁定爪、筒夹和外部筒夹心轴组装在一起以形成联接器组件的内部子组件部分；

·其中筒夹支撑心轴包括用于将联接器组件的内部子组件部分接合在单件式尾管悬挂器主体内的配合特征；

·其中联接器组件包括用于接合附接到送入工具的尾管悬挂器子组件的配合特征；

·其中联接器组件包括将联接器组件固定到尾管悬挂器子组件的止动螺母；

·其中联接器组件包括用于O形环密封水压测试的内置测试端口；

·其中组装联接器组件的内部子组件部分以形成联接器组件的组装好的内部子组件部分包括以下步骤中的一个或多个：将筒夹安装在外部筒夹心轴上；在筒夹邻近安装锁定爪；将箍簧安装到锁定爪上；将锁定爪保持器安装到筒夹上，锁定爪保持器定位在锁定爪和箍簧上方；将载荷传递套筒安装到筒夹上，载荷传递套筒定位在锁定爪保持器上方；以及将螺母安装到外部筒夹心轴上。

本申请的权利要求如以上所附。

Claims (14)

1.一种用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，所述方法包括：

组装联接器组件的内部子组件部分以形成所述联接器组件的组装好的内部子组件部分，所述联接器组件的所述内部子组件部分包括螺母、载荷传递套筒、锁定爪保持器、箍簧、锁定爪、筒夹和外部筒夹心轴；

将所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分插入穿过单件式尾管悬挂器主体的底部开口，直到它接合在所述单件式尾管悬挂器主体的内径内；

将筒夹支撑心轴插入所述单件式尾管悬挂器主体的所述底部开口中，直到它与所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分接合以形成所述联接器组件；

将具有安装在送入工具的底部上的尾管悬挂器子组件的所述送入工具插入所述单件式尾管悬挂器主体的顶部开口中，直到所述尾管悬挂器子组件与所述联接器组件接合；以及

将所述尾管悬挂器子组件固定到所述联接器组件。

2.根据权利要求1所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，其中将所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分插入穿过所述单件式尾管悬挂器主体的所述底部开口，直到所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分上的所述筒夹与所述尾管悬挂器的内径内的筒夹匹配轮廓接合。

3.根据权利要求1所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，其中在所述外部筒夹心轴上方将所述筒夹支撑心轴插入所述单件式尾管悬挂器主体的所述底部开口中，并且直到它与所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分的所述筒夹接合以形成所述联接器组件。

4.根据权利要求1所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，还包括使用一组带螺纹的中空插塞将所述筒夹支撑心轴固定到所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分的所述外部筒夹心轴上。

5.根据权利要求1所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，其中将具有安装在送入工具的底部上的所述尾管悬挂器子组件的所述送入工具插入所述单件式尾管悬挂器主体的所述顶部开口中，直到它与所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分的所述外部筒夹心轴完全接合。

6.根据权利要求1所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，其中将所述尾管悬挂器子组件固定到所述联接器组件包括使用止动螺母将所述尾管悬挂器子组件固定到所述筒夹支撑心轴。

7.根据权利要求1所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，其中所述联接器组件具有用于O形环密封水压测试的内置测试端口。

8.根据权利要求1所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，其中组装所述联接器组件的所述内部子组件部分以形成所述联接器组件的所述组装好的内部子组件部分包括：

将所述筒夹安装在所述外部筒夹心轴上方；

在所述筒夹邻近安装所述锁定爪；

将所述箍簧安装到所述锁定爪上；

将锁定爪保持器安装到所述筒夹上，所述锁定爪保持器定位在所述锁定爪和所述箍簧上方；

将载荷传递套筒安装到所述筒夹上，所述载荷传递套筒定位在所述锁定爪保持器上方；以及

将所述螺母安装到所述外部筒夹心轴上。

9.根据权利要求8所述的用于输送单件式尾管悬挂器主体的方法，还包括在所述螺母与所述单件式尾管悬挂器主体之间压缩O形环。

10.一种用于将单件式尾管悬挂器主体输送到送入工具的联接器组件，所述联接器组件包括：

螺母；

载荷传递套筒；

锁定爪保持器；

箍簧；

锁定爪；

筒夹；

外部筒夹心轴；以及

筒夹支撑心轴，

其中螺母、载荷传递套筒、锁定爪保持器、箍簧、锁定爪、筒夹和外部筒夹心轴组装在一起形成所述联接器组件的内部子组件部分，所述筒夹支撑心轴具有用于接合所述单件式尾管悬挂器主体内的所述联接器组件的所述内部子组件部分的配合特征。

11.如权利要求10所述的用于将单件式尾管悬挂器主体输送到送入工具的联接器组件，其中将所述联接器组件的所述内部子组件部分插入所述单件式尾管悬挂器主体的底端中。

12.根据权利要求10所述的用于将单件式尾管悬挂器主体输送到送入工具的联接器组件，还包括用于接合附接到所述送入工具的尾管悬挂器子组件的第二配合特征。

13.根据权利要求12所述的用于将单件式尾管悬挂器主体输送到送入工具的联接器组件，还包括将所述联接器组件固定到所述尾管悬挂器子组件的止动螺母。

14.根据权利要求12所述的用于将单件式尾管悬挂器主体输送到送入工具的联接器组件，还包括用于O形环密封水压测试的内置测试端口。

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