CN111727298B - 用于通过在井下管状件中定向的工具进行对准操作的组件和方法 - Google Patents

Abstract

为了在井下执行对准操作，布置在井下的管状件具有带有第一内圆周的内部孔并且具有处于第一径向取向的目标。在第一位置围绕内部孔限定有定位轮廓，并且在第二位置围绕内部孔限定有内部连接套。内部连接套具有小于内部孔的第一内圆周的第二内圆周。定向槽限定为纵向地穿过内部连接套，并且该定向槽以相对于目标的第一径向取向构造的第二径向取向布置。能够在内部孔中布署工具。该工具具有用于接合在定位器轮廓中的定位器，并且具有用于接合在槽中的定向键并将用于对准操作的操作部件与目标对准。

Description

用于通过在井下管状件中定向的工具进行对准操作的组件和 方法

背景技术

井下工具通常需要旋转以定向到某个时钟位置以执行任务。例如，可以将斜口管鞋套包括在井下部件中，以帮助稍后定向操作工具。斜口管鞋套具有端部开放的三角形槽以用于定向操作工具。在一种使用中，操作工具通过斜口管鞋套的下孔。工具上的指状件弹出。然后，当工具向上运动时，指状件接合在斜口管鞋的端部开放的三角形槽中，以将工具定向到所需位置。

打孔工具是一种这样的操作工具，需要将其在井下定向以执行打孔操作。例如，在井眼中布置在井下的管道可回收式安全阀可能发生故障，或者与该阀的液压连通可能已中断。于是，可以使用打孔工具打出与安全阀中的液压端口连通的新连通路径。

所需要的是一种在井下部件中定向诸如打孔工具之类的操作工具的方法，而无需在井下运行的组件中最初即包括斜口管鞋套。本公开的主题针对于克服或至少减小上述问题中的一个或多个问题的影响。

发明内容

一种根据本公开的用于在井下执行对准操作的组件，包括管状件和工具。该用于井下的管状件限定具有第一内半径的内部孔，管状件具有处于第一径向取向的目标。内部孔在第一位置处围绕内部孔限定定位器轮廓，并且在第二位置处围绕内部孔限定内部连接套。内部连接套具有小于内部孔的第一内半径的第二内半径。定向槽至少部分地限定为纵向地穿过内部连接套。该槽以相对于目标的第一径向取向构造的第二径向取向布置。

该工具能够沿纵向方向布署到管状件的内部孔中并且具有第一部分和第二部分。第一部分具有向外偏置以接合到管状件的定位器轮廓中的定位器。第二部分能够相对于第一部分旋转并且具有在目标的第一径向取向上执行对准操作的操作部件。第二部分具有向外偏置以接合在管状件的定向槽中的诸如销或键之类的定向器，使得操作部件能够以相对于目标的第一径向取向对准以进行对准操作。

管状件包括联接在一起的多个管状部件。例如，管状部件中的第一管状部件能够在其中限定定位器轮廓，并且管状部件中的第二管状部件能够限定定向槽并且能够包括处于第一径向取向的目标。在一个特定的示例中，管状部件中的一个管状部件能够包括限定定向槽的安全阀壳体。安全阀壳体能够在其中具有作为处于第一径向取向的目标的液压通道。

内部连接套和定向槽能够包括多种变形。内部连接套的第二内半径能够在定向槽附近限定渐缩部，该渐缩部在朝向定向槽内部的径向方向上增大第二内半径的导入部。定向槽能够包括限定为穿过连接套的通道，并能够具有以一定深度嵌入内部连接套的面部。该面部能够在径向方向上的前边缘上具有前侧壁，并且能够在径向方向上的后边缘上具有后侧壁。后侧壁能够限定相对于面部的锐角。

在一种布置中，通道包括布置在内部连接套的下孔边缘处的开口端。在另一布置中，通道能够包括布置在内部连接套的上孔边缘和下孔边缘两者处的开口端。

工具可以包括旋转驱动器，该旋转驱动器布置在工具的第一部分与第二部分之间，并且在内部孔中沿旋转方向向第二部分施加旋转运动。定向键能够与第二部分旋转，并且向外偏置以接合在定向槽中。在定向键接合在定向槽中的情况下，第二部分于是能够使用于对准操作的操作部件以目标的第一径向取向对准。

定位器能够包括多个键，所述多个键布置在第一部分上并且从缩回状态向外偏置到伸出状态。

能够使用多个旋转驱动器。在一个示例中，该旋转驱动器包括套筒和内杆。套筒能够在第一部分的壳体中沿纵向方向移动，并且具有至少一个外部齿和至少一个内部齿。至少一个外部齿与限定在壳体中的至少一个螺旋凹槽接合。内杆联接至第二部分并且具有与套筒的至少一个内部齿啮合的至少一个纵向花键。内杆能够与套筒绕纵向轴线沿径向方向旋转。

在另一示例中，旋转驱动器又包括套筒和内杆。套筒能够在第一部分的壳体中沿纵向方向移动，并且具有至少一个外部螺旋凹槽和至少一个内部齿。至少一个外部螺旋凹槽与壳体中的至少一个齿接合。联接至第二部分的内杆具有与套筒的至少一个内部齿啮合的至少一个纵向花键。内杆能够与套筒绕纵向轴线沿径向方向旋转。

在又一示例中，其中，旋转驱动器包括内杆和弹簧。内杆联接至第二部分，并且弹簧联接在第一部分与内杆之间。保持扭转的弹簧使内杆绕纵向轴线沿径向方向旋转。

定向键可以包括鳍状件，该鳍状件沿着第二部分纵向地延伸并且从缩回状态横向地向外偏置至伸出状态。第二部分可以包括内部构件，该内部构件具有在外部布置在其上的托架。托架在内部构件上朝着缩回状态偏置，并且托架具有布置在其上并朝向伸出状态偏置的定向键。内部构件能够相对于托架纵向地移动，并迫使处于伸出状态的托架与管状件的内部孔接触。

一种根据本公开的用于在井下执行对准操作的组件，包括用于井下的管状件，该管状件限定具有第一内半径的内部孔，管状件具有处于第一径向取向的目标。在第一位置围绕内部孔限定有定位器轮廓，并且在第二位置处围绕内部孔限定有内部连接套。内部连接套具有小于内部孔的第一内半径的第二内半径。定向槽至少部分地限定为纵向地穿过内部连接套，并且该定向槽以相对于目标的第一径向取向构造的第二径向取向布置。

该组件可以还包括工具，该工具能够沿纵向方向布署到内部孔中并且具有第一部分和第二部分。第二部分能够相对于第一部分旋转并且具有在目标的第一径向取向上执行对准操作的操作部件。

在工具的第一部分上布置有定位器且该定位器被向外偏置以接合在管状件的定位器轮廓中。布置在工具的第一部分与第二部分之间的旋转驱动器在内部孔中沿旋转方向向第二部分施加旋转运动。布置在工具的第二部分上的定向键能够与第二部分旋转，并且被向外偏置以接合在定向槽中。在定向键接合在定向槽中的情况下，第二部分使用于对准操作的操作部件对准为处于目标的第一径向取向上。

根据本公开的方法在井下执行对准操作。该方法包括：在管状件的内部孔中的第一位置处设置定位器轮廓；通过至少部分地将定向槽限定为纵向地穿过内部连接套以在管状件的内部孔中的第二位置处设置定向槽，内部连接套在内部孔中具有小于内部孔的第一内半径的第二内半径；将管状件布署在井下；将工具沿纵向方向布署到被布署的管状件的内部孔中；将在工具的第一部分上被向外偏置的定位器定位在定位器轮廓中；使在工具的第二部分上向外偏置的定向键旋转；以及通过将定向键接合在管状件的定向槽中，使在工具的第二部分上的用于对准操作的操作部件对准。

布置定向槽可以进一步包括在内部连接套的第二内圆周中与定向槽相邻地限定渐缩部，该渐缩部在朝向定向槽内部的旋转方向上增大第二内半径的导入部。布置定向槽还可以包括将定向槽布置成通道，该定向槽具有以一定深度嵌入内部连接套中的面部，该面部在旋转方向上的前边缘上具有前侧壁，并且在旋转方向上的后边缘上具有后侧壁，后侧壁限定相对于面部的锐角。布置定向槽还可以包括将定向槽布置成开口端在内部连接套的第一边缘和第二边缘上。

将在工具上向外偏置的定位器定位在定位器轮廓中可以包括将布置在工具的第一部分上并且从缩回状态向外偏置到伸出状态的多个键接合到定位器轮廓中。

使在工具的第二部分上向外偏置的定向键旋转可以包括通过致动布置在工具的第一部分与第二部分之间的旋转驱动器而在内部孔中沿旋转方向施加工具的第二部分的旋转运动。

例如，致动布置在工具的第一部分与第二部分之间的旋转驱动器可以包括：使套筒在第一部分的壳体中沿纵向方向移动；使套筒的接合到限定在壳体中的至少一个螺旋凹槽中的至少一个外部齿运动；以及通过使套筒的接合到内杆的至少一个纵向花键中的至少一个内部齿运动来使联接至第二部分的内杆旋转。

在另一示例中，致动布置在工具的第一部分与第二部分之间的旋转驱动器可以包括：使套筒在第一部分的壳体中沿纵向方向移动；以及使套筒的被壳体中的至少一个齿接合的至少一个外部螺旋凹槽运动；以及通过使套筒的接合在内杆的至少一个纵向花键中的至少一个内部齿运动来使联接至第二部分的内杆旋转。

在又一个示例中，致动布置在工具的第一部分与第二部分之间的旋转驱动器可以包括：释放保持扭转的弹簧；以及通过释放的弹簧使联接至第二部分的内杆旋转。

同时，将定向键接合在管状部件的定向槽中可以包括将沿着第二部分纵向延伸的鳍状件从缩回状态横向向外偏置到伸出状态。

前述概述并非旨在概述本公开的每个潜在实施方式或每个方面。

附图说明

图1A至图1B图示了管状件的剖视图，该管状件在其中限定有定向槽。

图1C至图1D图示了其中限定有定向槽的管状件的端视图。

图2A至图2D图示了在管状件中布署和定向的操作工具的截面图，该管状件在其中限定有定向槽。

图3A至图3C图示了管状件中的操作工具的端视剖视图。

图4A至图4B图示了接合在管状件的定向槽中的操作工具的定向键的详细剖视图。

图5A至图5B图示了接合在管状件的定向槽中的操作工具的定向键的详细的端视截面图。

图6A图示了具有另一旋转驱动器的操作工具的截面图。

图6B图示了用于图6A的操作工具的旋转驱动器的端视截面图。

图7图示出了具有又一旋转驱动器的操作工具的截面图。

具体实施方式

图1A至图1B图示了管状件10的一部分的剖视图，管状件10在其中限定有定向槽50，并且图1C至图1D图示了其中限定有定向槽50的管状件10的端视图。总体上，管状件10可以是在井下使用的井中的管道上的壳体或其他部件。例如，管状件10可以是诸如安全阀之类的井下工具的壳体的一部分。同样，管状件10可以包括联接在一起的多个管状部件。

定向槽50限定在管状件10内，以用于定向操作工具(未示出)以在管状件10内或井下管状件的某些其他部段中执行期望的任务。与现有技术中需要将斜口管鞋型定向套结合到管状壳体中相反，定向槽50可以直接集成到管状件10中，以在井下用于对操作工具进行定向。

定向槽50形成在管状件的内部孔12的侧壁中，并且形成在孔12的内部限制部或连接套14处。内部连接套14的第二内半径r₂小于内部孔12的第一内半径r₁，并且定向槽50被限定为沿纵向跨越并穿过连接套14。

如在图1A至图1B中最佳地示出的，定向槽50被限定为内部连接套14中的纵向通道，并且优选地在连接套14的上/下孔边缘之一上具有至少一个开放的端部。通常，定向槽50并不严格地需要开放的端部。槽50可以在一端或两端敞开、在一端或两端闭合、在一端或两端渐缩、或这些的任意组合。如图1B所示，例如，槽50的两端可以在连接套14中敞开，这可以帮助冲洗槽50以清除碎屑，可以保护通过的密封堆叠件，并且可以避免挂住可能会沿任一方向通过的各种工具的任何肩部。

如在图1C和图1D中最佳地示出的，内部连接套14的第二内半径r₂在定向槽50附近限定渐缩部56。渐缩部56在第二内半径r₂的导入角θ方面沿旋转方向R向内朝向定向槽50增大。如下面所指出的那样，导入渐缩部56有助于定向键(未示出)捕捉到槽的边缘58。

如在图1C和图1D中最佳地示出的，定向槽50的通道具有以一定深度嵌入到内部连接套14中的面部52。该面部52在沿旋转方向R的导入边缘上具有导入侧壁54，并且在沿旋转方向R的后边缘上具有后侧壁58。如图所示，后侧壁58可以相对于面部52限定锐角。后侧壁58中的该后锐角可提供用于与定向键(未示出)的接合的独特的止动点，尽管定向槽50中可能存在砂砾。

优选地，定向槽50具有平滑的径向边缘，以保护通过管状件10安装的操作部件的任何通过的密封堆叠件。在槽的面部52与侧壁54和58之间过渡的半径也可以帮助减轻应力点。

如上所述，管状件10用作用于在井下执行对准操作的组件的一部分。因此，布置在井下的管道上的管状件10与在内部孔12中可以沿纵向方向布署的工具一起使用。图2A示出了一种这样的工具100的细节。工具100具有第一部分102和第二部分104。第二部分104可以相对于第一部分102旋转，并且第二部分104具有操作部件140以在管状件10本身或在井下管道中的其他位置执行对准操作。操作部件140可以执行某些操作，诸如电子通信、打孔、铣削等，需要部件140的一部分与诸如收发器、液压端口等之类的井下元件之间对准。

定位器118布置在工具100的第一部分102上，并且向外偏置以接合在管状件10的定位器轮廓18中。定位器118在纵向上将工具100定位在管状件10中，并且以与定位器轮廓18如何远离管状件10上的定向槽50可以相比较的方式远离布置在工具100上的定向器150。

如此处所描述的，管状件10可以具有连接在一起的两个或更多个管状部件或部段，一个部段16具有定位器轮廓18，另一部段15具有定向槽50。如将理解的，管状件10可以被联接作为在井下延伸的管柱的一部分，并且也可以是诸如安全阀之类的井下工具的壳体的一部分。管状件10的具有定向槽50的部段15也可以具有处于第一径向取向的目标T以用于对准操作，尽管该目标T可以进一步在井下或为某些其他管状部件的一部分。定向槽50构造成相对于第一径向取向(例如0度)上的目标T处于第二径向取向(例如180度)。其他相对取向也是可能的。

如图所示，定位器118可以包括多个键，所述多个键布置在第一部分102上并且从缩回状态向外偏置到伸出状态以接合到定位器轮廓18中。通常，对于定位器轮廓18可以使用任何合适类型的轮廓。此处，定位键118以简化的方式示出。然而，定位键118和轮廓18可以使用任何合适的样式，如QN式轮廓，WX式轮廓等。

在工具100的第一部分102与第二部分104之间布置有旋转驱动器106，并且旋转驱动器106将第一部分102沿纵向方向L向接合的定位键118的纵向运动转换为第二部分104的在管状件的内部孔12中的沿旋转方向R的旋转运动。

就其本身而言，布置在工具100的第二部分104上的定向器150可以是用于将工具的第二部分104径向地定位在管状件10中的键、销、鳍状件、指状件或其他合适的可伸出元件。特别地，定向键150能够与第二部分104旋转，并且一旦键150已经旋转成对准槽50，即被向外偏置成接合在管状件10的定向槽50中。在定向键150接合在定向槽50中的情况下，第二部分104可以因此使操作部件140对准以进行对准操作。这样，定向槽50相对于要执行操作的位置适当地位于管状件10中的一位置处。

可以使用各种形式的旋转驱动器106。如此处所示，旋转驱动器106包括套筒120和内杆130。套筒120在上孔联接至运行杆122，并且可以在工具的第一部分102的壳体110中沿纵向方向L移动。套筒120具有可以布置在如下所述的可旋转的衬套或联接件上的至少一个外部齿124和至少一个内部齿126。可以包括如图3A所示的多个外部剪切销124的至少一个外部齿124与限定在壳体110内部的至少一个螺旋凹槽114接合。

内杆130通过连接至操作部件140的(固定)连接部134联接至工具的第二部分104。内杆130具有与套筒120的至少一个内部齿126啮合的至少一个纵向花键132。(如图3A至图3B中所示，例如，套筒120可以具有配合到限定在杆130中的相对花键132中的向内剪切销126。)

在如下所述的致动期间，响应于套筒120的纵向运动，内杆130沿旋转方向R绕着纵向轴线旋转。通常，可以在套筒120上的某个点处设置可旋转的衬套或联接器，使得向套筒120提供井下运动的井上部件(未示出)不需要旋转。例如，套筒120可以包括以125表示的可旋转的联接件或衬套，销124和126被布置在该可旋转的联接件或衬套上。衬套可以在壳体110内旋转，并且可以使内杆130旋转而同时套筒120不需要旋转。其他布置也是可能的。例如，可以在运行杆122与向套筒120提供井下运动的井上部件(未示出)之间使用可旋转的联接器。此外，可以在125处设置固定的联接器，而不是可旋转的衬套或联接器，并且可以允许套筒120在壳体110中旋转。

如图2A所示，定向键150可以包括鳍状件，该鳍状件沿着第二部分104纵向地延伸，并且被从缩回状态横向地向外偏置到伸出状态。如图3C所示，例如，可以使用片簧152等使定向键150从工具的操作部件140中的凹部向外伸出。

在井下使用中，工具100如图2A所示在井中运行，并穿过管状件10，直到偏置的定位键118接合在定位器轮廓18内。工具100可以定位在轮廓18中——在适宜或不适宜的情况下——以设定深度位置，以便工具100不会被更深地插入到管状件10中。偏置的定位键118本身、额外的阻力块、或其它特征可以在接下来的阶段期间阻止壳体110在管状件10内旋转。

在如图2B所示的顶部剪切阶段期间，操作工具100的内部轴122在井下震动以剪切操作工具100内的套筒120与内杆130之间的顶部销112。这些顶部销112最初将工具100的套筒120保持至壳体110以防止在运行期间旋转和运动。在顶销112被剪切的情况下，套筒120可以相对于壳体110移动，壳体110通过定位键118保持接合在管状件10中。

在如图2C所示的旋转阶段期间，运行杆122的井下运动导致操作部件140通过工具100的第一部分102与第二部分104之间的旋转驱动器106在管状件10的内部孔12内旋转。发生旋转，直到定向键150旋转并卡到限定在井下管状件10中的定向槽50中。旋转方向R可以是逆时针方向，该逆时针方向可能趋向于旋紧工具100以及管道中的螺纹连接。

一般地，可以使用用于旋转驱动器106的内部花键槽、外部花键槽、扭转弹簧、弹簧加载的J形槽或棘轮机构、或者其它机构来实现从动旋转。在此处示出的旋转驱动器106的特定构型中，通过在运行杆122的重量下的套筒120的外部齿124在壳体110的螺旋凹槽114中的行进以及套筒120的内部齿126在内杆130的花键凹槽132中的行进来驱动操作部件140的旋转。在此过程中，套筒120可以行进到壳体110中，同时内杆130被转动以使操作部件140与管状件10内部的联接部134旋转。

最终，如图2D所示，操作部件140旋转，使得定向键150定位在限定在管状件10中的定向槽50中。在定向键150位于定向槽50中的情况下，部件140的操作元件O可以与管状件的目标T适当地对准，从而可以执行对准操作。

取决于所使用的操作部件140，可能需要或可能不需要进一步的致动。通常，可以使用来自工具100的电、液压或机械启动来操作操作部件140。在一个特定示例中，可以使用由内杆130施加的向下轴向运动来操作操作部件140。

特别地，当如图2D所示地，定向键150找到定向槽50时，可以是套筒120上的剪切销的外部齿124受到井下运动对其的剪切。因此，如图2D所示，套筒120可以在壳体110内完全移动并且能够以底部抵靠内杆130。然后，来自运行杆122的向下轴向运动可以直接传递到内杆130，内杆130可以在连接部134处将该轴向运动施加到操作部件140以致动某种机械形式的操作。例如，操作元件O可以包括销，该销冲入管状件的内壁以产生用于与诸如用于液压致动的安全阀中的作为管状件10中的目标T的液压端口连通的新的开口。

在操作之后从孔中拉出可以包括向上拉动运行杆122，这使套筒120沿着内杆130移动，直到它们向外伸出。在工具100上的进一步拉起在定位键118可以沿井上方向从定位器轮廓18中缩回时将壳体110从管状件10中抬出。

定向键150以及定向槽50可以具有多种变型。如图4A所示，定向键150的头部的纵向长度与定向槽50相比可以更小。相反，图4B所示的定向键150的头部的纵向长度与定向槽50相比可以相等或更大。

此外，如在图4A至图4B中所示，定向键150可以被携带在可移动地布置并偏置在操作装置140的内部部件142上的托架146上。例如，片簧148可以将托架146推向装置的内部部件142上的缩回位置。键150本身可以被托架146上的片簧152偏置到伸出状态。托架146可以包括脚部或停靠部147，在操作进行期间，该脚部或停靠部147可以在操作装置150被启动时抵靠管状部件15的侧壁接合以帮助保持其在内部孔12中的取向。例如，可以通过移动内部部件142上的肩部144以抵靠托架146而将托架146向外推动。这种布置在前文中指出的轴向运动被用于致动机械形式的操作时是适合的。

就其本身而言，定向槽50可以包括一些变型。如图4A所示，定向槽50可以被限定为从井上边缘穿过内部孔12中的连接套14到下孔边缘的均匀通道。如所指出的，这可以允许碎屑从狭槽50中冲出。相反，如图4B所示的定向槽50可以在连接套14的至少一部分中限定在比图4A中所示的更深的深度处。实际上，槽50可以具有前端部凹部，当定向键150接合到槽50中时，该前端部凹部可以用作在连接套14的井上边缘处抵靠定向键150的接合台肩。当操作部件140对准以执行操作时，这种接合可以帮助将操作部件140固定在适当的位置。即使具有该端部凹部，槽50在沿其穿过连接套14的长度上也基本上是敞开的，以使碎屑能够被冲出槽50。

定向槽50的其他方面可以改变。如图5A所示并且如前所述，即使可能存在砂砾或碎屑，槽50的后壁58也可以成一定角度以允许可靠地停止。这不是严格必需的，如图5B所示，其中后壁58没有成角度。

代替依赖于布置在井下的斜口管鞋套，所公开的设备包括定向特征(包括键150和槽50，并且包括花键的旋转驱动器106、凹槽、扭簧、弹簧加载的堡垒J槽式机构的组合等)以传递能量，从而使工具100通过重量旋转并在管状件10内定向。定向特征迫使工具100的下部部分104旋转，并通过弹簧加载的指状件、鳍状件或定向销150搜索定向槽50，以在正确的取向处停止。定向后，可以使用操作工具100进行各种操作，诸如与管道可收回式安全阀的端口进行打孔连通。与常规的斜口管鞋套不同，所公开的设备的定向槽50被限定在井下布署的管状件10的一部分中。不需要诸如附加的斜口管鞋套之类的附加的部件。

如上所述，其他旋转驱动器可以用于工具100。如图6A至图6B中所示，根据本公开的另一种工具100包括在第一部分102与第二部分104之间的旋转驱动器106。类似于先前的布置，旋转驱动器106包括可以在第一部分102的壳体110中沿纵向方向移动的套筒120。与其他实施方式类似的部件具有相似的附图标记，并且这里不再重复细节。

代替壳体110中的凹槽和套筒120上的齿，图6A和图6B中的布置使用相反的构型。特别地，套筒120具有围绕其布置的至少一个外部螺旋凹槽128并具有至少一个内部齿126。至少一个外部螺旋凹槽128与布置在壳体110中的至少一个外部齿124啮合。如在图6B的端部截面中所示，例如，可以提供三个外部螺旋凹槽128，并且三个外部螺旋凹槽128可以由可以是剪切销的三个外部齿124接合。

如前所述，图6A中的联接至工具100的操作部件140的内杆130具有至少一个纵向花键132，所述至少一个花键132与套筒120的至少一个内部齿126接合。当套筒的凹槽128在壳体的齿124上滑动时，内杆130与套筒120沿旋转方向R旋转。

如图7的另一种替代方案所示，根据本公开的另一种工具100包括在第一部分102与第二部分104之间的旋转驱动器106。与其他实施方式相似的部件具有相似的附图标记，并且这里不再重复细节。

旋转驱动器106包括内杆130，该内杆130如前所述联接至操作部件140。在工具的壳体110与内杆130之间联接有弹簧160，并且弹簧160保持扭转状态。诸如112的剪切销钉的断裂会释放被保持的弹簧160。一旦释放，扭力弹簧160就会使内杆130绕纵向轴线沿旋转方向R旋转，以使操作部件140转动，直到定向键150接合定向槽50。

如将理解的，除了先前讨论的花键和凹槽布置，以及扭力弹簧布置之外，旋转驱动器可以使用其他机构，例如弹簧加载的堡垒、J槽式机构的组合。

对优选实施方式和其他实施方式的前述描述无意于限定或限制由申请人构想的发明构思的范围或适用性。可以理解的是受益于本公开，根据公开的主题的任何实施方式或方面的以上描述的特征可以单独地利用或者与公开的主题的任何其他实施方式或方面中的任何其他描述的特征组合地利用。

作为公开本文所包含的发明构思的交换，申请人希望获得由所附权利要求书提供的所有专利权。因此，意图是所附权利要求书最大程度地包括落入所附权利要求或其等效物的范围内的所有改型和变型。

Claims (29)

1.一种用于在井下执行对准操作的组件，所述组件包括：

用于井下的管状件（10），所述管状件限定具有第一内半径（r1）的内部孔（12），所述管状件具有处于第一径向取向的目标（T），所述内部孔在第一位置处围绕所述内部孔限定定位器轮廓（18），并且在第二位置处围绕所述内部孔限定内部连接套（14），所述内部连接套具有小于所述内部孔的所述第一内半径的第二内半径（r2），所述内部连接套至少部分地限定纵向地穿过所述内部连接套并且以相对于所述目标的所述第一径向取向构造的第二径向取向布置的定向槽（50），所述定向槽（50）包括限定为穿过所述连接套的通道，所述通道具有：以一定深度嵌入所述内部连接套的面部（52）、沿径向方向在所述面部的前边缘上延伸的前侧壁（54）以及沿所述径向方向在的所述面部的后边缘上延伸的后侧壁（58）；以及

工具（100），所述工具能够沿纵向方向布署到所述管状件的所述内部孔中并且具有第一部分（102）和第二部分（104），所述第一部分（102）具有向外偏置以接合到所述管状件的所述定位器轮廓（18）中的定位器（118），所述第二部分（104）能够相对于所述第一部分旋转并且具有在所述目标的所述第一径向取向上执行所述对准操作的操作部件（140），所述第二部分（104）具有向外偏置以接合在所述管状件的所述定向槽（50）中的定向器（150）。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述管状件（10）包括联接在一起的多个管状部件。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述管状部件中的第一管状部件在所述第一管状部件中限定所述定位器轮廓（18），并且其中，所述管状部件中的第二管状部件限定所述定向槽（50）。

4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述第二管状部件包括处于所述第一径向取向的所述目标（T）。

5.根据权利要求2所述的组件，其中，所述管状部件中的一个管状部件包括限定所述定向槽（50）的安全阀壳体，所述安全阀壳体在所述安全阀壳体中具有作为处于所述第一径向取向的所述目标（T）的液压通道。

6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内部连接套（14）的所述第二内半径（r2）在所述定向槽（50）附近限定渐缩部（56），所述渐缩部在朝向所述定向槽（50）内部的径向方向上增大所述第二内半径（r2）的导入部。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述后侧壁（58）限定相对于所述面部（52）的锐角。

8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述通道包括布置在所述内部连接套（14）的下孔边缘处的开口端。

9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述通道还包括布置在所述内部连接套（14）的上孔边缘处的另一开口端。

10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述工具（100）包括旋转驱动器（106），所述旋转驱动器布置在所述工具（100）的所述第一部分（102）与所述第二部分（104）之间，并且在所述内部孔（12）中沿旋转方向向所述第二部分（104）施加旋转运动，所述定向器（150）能够与所述第二部分（104）旋转，并且向外偏置以接合在所述定向槽（50）中，在所述定向器（150）接合在所述定向槽（50）中的情况下，所述第二部分（104）使用于所述对准操作的所述操作部件（140）对准为处于所述目标（T）的所述第一径向取向上。

11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述定位器（118）包括多个键，所述多个键布置在所述第一部分（102）上并且从缩回状态向外偏置到伸出状态。

12.根据权利要求10所述的组件，其中，所述旋转驱动器（106）包括：

套筒（120），所述套筒能够在所述第一部分的壳体中沿所述纵向方向移动，并且具有至少一个外部齿（124）和至少一个内部齿（126），所述至少一个外部齿与在所述壳体中限定的至少一个螺旋凹槽接合；以及

内杆（130），所述内杆联接至所述第二部分并且具有与所述套筒（120）的所述至少一个内部齿啮合的至少一个纵向花键（132），所述内杆（130）能够与所述套筒（120）绕纵向轴线沿径向方向旋转。

13.根据权利要求10所述的组件，其中，所述旋转驱动器（106）包括：

套筒（120），所述套筒能够在所述第一部分的壳体（110）中沿所述纵向方向移动，并且具有至少一个外部螺旋凹槽（128）和至少一个内部齿（126），所述至少一个外部螺旋凹槽（128）与所述壳体中的至少一个齿接合；以及

内杆（130），所述内杆联接至所述第二部分并且具有与所述套筒（120）的所述至少一个内部齿（126）啮合的至少一个纵向花键（132），所述内杆（130）能够与所述套筒（120）绕纵向轴线沿径向方向旋转。

14.根据权利要求10所述的组件，其中，所述旋转驱动器（106）包括：

内杆（130），所述内杆联接至所述第二部分；以及

弹簧（160），所述弹簧联接在所述第一部分与所述内杆之间并保持扭转，所述弹簧使所述内杆绕纵向轴线沿径向方向旋转。

15.根据权利要求1所述的组件，其中，所述定向器（150）包括键，所述键沿着所述第二部分纵向地延伸并且从缩回状态横向地向外偏置至伸出状态。

16.根据权利要求1所述的组件，其中，所述第二部分包括内部构件，所述内部构件具有在外部布置在所述内部构件上的托架，所述托架在所述内部构件上朝着缩回状态偏置，所述托架具有布置在所述托架上的定向器（150），所述定向器（150）在所述托架上朝向伸出状态偏置，所述内部构件能够相对于所述托架纵向地移动，并迫使处于伸出状态的所述托架与所述管状件的所述内部孔接触。

17.一种用于在井下执行对准操作的组件，所述组件包括：

用于井下的管状件（10），所述管状件限定具有第一内半径（r1）的内部孔（12），所述管状件（10）具有处于第一径向取向的目标（T），所述内部孔（12）在第一位置处围绕所述内部孔限定定位器轮廓（18），并且在第二位置处围绕所述内部孔限定内部连接套（14），所述内部连接套（14）具有小于所述内部孔（12）的所述第一内半径（r1）的第二内半径（r2），所述内部连接套（14）至少部分地限定纵向地穿过所述内部连接套并且以相对于所述目标（T）的所述第一径向取向构造的第二径向取向布置的定向槽（50）；以及

工具（100），所述工具能够通过运行杆（122）沿纵向方向布署到所述管状件（10）的所述内部孔（12）中并且具有第一部分（102）和第二部分（104），所述第一部分具有向外偏置以接合到所述管状件（10）的所述定位器轮廓（18）中的定位器（118），所述第二部分能够相对于所述第一部分旋转并且具有在所述目标（T）的所述第一径向取向上执行所述对准操作的操作部件（140），所述第二部分具有向外偏置以接合在所述管状件（10）的所述定向槽（50）中的定向器（150），

其中，所述工具（100）包括旋转驱动器（106），所述旋转驱动器布置在所述工具（100）的所述第一部分（102）与所述第二部分（104）之间，所述运行杆（122）连接到所述旋转驱动器（106），所述运行杆（122）被配置为响应于接合在所述定位器轮廓（18）中的所述定位器（118）而沿所述纵向方向运动，所述旋转驱动器（106）被配置为将所述运行杆（122）的纵向运动转换为在所述内部孔（12）中沿旋转方向向所述第二部分施加的旋转运动，所述定向器（150）能够与所述第二部分旋转，并且向外偏置以接合在所述定向槽（50）中，在所述定向器（150）接合在所述定向槽（50）中的情况下，所述第二部分使用于所述对准操作的所述操作部件（140）对准为处于所述目标（T）的所述第一径向取向上。

18.根据权利要求17所述的组件，其中，所述管状件（10）包括联接在一起的多个管状部件。

19.根据权利要求18所述的组件，其中，所述管状部件中的第一管状部件在所述第一管状部件中限定所述定位器轮廓（18），并且其中，所述管状部件中的第二管状部件限定所述定向槽（50）。

20.根据权利要求19所述的组件，其中，所述第二管状部件包括处于所述第一径向取向的所述目标（T）。

21.根据权利要求18所述的组件，其中，所述管状部件中的一个管状部件包括限定所述定向槽（50）的安全阀壳体，所述安全阀壳体在所述安全阀壳体中具有作为处于所述第一径向取向的所述目标（T）的液压通道。

22.根据权利要求17所述的组件，其中，所述内部连接套（14）的所述第二内半径（r2）在所述定向槽（50）附近限定渐缩部（56），所述渐缩部在朝向所述定向槽（50）内部的径向方向上增大所述第二内半径（r2）的导入部。

23.根据权利要求17所述的组件，其中，所述定位器（118）包括多个键，所述多个键布置在所述第一部分上并且从缩回状态向外偏置到伸出状态。

24.根据权利要求17所述的组件，其中，所述旋转驱动器（106）包括：

套筒（120），所述套筒连接至所述运行杆（122）并且响应于所述运行杆（122）的所述纵向运动而能够在所述第一部分的壳体（110）中沿所述纵向方向运动，所述套筒（120）具有至少一个外部齿（124）和至少一个内部齿（126），所述至少一个外部齿与在所述壳体中限定的至少一个螺旋凹槽接合；以及

内杆（130），所述内杆联接至所述第二部分并且具有与所述套筒（120）的所述至少一个内部齿啮合的至少一个纵向花键（132），所述内杆（130）能够与所述套筒绕纵向轴线沿径向方向旋转。

25.根据权利要求17所述的组件，其中，所述旋转驱动器（106）包括：

套筒（120），所述套筒连接至所述运行杆（122）并且响应于所述运行杆（122）的所述纵向运动而能够在所述第一部分的壳体（110）中沿所述纵向方向运动，所述套筒（120）具有至少一个外部螺旋凹槽（128）和至少一个内部齿（126），所述至少一个外部螺旋凹槽（128）与所述壳体中的至少一个齿接合；以及

内杆（130），所述内杆联接至所述第二部分并且具有与所述套筒的所述至少一个内部齿啮合的至少一个纵向花键（132），所述内杆能够与所述套筒绕纵向轴线沿径向方向旋转。

26.根据权利要求17所述的组件，其中，所述旋转驱动器（106）包括：

内杆（130），所述内杆联接至所述运行杆（122）和所述第二部分；以及

弹簧（160），所述弹簧联接在所述第一部分与所述内杆之间并保持扭转，所述弹簧使所述内杆绕纵向轴线沿径向方向旋转。

27.根据权利要求17所述的组件，其中，所述定向器（150）包括键，所述键沿着所述第二部分纵向地延伸并且从缩回状态横向地向外偏置至伸出状态。

28.根据权利要求17所述的组件，其中，所述第二部分包括内部构件，所述内部构件具有在外部布置在所述内部构件上的托架，所述托架在所述内部构件上朝着缩回状态偏置，所述托架具有布置在所述托架上的定向器（150），所述定向器（150）在所述托架上朝向伸出状态偏置，所述内部构件能够相对于所述托架纵向地移动，并迫使处于伸出状态的所述托架与所述管状件（10）的所述内部孔（12）接触。

29.一种在井下执行对准操作的方法，所述方法使用根据权利要求1至28中的任一项所述的组件。

Images