CN113389503A - 带有实心凸轮环的小型限动环 - Google Patents

Abstract

本申请涉及带有实心凸轮环的小型限动环。一种用于安装到井下管件的限动环，包括：圆柱形壳体，其具有螺纹内表面和锥形内表面；可压缩滑环，其具有形成在其内表面中的齿和一对锥形外表面；实心凸轮环，其具有锥形内表面；以及圆柱形螺栓，其具有螺纹外表面。每个环的自然外径大于螺纹表面的小径。旋拧壳体的螺纹表面和螺栓的螺纹表面是可操作的，以将锥形表面驱动在一起，从而压缩滑环，使得齿接合管件的外围。

Description

带有实心凸轮环的小型限动环

公开背景

公开领域

本公开总体上涉及具有实心凸轮环(solid cam ring)的小型限动环(slimlinestop collar)。

现有技术的描述

US 4,101,179公开了一种具有向外延伸的肋的刚性稳定器套筒，其可滑动地容纳在钻铤上。一对内部夹紧环穿过刚性主套筒的每一端被可滑动地容纳。当螺纹端盖拧入刚性主套筒时，端部夹具迫使一对环中的一个环抵靠另一个环，从而产生夹紧效果，由此稳定器可以被夹紧在钻铤上的任何期望位置。该对环的外环具有设置在其内圆柱表面上的凹槽和肋；由外环接收的端部夹具部分具有设置在其外圆柱表面上的肋和凹槽。当端盖接收外环时，端盖的肋和凹槽分别与外环的凹槽和肋互锁，由此当端盖从刚性主套筒螺纹移除时，外环跟随端盖并从内环脱离，从而从钻铤松开这对环。

US 4,384,626公开了一种夹持式稳定器，其将钻柱固定在钻孔中的横向位置。稳定器包括具有开槽的和锥形的端部的夹紧套筒、容纳套筒的稳定器主体和拧入主体中的管状锁紧螺母。稳定器主体的下端在内部呈锥形，以接合夹紧套筒的一个锥形端部，而邻接锁紧螺母的环接合另一个锥形端部。套筒两端处的锥度(taper)可以不同，以产生顺序锁定效果。套筒中的全长纵向狭槽增加了被稳定器夹持的物体的公差范围。

US 5,860,760公开了一种夹紧装置，其具有内部构件和外部构件。内部构件具有界定第一端和第二端的裂口(split)。还包括可选择性操作的装置，以保持第一端和第二端分开，从而允许装置放置在物体周围，并允许第一端和第二端朝向彼此移动，使得内部构件夹紧物体。内部构件的外面的至少一部分与外部构件的内面的至少一部分以一定方式相互配合，使得当载荷施加到外部构件时，外部构件的内面作用在内部构件上，导致内部构件压缩，从而增加内部构件对物体的夹紧。然后，该装置被锁定在物体上的适当位置，并且当载荷被移除时，外部构件在内部构件上的作用减小，从而减小内部构件在物体上的夹紧，并且将该装置从物体上解锁。

US 8,832,906公开了一种使用一种方法组装的限动环，该方法包括以下步骤：接纳基部(base)的孔眼(bore)，该基部具有一组沿着管件的外部延伸的指状物；将套筒的孔眼接纳到邻近该组指状物的管件上；以及以过盈配合的方式将套筒接纳到该组指状物上。在替代实施例中，基部包括多个成角度分布的指状物和/或基部包括间隙，以允许基部贴合管件。无指状物的基部可以与一个或更多个单独的指状物配合以形成基部。在该方法的一个实施例中，可以在将套筒接纳到该组指状物上的步骤之前使套筒热扩张。套筒可以在被接纳到该组指状物之前被加热以使孔眼扩张。

US 9,598,913公开了一种耐磨带，该耐磨带包括旋转元件，该旋转元件具有可接纳在管件上的孔眼，该孔眼包括可滑动地接纳第一套筒轴承和第二套筒轴承的第一孔眼部分和第二孔眼部分。套筒轴承的外表面可滑动地接合孔眼部分，并且套筒轴承的孔眼可滑动地接合管件。第一限动环和第二限动环可以被接纳在管件上，以一起跨在旋转元件和套筒轴承两侧，从而将旋转元件纵向固定在管件上的适当位置。管件可以被包括在进入钻孔中或进入已安装的套管(casing)的孔眼中(例如在钻井时的套管中)的管件的柱内。旋转元件在管件和孔眼的壁之间提供了疏离(stand-off)，减小了对纵向滑动的摩擦阻力并且也减小了对管件的柱在孔眼内的旋转的摩擦阻力。

US 9,963,942公开了一种扶正器(centralizer)，其包括扶正器主体，该扶正器主体以钻井时使用的套管、衬管(liner)或类似物的形式位于管的外表面处，该扶正器主体形成有多个外部扶正器叶片，该多个外部扶正器叶片相对于其纵向轴线以倾斜方式布置，其中该扶正器主体具有通过压配合固定到管柱的单独拼合内管，并且彼此面对的扶正器主体的低摩擦内表面和单独中心管由低摩擦材料制成。

US 9,982,494公开了一种附接装置，其用于被布置在井下管件主体(downholetubular body)上的元件，其中被布置成围绕管件主体的一部分的套筒的端部部分包括附接部分。附接部分包括至少一个夹持元件，该夹持元件被布置成通过使邻接表面紧邻周围的适配器套筒(surrounding adapter sleeve)的圆锥形邻接部分而轴向位移。

US 2016/0376852公开了一种用于管状构件的稳定器组件，包括尺寸适于装配在管状构件周围的稳定主体、具有径向突起的中心部分、以及具有第一螺纹外表面的第一端以及一组集成的第一弹性构件。第一螺母构件包括近端和中心部分，近端具有配置成接合稳定主体的第一螺纹外表面的螺纹内表面，中心部分具有配置成接合稳定主体的第一弹性构件的第一锥形内表面。将第一螺母构件拧到稳定主体的第一端上迫使第一弹性构件接合第一螺母构件的第一锥形内表面，从而径向弯曲第一弹性构件以接合管状构件。每个第一弹性构件的远端的内表面可以包括夹紧部分。

US 2020/0109607公开了一种用于安装到井下管件的限动环，包括：圆柱形壳体，其具有螺纹内表面和锥形内表面；可压缩滑环，其具有形成在其内表面中的齿和一对锥形外表面；可压缩的凸轮环，其具有锥形内表面；和圆柱形螺栓，其具有螺纹外表面。每个环的自然外径大于螺纹表面的小径(minor diameter)。旋拧壳体的螺纹表面和螺栓的螺纹表面是可操作的，以将锥形表面驱动在一起，从而压缩滑环，使得齿接合管件的外围。

本公开的概述

本公开总体上涉及具有实心凸轮环的小型限动环。在一个实施例中，一种用于安装到井下管件的限动环，包括：圆柱形壳体，其具有螺纹内表面和锥形内表面；可压缩滑环，其具有形成在其内表面中的齿和一对锥形外表面；实心凸轮环，其具有锥形内表面；和圆柱形螺栓，其具有螺纹外表面。每个环的自然外径大于螺纹表面的小径。旋拧壳体的螺纹表面和螺栓的螺纹表面是可操作的，以将锥形表面驱动在一起，从而压缩滑环，使得齿接合管件的外围。

附图说明

因此，可以详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施例获得上面简要概述的本公开的更具体的描述，其中一些实施例在附图中被图示。然而，应当注意，附图仅图示了本公开的典型实施例，并且因此，不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可以允许其他同等有效的实施例。

图1A示出了根据本公开的一个实施例的、配备有一对小型限动环的扶正器。图1B示出了安装到井下管件的扶正器的主体。图1C示出了根据本公开的另一个实施例的与弹性扶正器而不是(刚性)扶正器一起使用的典型的小型限动环中的一种。

图2示出了典型的小型限动环的布置。

图3A和图3B示出了将实心凸轮环插入典型的小型限动环的壳体中。

图4A示出了将滑环插入典型的小型限动环的壳体中。图4B示出了将螺栓拧入典型的小型限动环的壳体中。

图5A示出了处于脱离位置的组装的典型的小型限动环。图5B和图5C示出了典型的小型限动环的锁定系统的操作。

图6A和图6B示出了与井下管件接合的典型的小型限动环。图6C示出了与第二个较大的井下管件接合的典型的小型限动环。

图7A示出了根据本发明的另一个实施例的插入到典型的小型限动环壳体中的替代实心凸轮环。图7B示出了在滑环与井下管件接合期间的替代实心凸轮环的扩张。

详细描述

图1A图示了根据本公开的一个实施例的配备有一对小型限动环2a、2b的扶正器1。图1B图示了安装到井下管件4的扶正器1的主体3。扶正器1可以包括一对小型限动环2a、2b、主体3、径向轴承5和一对推力轴承6a、6b。每个限动环2a、2b可以安装到井下管件4，例如套管或衬管，并且限动环可以跨在扶正器3两侧，从而将扶正器卡在井下管件上。主体3可以是圆柱形的，并且具有多个(示出了四个)叶片(blades)3b，叶片3b形成主体3的外围并且沿主体螺旋地延伸。径向轴承5可以是由一种或更多种材料(例如内部材料和外部材料)制成的拼合管(split tube)。径向轴承5的内部材料可以是摩擦材料，并且径向轴承的自然内径可以小于井下管件4的外径，从而与其形成过盈配合。径向轴承5的外部材料可以是低摩擦材料，以便于井下管件4相对于主体3旋转。主体3的内部部分也可以涂覆有低摩擦材料。每个推力轴承6a、6b可以由低摩擦材料制成，并且可以设置在径向轴承5和相应的限动环2a、2b之间或者主体3和相应的限动环之间。

可选地，径向轴承5可以是非拼合管。可选地，径向轴承5可以完全由低摩擦材料制成。

多个扶正器1可以各自沿着井下管件4的柱(string)(例如套管柱或衬管柱)安装，该井下管件4的柱将被钻入邻近不稳定或衰竭地层的井眼(未示出)中。扶正器1可以沿着井下管件4的柱的部分以规则间隔隔开。将井下管件4的柱钻到邻近不稳定或衰竭地层的井眼中对于使用钻柱是有利的，以防止由于不稳定或衰竭地层导致的坍塌或钻井液损失。井下管件4的柱还可以包括套管钻头(casing bit)，该套管钻头在井下管件4的柱的底部处被拧入，并且可以在钻井期间通过顶部驱动装置旋转，直接地或者经由从井下管件4的柱的顶部延伸到顶部驱动装置的工作钻管柱。在钻井过程中，诸如泥浆的钻井液可以沿着井下管件4的柱的孔眼向下被泵送，可以从套管钻头排出，并且可以通过在井下管件4的柱和井眼之间形成的环形域(annulus)返回表面。井下管件4的柱可具有特殊螺纹连接(premiumconnection)，以承受顶部驱动装置施加在其上的钻削扭矩。井下管件4的柱还可以包括邻近套管钻头定位的浮动环和位于井下管件4的柱上部端部处的部署组件(deployment assembly)，部署组件包括悬挂器、封隔器(packer)以及一个或更多个刮擦器插头(wiper plugs)。一旦井下管件4的柱被钻到位，悬挂器可被布置，水泥浆可被泵入环形域中，并且封隔器被布置，从而将井下管件的柱安装到井眼中。然后套管钻头可以钻入通过，以便于进一步将井眼钻至油气层(hydrocarbon bearing formation)，例如原油和/或天然气。

图1C示出了根据本公开的另一个实施例的与弹性扶正器7而不是(刚性)扶正器1一起使用的小型限动环2a、2b中的典型的一个限动环2。弹性扶正器7可以包括一对端环9a、9b、主体8和典型的小型限动环2。主体8可以具有一对端环8a、8b和在该对端环8a、8b之间延伸的多个弓形弹簧(bow spring)8s。弓形弹簧8s可以以规则的间隔围绕主体8隔开，例如以四十五度的间隔来隔开的八个弓形弹簧。旁路通道可以形成在弓形弹簧8s之间，以容纳通过形成在井下管件4和井眼之间的环形域的流体流。弓形弹簧8s可以彼此相同，并且可以在扩张位置(示出)和缩回位置(未示出)之间径向移动。弓形弹簧8s在扩张位置可以具有抛物线形状。

主体8可以在从扩张位置移动到缩回位置时纵向延伸，并且在从缩回位置移动到扩张位置时纵向收缩。弓形弹簧8s可以自然地朝向扩张位置偏置，并且扶正器7的扩张直径可以对应于井眼的直径。弓形弹簧8s与井眼的壁的接合可以将井下管件4移向井眼内的中心位置，以确保在固井施工(cementing operation)期间在井下管件周围形成均匀的水泥护套。主体8可以由单片弹簧钢通过切出狭槽以形成条带而形成，条带将成为弓形弹簧8s。主体8可以通过将轧制切割片且将端环8a、8b的接缝焊接在一起而形成管状形状。弓形弹簧8s可以通过在主体8的热处理期间保持在其中而具有朝向扩张位置的自然偏置。

在主体8已经形成之后，每个端环9a、9b可以插入到相应的端环8a、8b中。每个端环9a、9b可以形成为紧密配合在端环8a、8b内。然后，每个端环9a、9b可以点焊到相应的端环8a、8b。延伸通过相应环9a、9b的每个端环8a、8b的唇缘可以被分割成多个凸片(在环插入之前或之后)，并且凸片可以在相应的端环上弯曲，从而将环安装到主体8(除了点焊之外)。在扶正器7在井下管件4的外围上滑动之前，通过插入弓形弹簧8s之间的狭槽之一，限动环2可以定位在端环9a、9b之间。限动环2的设置可以将扶正器7沿着井下管件4捕获就位，同时允许主体8相对于井下管件4进行有限的纵向移动，以适应各位置之间的移动。

可选地，扶正器7可以包括跨在端环8a、8b两侧的一对小型限动环2a、2b，而不是位于它们之间的单个限动环2。

图2示出了典型的小型限动环2的布置。典型的限动环2可以包括螺栓10、实心凸轮环11、滑环12、壳体13和锁定系统14(图5B)。部件10-14中的每一个可以由金属或合金(例如钢)制成。锁定系统14可以包括壳体13的棘轮轮廓(ratchet profile)13r和螺栓10的棘轮轮廓10r。

此外参考图3A，壳体13可以是圆柱形的，并且具有第一部分13a、第二部分13b、第三部分13c以及第四部分13d，第一部分13a具有增大的内径以用于容纳滑环12和凸轮环11，第二部分13b具有减小的内径以用于与推力轴承6a、6b中的一个接合，第三部分13c具有锥形内表面，连接第一部分和第二部分，第四部分13d具有被棘轮轮廓13r部分地分割的螺纹13t内表面，第四部分13d从壳体的端部延伸到第一部分，并且沿着壳体部分具有棘轮轮廓。棘轮轮廓13r可以包括周向隔开且纵向延伸的一系列捕捉部(catches)，例如狭槽，用于容纳螺栓10的棘轮轮廓10r的凸片。第一部分13a和第二部分13b的内径可以各自是恒定的。壳体13还可以具有穿过第一部分13a的壁形成的多个孔，以便于组装(下面讨论)。第四部分13d的内螺纹13t可以用于与螺栓10的螺纹表面10t配合。螺纹13t、10t的形式可以是用于驱动滑环12与井下管件4的外围接合的导向螺旋(lead screws)。相对于平行于井下管件4的纵向轴线的轴线的锥角13g可以在五度和二十五度之间的范围内。

滑环12可以具有中心部分12c(该中心部分具有直径恒定的外表面)和一对工作部分12w，每个工作部分具有远离中心部分倾斜的锥形外表面。每个工作部分12w的锥度可以对应于壳体13的第三部分13c的锥度。每个工作部分12w的内表面可以具有形成在其中的多个周向齿12t(也称为搭接件(wickers))。每个齿12t可以具有类似直角三角形的横截面形状，并且每个工作部分12w的齿的斜边可以朝向中心部分12c倾斜，从而提供井下管件4的双向夹紧。滑环12可以是开缝的(split)(也称为C形的)，以用于在(示出的)自然位置和压缩位置(图6B)之间压缩。在自然位置，中心部分12c的外径可以大于螺纹13t、10t的小径，并且大约等于(正负10％)壳体13的第一部分13a的内径。

可选地，滑环12可以被径向延伸穿过其壁的多个狭槽部分地分割，每个狭槽从滑环的一端沿着相应的工作部分12w和中心部分12c延伸，并在到达滑环的另一端之前终止于另一工作部分中。可选地，滑环12的齿12t可以全部都沿相同方向倾斜，从而仅提供井下管件4的单向夹紧，并且滑环可以例如通过粘附、雕刻或喷涂在其外围上具有方向指示物，例如箭头。可选地，滑环12的齿12t可以全部都远离中心部分倾斜。

实心凸轮环11可以具有第一部分11a和第二部分11b，第一部分11a具有锥形内表面，用于与滑环12的工作部分12w中的一个接合，第二部分11b具有减小的内径，用于与螺栓10的端部接合。实心凸轮环11可以具有恒定的外径(不包括在其每一端形成的倒角)。第一部分11a的锥度可以对应于滑环12的工作部分12w的锥度。所谓实心，是指凸轮环具有实心壁(没有狭槽)，并且不是开缝的。凸轮环11的金属或合金可以具有足够的弹性，以允许凸轮环在自然位置(示出)和压缩位置(图3A)之间弹性压缩。在自然位置，凸轮环11的外径可以大于螺纹13t、10t的小径，并且小于或等于壳体13的第一部分13a的内径。

螺栓10可以是圆柱形的，并且具有第一部分10a、第二部分10b和肩部10s，第一部分10a具有减小的外径和形成在其外表面上并从其端部延伸的螺纹10t，第二部分10b具有增大的外径，棘轮轮廓10r形成在第一部分中，肩部10s连接第一部分和第二部分。螺栓10还可以具有穿过第二部分10b的壁形成的多个孔，以便于组装(下面讨论)。螺纹13t、10t的小径可以小于壳体13的第一部分13a的内径。

此外参考图5B到5C，棘轮轮廓10r可以包括周向的一排开口(a circumferentialrow of openings)和悬臂凸片，悬臂凸片设置在开口中，并且当悬臂凸片沿周向延伸穿过开口时悬臂凸片径向向外延伸。棘轮轮廓10r可以邻近螺纹10t定位，并且定位在螺纹和肩部10s之间。棘轮轮廓10r、13r可以被配置成使得允许在螺栓10相对于壳体13的旋转的拧紧方向上旋转，但是防止在其松开方向上旋转。这是由于凸片的自由端的自然有效直径大于螺纹表面13t的大径(major diameter)，以确保凸片接合棘轮轮廓13r的狭槽。

图3A和3B示出了将实心凸轮环11插入典型的小型限动环2的壳体13中。为了开始组装，凸轮环11可以旋转，使得其纵向轴线15c垂直于壳体13的纵向轴线15h。凸轮环11可以被压缩，使得其外径的部分小于或等于壳体13的螺纹13t的小径。压缩的凸轮环11然后可以穿过螺纹13t插入壳体13的第一部分13a的孔中，直到压缩的凸轮环接合壳体的锥形第三部分13c。压缩的凸轮环11然后可以再次旋转，直到其纵向轴线15c平行于壳体13的纵向轴线15h。这种旋转可能需要凸轮环11的一些挠曲。一旦旋转到位，凸轮环11然后可以扩张到其自然位置(压缩仅仅是弹性的，而不是塑性的)，并且沿着壳体13的第一部分13a的孔滑动，直到凸轮环邻近壳体螺纹13t。

可选地，凸轮环11可以经由其邻近第二壳体部分13b的非螺纹端而不是其邻近第四壳体部分13d的螺纹端插入壳体13中。可选地，凸轮环11可以在插入壳体13中时部分变形，并且在平行于壳体的纵向轴线15h定位之前或期间至少部分变形回到凸轮环的原始形状(压缩是部分塑性的)。

图4A示出了将滑环12插入典型的小型限动环2的壳体13中。一旦凸轮环11已经正确地定位在壳体13内，滑环12可以旋转，使得滑环的纵向轴线15s与壳体13的纵向轴线15h成锐角。然后，滑环12可以插入壳体13的邻近第二壳体部分13b的非螺纹端，直到滑环12的非插入端邻近壳体的非螺纹端。滑环12然后可以被压缩，使得滑环的未插入端可以在第二壳体部分13b的内表面下方滑动，然后滑环的未插入端可以如此滑动，从而沿着第一壳体部分13a的孔将滑环旋转到位，并且与凸轮环11和第三壳体部分13c的锥形表面部分接合。

图4B示出了将螺栓10拧入典型的小型限动环2的壳体13中。一旦滑环12已经正确地定位在壳体13内，螺栓10的螺纹10t可以与壳体螺纹13t接合。第一扭矩杆16a可以插入第二壳体部分13b的一个孔中，第二扭矩杆16b可以插入第二螺栓部分10b的一个孔中。使用扭力杆16a、16b，螺栓10可以沿拧紧方向相对于壳体13旋转，从而将螺栓朝向壳体推进，直到螺栓的螺纹端邻近凸轮环11，并且螺栓的棘轮轮廓10r已经开始与壳体13的棘轮轮廓13r接合，从而将典型的小型限动环2置于脱离位置。

图5A示出了处于脱离位置的组装的典型的小型限动环2。扭矩杆16a、16b可以被移除，并且脱离的限动环2然后可以在井下管件4上滑动，直到壳体13的无螺纹端接合推力轴承6a、6b中的一个。

图6A和6B示出了与井下管件4接合的典型的小型限动环2。一旦脱离的限动环2已经沿着井下管件4定位，扭矩杆16a、16b可以重新插入，并且螺栓10可以相对于壳体13在拧紧方向上进一步旋转，从而进一步将螺栓推进壳体中。在螺栓10相对于壳体13继续旋转期间，螺栓的螺纹端可以接合凸轮环11的非锥形端部，并且朝着滑环12驱动凸轮环。在螺栓10相对于壳体13继续旋转期间，凸轮环11的锥形第一部分11a可以在滑环12的相邻工作部分12w上滑动，直到其配合锥形表面接合，从而驱动滑环12的远端表面与壳体的第三部分13c的配合锥形表面接合。在螺栓10相对于壳体13继续旋转期间，凸轮环11的锥形第一部分11a可以继续在滑环12的相邻工作部分12w上滑动，并且滑环可以继续沿着壳体的第三部分13c的锥形内表面前进，从而朝着井下管件4的外围径向压缩滑环12。滑环12的径向压缩可以继续直到其齿12t接合并穿透井下管件4的外围，从而纵向地和扭转地将限动环2安装到井下管件。

此外，在螺栓10相对于壳体13继续旋转期间，棘轮轮廓10r的凸片可以接合棘轮轮廓13r的狭槽。由于螺栓10在拧紧方向上旋转，因此每个凸片的接合端可以在凸片的自由端之前进入和退出相应的狭槽，从而允许狭槽的壁压缩凸片，使得在拧紧方向上的旋转不受阻碍。锁定系统14的操作防止螺栓10在扶正器1的部署期间沿松开方向旋转，沿松开方向旋转可能是由振动引起的。取决于螺栓10和壳体13在滑环12完全接合时的相对位置，直到棘轮轮廓10r,、13r接合之前可能存在一些可接受的余隙。

可选地，限动环2可以安装在井下管件4上，其中螺栓10邻近推力轴承6a、6b中的一个定位，而不是壳体13邻近推力轴承6a、6b中的一个定位。

有利的是，使用实心凸轮环11代替开缝的或开槽的凸轮环提供了更强的限动环2，因为凸轮环用作环向应力支撑构件(hoop stress support member)，从而强化了壳体13的较薄的第一部分13a。消除了使用开缝的凸轮环而必然产生的径向间隙。在限动环2的接合位置，凸轮环11可以主要或仅在弹性范围内加载，使得等效拉伸应力小于或等于凸轮环材料的屈服强度。

图6C示出了与第二个较大的井下管件17接合的典型的小型限动环2。限动环2可以适应井下管件4、17的尺寸变化，使得图6B示出了井下管件4的外表面和可与其一起使用的第二壳体部分13b的内径之间的最大间隙，而图6C示出了第二井下管件17的外表面和可与其一起使用的第二壳体部分13b的内径之间的最小间隙。

图7A示出了根据本发明的另一个实施例的插入到典型的小型限动环壳体13中的替代实心凸轮环18。替代的凸轮环18可以代替凸轮环11，从而形成替代的典型的限动环。替代的典型的限动环可以包括螺栓10、替代的实心凸轮环18、滑环12、壳体13和锁定系统14(图5B)。替代凸轮环18可以具有比凸轮环11小的外径，从而在其外表面和壳体13的第一部分13a的内表面之间形成间隙19。出于说明的目的，图7B中所示的间隙19的尺寸和扩张量可能被夸大。除了较小的外径，替代凸轮环18可以与凸轮环11相似或相同。替代凸轮环18的减小的外径可以大于螺纹13t、10t的小径，并且小于壳体13的第一部分13a的内径，例如小于或等于壳体13的第一部分13a的内径的99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％或90％。

可选地，替代凸轮环18的减小的外径可以大于螺纹13t、10t的小径，并且小于或等于螺纹13t、10t的大径。

图7B示出了在滑环12与井下管件4接合期间替代实心凸轮环18的扩张。替代实心凸轮环18的自然位置以虚线示出。在螺栓10相对于壳体13继续旋转的过程中，螺栓的螺纹端可以接合替代的实心凸轮环18的非锥形端部，并且朝着滑环12驱动凸轮环。在螺栓10相对于壳体13继续旋转期间，凸轮环18的锥形第一部分可以在滑环12的相邻工作部分12w上滑动，直到其配合锥形表面接合，从而驱动滑环12的远端表面与壳体的第三部分13c的配合锥形表面接合。在螺栓10相对于壳体13继续旋转的过程中，凸轮环18的锥形第一部分11a可以继续在滑环12的相邻工作部分12w上滑动，并且滑环可以继续沿着壳体的第三部分13c的锥形内表面前进，从而朝着井下管件4的外围径向压缩滑环12，并且径向扩张凸轮环18。滑环12的径向压缩可以继续直到其齿12t接合并穿透井下管件4的外围，从而将替代限动环纵向地和扭转地安装到井下管件。

有利的是，替代实心凸轮环18的径向扩张增加了替代限动环中的预载荷或应变。凸轮环18可作为环形弹簧，从而确保滑环12保持其在管件4上的夹持。凸轮环18甚至可以扩张超过其屈服强度，从而使凸轮环应变硬化(harden)。

虽然前文针对本公开的实施例，但是可以设计本公开的其他和进一步的实施例，而不脱离本公开的基本范围，并且本发明的范围由附随的权利要求确定。

Claims (14)

1.一种限动环，其用于安装到井下管件，所述限动环包括：

圆柱形的壳体，其具有螺纹内表面和锥形内表面；

可压缩的滑环，其具有形成在其内表面中的齿和一对锥形外表面；

实心凸轮环，其具有锥形内表面；以及

圆柱形的螺栓，其具有螺纹外表面，

其中：

每个环的自然外径大于所述螺纹表面的小径，并且

旋拧所述壳体的所述螺纹表面和所述螺栓的所述螺纹表面是可操作的，以将所述锥形表面驱动在一起，从而压缩所述滑环，使得所述齿接合管件的外围。

2.根据权利要求1所述的限动环，其中，所述实心凸轮环由弹性材料制成，以允许其弹性压缩。

3.根据权利要求1所述的限动环，其中，所述滑环是开缝的。

4.根据权利要求1所述的限动环，其中，所述锥形表面相对于所述管件的纵向轴线具有相应的角度，并且所述角度各自在五度至二十五度之间的范围。

5.根据权利要求1所述的限动环，其中：

所述滑环具有中心部分和一对工作部分，所述中心部分具有直径恒定的外表面，

每个工作部分具有远离所述中心部分倾斜的所述锥形外表面中的一个，

每个工作部分具有所述齿中的一些齿。

6.根据权利要求1所述的限动环，还包括锁定系统，所述锁定系统是可操作的，以防止所述壳体的螺纹表面和所述螺栓的螺纹表面松开。

7.根据权利要求6所述的限动环，其中，所述锁定系统包括：

形成在所述螺栓中的棘轮轮廓，其邻近所述螺栓的所述螺纹表面，以及

形成在所述壳体中的棘轮轮廓，其被构造成当所述螺栓的所述螺纹表面和所述壳体的所述螺纹表面被旋拧在一起时接合所述螺栓的所述棘轮轮廓。

8.根据权利要求7所述的限动环，其中，所述壳体的棘轮轮廓是穿过所述壳体的壁形成并且部分地分割所述螺纹内表面的多个狭槽。

9.根据权利要求1所述的限动环，其中：

所述壳体具有第一部分，所述第一部分具有用于容纳所述凸轮环的恒定内径，

间隙形成在处于其自然位置的所述凸轮环的外表面和所述壳体的所述第一部分的内表面之间。

10.根据权利要求9所述的限动环，其中，所述凸轮环的自然外径小于或等于所述壳体的所述第一部分的所述内径的95％。

11.根据权利要求9所述的限动环，其中，所述凸轮环的所述自然外径小于或等于所述螺纹表面的大径。

12.一种扶正器，包括：

主体，其具有形成其外围的多个叶片；和

一对根据权利要求1所述的限动环，每个环用于将所述扶正器的主体安装到井下管件。

13.一种扶正器，包括：

主体，其具有形成其外围的多个弓形弹簧；和

根据权利要求1所述的限动环，其用于通过设置在所述主体的端部之间来将所述扶正器的主体安装到井下管件。

14.一种组装权利要求1所述的限动环的方法，包括：

旋转所述实心凸轮环，使得其纵向轴线垂直于所述壳体的纵向轴线；

压缩所述实心凸轮环并将所压缩的凸轮环穿过所述壳体的内表面插入；和

在插入后，旋转所述凸轮环，直到所述凸轮环的纵向轴线平行于所述壳体的纵向轴线。

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