RU2663841C2 - Толкатель - Google Patents

Abstract

Забойный толкатель для смещения забойного компонента содержит корпус с позиционирующим устройством, созданным на корпусе для сцепления или взаимодействия с забойным компонентом для обеспечения совмещения толкателя с компонентом. Инструмент дополнительно включает в себя соединительный элемент, созданный на корпусе и перемещающийся для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента. Технический результат заключается в повышении эффективности забойного толкателя для смещения забойного компонента. 3 н. и 49 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к толкателю для применения в смещении одного или нескольких забойных компонентов в скважине.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В нефтяной и газовой промышленности многие операции в стволе скважины основаны на возможности перемещения или смещения некоторых забойных компонентов. Такое смещение можно выполнять с применением толкателей, которые обычно спускаются в скважину и которыми манипулируют с поверхности.

Например, такие компоненты, как втулки, могут требовать смещения по различным причинам, например, для приведения в действие трубных клиньев, установки в рабочее положение пакеров, открытия одного или нескольких окон или т.п.

Также в некоторых обстоятельствах может требоваться смещение забойного компонента из рабочего в резервное положение или наоборот. Например, шаровое гнездо может вначале устанавливаться в конфигурации, в которой шар, перемещающийся к забою скважины может залавливаться, например, для инициирования приведения в действие, перемещения шарового гнезда, создания пробки, отвода потока или т.п. В некоторых случаях оператор может решить, что функционирование шарового гнезда больше не требуется, и при этом может предпринять шаги для принудительного перемещения шарового гнезда в положение, где гнездо больше не функционирует.

В каждой из публикаций WO 2011/117601 и WO 2011/117602 раскрыт отсчитывающий механизм, который установлен в кожухе и выполнен с возможностью срабатывать при прохождении ряда шаров, сброшенных с поверхности для линейного продвижения механизма вдоль кожуха на соответствующее число дискретных шагов для достижения места приведения в действие, после чего связанный инструмент приводится в действие. Патентная заявка UK patent application 1223191.6 также раскрывает отсчитывающий механизм, или втулку пошагового перемещения, на которую действует некоторое число проходящих шаров для перемещения на соответствующие дискретные шаги. Заявка UK 1223191.6 раскрывает возможность перемещения втулки пошагового перемещения толкателем в резервное положение так, что проходящие шары не вызывают какого-либо ее перемещения, таким образом предотвращается приведение в действие связанного инструмента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Аспект настоящего изобретения относится к инструменту, например, толкателю для применения в смещении компонента, например, забойного компонента. Инструмент или толкатель может содержать соединительный элемент для обеспечения соединения с компонентом. Инструмент может содержать позиционирующее устройство для содействия совмещению инструмента с компонентом.

Аспект настоящего изобретения относится к забойному толкателю для смещения забойного компонента, содержащему:

корпус;

позиционирующее устройство, созданное на корпусе и выполненное с возможностью сцепления или взаимодействия с забойным компонентом для обеспечения совмещения толкателя с компонентом; и

соединительный элемент, оборудованный на корпусе и перемещающийся для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента.

Аспект изобретения относится к применению толкателя, например, в способе управления забойным компонентом.

Аспект изобретения относится к забойной системе, содержащей толкатель и забойный компонент, подлежащий смещению толкателем.

При эксплуатации толкатель можно спускать в скважину к компоненту, подлежащему смещению. Позиционирующее устройство может взаимодействовать с забойным компонентом, при этом, обеспечивая надлежащее совмещение толкателя с компонентом. Соединительный элемент может перемещаться для зацепления соединительного профиля на компоненте, при этом обеспечивая соединение между толкателем и компонентом. Когда такое соединение получено, толкатель может надлежащим образом перемещаться для требуемого смещения компонента.

Толкатель можно выполнять с возможностью управлять забойным компонентом. Например, толкатель может обеспечивать первичное приведение в действие для управления забойным компонентом.

Толкатель можно выполнять с возможностью активировать забойный компонент, например, для последующего приведения в действие толкателем и/или альтернативным исполнительным устройством, например, управляющим объектом, сбрасываемым с поверхности, таким как, шар, дротик, пробка или т.п.

Толкатель можно выполнять с возможностью деактивировать забойный компонент, например, так, что предотвращается дальнейшее или последующее приведение в действие, например, отдельным исполнительным устройством. Например, забойный компонент может изначально выполняться для приведения в действие исполнительным устройством, например, управляющим объектом, сбрасываемым с поверхности, таким как шар, дротик или т.п. Толкатель может изменять конфигурацию забойного компонента для приведения в деактивированное состояние, в котором такой управляющий объект может проходить компонент без активирования компонента.

Такое устройство может обеспечивать нужную свободу действий оператору, например, давая возможность оператору избирательно деактивировать забойный компонент согласно изменяющимся требованиям и т.п.

Обеспечение физического взаимодействия между позиционирующим устройством и забойным компонентом может обеспечивать достоверную информацию обратной связи, например, оператору, которая подтверждает, что толкатель достиг требуемого местоположения. При этом достоверная индикация может содействовать или инициировать приведение в действие соединительного элемента, например, с переходом на ручное управление оператором, на автономную работы или автоматическую последовательность операций или т.п.

Забойный компонент, подлежащий смещению, можно устанавливать в кожухе. В таком устройстве толкатель можно выполнять с возможностью смещения компонента, например, аксиально в кожухе. Компонент и кожух могут образовывать часть забойной системы.

Забойный компонент может содержать клапанный элемент, выполненный с возможностью изменения пути потока на забое, например, открывающий, закрывающий и/или регулирующий пути потока на забое. В таком устройстве толкатель можно выполнять с функциональными возможностями манипулирования клапанным элементом для обеспечения изменения пути потока. Толкатель можно выполнять с функциональными возможностями перевода клапанного элемента в требуемое состояние, например, в состояние, в котором последующее приведение в действие предотвращается или обеспечивается. При этом толкатель может выполняться с возможностью активировать и/или деактивировать клапанный элемент.

Забойный компонент может содержать сужение со стороны забоя скважины. Такое сужение можно выполнять, например, для залавливания объекта, например шара, дротика или т.п. Такое сужение со стороны забоя скважины может образовывать гнездо, выполненное с возможностью зацепления объектом. Такое сужение можно выполнять для создания требуемого обратного давления или профиля давления в связанной окружающей среде на забое скважины. Толкатель можно выполнять с функциональными возможностями манипулирования забойным компонентом для варьирования сужения со стороны забоя скважины, например, установления сужения, удаления сужения, изменения сужения или т.п.

Забойный компонент может содержать скважинный исполнительный механизм, выполненный с возможностью приведения в действие дополнительного скважинного инструмента или системы. Например, компонент можно создавать в забойной системе и выполнять с возможностью перемещения и приведения в действие дополнительного скважинного инструмента или системы, такого как забойный клапан, инструмент гидроразрыва, пакер, мостовая пробка, трубные клинья или т.п. Толкатель можно выполнять с функциональными возможностями перемещать забойный компонент для обеспечения приведения в действие компонентом дополнительного скважинного инструмента или системы. Толкатель можно выполнять с функциональными возможностями деактивировать забойный компонент так, что последующее применение забойного компонента для приведения в действие дополнительного скважинного инструмента или системы предотвращается.

Забойный компонент может содержать втулку или узел втулки. Забойный компонент может содержать узел зажимной конусной втулки. В таком устройстве позиционирующее устройство толкателя можно выполнять с возможностью взаимодействия с одним или несколькими элементами зажимного патрона, созданными на забойном компоненте.

Забойный компонент может содержать устройство пошагового перемещения, выполненное с возможностью управления для перемещения на некоторое число дискретных шагов перемещения, например, после прохода соответствующего числа управляющих объектов. Таким устройством пошагового перемещения можно управлять для перемещения на требуемое число дискретных шагов перемещения к месту приведения в действие, при этом по достижении места приведения в действие скважинный инструмент или система могут приводиться в действие. Толкатель можно выполнять с функциональными возможностями деактивировать устройство пошагового перемещения так, что дальнейшее его перемещение предотвращается, например, так, что любой проходящий управляющий объект не должен выполнять функцию перемещения устройства пошагового перемещения на соответствующий шаг дискретного перемещения. Данное может предотвращать достижение устройством пошагового перемещения места приведения в действие.

Толкатель можно выполнять с возможностью спуска по меньшей мере частично в компонент, например, в центральный канал, образованный компонентом. В таком устройстве позиционирующее устройство может выполняться с возможностью взаимодействия с зоной внутренней поверхности или конструкцией компонента. Дополнительно, соединительный элемент можно выполнять с возможностью зацепления соединительного профиля, выполненного на внутренней поверхности компонента.

Толкатель можно выполнять с функциональными возможностями поворота забойного компонента. Соединительный элемент можно выполнять с возможностью передавать крутящий момент между толкателем и компонентом.

Толкатель можно выполнять с функциональными возможностями аксиального смещения забойного компонента. Толкатель можно выполнять с возможностью аксиального смещения забойного компонента в одном или обоих, к устью скважины и к забою скважины, направлениях. Здесь понятно, что направление к забою скважины является направлением от точки входа в связанный ствол скважины, и направление к устью скважины является противоположным направлением, к точке входа в связанный ствол скважины.

В некоторых вариантах осуществления толкатель можно выполнять с возможностью как поворота, так и аксиального смещения забойного компонента. В некоторых вариантах осуществления забойный компонент можно выполнять с возможностью вращения после приложения силы аксиального смещения и/или выполнять с возможностью аксиального смещения после приложения поворачивающей силы. Такое устройство можно получить с помощью механизма с байонетным пазом или эквивалентной конструкции, например.

Толкатель можно выполнять с возможностью приближения к забойному компоненту в направлении спуска в скважину, и затем смещения забойного компонента в направлении смещения. Таким образом, при эксплуатации толкатель может приближаться забойному компоненту так, что позиционирующее устройство взаимодействует с забойным компонентом в направлении спуска в скважину. Соединительный элемент может сцепляться с соединительным профилем компонента, и устройством можно затем манипулировать для перемещения компонента в направлении смещения.

Направление спуска в скважину может представлять собой аксиальное направление.

Направлении смещения может представлять собой аксиальное направление.

В одном варианте осуществления направление спуска в скважину и направление смещения могут являться одним направлением. При этом толкатель может перемещаться в одном направлении для зацепления забойного компонента, и после выполнения соединения с помощью соединительного элемента толкатель может продолжать перемещение в том же направлении для смещения забойного компонента в данном направлении.

В одном варианте осуществления направление спуска в скважину и направлении смещения могут являться противоположными. Например, устройство может спускаться в скважину к забойному компоненту для зацепления в одном направлении, и затем смещать компонент в противоположном направлении.

В одном варианте осуществления направление спуска в скважину может являться направлением к забою скважины. То есть устройство может приближаться к забойному компоненту при спуске в направлении к забою скважины.

В одном варианте осуществления смещение может иметь направление к устью скважины. То есть устройством можно управлять для смещения забойного компонента в направлении к устью скважины.

Толкатель можно выполнять с возможностью вначале предотвращать перемещения забойного компонента после начального сцепления позиционирующего устройства с компонентом. Такое начальное блокирование компонента можно обеспечивать по меньшей мере до выполнения или установления соединительным элементом надлежащего соединения с соединительным профилем на компоненте.

Позиционирующее устройство можно выполнять с возможностью зацепления забойного компонента в направлении спуска в скважину и предотвращать перемещение забойного компонента в направлении спуска в скважину. Например, толкатель может блокировать забойный компонент, предотвращая перемещение в направлении спуска в скважину при начальном сцеплении с ним. Такое устройство может минимизировать риск смещения толкателем забойного компонента в нежелательном направлении. Дополнительно, такое устройство может обеспечивать достоверную информацию обратной связи, что получено надлежащее сцепление толкателя с забойным компонентом. То есть, после зацепления позиционирующим устройством забойного компонента, дополнительный спуск в скважину толкателя может не допускаться, обеспечивая информацию обратной связи, что требуемое относительное позиционирование устройства с компонентом получено.

Толкатель можно выполнять так, что позиционирующее устройство вначале сцепляется или взаимодействует с забойным компонентом в направлении спуска в скважину при этом соединительный элемент не совмещается с соединительным профилем на компоненте. Такое несовмещение можно получить, создавая осевое расстояние между позиционирующим устройством и соединительным элементом. Такое несовмещение можно обеспечивать в направлении спуска в скважину, при этом соединительный элемент проходит мимо соединительного профиля на забойном компоненте. В таком устройстве толкатель можно выполнять с возможностью создания некоторой величины начального перекрывания соединительного элемента относительно соединительного профиля забойного компонента. В положении начального сцепления позиционирующее устройство может функционировать, блокируя компонент для предотвращения его перемещения, что может давать достоверную информацию обратной связи, что толкатель достиг и надлежащим образом и зацепил забойный компонент. Толкатель можно выполнять с возможностью затем перемещаться в противоположном направлении, которое может являться направлением смещения, для совмещения и обеспечения сцепления соединительного элемента с соединительным профилем. Когда такое совмещение получено, позиционирующее устройство может расцепляться с забойным компонентом, и устанавливаться так, что забойный компонент больше не блокируется и высвобождается для смещения толкателем, по меньшей мере в направлении смещения.

В одном варианте осуществления соединительный элемент может перемещаться в направлении к положению соединения до совмещения с соединительным профилем забойного компонента, при этом после получения совмещения можно получить надлежащее соединение. В таком случае, вначале перемещая толкатель в направлении смещения, можно в итоге обеспечивать соединение между соединительным элементом и соединительным профилем.

Позиционирующее устройство может образовывать установочный профиль, выполненный с возможностью взаимодействия с забойным компонентом. Установочный профиль можно выполнять на наружной поверхности корпуса устройства. Установочный профиль может являться фиксированным, например, для образования постоянного элемента толкателя. Альтернативно, установочный профиль может являться изменяющимся, например, для обеспечения регулирования. Такое регулирование может обеспечивать использование толкателя, например, в соединении с различными компонентами.

Установочный профиль можно выполнять или создавать для осуществления сцепления с забойным компонентом в аксиальном направлении. Такое аксиальное направление может являться направлением спуска в скважину толкателя. При этом установочный профиль может обеспечивать аксиальное сцепление с забойным компонентом во время спуска в скважину толкателя. В таком устройстве установочный профиль может содействовать передаче силы между толкателем и забойным компонентом в аксиальном направлении. Такая передача силы может обеспечивать передачу информации обратной связи, что толкатель надлежащим образом совмещен с забойным компонентом.

Установочный профиль можно выполнять с возможностью содействия сцеплению с забойным компонентом в радиальном направлении. В таком устройстве установочный профиль может содействовать передаче силы между толкателем и забойным компонентом в радиальном направлении. Радиальное сцепление может обеспечивать толкателю блокирование компонента, предотвращающее перемещение. Например, перемещение компонента по меньшей мере в одном направлении может зависеть от возможности элемента компонента свободно радиально смещаться. Вместе с тем, образование установочного профиля, радиально закрепляющего такой элемент компонента при совмещении с ним, может предотвращать радиальное перемещение и таким образом содействовать блокированию компонента.

Компонент, подлежащий смещению, может образовывать стыкующее устройство, при этом позиционирующее устройство, например, установочный профиль, можно выполнять с возможностью сцепления или взаимодействия со стыкующим устройством. Стыкующее устройство забойного компонента может являться отдельным от соединительного профиля. При этом позиционирующее устройство и соединительный элемент толкателя можно выполнять с возможностью зацепления отдельных элементов или зон забойного компонента.

Стыкующее устройство и соединительный профиль забойного компонента может разделять первое осевое расстояние, и соединительный элемент и позиционирующее устройство может разделять второе осевое расстояние. Первое и второе расстояния могут являться по существу одинаковыми. В таком устройстве совмещение между позиционирующим устройством и интерфейсом и между соединительным элементом и соединительным профилем можно получать, по существу, одновременно. Альтернативно, первое и второе расстояния могут являться разными. В таком устройстве совмещение между позиционирующим устройством и интерфейсом и между соединительным элементом и соединительным профилем можно получать не одновременно. Такое устройство может обеспечивать некоторую величину перекрывания, например, соединительного элемента относительно соединительного профиля, например, в направлении спуска в скважину толкателя.

Позиционирующее устройство можно выполнять с возможностью содействовать сцеплению со стыкующим устройством в аксиальном направлении. Позиционирующее устройство можно выполнять с возможностью содействовать сцеплению со стыкующим устройством в радиальном направлении.

Стыкующее устройство компонента, подлежащего смещению, может создаваться исключительно для стыковки или сцепления с позиционирующим устройством толкателя.

В некоторых вариантах осуществления стыкующее устройство компонента может образовывать функциональное устройство компонента, выполненное с возможностью обеспечивать функционирование компонента до или после зацепления или смещения толкателем. Например, стыкующее устройство можно выполнять с возможностью зацепления управляющим объектом для применения в управлении компонентом до или после зацепления или смещения толкателем. Подходящие управляющие объекты могут включать в себя шары, дротики, пробки, любые другие объекты, сбрасываемые или иначе проходящие в стволе скважины для выполнения функции приведения в действие, или любой их комбинации.

Стыкующее устройство забойного компонента может образовывать гнездо, выполненное с возможностью зацепления управляющим объектом до или после зацепления или смещения толкателем. Такое зацепление может обеспечивать перемещение компонента. Такое зацепление между управляющим объектом и гнездом может устанавливать барьер для текучей среды.

Стыкующее устройство компонента может выполняться с возможностью зацепления проходящим управляющим объектом до или после зацепления или смещения толкателем, при этом проходящий объект может перемещать компонент. Такое перемещение может иметь направление к месту приведения в действие, при этом по достижении места приведения в действие забойный компонент может приводить в действие дополнительный скважинный инструмент, систему или т.п. Стыкующее устройство может обеспечивать перемещение компонента на шаг дискретного перемещения. В таком устройстве стыкующее устройство может выполняться с возможностью зацепления несколькими управляющими объектами для перемещения на соответствующее некоторое число дискретных шагов перемещения до или после зацепления или смещения устройства толкателем. Стыкующее устройство можно выполнять с возможностью временно залавливать проходящий управляющий объект для обеспечения перемещения объектом компонента на шаг дискретного перемещения и последующего высвобождения объекта по завершении дискретного шага перемещения.

Стыкующее устройство компонента можно выполнять с возможностью взаимодействовать с профилем пошагового перемещения на отдельном объекте или конструкции. Стыкующее устройство можно выполнять с возможностью взаимодействовать с профилем пошагового перемещения на корпусе, в котором компонент установлен. Компонент и кожух можно создавать в общей забойной системе.

Взаимодействие и сцепление между позиционирующим устройством толкателя, стыкующим устройством компонента и отдельным профилем пошагового перемещения могут содействовать надлежащему совмещению толкателя и компонента.

В одном варианте осуществления взаимодействие и сцепление между позиционирующим устройством толкателя, стыкующим устройством компонента и отдельным профилем пошагового перемещения могут содействовать надлежащему блокированию компонента, например, для противодействия перемещению в направлении спуска в скважину.

В одном варианте осуществления взаимодействие и сцепление между стыкующим устройством компонента, управляющим объектом и связанным профилем пошагового перемещения могут обеспечивать перемещение компонента пошагового перемещения на шаг дискретного перемещения, до или после зацепления или смещения толкателем.

Толкатель можно выполнять с возможностью смещения компонента для совмещения стыкующего устройства с деактивированной зоной связанного профиля пошагового перемещения, которую, например, можно создать на окружающем кожухе. В таком устройстве деактивированная зона связанного профиля пошагового перемещения может обеспечивать стыкующему устройству принятие деактивированной конфигурации или положения, в котором последующее сцепление с управляющим объектом предотвращается.

Стыкующее устройство может включать в себя по меньшей мере один элемент зацепления. По меньшей мере один элемент зацепления может радиально перемещаться между радиально наружным положением и радиально внутренним положением. Такое радиальное перемещение можно получить с помощью взаимодействия с отдельным профилем пошагового перемещения, например, созданным на окружающем кожухе. Такой профиль пошагового перемещения может содержать одну или несколько выемок, например, кольцевых выемок, выполненных в окружающем кожухе с возможностью приема по меньшей мере одного элемента зацепления, когда последний установлен радиально снаружи. В таком устройстве, когда по меньшей мере один элемент зацепления совмещается с выемкой, элементу может обеспечиваться перемещение радиально наружу. Дополнительно, когда по меньшей мере один элемент зацепления не совмещается с выемкой, элементу не дается возможность перемещения радиально наружу, и элемент удерживается в радиально внутреннем положении.

Позиционирующее устройство толкателя можно выполнять с возможностью аксиального зацепления по меньшей мере одного элемента зацепления, когда элемент установлен радиально внутри. Такое устройство может содействовать надлежащему совмещению между толкателем и компонентом, например, когда толкатель приближается к компоненту и зацепляет его в направлении спуска в скважину. Такое аксиальное сцепление может содействовать передаче информации обратной связи, о получении начального зацепления.

Позиционирующее устройство толкателя можно выполнять с возможностью радиального закрепления по меньшей мере одного элемента зацепления, когда элемент установлен радиально снаружи. Такое устройство может содействовать блокированию компонента, например, предотвращающему перемещение в направлении спуска в скважину толкателя, по меньшей мере, когда толкатель вначале зацепляет компонент. Например, позиционирующее устройство может эффективно предотвращать радиальное перемещение элемента внутрь, которое может содействовать блокированию компонента, например, относительно связанного профиля пошагового перемещения, такого как выемка.

Позиционирующее устройство может содержать установочный профиль, который включает в себя обращенный аксиально профиль поверхности. Такой обращенный аксиально профиль поверхности можно выполнять с возможностью аксиального зацепления по меньшей мере одного элемента зацепления, когда элемент установлен радиально внутри. Такое зацепление может образовывать начальное сцепление толкателя с компонентом, например, в направлении спуска в скважину. В одном варианте осуществления обращенный аксиально профиль поверхности можно создавать на кольцевом упорном выступе, который создается или выполняется на корпусе толкателя.

Позиционирующее устройство может содержать установочный профиль, который включает в себя обращенный радиально профиль поверхности. Такой обращенный радиально профиль поверхности можно выполнять с возможностью радиального взаимного сцепления или взаимодействия по меньшей мере с одним элементом зацепления при совмещении с ним, например, аксиально совмещенного с ним, после начального сцепления толкателя с компонентом. Например, обращенный радиально профиль поверхности может предотвращать перемещение радиально внутрь элемента зацепления при совмещении с ним. В таком устройстве, когда обращенный радиально профиль поверхности совмещается с элементом зацепления, например, аксиально совмещается, профиль поверхности может выполнять функцию блокирования элемента зацепления в радиально наружном положении, например, блокированным в выемке связанного профиля пошагового перемещения, которая, например, может создаваться на окружающем кожухе. В одном варианте осуществления обращенный радиально профиль поверхности можно создавать на упорном выступе, созданном или выполненном на корпусе толкателя. Обращенный радиально профиль поверхности может образовывать проходящая по окружности поверхность, например, которая может создаваться на кольцевом упорном выступе.

В некоторых вариантах осуществления позиционирующее устройство может содержать установочный профиль, который включает в себя разгрузочный профиль. Разгрузочный профиль может образовать зона уменьшенного наружного диаметра на корпусе толкателя. Разгрузочный профиль можно выполнять с возможностью обеспечивать радиальное перемещение по меньшей мере одного элемента зацепления при совмещении с ним, например, аксиального совмещения с ним. Такое устройство может обеспечивать элементу зацепления, при совмещении с разгрузочным профилем, радиальное перемещение, например, в процессе смещения компонента толкателем. В одном варианте осуществления разгрузочный профиль можно аксиально относить от соединительного элемента, при этом, когда соединительный элемент сцепляется с соединительным профилем на компоненте скважинного инструмента, разгрузочный профиль аксиально совмещается с элементом зацепления.

Радиальное перемещение по меньшей мере одного элемента зацепления может обеспечивать по меньшей мере одному элементу зацепления перемещение радиально внутрь и наружу для избирательного зацепления управляющим объектом и отдельным профилем пошагового перемещения до зацепления или смещения толкателем.

Толкатель можно выполнять с возможностью смещения компонента в положение, в котором по меньшей мере один элемент зацепления установлен радиально снаружи для предотвращения любого последующего сцепления с проходящим управляющим объектом.

Стыкующее устройство может содержать первый и второй элементы зацепления. Первый и второй элементы зацепления могут являться располагаться на осевом расстоянии друг от друга.

Первый и второй элементы зацепления можно выполнять с возможностью избирательного радиального перемещения при взаимодействии с отдельным профилем пошагового перемещения, например, созданным на наружном кожухе, во время перемещения компонента, например, через кожух. Такое радиальное перемещение первого и второго элементов зацепления может избирательно выдвигать и втягивать элементы относительно центрального канала компонента. То есть, элементы зацепления могут перемещаться радиально в направлении наружу, радиально выдвигаясь из центрального канала, и перемещаться радиально внутрь, радиально убираясь в центральный канал.

Радиальное положение первого и второго элементов зацепления может циклически меняться при взаимодействии с отдельным профилем пошагового перемещения, например, созданным на наружном кожухе, во время перемещения компонента через кожух.

Радиальное положение первого и второго элементов зацепления может меняться со сдвигом по фазе относительно друг друга при взаимодействии с отдельным профилем пошагового перемещения, например, созданным на наружном кожухе, во время перемещения компонента через кожух. То есть, один из элементов зацепления может устанавливаться радиально внутри, а другой элемент зацепления может устанавливаться радиально снаружи, с изменением положения каждого элемента, с не совпадением по фазе, когда компонент перемещается, например, через кожух.

Позиционирующее устройство можно выполнять с возможностью вначале зацепления стыкующего устройства в направлении спуска в скважину, так, что один элемент зацепления, который установлен радиально внутри, аксиально зацепляется в данном направлении спуска в скважину, и для другого элемента зацепления, который установлен радиально снаружи (например, размещен в выемке в окружающем кожухе) предотвращается радиальное убирание. В таком устройстве можно предотвращать перемещение компонента в направлении спуска в скважину.

Позиционирующее устройство может содержать установочный профиль, который включает в себя обращенный аксиально профиль поверхности и обращенный радиально профиль поверхности. Обращенный аксиально профиль поверхности и обращенный радиально профиль поверхности может разделять осевое расстояние на отрезке длины корпуса. Такое разделение осевым расстоянием может являться, по существу, аналогичным разделению осевым расстоянием между первым и вторым элементами сцепления. Данное устройство может обеспечивать обращенному аксиально профилю поверхности аксиальное зацепление одного из первого и второго элементов зацепления, когда элемент установлен радиально внутри, и обращенному радиально профилю поверхности одновременное аксиальное совмещение с другим из первого и второго элементов зацепления, когда элемент установлен радиально снаружи, таким образом предотвращая перемещение радиально внутрь данного элемента зацепления. Данное устройство можно таким образом использовать для эффективного блокирования забойного компонента, предотвращая его перемещение, по меньшей мере в направлении спуска в скважину. Данное устройство может также содействовать передаче информации обратной связи, что получено совмещение между толкателем и компонентом.

Установочный профиль может включать в себя или образовывать разгрузочный профиль. В одном варианте осуществления установочный профиль может содержать первый и второй разгрузочные профили. Один или оба, первый и второй разгрузочные профили могут образовывать зоны уменьшенного наружного диаметра на корпусе толкателя. Первый и второй разгрузочные профили могут разделять осевое расстояние на отрезке длины корпуса. Такое разделение осевым расстоянием может являться, по существу, аналогичным разделению осевым расстоянием между первым и вторым элементами сцепления. Данное устройство может обеспечивать одновременное аксиальное совмещение обоих разгрузочных профилей с соответствующим элементом зацепления. Такие разгрузочные профили можно выполнять с возможностью обеспечивать радиальное перемещение элементов зацепления при аксиальном совмещении с ними. Такое устройство может обеспечивать элементам зацепления при совмещении с соответствующими разгрузочными профилями радиальное перемещение, например, в процессе смещения компонента толкателем. В одном варианте осуществления разгрузочные профили могут являться аксиально отнесенными на осевое расстояние от соединительного элемента, при этом, когда соединительный элемент сцепляется с соединительным профилем на компоненте скважинного инструмента, разгрузочные профили аксиально совмещаются с соответствующим элементом зацепления.

Первый разгрузочный профиль можно устанавливать с одной аксиальной стороны как аксиально, так и радиально обращенных профилей поверхности, и второй разгрузочный профиль можно устанавливать аксиально между аксиально и радиально обращенными профилями поверхности.

Первый и второй элементы зацепления можно выполнять с возможностью последовательного зацепления управляющим объектом, проходящим через втулку пошагового перемещения для перемещения компонента на шаг дискретного перемещения до любого зацепления или смещения толкателем. Взаимодействие первого и второго элементов зацепления с отдельным профилем пошагового перемещения, например, который может создаваться на окружающем кожухе, может обеспечивать элементам последовательное зацепление проходящим управляющим объектом для осуществления перемещения компонента на дискретный шаг перемещения до зацепления или смещения толкателем.

Толкатель можно выполнять с возможностью смещения компонента в положение, например, относительно отдельного профиля пошагового перемещения, которое обеспечивает как первому, так и второму элементам зацепления установку радиально снаружи одновременно, и таким образом деактивирование, например, для предотвращения любого последующего взаимодействия с проходящим объектом.

Один или оба первый и второй элементы зацепления могут устанавливаться в паз, проходящий через конструкцию стенки компонента. Такое устройство может обеспечивать элементу зацепления взаимодействие с отдельным профилем пошагового перемещения, например, на наружном кожухе, для радиального перемещения избирательного выдвижения и втягивания относительно центрального канала компонента.

Один или оба из первого и второго элементов зацепления могут отклоняться в предпочтительном радиальном направлении. В одном варианте осуществления один или оба из первого и второго элементов зацепления могут отклоняться в направлении радиально наружу. В таком устройстве один или оба из первого и второго элементов зацепления могут отклоняться в направлении для убирания из центрального канала компонента. Такое отклонение может выполнять функцию по меньшей мере временного удержания компонента в установленном положении, например, в отсутствие достаточной смещающей силы.

Один или оба из первого и второго элементов зацепления могут устанавливаться на соответствующем пальце, созданном, как часть зацепляющего устройства. Палец может образовывать палец зажимной конусной втулки. Палец может являться деформирующимся для обеспечения подходящего радиального перемещения связанного элемента зацепления. Палец может являться упруго деформирующимся для обеспечения требуемого отклонения.

Зацепляющее устройство может содержать группу первых элементов зацепления. Группа первых элементов зацепления может располагаться по окружности периметра. Группа первых элементов зацепления может работать совместно, например, одновременно, при взаимодействии с отдельным профилем пошагового перемещения, например, созданном на окружающем кожухе.

Зацепляющее устройство может содержать группу вторых элементов зацепления. Группа вторых элементов зацепления может располагаться по окружности периметра. Группа вторых элементов зацепления может работать совместно, например, одновременно, при взаимодействии с отдельным профилем пошагового перемещения, например, созданном на наружном кожухе.

Компонент может продвигаться вдоль кожуха на дискретный шаг перемещения от динамического воздействия управляющего объекта на один или оба из первого и второго элементов зацепления.

Компонент может продвигаться вдоль кожуха на дискретный шаг перемещения под действием перепада давления, приложенного между сторонами компонента, расположенными выше по потоку и ниже по потоку.

Толкатель можно выполнять с возможностью смещения компонента так, что стыкующее устройство деактивируется, например, так, что любая последующая работа компонента через стыкующее устройство, например, с помощью управляющего объекта, не допускается.

В одном варианте осуществления профиль пошагового перемещения связанного кожуха может содействовать отключению компонента. Профиль пошагового перемещения может содержать зону отключения, при этом совмещение компонента с зоной отключения профиля пошагового перемещения обеспечивает отключение компонента.

Профиль пошагового перемещения, например, связанного кожуха, может иметь продольно изменяющийся внутренний диаметр кожуха.

Профиль пошагового перемещения кожуха может содержать множество кольцевых выемок, расположенных по длине кожуха.

Каждая кольцевая выемка образует место увеличенного внутреннего диаметра зоны пошагового перемещения кожуха. Промежуточная поверхность между смежными кольцевыми выемками образует место уменьшенного внутреннего диаметра зоны пошагового перемещения кожуха. Соответственно, присутствие множества кольцевых выемок обеспечивает изменение внутреннего диаметра по длине кожуха, так что перемещение компонента через кожух может обеспечивать соответствующее изменение радиального положения по меньшей мере одного элемента зацепления стыкующего устройства, и таким образом обеспечивать надлежащее зацепление проходящим управляющим объектом.

Во время перемещения компонента продольно через кожух по меньшей мере один элемент зацепления может последовательно размещаться в смежных кольцевых выемках. При размещении в выемке элемент зацепления может устанавливаться радиально снаружи и выдвинутым из центрального канала компонента. При установке между смежными выемками элемент зацепления может устанавливаться радиально внутри и, следовательно, убранным в центральный канал компонента и, таким образом, присутствующим на пути перемещения управляющего объекта через компонент. Соответственно, проходящий управляющий объект может воздействовать на элемент зацепления согласно взаимодействию элемента зацепления с кольцевыми выемками кожуха.

По меньшей мере одна пара кольцевых выемок может располагаться с осевым расстоянием между ними, отличающимся от осевого расстояния между первым и вторым элементами сцепления стыкующего устройства компонента. По меньшей мере одна пара смежных кольцевых выемок может располагаться с осевым расстоянием между ними, отличающимся от осевого расстояния между первым и вторым элементами сцепления. Такое устройство может обеспечивать первому и второму элементам зацепления попеременное, например, в режиме со сдвигом фазы, перемещение радиально наружу и внутрь во время перемещения компонента через кожух.

Профиль пошагового перемещения может содержать несколько кольцевых выемок, расположенных по длине кожуха с разделением общим осевым расстоянием между ними или шагом. Такое устройство может обеспечивать компоненту перемещение на некоторое число равных дискретных шагов перемещения. Разделение на общее осевое расстояние или шаг может отличаться от разделения осевым расстоянием первого и второго элементов зацепления. В некоторых вариантах осуществления множество кольцевых выемок могут располагаться по длине, разделенными общими шагами, при этом разделение осевым расстоянием первого и второго элементов зацепления отличается от данного шага или целочисленного произведения данного шага.

Профиль пошагового перемещения может содержать по меньшей мере одну пару кольцевых выемок, которые расположены с осевым расстоянием между ними равным осевому расстоянию между первым и вторым элементами зацепления. В таком устройстве надлежащее позиционирование компонента в корпусе может обеспечивать установку как первого, так и второго элементов зацепления одновременно в соответствующую выемку и, следовательно, установленными радиально снаружи и выдвинутыми из центрального канала, таким образом, эффективно выключающими компонент. Толкатель может обеспечивать получение такого позиционирования компонента.

Одна аксиальная концевая зона профиля пошагового перемещения может содержать пару кольцевых выемок, выполненных с осевым расстоянием между ними, которое равно осевому расстоянию между первым и вторым элементами зацепления. В таком устройстве по достижении аксиальной концевой зоны профиля пошагового перемещения компонент может выключаться. Данная аксиальная концевая зона может содержать или образовывать площадку приведения в действие.

Противоположные аксиальные концевые зоны профиля пошагового перемещения могут содержать пару кольцевых выемок с осевым расстоянием между ними, которое соответствует осевому расстоянию между первым и вторым элементами зацепления стыкующего устройства компонента. Такое устройство может обеспечивать отключение компонента после установки на любую аксиальную концевую зону профиля пошагового перемещения.

Компонент можно вначале устанавливать, например, во время ввода в эксплуатацию, на любом требуемом месте вдоль профиля пошагового перемещения. Такое начальное положение по длине профиля пошагового перемещения может определять требуемое число управляющих объектов и, следовательно, требуемое число дискретных шагов для перемещения компонента на место приведения в действие и приведения в действие связанного скважинного инструмента.

В одном варианте осуществления позиционирующее устройство можно устанавливать со стороны устья скважины от соединительного элемента. Альтернативно, позиционирующее устройство можно устанавливать со стороны забоя скважины от соединительного элемента.

Позиционирующее устройство и соединительный элемент можно устанавливать на общем аксиальном месте на корпусе.

Соединительный элемент можно выполнять с возможностью создания высвобождающего соединения с соединительным профилем забойного компонента.

Соединительный элемент может являться радиально перемещающимся относительно корпуса для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента.

Толкатель может содержать исполнительное устройство, выполненное с возможностью приведения в действие соединительного элемента, например, радиального перемещения для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента.

Исполнительное устройство может содержать поршневой узел, выполненную с возможностью обеспечивать приведение в действие соединительного элемента. В одном варианте осуществления аксиальный ход поршневого узла может обеспечивать приведение в действие соединительного элемента.

Поршневой узел может надежно перемещать соединительный элемент по меньшей мере в одном радиальном направлении, то есть, по меньшей мере в одном из направлений радиально наружу и радиально внутрь. В одном варианте осуществления поршневой узел может надежно перемещать соединительный элемент как радиально наружу, так и внутрь. В таком устройстве поршневой узел может обеспечивать полное управление соединительным элементом. Дополнительно, такое устройство может обеспечивать управление поршневым узлом как соединения, соединительного элемента с соединительным профилем забойного компонента, так и отсоединения от него.

В одном варианте осуществления поршневой узел может надежно перемещать соединительный элемент только в одном радиальном направлении, например, только радиально наружу или только радиально внутрь.

Соединительный элемент может отклоняться в радиальном направлении. Такое отклонение может обеспечивать или создавать перемещение соединительного элемента в направлении отклонения. Исполнительное устройство может содержать отклоняющее устройство, выполненное с возможностью отклонения соединительного элемента в требуемом радиальном направлении. Отклоняющее устройство может содержать один или несколько пружинных элементов.

В одном варианте осуществления поршневой узел можно выполнять с функцией действия против отклоняющей силы, связанной с соединительным элементом. Соответственно, соединительный элемент может перемещаться в одном радиальном направление под действием отклоняющей силы, и в противоположном радиальном направлении под действием поршневого узла против данной отклоняющей силы. В таком устройстве поршневой узел можно выполнять с возможностью действовать в качестве удерживающего устройства для удержания соединительного элемента против действия отклоняющей силы. При этом поршневым узлом можно управлять для высвобождения соединительного элемента для обеспечения последующего перемещения соединительного элемента отклоняющей силой.

В одном варианте осуществления соединительный элемент может отклоняться радиально наружу, и поршневой узел может работать, перемещая соединительный элемент радиально внутрь. В таком устройстве соединительный элемент может отклоняться в направлении зацепления соединительного профиля забойного компонента. Поршневой узел можно выполнять с возможностью удержания соединительного элемента в данном радиально внутреннем положении.

Поршневой узел можно выполнять с возможностью зацепления соединительного элемента через стыкующее устройство приведения в действие. Данное стыкующее устройство приведения в действие может преобразовывать аксиальное перемещение хода поршневого узла в радиальное перемещение соединительной компоновки. Стыкующее устройство приведения в действие может содержать, например, взаимодействующие наклонные поверхности.

Поршневой узел можно выполнять с возможностью зацепления одной аксиальной стороны соединительного элемента, например, через одно стыкующее устройство приведения в действие. Альтернативно, поршневой узел можно выполнять с возможностью зацепления аксиально противоположных сторон соединительного элемента, например, через два аксиально разделенных стыкующих устройств приведения в действие.

Поршневой узел может приводить в действие или управлять им текучая среда. Толкатель может содержать на борту источник текучей среды для обеспечения приведения в действие поршневой компоновки. В таком устройстве толкатель может дополнительно содержать устройство нагнетания давления, например, один или несколько насосов для создания требуемого давления текучей среды для приведения в действие поршневого узла.

Альтернативно, или дополнительно, толкатель можно выполнять поддерживающим связь с наружным источником текучей среды. В таком устройстве текучая среда наружного источника может подаваться на толкатель через оборудование нагнетания давления. Наружный источник текучей среды можно устанавливать на поверхности. Наружный источник текучей среды можно устанавливать на забое скважины. В одном варианте осуществления источник текучей среды может содержать окружающую текучую среду в забойном оборудовании, например, снаружи толкателя. В таком устройстве давление окружающей текучей среды, например гидростатическое давление окружающей текучей среды, может иметь достаточную величину для обеспечения работы поршневого узла без дополнительного оборудования нагнетания давления. Толкатель можно выполнять с возможностью соединения с трубой, например, гибкой насосно-компрессорной трубой, рабочей колонной, или т.п. для поддержания связи с источником давления текучей среды.

В одном варианте осуществления корпус может образовывать центральный канал, выполненный с возможностью приема текучей среды из наружного источника и последующей подачи данной текучей среды на поршневой узел, например, через одно или несколько окон гидравлического сообщения. Центральный канал можно закрывать так, что давление в нем можно поднимать, например, применяя оборудование нагнетания давления, такое как один или несколько насосов. Центральный канал может образовывать дроссель для обеспечения создания обратного давления в текучей среде, проходящей через центральный канал. Данное обратное давление может являться достаточным для работы поршневой компоновки. Дроссель может содержать сопло, калиброванное отверстие или т.п. Дроссель может являться изменяемым. В таком устройстве дроссель может обеспечивать управление рабочим давлением текучей среды или его варьирование.

Поршневой узел может содержать поршневой элемент, выполненный с возможностью совершать ход аксиально относительно корпуса и обеспечивать приведение в действие соединительного элемента. Поршневой элемент может содержать поршневую втулку. Поршневой элемент может приводить в действие текучая среда.

Поршневой элемент можно выполнять с возможностью совершать ход в противоположных аксиальных направлениях между первым и вторым аксиальными положениями. Поршневой элемент может приводиться в действие текучей средой для совершения хода по меньшей мере в одном направлении.

В одном варианте осуществления поршневой элемент может приводить в действие текучая среда для совершения хода в противоположных направлениях.

В одном варианте осуществления поршневой элемент может приводить в действие текучая среда для совершения хода в одном направлении. Поршневой элемент может отклоняться в противоположном направлении. Такое устройство может упрощать требуемое управление текучей средой в поршневом узле. Поршневой элемент может приводиться в действие текучей средой для совершения хода в направлении, обеспечивающем радиальное выдвижение соединительного элемента.

Поршневой узел может содержать первый и второй поршневые элементы, например, поршневые втулки, установленные на аксиально противоположных сторонах соединительного элемента. В таком устройстве поршневой узел можно выполнять с возможностью действия на аксиально противоположных сторонах соединительного элемента.

Соединительный элемент может содержать непроходной профиль, выполненный с возможностью создания аксиального соединения между толкателем и забойным компонентом по меньшей мере в одном направлении.

Соединительный элемент может содержать профиль переключения скорости, выполненный с возможностью зацепления соответствующего забойного профиля переключения скорости. Соответствующий профиль переключения скорости можно выполнять с возможностью взаимодействия в аксиальном направлении, обуславливающего расцепление соединительного элемента с соединительным профилем забойного компонента.

В одном варианте осуществления забойный компонент можно устанавливать в кожухе, при этом кожух образует забойный профиль переключения скорости.

В одном варианте осуществления кожух может образовывать устанавливающую предел конструкцию, например, кольцевой заплечик, выполненный с возможностью устанавливать предел аксиального смещения забойного компонента. Устанавливающая предел конструкция может обеспечивать толкателю создание силы дополнительного натяга на забойном компоненте при зацеплении компонентом устанавливающей предел конструкции. Такая возможность создания дополнительного натяга может давать информацию обратной связи, что компонент смещен в требуемое местоположение (например, для деактивирования компонента). После получения такой информации обратной связи соединительный элемент может освобождаться от забойного компонента. Указанное может обеспечивать извлечение толкателя, или переустановку для смещения дополнительного забойного компонента.

Толкатель может содержать множество соединительных элементов. Соединительные элементы могут располагаться по окружности периметра на корпусе. Соединительные элементы можно выполнять с возможностью приведения в действие общими или индивидуальными устройствами приведения в действие.

Корпус может образовывать унитарную конструкцию. В таком устройстве позиционирующее устройство и соединительный элемент можно создавать на данной унитарной конструкции.

Корпус может содержать многочисленные корпусные модули, соединенные вместе, например, одним или несколькими резьбовыми соединениями. В одном варианте осуществления позиционирующее устройство и соединительный элемент можно создавать на общем корпусном модуле. В альтернативном варианте осуществления позиционирующее устройство можно создавать на одном корпусном модуле, и соединительный элемент можно создавать на другом корпусном модуле. Такое устройство может обеспечивать использование требуемой комбинации конкретных соединительных элементов и позиционирующего устройства, например, для создания толкателя, который производится на заказ для забойного компонента.

Многочисленные корпусные модули могут аксиально располагаться относительно друг друга. Толкатель можно спускать к забою скважины на удлиненном элементе. Например, толкатель можно спускать в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, такой как гибкая насосно-компрессорная труба, эксплуатационная колонна насосно-компрессорных труб, колонна бурильных труб или т.п. Колонна насосно-компрессорных труб может обеспечивать гидравлическое сообщение с толкателем, например, с поверхности. Толкатель можно спускать в скважину на каротажном кабеле. Корпус можно выполнять с возможностью соединения с удлиненным элементом.

Забойный компонент можно создавать согласно зажимному патрону, раскрытому в публикациях WO2011/117601 и/или WO2011/117602, включены в состав в данном документе в виде ссылки. Забойный компонент можно создавать согласно втулке пошагового перемещения, раскрытой в патенте GB 1223191.6, включен в состав в данном документе в виде ссылки.

Аспект настоящего изобретения относится к забойной системе, содержащей:

забойный компонент, содержащий соединительный профиль; и

толкатель, содержащий:

корпус;

позиционирующее устройство, созданное на корпусе и выполненное с возможностью сцепления или взаимодействия с забойным компонентом для обеспечения совмещения толкателя с компонентом; и

соединительный элемент, оборудованный на корпусе и перемещающийся для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента.

Забойная система может содержать кожух, при этом забойный компонент устанавливается в кожухе и выполняется с возможностью смещения через кожух.

Аспект настоящего изобретения относится к способу смещения забойного компонента, содержащему:

спуск в скважину толкателя к забойному компоненту;

сцепление забойного компонента с позиционирующим устройством толкателя;

установление соединения между толкателем и забойным компонентом с соединительным элементом; и

смещение забойного компонента толкателем.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения могут относиться к способам и устройству для смещения забойного компонента, деактивирующего забойный компонент.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения могут относиться к способам и устройству для управления толкателем забойным компонентом или связанной системой.

Понятно, что признаки, связанные с одним аспектом, могут применяться или создаваться в соединении с любым другим аспектом. Например, любые способы управления инструментом, устройством или системой, раскрытые в данном документе, могут относиться к шагам работы способа или технологического процесса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Данные и другие аспекты настоящего изобретения описаны ниже только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.

На фиг. 1 показано продольное сечение скважинного инструмента.

На фиг. 2 показан в изометрии забойный компонент фиг. 1, конкретно, втулка пошагового перемещения инструмента.

На фиг. 3A - 3E показана последовательность нормальной работы забойного компонента фиг. 1.

На фиг. 4 показан толкатель согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5A - 5C показана последовательность операций в процессе применения толкателя фиг. 3 в смещении забойного компонента фиг. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Аспекты настоящего изобретения относятся к толкателю, который можно применять для смещения забойного компонента. Толкатель можно применять для смещения любого числа отличающихся скважинных компонентов для любого числа целей. Вместе с тем, только для примера, следующее описание относится к конкретному скважинному компоненту, который функционирует, как втулка пошагового перемещения, управляемая проходом одного или нескольких управляющих шаров, при этом толкатель согласно одному варианту осуществления изобретения можно применять для смещения и изменения конфигурации втулки пошагового перемещения с приведением в деактивированное состояние.

Сечение скважинного инструмента 10 показано на фиг. 1. Инструмент 10 включает в себя часть 12 исполнительного механизма и часть 14 инструмента, установленную со стороны забоя скважины от части 12 исполнительного механизма. В показанном примере инструмента 10 часть 12 исполнительного механизма и часть 14 инструмента соединяются, образуя комплектный скважинный инструмент 10. Вместе с тем, следует признать, что части 12, 14 исполнительного механизма и инструмента можно создавать независимыми друг от друга. Например, часть 12 исполнительного механизма можно применять для приведения в действие другого скважинного инструмента или системы. Дополнительно, часть 14 инструмента можно приводить в действие другим подходящим устройством исполнительного механизма.

Скважинный инструмент 10 содержит кожух 16, который образует центральный канал 18, и проходит между расположенным со стороны устья скважины соединительным устройством 20 и расположенным со стороны забоя скважины соединительным устройством 22. Соединительные устройства 20, 22 осуществляют соединение инструмента 10 в трубной колонне 16 (не показано), например, рабочей колонне, колонне инструмента, колонне гидроразрыва пласта или т.п.

Окна 24 прохода текучей среды (только одно показано на фиг. 1) выполнены проходящими радиально через стенку кожуха 16 в зоне участка 14 инструмента, при этом окна 24, когда открыты, обеспечивают выход текучей среды из центрального канала 18 кожуха 16 наружу в окружающий пласт. Часть 14 инструмента включает в себя клапанный элемент в виде втулки 26, которая выполнена с возможностью перемещения аксиально вдоль кожуха 16 из закрытого положения, в котором втулка 26 блокирует или закрывает окна 24, как показано на фиг. 1, в открытое положение. Перемещение втулки 26 к своему открытому положению получают с помощью связанной части 12 исполнительного механизма, как описано ниже.

Часть 14 инструмента дополнительно включает в себя залавливающую втулку 28, установленную со стороны забоя скважины от клапанной втулки 26. Залавливающая втулка 28 выполнена с возможностью перемещения из конфигурации, не создающей препятствий проходу, показанной на фиг. 1, в которой шар 30 может свободно проходить, в конфигурацию залавливания, в которой шар 30 может залавливаться. Более конкретно, залавливающая втулка 28 включает в себя некоторое число радиально перемещающихся пальцев 32, каждый из которых включает в себя элемент 34 гнезда на своем дальнем конце. В конфигурации, не создающей препятствий проходу, показанной на фиг. 1, пальцы 32 и элементы 34 гнезда установлены выдвинутыми радиально в наружу и таким образом за пределами пути перемещения шара 30. В результате приведения в действие залавливающая втулка 28 перемещается аксиально, обеспечивая перемещение пальцев 32 и элементов 34 гнезда в направлении радиально внутрь, и, следовательно, на путь перемещения шара 30, обеспечивая залавливание шара 30. В настоящем примере залавливающая втулка 28 может функционировать, залавливая шар и устанавливая отвод любой текучей среды из центрального канала 18 в направлении наружу через окна 24, когда последние открыты. Дополнительно, в настоящем примере залавливающая втулка 28 управляется для перемещения аксиально в свою конфигурацию захвата с помощью перемещения клапанной втулки 26 в направлении к своей открытой конфигурации.

Часть 12 исполнительного механизма образует профиль 42 пошагового перемещения, созданный на внутренней поверхности кожуха 16. Профиль 42 пошагового перемещения включает в себя множество аксиально разнесенных кольцевых выемок 44, выполненных во внутренней поверхности кожуха 16. Забойный компонент в виде втулки 46 пошагового перемещения установлен в кожухе 16 и выполнен с возможностью взаимодействовать с профилем 42 пошагового перемещения для перемещения на некоторое число дискретных шагов линейного перемещения через кожух 16 при проходе соответствующего некоторого числа управляющих объектов, конкретно, шаров 30 в настоящем варианте осуществления. Втулка 46 пошагового перемещения перемещается дискретными шагами до достижения места приведения в действие в инструменте 10, где втулка 46 пошагового перемещения зацепляет и перемещает клапанную втулку 26 в направлении к забою скважины для открытия окон 24.

Втулка 46 пошагового перемещения, вынутая из корпуса 34, показана в изометрии на фиг. 2, и дополнительно описана ниже.

Втулка 46 пошагового перемещения включает в себя трубную конструкцию 49 стенки, которая образует центральный канал 50 соответствующий центральному каналу 18 кожуха 16. Центральный канал 50 имеет диаметр, обеспечивающий сквозной проход управляющего объекта, конкретно, шаров 30.

Втулка 46 пошагового перемещения также включает в себя стыкующее устройство 51, которое включает в себя первую и вторую группы расположенных по окружности элементов 52, 54 зацепления, которые расположены так, что группа первых элементов 52 зацепления аксиально отнесена от группы вторых элементов 54 зацепления. Элементы зацепления расположены в сквозных пазах 56, 58, выполненных в конструкции 49 стенки. Ниже более подробно описано взаимодействие групп элементов 52, 54 зацепления с профилем 42 пошагового перемещения кожуха 16 для последовательного зацепления проходящим шаром 30 для перемещения втулки 46 пошагового перемещения на один дискретный шаг линейного перемещения. Более конкретно, первая и вторая группы элементов 52, 54 зацепления выполнены с возможностью перемещения радиально в своих связанных пазах 56, 58 так, что каждая группа элементов 52, 54 зацепления перемещается в режиме, меняющемся или не совпадающем по фазе относительно другой группы элементов 52, 54 зацепления благодаря взаимодействию с профилем 42 пошагового перемещения во время перемещения втулки 46 пошагового перемещения через кожух 16. При таком меняющемся радиальном перемещении попеременно перемещаются первая и вторая группы элементов 52, 54 зацепления радиально внутрь и в центральный канал 50 втулки 46 пошагового перемещения, для последовательного зацепления проходящим шаром 30. Таким образом, проходящий шар 30 может зацеплять элементы 52, 54 зацепления одной из первой и второй групп, для перемещения втулки 46 пошагового перемещения на часть дискретного шага перемещения, и затем сцепляться с элементами 52, 54 зацепления другой из первой и второй групп для завершения дискретного шага перемещения втулки 46 пошагового перемещения.

Элементы 52, 54 зацепления установлены на дальнем конце соответствующих пальцев 60 зажимной конусной втулки, которые прикреплены своими ближних концами к трубной конструкции 49 стенки. Пальцы 60 зажимной конусной втулки являются упруго деформирующимися для осуществления радиального перемещения элементов 52, 54 зацепления при взаимодействии с профилем 42 пошагового перемещения. В настоящем примере пальцы 60 зажимной конусной втулки не напряжены, когда элементы 52, 54 зацепления установлены выдвинутым радиально наружу и при этом удалены из центрального канала 50. При этом пальцы 60 зажимной конусной втулки должны принудительно деформироваться с помощью надлежащего взаимодействия между элементами 52, 54 зацепления и профилем 42 пошагового перемещения для перемещения элементов 52, 54 зацепления радиально внутрь в центральный канал 50 для обеспечения зацепления шаром 30. В таком устройстве пальцы 60 зажимной конусной втулки могут функционировать, отклоняя элементы 52, 54 зацепления в направлении перемещения радиально наружу из центрального канала 50.

Как описано более подробно ниже, могут существовать обстоятельства, когда втулка 46 пошагового перемещения должна смещаться в кожухе 16, без участия проходящих шаров 30. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения для данной цели может применятьcя толкатель. В данном случае для осуществления соединения с толкателем втулка 46 пошагового перемещения может дополнительно содержать смещающуюся часть 53 с контуром, показанным пунктирной линией на фиг. 2. Смещающаяся часть 53 может включать в себя соединительный профиль на своей внутренний поверхности для осуществления соединения с толкателем.

Последовательная работа втулки 46 пошагового перемещения для перемещения на один дискретный шаг с помощью прохода шара 30 описана подробно ниже и показана на фиг. 3A - 3E, на каждой из которых показана часть инструмента 10 в зоне части 12 исполнительного механизма.

В показанной последовательности шар 30 перемещается в направлении стрелки 70, и при этом выполняет функцию перемещения втулки 46 пошагового перемещения в том же направлении. Направление перемещения шара 30 в настоящем примере является направлением к забою скважины. Вместе с тем, втулка 46 пошагового перемещения может также перемещаться благодаря проходу шара, в противоположном направлении к устью скважины. При этом, в общем направление перемещения шара 30 можно считать направлением вниз по потоку.

До инициирования дискретного шага перемещения, как показано на фиг. 3A, втулка 46 пошагового перемещения установлена в корпусе 16 так, что элементы 52 зацепления первой группы, которую можно считать расположенной выше по потоку группой, установлены радиально внутри и, таким образом, выпущенными в центральном канале 50, а элементы 54 зацепления второй группы, которую можно считать расположенной ниже по потоку группой, установлены радиально снаружи и фактически размещены в кольцевой выемке 44a. Такое позиционирование элементов 52, 54 зацепления получают с помощью относительного осевого расстояния между элементами 52, 54 зацепления и осевого расстояния между или шага кольцевых выемок 44. При этом, осевое расстояние между элементами 52, 54 зацепления отличается от и конкретно превышает осевое расстояние между смежными кольцевыми выемками 44. При этом, когда элементы 52, 54 зацепления одной из первой и второй групп размещаются в кольцевой выемке 44 и установлены снаружи относительно центрального канала 50, элементы 52, 54 зацепления другой одной из первой и второй групп должны устанавливаться между смежными выемками 44 и, таким образом, устанавливаться внутри относительно канала 50. Перемещение втулки 46 пошагового перемещения через кожух 16 при этом обеспечивает циклическое изменение радиального положения элементов 52, 54 зацепления, обеспечивая последовательное зацепление шаром.

Когда шар 30 достигает втулки 46 пошагового перемещения, шар 30 должен вставать в упор к первой или расположенной выше по потоку группе элементов 52 зацепления, как показано на фиг. 3A, обуславливая начало перемещения втулки 46 пошагового перемещения, как показано на фиг. 3B. Такое перемещение должно обуславливать последующее совмещение первой группы элементов 52 зацепления с выемкой 44b, и при этом их перемещение радиально наружу из центрального канала 50, обеспечивая проход шара 30, как показано на фиг. 3C. Одновременно, элементы 54 зацепления второй группы должны отклоняться радиально внутрь для установки в центральном канале 50, благодаря несовмещению с кольцевой выемкой 44. При этом в показанном варианте осуществления выемки 44 и элементы 52, 54 зацепления образуют соответствующие наклонные или конусообразные стороны, например, под углом около 45 градусов, для помощи или содействия взаимодействию во время относительного аксиального перемещения втулки 46 пошагового перемещения через кожух 16. Поскольку элементы 54 зацепления второй группы теперь установлены радиально внутри, шар 30 должен вставать в упор к данным элементам 54 зацепления, таким образом, продолжая перемещение втулки 46 пошагового перемещения, как показано на фиг. 3D.

В конце концов, элементы 54 зацепления второй группы должны вновь совмещаться с кольцевой выемкой 44c, таким образом, обеспечивая высвобождение шара 30 и продолжение его перемещения вниз по потоку, как показано на фиг. 3E. Одновременно, элементы 52 зацепления первой группы должны вновь устанавливаться между смежными кольцевыми выемками 44a, 44b, становясь отклоненными радиально внутрь, и установленными с возможностью зацепления следующим шаром.

Некоторое число являющихся примером инструментов 10 фиг. 1 можно применять в забойной системе, например, забойной системе гидроразрыв пласта, расположенными последовательно и с возможностью приведения в действие в требуемой последовательности. Такую требуемую последовательность можно получать с помощью подходящей начальной установки втулки 46 пошагового перемещения в каждом инструменте 10, при этом инструменты 10 срабатывают, в ответ на проход разного числа шаров.

В некоторых случаях оператор может решить, что втулке 46 пошагового перемещения больше не следует функционировать с приведением в действие проходящими шарами, например, когда оператор решает, что приведение в действие связанной клапанной втулки 26 для открытия окна 24 (фиг. 1) больше не требуется. Толкатель, согласно аспекту настоящего изобретения, можно использовать для смещения втулки пошагового перемещения в нерабочее положение, как описано ниже.

Сечение толкателя, в общем, указанного ссылочной позицией 100, в являющемся примером варианте осуществления настоящего изобретения показано на фиг. 4. Толкатель 100 включает в себя корпус 102, который включает в себя расположенное со стороны устья скважины соединительное устройство 104 и расположенное со стороны забоя скважины соединительное устройство 106. Соединительные устройства 104, 106, которые могут являться резьбовыми соединительными устройствами, осуществляют соединение толкателя 100 в колонне инструмента или рабочей колонне.

Инструмент 100 дополнительно содержит позиционирующее устройство 108 и группу расположенных по окружности периметра соединительных элементов или зажимных плашек 110, при этом позиционирующее устройство 108 и группа соединительных элементов 110 расположены на осевом расстоянии друг от друга на корпусе 102. Как описано подробно ниже, позиционирующее устройство 108 обеспечивает совмещение инструмента 100 с забойным компонентом, например, втулкой 46 пошагового перемещения, описанной выше, конкретно с помощью взаимного сцепления со стыкующим устройством 51 (фиг. 2) втулки 46 пошагового перемещения. Как описано с дополнительными подробностями ниже, соединительные элементы 110 обеспечивают соединение с забойным компонентом, например, соединение со смещающейся частью 53 (фиг. 2) втулки 46 пошагового перемещения.

Позиционирующее устройство 108 содержит установочный профиль, который образован изменениями на наружной поверхности корпуса 102. Конкретно, установочный профиль включает в себя первое или нижнее кольцевое гребень или упорный выступ 112, который образует обращенную аксиально и вниз поверхность 114 зацепления, выполненную с небольшой конусностью. Установочный профиль дополнительно включает в себя второй или верхний кольцевой гребень или упорный выступ 116, который образует радиально обращенную проходящую по окружности периметра поверхность 118. Первая разгрузочная зона 120 установлена на одной стороне первого кольцевого упорного выступа 112, и образована зоной с диаметром меньше диаметра упорного выступа 112. Вторая разгрузочная зона 122 аксиально расположена между первой и второй кольцевыми упорными выступами 112, 116, и образована зоной с диаметром меньше диаметров упорных выступов 112, 116. В показанном варианте осуществления первый и второй упорные выступы 112, 114 имеют, по существу, одинаковый наружный диаметр, и аналогично, первая и вторая разгрузочные зоны имеют, по существу, одинаковый наружный диаметр.

Каждый соединительный элемент 110 включает в себя соединительный участок 124, который включает в себя кольцевой несущий нагрузку заплечик 126, выполненный с возможностью взаимодействия с соответствующим несущим нагрузку заплечиком на втулке пошагового перемещения, для обеспечения смещения толкателем 100 втулки пошагового перемещения, описано более подробно ниже.

Каждый соединительный элемент 110 также включает в себя податливый участок 128, который может обеспечивать некоторое податливое взаимодействие соединительных элементов 110 с втулкой пошагового перемещения до достижения надлежащего совмещения соединительного участка 124 и несущего нагрузку заплечика 126 для содействия соединению с втулкой пошагового перемещения.

Каждый соединительный элемент 110 установлен на корпусе 102 с помощью множества радиально действующих пружинных элементов 130 которые функционируют, смещая соединительные элементы 110 радиально наружу.

Каждый соединительный элемент включает в себя наклонный профиль 132 на своих аксиально противоположных сторонах, при этом каждый наклонный профиль выполнен с возможностью облегчения взаимодействия с устройством приведения в действие инструмента 100 для обеспечения избирательного радиального выдвижения и втягивания соединительных элементов 110.

Устройство приведения в действие включает в себя соответствующие поршневые втулки 134, соосно установленные вокруг корпуса 102 инструмента 100 на аксиально противоположных сторонах соединительных элементов 110. Каждая поршневая втулка 134 включает в себя аксиальный цилиндрический удлинитель 136, который выдвигается для взаимодействия с соответствующим наклонным профилем 132 соединительных элементов 110. Поршневые втулки 134 выполнены с возможностью совершения хода аксиально на корпусе 102 так, что взаимодействие между наклонными профилями 132 на соединительных элементах 110 и цилиндрическими удлинителями 136 поршневых втулок 134 обеспечивает избирательное радиальное перемещение соединительных элементов 110. Более конкретно, каждая поршневая втулка 134 может совершать ход аксиально от соединительных элементов 110 так, что элементы могут радиально выдвигаться под действием пружин 130, и перемещаться ходом к соединительным элементам 110 так, что элементы вдавливаются радиально внутрь, против отклонения пружинами 130.

Каждая поршневая втулка 134 отклоняется с помощью соответствующих пружинных элементов 138 к соединительным элементам 110 и, таким образом, к конфигурации, в которой соединительные элементы 110 радиально втягиваются.

Каждая поршневая втулка 134 образует гидравлическую камеру 140 с корпусом 102 инструмента 100, и соответствующие окна 142 обеспечивают гидравлическое сообщение между центральным каналом 144 инструмента 100 и каждой камерой 140. Соответственно, увеличение давления текучей среды в центральном канале 144 инструмента 100 может обеспечивать каждой поршневой втулке 134 аксиальный ход против отклонения соответствующих пружин 138, и таким образом обеспечивать радиальное выдвижение соединительных элементов 110. В показанном варианте осуществления инструмент 100 содержит сопло 146 на своем нижнем конце, где сопло образует дроссель текучей среды, например, калиброванное отверстие. Применяемое сопло 146 должно устанавливать противодавление в текучей среде, проходящей через центральный канал 144. Соответственно, варьирование расхода текучей среды, проходящей через инструмент 100, может обеспечивать варьирование противодавления, и таким образом управление работой поршневых втулок 134.

Толкатель 100 может подходить для применения в смещении некоторого числа забойных компонентов разных типов. Являющийся примером вариант применения толкателя 100 описан ниже и показан на фиг. 5A-5C, в примере смещается втулка 46 пошагового перемещения инструмента 10 фиг. 1.

Как указано выше, в некоторых случаях оператор может решить, что втулка 46 пошагового перемещения примера инструмента 10 больше не должна функционировать с приведением в действие проходящими шарами, например, в случае, если оператор решает, что приведение в действие связанной клапанной втулки 26 для открытия окон 24 (фиг. 1) больше не требуется. В следующем примере толкатель 100 фиг. 4 применяетcя для смещения втулки 46 пошагового перемещения в нерабочее положение.

На фиг. 5A, показан толкатель 100 вначале спущенный в инструмент 10 в направлении 150 спуска в скважину. В настоящем примере применяют толкатель 100 для смещения втулки 46 пошагового перемещения в противоположном направлении 152. Инструмент 100 можно спускать в скважину на подходящем удлиненном элементе или конструкции (не показано), например, на гибкой насосно-компрессорной трубе.

Толкатель 100 спускается до зацепления аксиальной поверхностью 114 зацепления нижнего упорного выступа 112 нижней группы элементов 54 зацепления, при этом элементы 54 установлены радиально внутри вследствие установки между смежными кольцевыми выемками 44 кожуха 16 инструмента 10. Когда толкатель 100 находится в данном положении радиально обращенная проходящая по окружности поверхность 118 верхнего упорного выступа 116 аксиально совмещается с верхней группой элементов 52 зацепления, данные элементы 52 установлены радиально снаружи и размещены в кольцевой выемке 44d. Соответственно, радиально обращенная к поверхность 118 предотвращает высвобождение верхних элементов 52 зацепления из выемки 44d, таким образом эффективно обеспечивая аксиальное блокирование втулки 46 пошагового перемещения в корпусе 16, в частности блокирование против перемещения в направлении 150 спуска в скважину. Соответственно, дополнительное перемещение толкателя 100 в направлении 150 спуска в скважину не допускается, что может обеспечивать передачу информации обратной связи, например, оператору, что толкатель 100 надлежащим образом установлен относительно втулки пошагового перемещения.

Как описано выше, для содействия надлежащему соединению с толкателем 100 втулка 46 пошагового перемещения включает в себя смещающуюся часть 53. В показанном варианте осуществления смещающаяся часть 53 включает в себя кольцевую выемку 154, выполненную в своей внутренней поверхности, при этом кольцевая выемка 154 образует кольцевой несущий нагрузку заплечик 156, который образован для взаимодействия с соответствующими несущими нагрузку заплечиками 126 соединительных элементов 110. Когда толкатель 100 находится в данном начальном зацепленном положении фиг. 5A, соответствующие соединительные участки 124 соединительных элементов 110 не совмещены аксиально с кольцевой выемкой 154 втулки 46 пошагового перемещения. Такое несовмещение получают с помощью подходящего относительного осевого расстояния между соединительными элементами 110 и позиционирующим устройством 108 толкателя 100, и между кольцевой выемкой 154 и стыкующим устройством 51 втулки 46 пошагового перемещения. Относительное осевое расстояние является таким, что обеспечивается некоторая величина начального перекрывания соединительных элементов 110 в направлении 150 спуска в скважину, таким образом требуется некоторое начальное перемещение толкателя 100 в направлении 152 смещения для получения совмещения соответствующих соединяющихся участков 124 и кольцевой выемки 154. Как становится понятно из приведенного ниже описания, данное начальное перекрывание обеспечивает толкателю 100 начальное блокирование втулки 46 пошагового перемещения в кожух, для передачи информации обратной связи, что толкатель 100 надлежащим образом установлен во втулке 46 пошагового перемещения, и затем его перемещение в направлении смещения как для обеспечения совмещения между соединительными элементами 110 и кольцевой выемкой 154, так и обеспечения разблокирования втулки 46 пошагового перемещения и обеспечения при этом смещения через кожух 16 в направлении 152 смещения.

Когда толкатель 100 надлежащим образом установлен, как показано на фиг. 5A, поршневые втулки 134 можно приводить в действие увеличивая обратное давление потока текучей среды в центральном канале 144 инструмента 100, таким образом обеспечивая радиальное выдвижение соединительных элементов 110 под действием пружин 130. Вследствие начального перекрывания соединительных элементов 110 в направлении 150 спуска в скважину, такое радиальное выдвижение элементов 110 не должно еще обеспечивать полного соединения и зацепления между соответствующими несущими нагрузку профилями 126, 156 соединительных участков 124 и кольцевой выемки 154. В связи с этим следом за выдвижением соединительных элементов 110 толкатель 100 перемещается в направлении 152 смещения с податливыми участками 128 соответствующих соединительных элементов 110, обеспечивающими согласование элементов 110 (с помощью варьированных радиальных положений элементов 110 вследствие контакта с втулкой 46 пошагового перемещения) с профилем кольцевой выемки 154, до размещения соответствующих соединительных участков 124 соединительных элементов 110 в кольцевой выемке 154 и установления зацепления соответствующих несущих нагрузку заплечиков 126, 156, как показано на фиг. 5B.

Вследствие данного начального перемещения толкателя 100 в направлении 152 смещения для содействия соединению между соединительными элементами 110 и выемкой 154, позиционирующее устройство 108 инструмента 100 повторно совмещено со стыкующим устройством 51 втулки 46 пошагового перемещения так, что муфта 46 больше не блокирована относительно кожуха 16. То есть, в конфигурации фиг. 5B нижняя группа элементов 54 зацепления аксиально совмещается с нижним разгрузочным участком 120 позиционирующего устройства 108, и верхняя группа элементов 52 зацепления аксиально совмещается с верхним разгрузочным участком 122. Такое совмещение может обеспечивать элементам 52, 54 зацепления свободное радиальное смещение внутрь после взаимодействия с кольцевыми выемками 44 при смещении или вытягивании втулки 46 пошагового перемещения в направлении смещения через кожух 16 с помощью толкателя 100.

Втулка 46 пошагового перемещения может смещаться в направлении 152 смещения до совмещения верхней группы элементов 52 зацепления с самой верхней кольцевой выемкой 44e и их размещения в ней, а также совмещения нижней группы элементов 54 зацепления со смежной кольцевой выемкой 44d и их размещения в ней, как показано на фиг. 5C. В связи с этим, самая верхняя выемка 44e и смежная выемка 44d расположены на расстоянии друг от друга одинаковы с расстоянием между верхней и нижней группами элементов 52, 54 зацепления, так, что все элементы 52, 54 зацепления могут радиально выдвигаться в данные выемки 44d, 44e одновременно. При нахождении в данном положении втулка 46 пошагового перемещения может считаться деактивированной, поскольку при любом последующем проходе шар не должен взаимодействовать с элементами 52, 54 зацепления для перемещения втулки пошагового перемещения.

В показанном примере кожух 16 скважинного инструмента 10 включает в себя кольцевой заплечик 160, который зацепляется верхним концом 162 втулки 46 пошагового перемещения, когда элементы 52, 54 зацепления совмещаются с соответствующими выемками 44e, 44d, как показано на фиг. 5C. Такое зацепление может обеспечивать получение некоторой величины дополнительного натяга, который может обеспечивать оператору информацию обратной связи, что втулка 46 пошагового перемещения установлена в деактивированное положение. В альтернативном варианте осуществления кожух 16 может образовать профиль переключения скорости, например, наклонную поверхность, которая зацепляет соединительные элементы 110, когда втулка 46 пошагового перемещения достаточно смещена, обуславливая вдавливание элементов 110 радиально внутрь и таким образом высвобождение соединения с втулкой 46 пошагового перемещения. Такое отсоединение может обеспечивать оператору информацию обратной связи, что втулка 46 пошагового перемещения надлежащим образом смещена.

В последовательности операций, описанной выше, принимают, что втулка 46 пошагового перемещения вначале представлена с верхней группой элементов 52 зацепления, размещенной в выемке 44d, с нижней группой элементов 54 зацепления установленной между смежными выемками 44 и таким образом радиально втянутыми, как на фиг. 5A. Вместе с тем, данное не является существенным для работы толкателя, и толкатель может обеспечивать начальное смещение втулки 46 пошагового перемещения для принятия положения или конфигурации, показанной на фиг. 5A. Например, втулку 46 пошагового перемещения можно вначале выполнить с группами элементов зацепления в положениях противоположных показанным на фиг. 5A, то есть с нижней группой элементов 54 зацепления размещенной в выемке 44 и верхней группой элементов 52 зацепления установленной между смежными выемками 44 и таким образом радиально втянутыми. В таком случае толкатель 100 с приближением к втулке пошагового перемещения в направлении спуска в скважину должен вначале зацепить верхнюю группу элементов 52 зацепления с помощью нижнего кольцевого упорного выступа 112, при этом перемещая втулку 46 пошагового перемещения вначале в направлении 150 спуска в скважину, до размещения верхних элементов 52 зацепления в выемке, таким образом представляя втулку пошагового перемещения 46 в конфигурации, показанной на фиг. 5A. Работа толкателя 100 может затем продолжаться способом, описанным выше.

Понятно, что варианты осуществления, описанные в данном документе, являются только примерами и что различные их модификация можно выполнять без отхода от объема настоящего изобретения.

Например, в последовательности операций, описанной выше, втулка 46 пошагового перемещения вначале установлена (как на фиг. 5A) только в одном дискретном шаге перемещения от своего деактивированного состояния. Вместе с тем, понятно, что толкатель 100 может работать в соединении с втулкой 46 пошагового перемещения с установкой в любом числе шагов дискретного перемещения от ее деактивированного состояния.

Дополнительно, толкатель можно применять для смещения любого забойного компонента для любой цели. Например, толкатель может смещать забойный компонент для расположения в активированном состоянии (противоположном деактивированному состоянию приведенного примера). Дополнительно, толкатель может функционировать, управляя забойным компонентом, например, смещая клапанную втулку для открытия, закрытия или варьирования одного или нескольких окон прохода потока.

Claims (61)

1. Забойный толкатель для смещения забойного компонента, содержащий:

корпус;

позиционирующее устройство, расположенное на корпусе для сцепления или взаимодействия со стыкующим устройством забойного компонента, обеспечивающего совмещение толкателя с компонентом, причем стыкующее устройство содержит первый и второй расположенные на осевом расстоянии друг от друга элементы зацепления, выполненные с возможностью циклического перемещения радиально со сдвигом по фазе относительно друг друга во время перемещения забойного компонента через кожух, благодаря взаимодействию с отдельным профилем пошагового перемещения, предусмотренным на наружном кожухе; и

соединительный элемент, расположенный на корпусе с возможностью перемещения для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента, причем после достижения соединения соединительного элемента и соединительного профиля перемещение толкателя вызывает смещение компонента.

2. Забойный толкатель по п.1, в котором позиционирующее устройство выполнено с возможностью взаимодействия с зоной внутренней поверхности или конструкцией компонента, причем соединительный элемент выполнен с возможностью зацепления соединительного профиля, выполненного на внутренней поверхности компонента.

3. Забойный толкатель по п.1 или 2, выполненный с функциональными возможностями по меньшей мере одного из поворота и аксиального смещения забойного компонента.

4. Забойный толкатель по п.1 или 2, выполненный с возможностью предотвращения перемещения забойного компонента после начального сцепления позиционирующего устройства с компонентом по меньшей мере до выполнения или установления соединительным элементом надлежащего соединения с соединительным профилем на компоненте.

5. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором при эксплуатации позиционирующее устройство зацепляет забойный компонент в направлении спуска в скважину и предотвращает перемещение забойного компонента в направлении спуска в скважину.

6. Забойный толкатель по п.5, который блокирует забойный компонент для предотвращения перемещения в направлении спуска в скважину при начальном сцеплении с ним.

7. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором позиционирующее устройство и соединительный элемент расположены на осевом расстоянии друг от друга так, что в процессе применения, когда позиционирующее устройство вначале сцепляется или взаимодействует с забойным компонентом в направлении спуска в скважину, соединительный элемент не совмещается с соединительным профилем на компоненте.

8. Забойный толкатель по п.7, в котором обеспечивают отсутствие совмещения между соединительным элементом и соединительным профилем в направлении спуска в скважину, при этом вначале обеспечивают проход соединительного элемента мимо соединительного профиля в направлении спуска в скважину.

9. Забойный толкатель по п.8, выполненный с возможностью дальнейшего перемещения при эксплуатации в направлении, противоположном направлению смещения, для совмещения и обеспечения сцепления соединительного элемента с соединительным профилем, при этом, когда такое совмещение получается, позиционирующее устройство отцепляется от забойного компонента и устанавливается так, что забойный компонент больше не блокирован и свободен для смещения толкателем.

10. Забойный толкатель по п.7, в котором соединительный элемент выполнен с возможностью перемещения в направлении к положению соединения до совмещения с соединительным профилем забойного компонента, при этом после получения совмещения можно получить надлежащее соединение.

11. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором позиционирующее устройство образует установочный профиль, выполненный с возможностью взаимодействия с забойным компонентом.

12. Забойный толкатель по п.11, в котором установочный профиль выполнен на наружной поверхности корпуса инструмента.

13. Забойный толкатель по п.11, в котором выполнен установочный профиль для осуществления сцепления с забойным компонентом в аксиальном направлении.

14. Забойный толкатель по п.11, в котором установочный профиль предназначен для сцепления с забойным компонентом в радиальном направлении.

15. Забойный толкатель по п.14, в котором сцепление в радиальном направлении обеспечивает толкателю блокирование компонента, предотвращающее перемещение.

16. Забойный толкатель по п.1, в котором стыкующее устройство забойного компонента выполнено отдельным от соединительного профиля, при этом позиционирующее устройство и соединительный элемент толкателя выполнены с возможностью зацепления отдельных элементов или зон забойного компонента.

17. Забойный толкатель по п.1, в котором стыкующее устройство и соединительный профиль забойного компонента разделяет первое осевое расстояние и соединительный элемент и позиционирующее устройство разделяет второе осевое расстояние.

18. Забойный толкатель по п.17, в котором первое и второе расстояния являются различными.

19. Забойный толкатель по п.1, в котором стыкующее устройство компонента выполнено с возможностью взаимодействия с профилем пошагового перемещения на корпусе, в котором компонент установлен, при этом взаимодействие и сцепление между позиционирующим устройством толкателя, стыкующим устройством компонента и отдельным профилем пошагового перемещения содействует совмещению толкателя и компонента.

20. Забойный толкатель по п.19, в котором взаимодействие и сцепление между позиционирующим устройством толкателя, стыкующим устройством компонента и отдельным профилем пошагового перемещения содействует блокированию компонента в корпусе.

21. Забойный толкатель по п.19 или 20, выполненный с возможностью смещения компонента для совмещения интерфейсного устройства с деактивированной зоной связанного профиля пошагового перемещения, обеспечивающего принятие стыкующим устройством деактивированной конфигурации.

22. Забойный толкатель по п.1, в котором стыкующее устройство включает в себя по меньшей мере один элемент зацепления, радиально перемещающийся между радиально наружным положением и радиально внутренним положением.

23. Забойный толкатель по п.22, в котором позиционирующее устройство выполнено с возможностью аксиального зацепления по меньшей мере одного элемента зацепления, когда элемент установлен радиально внутри для содействия надлежащему совмещению между толкателем и компонентом.

24. Забойный толкатель по п.22 или 23, в котором позиционирующее устройство выполнено с возможностью радиальной поддержки по меньшей мере одного элемента зацепления, когда элемент установлен радиально снаружи для содействия блокированию компонента.

25. Забойный толкатель по п.22 или 23, в котором позиционирующее устройство содержит установочный профиль, включающий в себя обращенный аксиально профиль поверхности для аксиального зацепления по меньшей мере одного элемента зацепления, когда элемент установлен радиально внутри.

26. Забойный толкатель по п.25, в котором обращенный аксиально профиль поверхности выполнен на кольцевом упорном выступе, созданном или выполненном на корпусе.

27. Забойный толкатель по п.22 или 23, в котором позиционирующее устройство содержит установочный профиль, включающий в себя обращенный радиально профиль поверхности для радиального взаимодействия по меньшей мере с одним элементом зацепления при совмещении с ним и предотвращения перемещения радиально внутрь указанного по меньшей мере одного элемента зацепления.

28. Забойный толкатель по п.27, в котором обращенный радиально профиль поверхности выполнен на кольцевом упорном выступе, образованном или выполненном на корпусе.

29. Забойный толкатель по п.22 или 23, в котором позиционирующее устройство включает в себя разгрузочный профиль для обеспечения радиального перемещения по меньшей мере одного элемента зацепления при совмещении с ним.

30. Забойный толкатель по п.29, в котором разгрузочный профиль расположен на расстоянии по оси от соединительного элемента, при этом, когда соединительный элемент сцепляется с соединительным профилем на компоненте скважинного инструмента, разгрузочный профиль аксиально совмещается с элементом зацепления.

31. Забойный толкатель по п.1, в котором позиционирующее устройство выполнено с возможностью вначале зацеплять стыкующее устройство в направлении спуска в скважину так, что один элемент зацепления, который установлен радиально внутри, аксиально зацепляется в данном направлении спуска в скважину, и предотвращается радиальное втягивание другого элемента зацепления, который установлен радиально снаружи.

32. Забойный толкатель по п.1 или 31, в котором позиционирующее устройство содержит установочный профиль, включающий в себя обращенный аксиально профиль поверхности и обращенный радиально профиль поверхности, разделенные в осевом направлении на отрезке длины корпуса, причем разделение обеспечивает обращенному аксиально профилю поверхности аксиальное зацепление одного из первого и второго элементов зацепления, когда элемент установлен радиально внутри, и, одновременно, аксиальное совмещение обращенного радиально профиля поверхности с другим из первого и второго элементов зацепления, когда элемент установлен радиально снаружи.

33. Забойный толкатель по п.32, в котором установочный профиль образует первый и второй разгрузочные профили, разделенные в осевом направлении на отрезке длины корпуса, причем разделение обеспечивает обоим разгрузочным профилям одновременное аксиальное совмещение с соответствующим элементом зацепления и обеспечивает радиальное перемещение обоих элементов зацепления.

34. Забойный толкатель по п.33, в котором разгрузочные профили расположены на осевом расстоянии от соединительного элемента, при этом, когда соединительный элемент сцепляется с соединительным профилем на компоненте скважинного инструмента, разгрузочные профили аксиально совмещаются с соответствующим элементом зацепления.

35. Забойный толкатель по п.33 или 34, в котором первый разгрузочный профиль установлен на одной аксиальной стороне как аксиально, так и радиально обращенных профилей поверхности, и второй разгрузочный профиль установлен по оси между аксиально и радиально обращенными профилями поверхности.

36. Забойный толкатель по п.1, выполненный с возможностью смещения компонента, при котором стыкующее устройство деактивируется.

37. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором позиционирующее устройство установлено со стороны забоя скважины от соединительного элемента.

38. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором соединительный элемент образует высвобождаемый соединительный элемент, выполненный с возможностью образования высвобождающегося соединения с соединительным профилем забойного компонента.

39. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором соединительный элемент выполнен с возможностью радиального перемещения относительно корпуса для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента.

40. Забойный толкатель по п.1 или 2, содержащий исполнительное устройство для приведения в действие соединительного элемента для избирательного зацепления соединительного профиля забойного компонента.

41. Забойный толкатель по п.40, в котором исполнительное устройство содержит поршневой узел.

42. Забойный толкатель по п.41, в котором поршневой узел выполнен с возможностью жесткого перемещения соединительного элемента по меньшей мере в одном радиальном направлении.

43. Забойный толкатель по п.41 или 42, в котором соединительный элемент отклоняется в радиальном направлении и поршневой узел выполнен с функциональными возможностями противодействовать силе отклонения, связанной с соединительным элементом.

44. Забойный толкатель по п.43, в котором соединительный элемент смещается радиально наружу и поршневой узел выполнен с функциональными возможностями перемещения соединительного элемента радиально внутрь.

45. Забойный толкатель по п.41 или 42, в котором поршневой узел сцепляется с соединительным элементом с помощью стыкующего устройства приведения в действие, которое преобразует аксиальное перемещение хода поршневого узла в радиальное перемещение соединительного узла.

46. Забойный толкатель по п.41 или 42, в котором поршневой узел приводится в действие или управляется текучей средой.

47. Забойный толкатель по п.41 или 42, в котором корпус образует центральный канал для приема рабочей текучей среды и перемещения данной текучей среды в поршневой узел.

48. Забойный толкатель по п.41 или 42, в котором поршневой узел содержит поршневой элемент, выполненный с возможностью осуществления хода аксиально относительно корпуса и приведения в действие соединительного элемента.

49. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором соединительный элемент содержит непроходной профиль для создания аксиального соединения между толкателем и забойным компонентом по меньшей мере в одном направлении.

50. Забойный толкатель по п.1 или 2, в котором соединительный элемент содержит переключающий скорость профиль, выполненный с возможностью зацепления соответствующего переключающего скорость профиля на забое для обеспечения отцепления соединительного элемента от соединительного профиля забойного компонента.

51. Забойная система, содержащая:

забойный компонент, содержащий соединительный профиль и стыкующее устройство, причем стыкующее устройство содержит первый и второй расположенные на осевом расстоянии друг от друга элементы зацепления, выполненные с возможностью циклического перемещения радиально со сдвигом по фазе относительно друг друга во время перемещения забойного компонента через кожух, благодаря взаимодействию с отдельным профилем пошагового перемещения, предусмотренным на наружном кожухе; и

толкатель по любому из предшествующих пунктов.

52. Способ для смещения забойного компонента, в котором осуществляют:

спуск в скважину толкателя в направлении к забойному компоненту;

сцепление позиционирующего устройства толкателя со стыкующим устройством забойного компонента, причем стыкующее устройство содержит первый и второй расположенные на осевом расстоянии друг от друга элементы зацепления, выполненные с возможностью циклического перемещения радиально со сдвигом по фазе относительно друг друга во время перемещения забойного компонента через кожух, благодаря взаимодействию с отдельным профилем пошагового перемещения, предусмотренным на наружном кожухе;

обеспечение соединения между толкателем и забойным компонентом с соединительным элементом; и

смещение забойного компонента толкателем.

Images