RU2757889C1 - System with a fixating ring for use in hydraulic formation fracturing operations - Google Patents

System with a fixating ring for use in hydraulic formation fracturing operations Download PDF

Info

Publication number
RU2757889C1
RU2757889C1 RU2020111725A RU2020111725A RU2757889C1 RU 2757889 C1 RU2757889 C1 RU 2757889C1 RU 2020111725 A RU2020111725 A RU 2020111725A RU 2020111725 A RU2020111725 A RU 2020111725A RU 2757889 C1 RU2757889 C1 RU 2757889C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
collet
sleeve
profile
sliding sleeve
wellbore
Prior art date
Application number
RU2020111725A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Шон П. КЭМПБЕЛЛ
Original Assignee
ЭсСи ЭССЕТ КОРПОРЕЙШН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЭсСи ЭССЕТ КОРПОРЕЙШН filed Critical ЭсСи ЭССЕТ КОРПОРЕЙШН
Application granted granted Critical
Publication of RU2757889C1 publication Critical patent/RU2757889C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/14Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by movement of tools, e.g. sleeve valves operated by pistons or wire line tools
    • E21B34/142Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by movement of tools, e.g. sleeve valves operated by pistons or wire line tools unsupported or free-falling elements, e.g. balls, plugs, darts or pistons
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B2200/00Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
    • E21B2200/06Sleeve valves

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Sliding Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

FIELD: engineering elements.
SUBSTANCE: slide valve for opening one or several holes for a liquid in a pipe column, characterised by the presence of a body of the valve and a sliding coupling in the longitudinal channel thereof. The body of the valve is characterised by the presence of one or several holes for a liquid in a part thereof located higher in the shaft of the borehole. The sliding coupling is configured to move in the body of the valve between the closed position located higher in the wellbore, wherein one or several holes for a liquid are closed, and the open position located lower in the wellbore, wherein the holes are open. The sliding coupling is characterised by the presence of a longitudinal channel for placing a collet, and/or a locking ring, and/or a protective coupling. The locking ring forms a thrust shoulder to prevent movement of the collet down the wellbore relative to the sliding coupling.
EFFECT: protective coupling prevents cement or debris from entering the annular section between the channel of the body of the valve and the sliding coupling, thus providing freedom of movement of the sliding coupling for opening said holes for a liquid.
30 cl, 63 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится настоящее изобретениеThe technical field to which the present invention relates

Настоящее изобретение в целом относится к скважинному инструменту и, в частности, к скважинному инструменту, имеющему систему с фиксирующим кольцом и/или защитную муфту, для применения в операциях гидроразрыва пласта.The present invention relates generally to a downhole tool, and in particular to a downhole tool having a retaining ring system and / or a protective collar for use in fracturing operations.

Уровень техники настоящего изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Скважинные инструменты получили широкое распространение в нефтяной и газовой промышленности. Многие скважинные инструменты содержат активируемые давлением клапаны. Например, известный из уровня техники активируемый шаром золотниковый клапан содержит трубчатый корпус клапана, имеющий канал, и скользящую муфту, размещенную в канале. Скользящая муфта содержит шаровое седло на своем расположенном выше по стволу скважины конце, и вначале находится в верхнем по стволу скважины закрытом положении, в котором она блокирует одно или более отверстий для текучей среды на боковой стенке корпуса клапана. Для активации золотникового клапана шар сбрасывают, и он садится в шаровое седло скользящей муфты. Затем, на шар воздействует давление жидкости для перемещения скользящей муфты вниз по стволу скважины в открытое положение, чтобы открыть отверстия для текучей среды на корпусе клапана.Downhole tools are widely used in the oil and gas industry. Many downhole tools contain pressure-activated valves. For example, a ball-actuated spool valve known in the art comprises a tubular valve body having a bore and a sliding sleeve disposed in the bore. The sliding sleeve comprises a ball seat at its up-bore end and is initially in an up-well closed position in which it blocks one or more fluid openings on the side wall of the valve body. To activate the spool valve, the ball is dropped and seated in the ball seat of the sliding sleeve. Then, fluid pressure is applied to the ball to move the sliding sleeve down the wellbore to an open position to expose the fluid ports on the valve body.

Один или более активируемых шаром золотниковых клапанов могут использоваться в процессе гидроразрыва пласта для гидроразрыва подземного пласта. Однако проблема в каскадном размещении множества активируемых шаром золотниковых клапанов для гидроразрыва пласта заключается в том, что канал расположенного ниже по стволу скважины золотникового клапана должен быть меньше, чем канал золотниковых клапанов, расположенных выше него по стволу скважины, чтобы позволить шару меньшего размера пройти через эти расположенные выше по стволу скважины золотниковые клапаны для достижения целевого расположенного ниже по стволу скважины золотникового клапана. Другими словами, каналы расположенных каскадом золотниковых клапанов должны уменьшаться сверху вниз по стволу скважины для обеспечения успешной работы, что, тем самым, приводит к снижению расхода на расположенном ниже по стволу скважины конце.One or more ball activated spool valves may be used in a fracturing process to fracture a subterranean formation. However, a problem with cascading multiple ball-actuated fracturing spool valves is that the bore of the downhole spool valve must be smaller than the bore of the up-bore spool valves to allow the smaller ball to pass through these spool valves. up-hole spool valves to achieve the target down-hole spool valve. In other words, the channels of the cascaded spool valves must be reduced from top to bottom of the wellbore to ensure successful operation, thereby resulting in a decrease in flow rate at the downhole end.

В патенте США №4043392, выданном на имя Gazda, описана скважинная система для избирательной фиксации скважинных приборов вдоль устройства для направления потока в стволе скважины и буровой снаряд для использования в устройстве направления потока, содержащий установочную оправку, устройство смещения муфты и скважинный отсекатель. Избирательная фиксирующая система характеризуется наличием опорного и фиксирующего профиля с углублениями, содержащего обращенные вверх и вниз упорные заплечики. Одним из видов фиксирующей системы является клапан со скользящей муфтой, который содержит кулачковый высвобождающий заплечик, предназначенный для высвобождения селектора и фиксирующей шпонки, когда клапан с муфтой перемещается между разнесенными продольными участками. Другой вид фиксирующей системы может быть расположен вдоль опорного ниппеля и требует, чтобы скважинный прибор, зафиксированный в нем, не мог высвободить селектор и фиксирующие инструменты. Устройство смещения муфты характеризуется наличием средств для открывания и закрывания клапана со скользящей муфтой, содержащего шпонки, характеризующиеся наличием обращенных вверх и вниз упорных заплечиков и профилей с углублениями, которые совместимы с опорным и фиксирующим профилем с углублениями клапана с муфтой или опорного ниппеля. Устройство смещения муфты также может использоваться как установочная оправка. Избирательность обеспечивается изменением посадочных и фиксирующих профилей и профилей шпонки.US Pat. No. 4,043,392 to Gazda discloses a downhole system for selectively securing downhole tools along a flow guide device in a wellbore and a drill string for use in a flow direction device comprising a set mandrel, a collar displacement device, and a downhole shutoff device. The selective fixing system is characterized by the presence of a support and fixing profile with recesses, containing upward and downward facing thrust shoulders. One type of detent system is a sliding sleeve valve that includes a cam release shoulder to release the selector and detent key when the sleeve valve is moved between spaced longitudinal sections. Another type of latching system can be positioned along the support nipple and requires that the tool, which is secured therein, cannot release the selector and the latching tools. The sleeve biasing device is characterized by the presence of means for opening and closing a valve with a sliding sleeve, containing keys, characterized by the presence of up and down facing thrust shoulders and profiles with recesses that are compatible with the support and retaining profile with the recesses of the valve with the sleeve or the support nipple. The sleeve biasing device can also be used as a locating mandrel. Selectivity is ensured by changing the seating and fixing profiles and key profiles.

Описанные в документе US 4043392 подпружиненные профили шпонки несовместимы. Профиль шпонки входит в зацепление со скользящей муфтой только с сопрягаемым внутренним профилем.The spring loaded key profiles described in document US 4043392 are not compatible. The key profile only engages the sliding sleeve with the mating inner profile.

В патенте США №4436152, выданном на имя Fisher, et al., раскрывается усовершенствованный переключающий инструмент, который может быть присоединен к колонне со скважинным прибором и использоваться для зацепления и размещения скользящей муфты в устройстве со скользящей муфтой в устройстве для направления потока в скважине. Шпонки переключающего инструмента с избирательным профилем лучше подходят к скользящим муфтам, а также обеспечивается большая площадь контакта между шпонками и скользящими муфтами. Когда находящаяся в зацеплении скользящая муфта не может перемещаться вверх и переключающий инструмент автоматически не выводится из зацепления, могут использоваться средства аварийного выведения из зацепления путем приложения направленной вверх силы к переключающему инструменту, достаточной, чтобы срезать штифты и утопить все шпонки внутрь на обоих концах для полного расцепления в целях извлечения переключающего инструмента из устройства со скользящей муфтой.US Pat. No. 4,436,152 to Fisher, et al. Discloses an improved switching tool that can be coupled to a tool string and used to engage and position a sliding sleeve in a sliding sleeve device in a flow guide device. Selective profiled changeover tool keys fit better with slide sleeves and provide a larger contact area between the keys and slide sleeves. When the engaged sliding sleeve cannot move upward and the shifting tool is not automatically disengaged, emergency disengagement means may be used by applying an upward force to the shifting tool sufficient to shear the pins and sink all keys inward at both ends for complete disengagement. disengaging to remove the switching tool from the sliding sleeve device.

В патенте США №5305833, выданном на имя Collins, раскрывается переключающий инструмент для клапанов со скользящей муфтой, предназначенных для использования в нефтяных и газовых скважинах, который содержит установочные клинья, которые используются для избирательной установки и зацепления с заплечиком внутри клапана. Основные шпонки входят в зацепление и избирательно сдвигают скользящую муфту в выровненное положение, а также предотвращают преждевременный сдвиг в полностью открытое положение. Также предусмотрено устройство для избирательного игнорирования предотвращения сдвига после выравнивания. Вспомогательные шпонки направляют основные шпонки в направлении сдвига и входят в зацепление с муфтой и перемещают ее в полностью открытое положение фиксации. Также предусмотрено избирательно расцепление переключающего инструмента от клапана с муфтой для извлечения переключающего инструмента из скважины. Кроме того, раскрывается способ избирательного и последовательного сдвига скользящей муфты для клапана со скользящей муфтой из закрытого положения в положение выравнивания, а затем из положения выравнивания в полностью открытое положение.Collins, US Pat. No. 5,305,833, discloses a shift tool for sliding sleeve valves for use in oil and gas wells that includes setting wedges that are used to selectively set and engage with a shoulder within the valve. The main keys engage and selectively slide the sliding sleeve into the aligned position and also prevent premature sliding to the fully open position. A device for selectively ignoring the post-alignment shear prevention is also provided. The secondary keys guide the primary keys in the shear direction and engage and move the sleeve to the fully open locking position. There is also provision for selectively disengaging the switching tool from the sleeve valve to retrieve the switching tool from the wellbore. In addition, a method of selectively and sequentially moving a sliding sleeve for a valve with a sliding sleeve from a closed position to an alignment position and then from an alignment position to a fully open position is disclosed.

В частности, в документе US 5305833 раскрывается две отдельных подпружиненных шпонки, причем первая из двух шпонок может входить в профиль второй из двух шпонок. Однако вторая шпонка не может входить в профиль первой шпонки.In particular, US Pat. No. 5,305,833 discloses two separate spring-loaded keys, the first of the two keys being able to fit into the profile of the second of the two keys. However, the second key cannot fit into the profile of the first key.

В патенте США №5309988, выданном на имя Shy, et al., раскрывается подземная система управления потоком в скважине, содержащая ряд подвижных устройств управления потоком типа муфты, установленных в устройстве для направления потока в скважине в различных зонах разрыва, содержащих жидкость, и переключающее устройство, выполненное с возможностью перемещения через устройство для направления потока и избирательного сдвига любого выбранного количества муфтовых частей устройств управления потоком в любом направлении между их открытым и закрытым положениями, без извлечения инструмента из устройства для направления потока. Наборы радиально втягиваемых крепежных и воспринимающих сдвиг шпонок размещаются в отверстиях боковой стенки корпуса инструмента, и они соответственно выполнены для фиксирующего зацепления с наборами канавок на поверхности внутренней стороны на корпусе и подвижными муфтовыми частями любого из устройств управления потоком. Наборы шпонок подпружинены радиально наружу в направлении выдвинутых положений, и электромеханическая приводная система, расположенная в корпусе инструмента, предназначена для радиального втягивания наборов шпонок, а также осевого перемещения набора воспринимающих сдвиг шпонок в направлении набора крепежных шпонок или от него. Это обеспечивает возможность перемещения инструмента в любое из устройств управления потоком или через них в любом осевом направлении, закрепления на устройстве, сдвига его муфтовой части полностью или частично в любом направлении, а затем выведения из зацепления с устройством управления потоком и перемещения к любому другому из устройств управления потоком для сдвига его муфтовой части. Зацепленные друг с другом витки треугольной резьбы на корпусе и муфтовых частях каждого устройства управления потоком способствуют созданию разъемного соединения муфтовой части в частично сдвинутом положении.US Pat. No. 5,309,988 to Shy, et al. Discloses a subterranean well flow control system comprising a series of movable collar-type flow control devices installed in a device to direct flow downhole in various fracture zones containing fluid and switch a device configured to move through the device for directing the flow and selectively shifting any selected number of sleeve portions of the flow control devices in any direction between their open and closed positions, without removing the tool from the device for directing the flow. Sets of radially retractable fastening and shear dowels are positioned in the openings of the side wall of the tool body, and they are suitably designed to engage with the sets of grooves on the inner side surface of the body and movable sleeve parts of any of the flow control devices. The key sets are spring loaded radially outward in the direction of the extended positions, and an electromechanical drive system located in the tool body is designed to radially retract the key sets as well as axially move the shear key set towards or away from the set of dowels. This allows the tool to be moved to or through any of the flow control devices in any axial direction, secured to the device, sliding its sleeve part in whole or in part in any direction, and then disengaging from the flow control device and moving to any other of the devices. flow control to shift its coupling part. The intermeshing triangular threads on the body and coupling portions of each flow control device facilitate a detachable coupling of the coupling portion in a partially displaced position.

В документе US 5309988 также раскрываются два несовместимых профиля шпонки.US Pat. No. 5,309,988 also discloses two incompatible key profiles.

В патенте США №5730224, выданном на имя Williamson, et al., раскрывается подземная конструкция для управления доступом инструмента к боковому отводу ствола скважины, проходящему от ствола скважины. Подземная конструкция содержит втулку, которая расположена в стволе скважины и рядом с отверстием, ведущим в боковой отвод ствола скважины, и которая содержит окно доступа, проходящее через нее, для обеспечения доступа инструмента к боковому отводу через отверстие. Втулка дополнительно содержит скользящее устройство управления доступом, соединенное по оси с ней. Также предусмотрено средство сдвига, которое может входить в зацепление со скользящим устройством управления доступом для обеспечения сдвига скользящего устройства управления доступом между открытым положением, в котором инструмент может проходить через окно и отверстие в боковой отвод ствола скважины, и закрытым положением, в котором инструмент не может проходить через окно и отверстие в боковой отвод ствола скважины. В этом патенте также раскрывается способ управления доступом инструмента к боковому отводу ствола скважины, проходящему от ствола скважины. Предпочтительный способ предусматривает стадии: 1) размещения втулки в стволе скважины рядом с отверстием, ведущим в боковой отвод ствола скважины, причем втулка характеризуется наличием окна доступа, проходящим через нее, для обеспечения доступа инструмента к боковому отводу ствола скважины через отверстие, втулка дополнительно характеризуется наличием скользящего устройства управления доступом, соединенного по оси с ней; 2) введения в зацепление скользящего устройства управления доступом со средством сдвига для сдвига скользящего устройства управления доступом относительно втулки; и 3) сдвига скользящего устройства управления доступом между открытым положением, в котором инструмент может проходить через окно и отверстие в боковой отвод ствола скважины, и закрытым положением, в котором инструмент не может проходить через окно и отверстие, ведущее в боковой отвод ствола скважины.US Pat. No. 5,730,224 to Williamson, et al. Discloses a subterranean structure for controlling tool access to a sidetrack from a wellbore. The underground structure contains a sleeve that is located in the wellbore and adjacent to the hole leading to the sidetrack of the wellbore, and that contains an access window passing through it to provide access of the tool to the sidetrack through the hole. The sleeve additionally contains a sliding access control device axially connected to it. A shear means is also provided that can engage with the sliding access control device to shift the sliding access control device between an open position in which the tool can pass through the window and hole into the lateral retraction of the wellbore, and a closed position in which the tool cannot pass through the window and hole into the sidetrack of the wellbore. This patent also discloses a method for controlling tool access to a sidetrack extending from the wellbore. The preferred method includes the steps of: 1) placing a sleeve in the wellbore close to the hole leading to the sidetrack of the wellbore, and the sleeve is characterized by the presence of an access window passing through it to provide access of the tool to the sidetrack of the wellbore through the hole, the sleeve is additionally characterized by the presence a sliding access control device axially connected thereto; 2) engaging the sliding access control device with the sliding means for sliding the sliding access control device relative to the sleeve; and 3) sliding the sliding access control device between an open position in which the tool can pass through the window and hole into the sidetrack and a closed position in which the tool cannot pass through the window and hole leading to the sidetrack wellbore.

В документе US 5730224 раскрываются два профиля шпонки, причем одна из них характеризуется формой, противоположной другой.US Pat. No. 5,730,224 discloses two key profiles, one of which has an opposite shape to the other.

В патентах США №7325617 и 7552779, выданных на имя Murray, раскрывается система, обеспечивающая последовательную обработку секций зоны. Доступ к каждой части может осуществляться с помощью скользящей муфты, которая характеризуется специальным внутренним профилем. Могут использоваться закачиваемые цементировочные пробки, которые характеризуются специальным профилем, который обеспечивает фиксацию пробки к специальной муфте. Давление, воздействующее на зафиксированную пробку, обеспечивает последовательное открывание муфт, при этом происходит изоляция уже задействованных зон, расположенных ниже. Закачиваемые цементировочные пробки характеризуются наличием прохода, который вначале закрыт материалом, который, в конечном итоге, пропадает в ожидаемых скважинных условиях. В результате, когда все части зоны обработаны, повторно устанавливается путь потока через различные зафиксированные пробки. Пробки также могут быть выдавлены из скользящей муфты после использования и могут содержать шпонку, которая затем предотвращает поворот пробки по своей оси в случае необходимости последующего разбуривания.Murray, US Pat. Nos. 7,325,617 and 7,552,779, disclose a system for sequentially processing sections of a zone. Each part can be accessed by means of a sliding sleeve, which is characterized by a special internal profile. Injection plugs can be used, which have a special profile that secures the plug to a special sleeve. The pressure acting on the fixed plug ensures the sequential opening of the couplings, while isolating the already involved zones located below. Injected cement plugs are characterized by the presence of a passage that is initially closed with material, which ultimately disappears under the expected well conditions. As a result, when all parts of the zone have been processed, the flow path is re-established through the various fixed plugs. Plugs can also be extruded from the sliding sleeve after use and can contain a key that then prevents the plug from rotating on its axis if re-drilling is required.

В патенте США №9611727, выданном на имя Campbell, et al., раскрывается устройство и способ гидроразрыва углеводородсодержащего пласта в скважине. Устройство содержит клапанный подузел, собранный с секциями обсадной трубы для создания обсадной колонны скважины. Клапанный подузел содержит скользящий поршень, который закреплен на месте для герметизации отверстий, обеспечивающих сообщение между внутренней частью обсадной колонны скважины и продуктивной зоной пласта. Дротик, содержащий манжетное уплотнение, может быть введен в обсадную колонну скважины и задвинут под действием находящейся под давлением жидкости для гидроразрыва пласта, пока дротик не достигнет клапанного подузла, чтобы изолировать обсадную колонну скважины под клапанным подузлом. Сила жидкости для гидроразрыва пласта, действующая на дротик и его манжетное уплотнение, заставляет поршень перемещаться вниз, срезая штифты и открывая отверстия. Жидкость для гидроразрыва пласта затем может выходить из отверстий для гидроразрыва продуктивной зоны пласта.US Pat. No. 9,611,727 to Campbell, et al. Discloses an apparatus and method for fracturing a hydrocarbon containing formation in a well. The device contains a valve subassembly assembled with casing sections to create a well casing. The valve subassembly contains a sliding piston that is secured in place to seal openings that provide communication between the interior of the well casing and the pay zone. A dart containing a lip seal may be inserted into the well casing and retractable with pressurized fracturing fluid until the dart reaches the valve subassembly to isolate the well casing under the valve subassembly. The force of the fracturing fluid on the dart and lip seal causes the piston to move downward, shearing the pins and exposing the holes. The fracturing fluid can then be discharged from the fracture holes in the pay zone.

В патенте США №9739117, выданном на имя Campbell, et al., раскрываются способ и устройство для избирательного приведения в действие скважинного инструмента в трубе. Инструмент с приводом характеризуется наличием оправки привода, содержащей канал привода, проходящий через нее, а также перепускного клапана и профильной шпонки для избирательного зацепления со скважинным инструментом. Скважинный инструмент содержит один или более профильных приемных элементов, выполненных с возможностью приведения в действие скважинного инструмента. Инструмент с приводом перемещают в трубу и вводят в зацепление со скважинным инструментом, если профильная шпонка и профильный приемный элемент совпадают, и инструмент с приводом и скважинный инструмент не вводят в зацепление, если профильная шпонка и профильный приемный элемент не совпадают. Циркуляция жидкости может осуществляться через канал привода для промывки или очистки пространства впереди инструмента с приводом.US Pat. No. 9,739,117 to Campbell, et al. Discloses a method and apparatus for selectively activating a downhole tool in a pipe. A driven tool is characterized by a drive mandrel containing a drive bore extending therethrough, a bypass valve and a key for selective engagement with the downhole tool. The downhole tool contains one or more shaped receiving elements configured to actuate the downhole tool. The driven tool is moved into the pipe and engaged with the downhole tool if the key and the shaped receiving element match, and the driven tool and the downhole tool are not engaged if the profile key and the profile receiving element do not match. The fluid can be circulated through the drive channel to flush or clean the space in front of the driven tool.

В публикации патента США №2003/0173089, выданном на имя Westgard, раскрывается полнопроходная система избирательного позиционирования и ориентирования, содержащая ниппель, который может быть установлен в колонне труб и характеризуется наличием внутренних позиционирующих и ориентирующих элементов известной конфигурации, и позиционирующее устройство, выполненное с возможностью спуска внутри колонны труб и характеризующееся наличием позиционирующих и ориентирующих элементов, которые могут входить в зацепление с указанными внутренними элементами указанного ниппеля. Способ позиционирования и ориентирования скважинного инструмента предусматривает установку трубчатого ниппеля, характеризующегося конкретной конфигурацией внутренних размеров, в колонне труб, спуск позиционирующего устройства, характеризующегося комплементарной конфигурацией наружных размеров для введения в зацепления с указанной конфигурацией внутренних размеров, и поворот указанного позиционирующего устройства в положение, в котором смещенный элемент выступает из указанного позиционирующего устройства в углубление в указанном трубчатом элементе.US Patent Publication 2003/0173089 to Westgard discloses a full bore selective positioning and orientation system comprising a nipple that can be installed in a pipe string and is characterized by having internal positioning and alignment elements of known configuration, and a positioning device configured to descent inside the pipe string and characterized by the presence of positioning and orienting elements that can engage with the specified internal elements of the specified nipple. The method for positioning and orienting a downhole tool involves installing a tubular nipple having a specific configuration of internal dimensions in a pipe string, lowering a positioning device characterized by a complementary configuration of external dimensions to engage with the specified configuration of internal dimensions, and rotating said positioning device to a position in which the displaced member protrudes from said positioning device into a recess in said tubular member.

В публикации патента США №2015/0226034, выданном на имя Jani, раскрывается устройство и связанные способы избирательного приведения в действие скользящих муфт в переводниках, которые расположены ниже по стволу скважины, для открывания отверстий в таких переводниках в целях осуществления гидроразрыва пласта ствола скважины или детонации зарядов взрывчатого вещества для перфорации ствола скважины, или осуществления обеих операций. Используются упрощенные дротик и муфта, что уменьшает количество операций машинной обработки, осуществляемых с каждым из них. Дротик предпочтительно оснащен соединительными средствами для обеспечения возможности соединения с ним инструмента для извлечения, который, при подсоединении инструмента для извлечения, позволяет задействовать перепускной клапан, способствующий извлечению дротика из переводников клапана. Перемещение вверх инструмента для извлечения позволяет клиновидному элементу вывести элемент дротика из зацепления с соответствующей муфтой в целях извлечения дротика.US Patent Publication No. 2015/0226034 to Jani discloses an apparatus and related methods for selectively actuating sliding sleeves in subs that are located downhole to open holes in such subs for fracturing or detonating. explosive charges to perforate the wellbore, or both. A simplified dart and sleeve are used, which reduces the number of machining operations carried out with each of them. The dart is preferably equipped with connecting means to allow a retrieval tool to be coupled thereto, which, when the retrieval tool is connected, allows a bypass valve to be operated to assist in retrieving the dart from the valve sub. Upward movement of the retrieval tool allows the wedge to disengage the dart element from its associated sleeve for retrieval of the dart.

В публикации патента США №2014/0209306, выданном на имя Hughes, et al., раскрывается инструмент для обработки ствола скважины, устанавливаемый на ограничивающую стенку, в котором может быть расположен инструмент для обработки ствола скважины. Инструмент для обработки ствола скважины содержит корпус инструмента, содержащий первый конец, предназначенный для соединения с колонной труб, и противоположный конец; непроходной шпоночный узел, содержащий трубчатый кожух и непроходную шпонку, причем трубчатый кожух образует внутренний канал, проходящий вдоль длины трубчатого кожуха, и наружную лицевую поверхность, на которой расположена непроходная шпонка, причем непроходная шпонка выполнена с возможностью фиксации непроходной шпонки и трубчатого кожуха в фиксированном положении относительно ограничивающей стенки, трубчатый кожух охватывает корпус инструмента так, что корпус инструмента установлен во внутреннем канале трубчатого корпуса; и уплотнительный элемент, окружающий корпус инструмента и расположенный между первым компрессионным кольцом на корпусе инструмента и вторым компрессионным кольцом на трубчатом кожухе, уплотнительный элемент может расширяться с образованием кольцевого уплотнения вокруг корпуса инструмента за счет сжатия между первым компрессионным кольцом и вторым компрессионным кольцом.US Patent Publication 2014/0209306 to Hughes, et al. Discloses a wall-mounted wellbore treatment tool in which a wellbore treatment tool may be located. A tool for treating a wellbore comprises a tool body comprising a first end for connection to a pipe string and an opposite end; a non-passable key assembly containing a tubular casing and a non-passable key, the tubular casing forms an inner channel extending along the length of the tubular casing and an outer face surface on which the non-passable key is located, the non-passable key being configured to fix the non-passable key and the tubular casing in a fixed position with respect to the boundary wall, the tubular casing encloses the tool body so that the tool body is mounted in an inner bore of the tubular body; and a sealing member surrounding the tool body and located between the first compression ring on the tool body and the second compression ring on the tubular casing, the sealing member can expand to form an O-ring around the tool body by compression between the first compression ring and the second compression ring.

В публикации патента США №2015/0218916, выданном на имя Richards, et al., раскрываются циркуляционные гильзы, которые могут быть открыты и закрыты, а также постоянно закрыты. Система заканчивания содержит колонну заканчивания, характеризующуюся наличием циркуляционной гильзы, расположенной в ней с возможностью перемещения, причем циркуляционная гильза характеризуется фиксирующим профилем, образованным на ее наружной радиальной поверхности, и профилем сдвига, образованным на ее внутренней радиальной поверхности, инструмент для обслуживания, выполненный с возможностью размещения по меньшей мере частично внутри колонны заканчивания и содержащий переключающий инструмент, характеризующийся наличием одной или более воспринимающих сдвиг шпонок, выполненных с возможностью сопряжения с профилем сдвига. Когда воспринимающие сдвиг шпонки размещаются и сопрягаются с профилем сдвига, осевая нагрузка, приложенная к инструменту для обслуживания, приводит к осевому перемещению циркуляционной гильзы, причем высвобождающий заплечик в сборе расположен внутри колонны заканчивания и содержит высвобождающий заплечик, который определяет канал, выполненный с возможностью размещения фиксирующего механизма, занимающего канал, пока высвобождающий заплечик не переместится в осевом направлении.In the publication of US patent No. 2015/0218916 issued to Richards, et al., Circulation sleeves are disclosed that can be opened and closed, as well as permanently closed. The completion system contains a completion string, characterized by the presence of a circulation sleeve located therein with the possibility of movement, and the circulation sleeve is characterized by a fixing profile formed on its outer radial surface and a shear profile formed on its inner radial surface, a service tool configured positioning at least partially within the completion string; and comprising a switching tool characterized by one or more shear-responsive keys configured to mate with the shear profile. When the shear keys are positioned and mated with the shear profile, the axial load applied to the service tool causes axial movement of the circulation sleeve, with the release shoulder assembly located within the completion string and containing a release shoulder that defines a bore configured to accommodate a retainer mechanism occupying the channel until the release shoulder moves in the axial direction.

В патенте Канады №2412072, выданном на имя Fehr, et al., раскрывается колонна насосно-компрессорных труб в сборе для обработки жидкостью ствола скважины. Колонна насосно-компрессорных труб может использоваться для ступенчатой обработки жидкостью ствола скважины, причем при обработке выбранного сегмента ствола скважины другие сегменты изолируются. Колонна насосно-компрессорных труб также может использоваться, если колонна насосно-компрессорных труб с отверстиями должна быть спущена с обеспечением герметичности с последующим открыванием отверстий.Canadian Patent No. 2412072 to Fehr, et al. Discloses a tubing assembly for fluidizing a wellbore. The tubing string can be used for staging the wellbore with fluid, with the other segments being isolated while treating a selected segment of the wellbore. The tubing string can also be used if the perforated tubing string is to be run tightly and then opened.

Альтернативные и/или усовершенствованные конструкции, которые обеспечивают возможность единообразного и надежного зацепления и приведения в действие подземных клапанов, а также улучшенное уплотнение, всегда представляют чрезвычайный интерес для области гидроразрыва пласта.Alternative and / or improved designs that provide consistent and reliable engagement and actuation of subsurface valves, as well as improved sealing, are always of great interest in the fracturing field.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается золотниковый клапан для открывания одного или более отверстий для текучей среды в колонне труб. Скользящая муфта содержит:In one aspect of the present invention, there is provided a slide valve for opening one or more fluid openings in a tubing string. The sliding sleeve contains:

- корпус клапана, характеризующийся наличием продольного канала, причем корпус клапана содержит указанное одно или более отверстий для текучей среды на расположенной выше по стволу скважины части своей боковой стенки; и- a valve body, characterized by the presence of a longitudinal channel, and the valve body contains the specified one or more openings for a fluid medium located above the wellbore part of its side wall; and

- скользящую муфту, размещенную с возможностью скользящего перемещения в продольном канале корпуса клапана и выполненную с возможностью перемещения между расположенным выше по стволу скважины закрытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды закрыты, и расположенным ниже по стволу скважины открытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды открыты;- a sliding sleeve positioned for sliding movement in the longitudinal bore of the valve body and configured to move between an up-borehole closed position, in which one or more fluid openings are closed, and an open position down-borehole, in which one or more fluid openings are open;

причем скользящая муфта содержит: продольный канал и профиль муфты на нем для размещения в нем уникального фиксирующего профиля цангового элемента; и стопорное кольцо, на расположенном выше по стволу скважины боковом краю которого расположен упорный заплечик, упирающийся в часть уникального фиксирующего профиля цангового элемента, когда указанный уникальный фиксирующий профиль входит в зацепление с указанным профилем муфты и предотвращает перемещение цангового элемента вниз по стволу скважины относительно скользящей муфты.moreover, the sliding sleeve contains: a longitudinal channel and a profile of the sleeve on it to accommodate a unique fixing profile of the collet element; and a stop ring, on the up-borehole lateral edge of which there is a stop shoulder abutting against a part of the unique retaining profile of the collet element when said unique retaining profile engages with the specified profile of the sleeve and prevents the collet element from moving down the wellbore relative to the sliding sleeve ...

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере указанному упорному заплечику указанного стопорного кольца придана твердость, которая больше твердости материала скользящей муфты, или он содержит материал, характеризующийся твердостью, которая больше твердости скользящей муфты.In some embodiments, at least said abutment shoulder of said retaining ring has a hardness that is greater than that of the sliding sleeve material, or it comprises a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления указанное стопорное кольцо состоит из материала, характеризующегося твердостью, которая больше твердости материала скользящей муфты.In some embodiments, said retaining ring is comprised of a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере указанный упорный заплечик указанного стопорного кольца состоит из материала, выбранного из группы материалов, включающей карбид вольфрама, кобальт-хромовые сплавы, азотированные стали или их комбинации.In some embodiments, at least said shoulder of said retaining ring is comprised of a material selected from the group of materials including tungsten carbide, cobalt-chromium alloys, nitrided steels, or combinations thereof.

Согласно некоторым вариантам осуществления указанный профиль муфты на указанной скользящей муфте расположен выше по стволу скважины относительно стопорного кольца.In some embodiments, said sleeve profile on said sliding sleeve is located uphole relative to the retaining ring.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик образует острый угол относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика.In some embodiments, the thrust shoulder forms an acute angle with respect to the longitudinal axis of the spool valve such that the inner edge of said thrust shoulder is located higher up the wellbore than the outer edge of said thrust shoulder.

Согласно некоторым вариантам осуществления скользящая муфта ниже по стволу скважины относительно указанного стопорного кольца дополнительно содержит соединительную часть; и указанная скользящая муфта дополнительно содержит защитную муфту, причем расположенный выше по стволу скважины конец указанной защитной муфты соединен с указанной соединительной частью, указанная защитная муфта проходит вниз по стволу скважины; и при этом стопорное кольцо представляет собой кольцевой элемент; и скользящая муфта дополнительно содержит седло стопорного кольца для размещения стопорного кольца между седлом стопорного кольца и расположенным выше по стволу скважины концом защитной муфты.In some embodiments, the sliding sleeve further downhole with respect to said retaining ring further comprises a connecting portion; and the specified sliding sleeve further comprises a protective sleeve, and located above the borehole end of the specified protective sleeve is connected to the specified connection part, the specified protective sleeve extends down the wellbore; and the retaining ring is an annular element; and the sliding sleeve further comprises a retaining ring seat for positioning the retaining ring between the retaining ring seat and an uphole end of the shielding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления защитная муфта образует кольцевое пространство между частью своей внешней периферии и указанным корпусом клапана, когда скользящая муфта находится в закрытом положении; и защитная муфта изолирует кольцевое пространство от второго канала.In some embodiments, the shielding sleeve defines an annular space between a portion of its outer periphery and said valve body when the sliding sleeve is in a closed position; and a protective sleeve insulates the annular space from the second channel.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается золотниковый клапан для открывания одного или более отверстий для текучей среды в эксплуатационной колонне. Скользящая муфта содержит:In one aspect of the present invention, there is provided a slide valve for opening one or more fluid openings in a production string. The sliding sleeve contains:

- корпус клапана, характеризующийся наличием продольного канала, причем корпус клапана содержит одно или более отверстий для текучей среды на расположенной выше по стволу скважины части своей боковой стенки;- a valve body characterized by the presence of a longitudinal channel, and the valve body contains one or more openings for a fluid medium located above the wellbore part of its side wall;

- скользящую муфту, характеризующуюся наличием продольного канала и профилем муфты на нем, причем скользящая муфта размещена с возможностью скользящего перемещения в продольном канале корпуса клапана и выполнена с возможностью перемещения между расположенным выше по стволу скважины закрытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды закрыты, и расположенным ниже по стволу скважины открытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды открыты; и- a sliding sleeve, characterized by the presence of a longitudinal channel and a profile of the sleeve on it, and the sliding sleeve is placed with the possibility of sliding movement in the longitudinal channel of the valve body and is configured to move between a closed position located above the wellbore, in which one or more holes for the fluid medium closed, and located below the wellbore open position in which one or more openings for the fluid are open; and

- цанговый элемент, размещаемый в продольном канале скользящей муфты и характеризующийся уникальным фиксирующим профилем, указанный уникальный фиксирующий профиль выполнен с возможностью сопрягаемого зацепления с указанным профилем муфты;- a collet element placed in the longitudinal channel of the sliding sleeve and characterized by a unique locking profile, said unique locking profile is made with the possibility of mating engagement with the specified profile of the coupling;

причем скользящая муфта дополнительно содержит стопорное кольцо, образующее первый упорный заплечик, который предотвращает перемещение цангового элемента вниз по стволу скважины относительно скользящей муфты, когда указанный уникальный фиксирующий профиль указанного цангового элемента входит в сопрягаемое зацепление с указанным профилем муфты указанного муфтового элемента.wherein the sliding sleeve further comprises a retaining ring defining a first abutment shoulder that prevents the collet element from moving downhole relative to the sliding sleeve when said unique locking profile of said collet element mates with said sleeve profile of said sleeve element.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере указанному упорному заплечику указанного стопорного кольца придана твердость, которая больше твердости материала скользящей муфты, или он содержит материал, характеризующийся твердостью, которая больше твердости скользящей муфты.In some embodiments, at least said abutment shoulder of said retaining ring has a hardness that is greater than that of the sliding sleeve material, or it comprises a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления указанное стопорное кольцо состоит из материала, характеризующегося твердостью, которая больше твердости материала скользящей муфты.In some embodiments, said retaining ring is comprised of a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере указанному упорному заплечику указанного стопорного кольца придана твердость, равная твердости расположенной ниже по стволу скважины части уникального фиксирующего профиля указанного цангового элемента.In some embodiments, at least said stop shoulder of said stop ring is hard enough to be equal to that of the downhole portion of the unique retaining profile of said collet element.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик стопорного кольца состоит из материала, характеризующегося твердостью, приблизительно равной твердости расположенной ниже по стволу скважины части уникального фиксирующего профиля указанного цангового элемента.In some embodiments, the stop collar shoulder is comprised of a material having a hardness approximately equal to that of the downhole portion of the unique retaining profile of said collet element.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере указанный упорный заплечик указанного стопорного кольца состоит из материала, выбранного из группы материалов, включающей карбид вольфрама, кобальт-хромовые сплавы, азотированные стали или их комбинации.In some embodiments, at least said shoulder of said retaining ring is comprised of a material selected from the group of materials including tungsten carbide, cobalt-chromium alloys, nitrided steels, or combinations thereof.

Согласно некоторым вариантам осуществления указанный профиль муфты на указанной скользящей муфте расположен выше по стволу скважины относительно стопорного кольца.In some embodiments, said sleeve profile on said sliding sleeve is located uphole relative to the retaining ring.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик образует острый угол относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика.In some embodiments, the thrust shoulder forms an acute angle with respect to the longitudinal axis of the spool valve such that the inner edge of said thrust shoulder is located higher up the wellbore than the outer edge of said thrust shoulder.

Согласно некоторым вариантам осуществления скользящая муфта ниже по стволу скважины относительно указанного стопорного кольца дополнительно содержит соединительную часть; и указанная скользящая муфта дополнительно содержит защитную муфту, причем расположенный выше по стволу скважины конец указанной защитной муфты соединен с указанной соединительной частью, указанная защитная муфта проходит вниз по стволу скважины. Стопорное кольцо представляет собой кольцевой элемент; и скользящая муфта дополнительно содержит седло стопорного кольца для размещения стопорного кольца между седлом стопорного кольца и расположенным выше по стволу скважины концом защитной муфты.In some embodiments, the sliding sleeve further downhole with respect to said retaining ring further comprises a connecting portion; and said sliding sleeve further comprises a protective sleeve, wherein an upbore end of said sleeve is connected to said connecting portion, said sleeve extending down the wellbore. The retaining ring is an annular element; and the sliding sleeve further comprises a retaining ring seat for positioning the retaining ring between the retaining ring seat and an uphole end of the shielding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления защитная муфта образует кольцевое пространство между частью своей внешней периферии и указанным корпусом клапана, когда скользящая муфта находится в закрытом положении; и защитная муфта изолирует кольцевое пространство от второго канала.In some embodiments, the shielding sleeve defines an annular space between a portion of its outer periphery and said valve body when the sliding sleeve is in a closed position; and a protective sleeve insulates the annular space from the second channel.

Согласно некоторым вариантам осуществления указанный уникальный фиксирующий профиль цангового элемента содержит упорный заплечик на своем расположенном ниже по стволу скважины конце для зацепления с упорным заплечиком стопорного кольца.In some embodiments, said unique collet retaining profile includes a stop shoulder at its downhole end to engage with the stop ring stop shoulder.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик на указанном цанговом элементе образует острый угол относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика на указанном цанговом элементе расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика на указанном цанговом элементе.In some embodiments, the thrust shoulder on said collet element forms an acute angle with respect to the longitudinal axis of the spool valve, whereby the inner edge of said thrust shoulder on said collet element is located higher up the wellbore than the outer edge of said thrust shoulder on said collet element.

Согласно некоторым вариантам осуществления уникальный фиксирующий профиль указанного цангового элемента представляет собой гибкий в радиальном направлении профиль цанги, выполненный с возможностью сопрягаемого зацепления с указанным профилем муфты на указанной скользящей муфте.In some embodiments, the unique retaining profile of said collet member is a radially flexible collet profile configured to mate with said sleeve profile on said sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления цанговый элемент дополнительно содержит цилиндрическую расположенную выше по стволу скважины часть, цилиндрическую расположенную ниже по стволу скважины часть и множество гибких лепестков между ними, соединенных с расположенной выше по стволу скважины и расположенной ниже по стволу скважины частями, на указанных гибких лепестках расположен указанный уникальный фиксирующий профиль.In some embodiments, the collet element further comprises a cylindrical up-borehole portion, a cylindrical down-borehole portion, and a plurality of flexible petals therebetween, connected to an up-borehole and down-borehole portions, on said flexible petals specified unique fixing profile.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается золотниковый клапан для открывания одного или более отверстий для текучей среды в эксплуатационной колонне. Скользящая муфта содержит:In one aspect of the present invention, there is provided a slide valve for opening one or more fluid openings in a production string. The sliding sleeve contains:

корпус клапана, характеризующийся наличием продольного канала, причем корпус клапана содержит указанное одно или более отверстий для текучей среды на расположенной выше по стволу скважины части своей боковой стенки; иa valve body, characterized by the presence of a longitudinal channel, and the valve body contains the specified one or more openings for a fluid medium located above the wellbore part of its side wall; and

скользящую муфту, размещенную в продольном канале корпуса клапана и выполненную с возможностью перемещения между расположенным выше по стволу скважины закрытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды закрыты, и расположенным ниже по стволу скважины открытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды открыты;a sliding sleeve disposed in the longitudinal bore of the valve body and configured to move between an up-borehole closed position in which one or more fluid openings are closed, and a down-borehole open position in which one or more fluid openings fluid open;

причем скользящая муфта содержит:moreover, the sliding sleeve contains:

- корпус муфты, характеризующийся наличием продольного канала; и- the body of the coupling, characterized by the presence of a longitudinal channel; and

- защитную муфту, расположенную ниже по стволу скважины относительно корпуса муфты;- a protective sleeve located below the wellbore relative to the sleeve body;

причем по меньшей мере соединительная часть защитной муфты размещена в корпусе муфты для соединения защитной муфты с корпусом муфты;moreover, at least the connecting part of the protective sleeve is located in the sleeve body for connecting the protective sleeve to the sleeve body;

по меньшей мере когда скользящая муфта находится в закрытом положении, между защитной муфтой и корпусом клапана образуется кольцевое пространство; иat least when the sliding sleeve is in the closed position, an annular space is formed between the protective sleeve and the valve body; and

защитная муфта изолирует кольцевое пространство от продольного канала корпуса клапана.a protective sleeve isolates the annular space from the longitudinal bore of the valve body.

Согласно некоторым вариантам осуществления скользящая муфта дополнительно содержит упорный заплечик для предотвращения перемещения цанги вниз по стволу скважины в продольном канале скользящей муфты.In some embodiments, the slide sleeve further comprises a stop shoulder to prevent the collet from moving downhole in the longitudinal bore of the slide sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик характеризуется первым острым углом относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика.In some embodiments, the thrust shoulder has a first acute angle relative to the longitudinal axis of the spool valve such that the inner edge of said thrust shoulder is located higher up the wellbore than the outer edge of said thrust shoulder.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик образован стопорным кольцом, размещенным в скользящей муфте.In some embodiments, the thrust shoulder is formed by a retaining ring housed in a sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления корпус муфты содержит седло стопорного кольца для размещения стопорного кольца между седлом стопорного кольца и расположенным выше по стволу скважины концом защитной муфты.In some embodiments, the sleeve housing includes a retaining ring seat for positioning a retaining ring between the retaining ring seat and an uphole end of the shield collar.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере указанному упорному заплечику придана твердость, которая больше твердости материала скользящей муфты, или он содержит материал, характеризующийся твердостью, которая больше твердости скользящей муфты.In some embodiments, at least said abutment shoulder is given a hardness that is greater than that of the sliding sleeve material, or it comprises a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления указанное стопорное кольцо состоит из материала, характеризующегося твердостью, которая больше твердости материала скользящей муфты.In some embodiments, said retaining ring is comprised of a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере указанному упорному заплечику придана твердость, равная твердости уникального фиксирующего профиля цангового элемента.In some embodiments, at least said abutment shoulder is given a hardness equal to that of the unique retaining profile of the collet element.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик состоит из материала, характеризующегося твердостью, приблизительно равной твердости расположенной ниже по стволу скважины части уникального фиксирующего профиля цангового элемента.In some embodiments, the thrust shoulder is comprised of a material having a hardness approximately equal to that of the downhole portion of the unique retaining profile of the collet element.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Дополнительные преимущества и другие варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидны из приведенного выше описания вместе со следующим подробным описанием различных конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, рассматриваемым вместе с прилагаемыми фигурами, каждая из которых не имеет ограничительного характера, на которых:Additional advantages and other embodiments of the present invention will become apparent from the above description, together with the following detailed description of various specific embodiments of the present invention, taken in conjunction with the accompanying figures, each of which is non-limiting, in which:

на фиг. 1 показан вид в сечении скважинного инструмента в форме золотникового клапана, который содержит корпус клапана и скользящую муфту, выполненную с возможностью перемещения в нем, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, причем скользящая муфта находится в закрытом положении, а также показана используемая защитная муфта;in fig. 1 is a cross-sectional view of a spool valve-shaped downhole tool that includes a valve body and a sliding sleeve movable therein, in accordance with some embodiments of the present invention, the sliding sleeve being in a closed position, and showing the protective sleeve being used;

на фиг. 2 показан вид в сечении корпуса клапана скважинного инструмента, показанного на фиг. 1, без защитной муфты;in fig. 2 is a cross-sectional view of a valve body of the downhole tool shown in FIG. 1, without protective sleeve;

на фиг. 3 показан вид в сечении скользящей муфты скважинного инструмента, показанного на фиг. 1, на котором изображена дополнительная защитная муфта;in fig. 3 is a cross-sectional view of the sliding sleeve of the downhole tool of FIG. 1, which shows an additional protective sleeve;

на фиг. 4 показан вид в сечении корпуса скользящей муфты, показанной на фиг. 3;in fig. 4 is a cross-sectional view of the body of the sliding sleeve shown in FIG. 3;

на фиг. 5 показан вид в сечении защитной муфты скользящей муфты, показанной на фиг. 3;in fig. 5 is a cross-sectional view of the protective sleeve of the sliding sleeve shown in FIG. 3;

на фиг. 6 показан вид в сечении стопорного кольца скользящей муфты, показанной на фиг. 3;in fig. 6 is a cross-sectional view of the retaining ring of the sliding sleeve shown in FIG. 3;

на фиг. 7 показан вид в сечении с пространственным разнесением скользящей муфты, показанной на фиг. 3, с изображением процесса сборки скользящей муфты;in fig. 7 is an exploded sectional view of the sliding sleeve shown in FIG. 3, showing the assembly process of the sliding sleeve;

на фиг. 8 показан вид в сечении цанги для приведения в действие золотникового клапана, показанного на фиг. 1;in fig. 8 is a cross-sectional view of a collet for actuating the slide valve of FIG. 1;

на фиг. 9-12А показаны виды в сечении цанги, показанной на фиг. 8, и соответствующего золотникового клапана, показанного на фиг. 1, с изображением процесса входа цанги в соответствующий золотниковый клапан и зацепления с фиксацией с ним;in fig. 9-12A are cross-sectional views of the collet shown in FIG. 8 and the corresponding slide valve shown in FIG. 1, depicting the process of entering the collet into the corresponding spool valve and engaging and locking with it;

на фиг. 12 В показан увеличенный вид в сечении части фиг. 12А, на котором показаны профилированные области цанги и соответствующего золотникового клапана, когда цанга находится в зацеплении с фиксацией в соответствующей скользящей муфте;in fig. 12B is an enlarged sectional view of a portion of FIG. 12A, which shows the profiled regions of the collet and associated slide valve when the collet is engaged with a lock in the corresponding sliding sleeve;

на фиг. 13 показан схематический вид в сечении цанги, показанной на фиг. 8, зафиксированной в соответствующем золотниковом клапане, показанном на фиг. 1, и шар, сброшенный в золотниковый клапан для перевода золотникового клапана в открытое положение;in fig. 13 is a schematic sectional view of the collet shown in FIG. 8 fixed in the corresponding spool valve shown in FIG. 1, and a ball dropped into the slide valve to move the slide valve to the open position;

на фиг. 14 показан схематический вид в сечении скользящей муфты золотникового клапана, показанного на фиг. 13, приведенной в движение давлением посредством шара и цанги в открытое положение для открывания отверстий для текучей среды для гидроразрыва пласта;in fig. 14 is a schematic cross-sectional view of the slide sleeve of the spool valve shown in FIG. 13, driven by ball and collet pressure to an open position to expose fracturing fluid holes;

на фиг. 15А показан схематический вид в сечении скользящей муфты золотникового клапана, приведенной в движение давлением посредством шара и цанги в открытое положение для открывания отверстий для текучей среды для гидроразрыва пласта, согласно альтернативному варианту осуществления, причем лепестки цанги могут быть приведены в движение давлением для расширения радиально наружу при воздействии направленного вверх по стволу скважины давления жидкости, и сжатие цанги приводит к расширению лепестков радиально наружу для дополнительного зацепления со скользящей муфтой в целях улучшения зацепления и сопротивления давлению;in fig. 15A is a schematic cross-sectional view of a slide valve sleeve actuated by ball and collet pressure to open to expose fracturing fluid openings, in accordance with an alternative embodiment, the collet petals may be pressure actuated to expand radially outward when the fluid pressure is directed up the wellbore, and the compression of the collet causes the petals to expand radially outward for additional engagement with the sliding sleeve in order to improve engagement and pressure resistance;

на фиг. 15 В показан увеличенный вид в сечении части фиг. 15А, на котором показана расширенная радиально наружу цанга, находящаяся в зацеплении со скользящей муфтой;in fig. 15B is an enlarged sectional view of a portion of FIG. 15A showing a radially outwardly flared collet engaging a sliding sleeve;

на фиг. 16 показан схематический вид обсадной колонны, характеризующейся наличием множества золотниковых клапанов, показанных на фиг. 1, выступающих в ствол скважины для гидроразрыва подземного пласта, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;in fig. 16 is a schematic view of a casing having a plurality of slide valves as shown in FIG. 1 protruding into a wellbore for fracturing a subterranean formation, in accordance with some embodiments of the present invention;

на фиг. 17А показан вид в сечении цанги согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления;in fig. 17A is a cross-sectional view of a collet in accordance with some alternative embodiments;

на фиг. 17В показан увеличенный вид в сечении части фиг. 17А, на котором показано шаровое седло цанги;in fig. 17B is an enlarged sectional view of a portion of FIG. 17A showing a collet ball seat;

на фиг. 18 показан вид в сечении конкретного примера цанги, показанной на фиг. 17А, размещенной в скользящей муфте, показанной на фиг. 3, и шар, размещенный в цанге, которая выполнена с возможностью расширения радиально наружу в расширяемой металлической части цанги для образования уплотнения металл-металл между цангой и скользящей муфтой при посадке шара в шаровое седло цанги и воздействии направленного вверх по стволу скважины давления жидкости на шар;in fig. 18 is a cross-sectional view of a specific example of the collet shown in FIG. 17A housed in the sliding sleeve shown in FIG. 3, and a ball housed in a collet, which is configured to expand radially outward in an expandable metal part of the collet to form a metal-to-metal seal between the collet and the sliding sleeve when the ball fits into the ball seat of the collet and the upward fluid pressure is applied to the ball ;

на фиг. 19 показан вид в сечении цанги согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления;in fig. 19 is a cross-sectional view of a collet in accordance with some alternative embodiments;

на фиг. 20A-20D показаны схематические виды множества профилей муфты и их соответствующих профилей цанги согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления;in fig. 20A-20D are schematic views of a plurality of sleeve profiles and their respective collet profiles, according to some alternative embodiments;

на фиг. 21А показан схематический вид профиля муфты и соответствующего профиля цанги для изображения параметров, связанных с конструкцией профилей;in fig. 21A is a schematic view of a sleeve profile and associated collet profile for depicting profile design related parameters;

на фиг. 21В показано схематическое изображение, демонстрирующее профиль цанги, стыкуемый с профилем муфты;in fig. 21B is a schematic view showing a collet profile mating with a sleeve profile;

на фиг. 21С показано схематическое изображение, демонстрирующее профиль цанги и профиль муфты, показанные на фиг. 21 В, причем профиль цанги размещен в профиле муфты;in fig. 21C is a schematic diagram showing the collet profile and the sleeve profile shown in FIG. 21 B, and the collet profile is located in the sleeve profile;

на фиг. 22-49 показаны схематические изображения различных конструкций профилированных областей скользящей муфты и цанги;in fig. 22-49 are schematic views of various designs of the profiled regions of the sliding sleeve and collet;

на фиг. 50 показано схематическое изображение примера колонны труб, характеризующейся наличием множества золотниковых клапанов, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;in fig. 50 is a schematic diagram of an example of a pipe string having a plurality of slide valves in accordance with some embodiments of the present invention;

на фиг. 51 показано схематическое изображение набора удлиненных профилей муфты и цанги согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения;in fig. 51 is a schematic illustration of a set of elongated sleeve and collet profiles according to some alternative embodiments of the present invention;

на фиг. 52 показано схематическое изображение набора удлиненных профилей муфты и цанги согласно еще одним некоторым альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения;in fig. 52 is a schematic illustration of a set of elongated sleeve and collet profiles according to some further alternative embodiments of the present invention;

на фиг. 53 показано схематическое изображение набора удлиненных профилей муфты и цанги согласно другим некоторым альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения;in fig. 53 is a schematic illustration of a set of elongated sleeve and collet profiles according to some other alternative embodiments of the present invention;

на фиг. 54-57 показаны схематические изображения набора удлиненных профилей муфты и цанги согласно некоторым другим вариантам осуществления настоящего изобретения;in fig. 54-57 are schematic views of a set of elongated sleeve and collet profiles according to some other embodiments of the present invention;

на фиг. 58-61 показаны схематические изображения набора удлиненных профилей муфты и цанги согласно еще одним некоторым другим вариантам осуществления настоящего изобретения;in fig. 58-61 are schematic illustrations of a set of elongated sleeve and collet profiles in accordance with some other embodiments of the present invention;

на фиг. 62 показано схематическое изображение набора удлиненных профилей муфты и цанги согласно другим некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения; иin fig. 62 is a schematic illustration of a set of elongated sleeve and collet profiles in accordance with some other embodiments of the present invention; and

на фиг. 63A-63F показаны схематические изображения профиля цанги на цанге и профиля муфты на скользящей муфте согласно некоторым вариантам осуществления, причем лепестки цанги могут быть приведены в движение давлением для расширения радиально наружу при воздействии направленного вверх по стволу скважины давления жидкости, и сжатие цанги приводит к расширению лепестков радиально наружу для дополнительного зацепления со скользящей муфтой в целях улучшения зацепления и сопротивления давлению.in fig. 63A-63F are schematic illustrations of a collet profile on a collet and a collar profile on a sliding sleeve, in accordance with some embodiments, wherein the collet tabs may be pressure driven to expand radially outwardly when uphole fluid pressure is applied, and compression of the collet causes expansion. lobes radially outward for additional engagement with the sliding sleeve for improved engagement and pressure resistance.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

В вариантах осуществления согласно настоящему документу раскрывается активируемый давлением золотниковый клапан. В последующем описании термин «ниже по стволу скважины» относится к направлению по стволу скважины к концу ствола скважины, и может совпадать (например, в вертикальном стволе скважины) или может не совпадать (например, в горизонтальном стволе скважины) с направлением вниз. Термин «выше по стволу скважины» относится к направлению по стволу скважины к поверхности, и может совпадать (например, в вертикальном стволе скважины) или может не совпадать (например, в горизонтальном стволе скважины) с направлением вверх.In embodiments of the present document, a pressure activated spool valve is disclosed. In the following description, the term "downhole" refers to the direction of the wellbore towards the end of the wellbore, and may coincide (eg, in a vertical wellbore) or may not coincide (eg, in a horizontal wellbore) with the direction downward. The term "up-borehole" refers to the direction of the wellbore towards the surface, and may coincide (eg, in a vertical wellbore) or may not coincide (eg, in a horizontal wellbore) with an upward direction.

Согласно некоторым вариантам осуществления золотниковый клапан содержит корпус клапана, характеризующийся наличием продольного канала и одного или более отверстий для текучей среды на его боковой стенке. Скользящая муфта размещена в стволе и выполнена с возможностью перемещения между расположенным выше по стволу скважины закрытым положением, в котором отверстия для текучей среды заблокированы, и расположенным ниже по стволу скважины открытым положением, в котором отверстия для текучей среды открыты.In some embodiments, a spool valve includes a valve body characterized by a longitudinal bore and one or more fluid openings on a sidewall thereof. A sliding sleeve is positioned in the wellbore and is movable between an up-wellbore closed position in which the fluid openings are blocked and a down-wellbore open position in which the fluid openings are open.

Скользящая муфта содержит профилированную область на своей внутренней поверхности, состоящую из кольцевых канавок и гребней, образующих профиль муфты. Профилированная область содержит упорный заплечик на своем расположенном ниже по стволу скважины конце для фиксации цангового элемента (также называемого «цанга» для простоты описания), характеризующегося соответствующим профилем цанги на своей наружной поверхности. В настоящем документе термин «соответствующий» обозначает, что профиль цанги соответствует профилю скользящей муфты, вследствие чего профилированная область цанги может быть расположена в профилированной области скользящей муфты для фиксации цанги в скользящей муфте золотникового клапана.The sliding sleeve contains a profiled area on its inner surface, consisting of annular grooves and ridges that form the profile of the sleeve. The profiled region includes a stop shoulder at its downhole end for securing a collet element (also called a "collet" for ease of description) characterized by a corresponding collet profile on its outer surface. As used herein, the term “appropriate” means that the collet profile matches the slide sleeve profile, whereby the collet profiled region can be positioned in the slide sleeve profiled region to secure the collet in the slide sleeve of the slide valve.

Согласно некоторым вариантам осуществления расположенная выше по стволу скважины поверхность стопорного кольца наклонена радиально внутрь снизу вверх по стволу скважины с образованием упорного заплечика 194, характеризующегося острым углом α относительно продольной оси стопорного кольца.In some embodiments, the uphole surface of the retainer ring is tilted radially inwardly from the bottom up the wellbore to form a thrust shoulder 194 having an acute angle α with respect to the longitudinal axis of the retainer ring.

Согласно некоторым вариантам осуществления упорный заплечик образован стопорным кольцом, расположенным рядом с профилированной областью скользящей муфты.In some embodiments, the thrust shoulder is formed by a retaining ring adjacent to the profiled region of the sliding sleeve.

Согласно некоторым вариантам осуществления стопорное кольцо выполнено из высокопрочного материала, такого как карбид вольфрама, кобальт-хромовые сплавы и/или подобного.In some embodiments, the retaining ring is made of a high strength material such as tungsten carbide, cobalt chromium alloys, and / or the like.

Согласно некоторым вариантам осуществления цанга выполнена в форме гильзы и содержит расположенную выше по стволу скважины часть, расположенную ниже по стволу скважины часть и множество продольных лепестков, установленных своими продольно противоположными концами на расположенных выше по стволу скважины и ниже по стволу скважины частях. Одна или более, или все из продольных лепестков являются гибкими и профилированными для образования профиля цанги.In some embodiments, the collet is in the form of a sleeve and includes an upbore portion, a downhole portion, and a plurality of longitudinal lobes mounted at their longitudinally opposite ends on upbore and downhole portions. One or more or all of the longitudinal petals are flexible and profiled to form a collet profile.

Согласно некоторым вариантам осуществления расположенная выше по стволу скважины часть цанги содержит шаровое седло для размещения в нем шара, сбрасываемого из положения выше по стволу скважины, для приведения в действие золотникового клапана.In some embodiments, the up-borehole portion of the collet includes a ball seat for receiving a ball that is dropped from an up-bore position to actuate a slide valve.

Согласно некоторым вариантам осуществления цанга содержит металлическую расположенную выше по стволу скважины часть, которая выполнена с возможностью расширения радиально наружу, вследствие чего, когда цанга размещена в соответствующем золотниковом клапане и шар посажен в шаровое седло цанги, давление жидкости, воздействующее на шар, может обеспечить расширение радиально наружу расширяемой расположенной выше по стволу скважины части и прижимание к внутренней поверхности скользящей муфты с образованием уплотнения металл-металл на поверхности контакта между скользящей муфтой и цангой.In some embodiments, the collet includes a metal up-borehole portion that expands radially outwardly such that when the collet is positioned in a suitable spool valve and the ball is seated in the ball seat of the collet, fluid pressure on the ball can expand. radially outward of the expandable up-borehole portion and pressing against the inner surface of the sliding sleeve to form a metal-to-metal seal at the interface between the sliding sleeve and the collet.

Согласно некоторым вариантам осуществления шаровое седло цанги содержит наклонную поверхность.In some embodiments, the collet ball seat includes an inclined surface.

Согласно некоторым вариантам осуществления угол наклона θ наклонной поверхности шарового седла составляет приблизительно 55° относительно продольной опорной линии. Согласно некоторым вариантам осуществления угол наклона θ составляет приблизительно 35°. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления угол наклона θ составляет от приблизительно 50° до приблизительно 60°. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления угол наклона θ составляет от приблизительно 40° до приблизительно 70°. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления угол наклона θ составляет от приблизительно 30° до приблизительно 80°.In some embodiments, the angle of inclination θ of the sloped surface of the ball seat is approximately 55 ° with respect to the longitudinal reference line. In some embodiments, the angle of inclination θ is approximately 35 °. In some alternative embodiments, the angle of inclination θ is from about 50 ° to about 60 °. In some alternative embodiments, the angle of inclination θ is from about 40 ° to about 70 °. In some alternative embodiments, the angle of inclination θ is from about 30 ° to about 80 °.

На фиг. 1 показан скважинный инструмент, в целом обозначенный ссылочной позицией 100. Согласно этим вариантам осуществления скважинный инструмент 100 выполнен в виде скважинного золотникового клапана и содержит трубный клапанный узел 102, характеризующийся наличием продольного канала 104 и скользящей муфты 106, размещенной в канале 104. Скользящая муфта 106 зафиксирована одним или более срезными штифтами 108 в расположенном выше по стволу скважины закрытом положении, в котором одно или более отверстий 110 для текучей среды на трубном узле 102 закрыты, и содержит продольный канал для размещения соответствующей цанги, описанной ниже в настоящем документе. Под действием направленного вниз по стволу скважины давления жидкости цанга может перемещать скользящую муфту 106 из закрытого положения в расположенное ниже по стволу скважины открытое положение для открывания одного или более отверстий 110 для текучей среды для осуществления гидроразрыва подземного пласта (описанного ниже).FIG. 1 illustrates a downhole tool generally designated 100. In these embodiments, the downhole tool 100 is configured as a downhole spool valve and includes a tubular valve assembly 102 characterized by a longitudinal bore 104 and a sliding sleeve 106 disposed in bore 104. Sliding sleeve 106 is secured by one or more shear pins 108 in an uphole closed position in which one or more fluid openings 110 on tubing 102 are closed, and includes a longitudinal bore for receiving a corresponding collet described later herein. Under the action of downhole fluid pressure, the collet can move the sliding sleeve 106 from a closed position to a downhole open position to expose one or more fluid openings 110 for fracturing a subterranean formation (described below).

Как показано на фиг. 2, трубный узел 102 содержит трубчатый корпус 112 клапана, соединенный с возможностью отсоединения с верхним переводником 114 и нижним переводником 116, которые расположены выше по стволу скважины и ниже по стволу скважины относительно него соответственно, посредством резьбы 118 и фиксирующего винта 120, и оснащенный уплотнительный кольцом 122 для уплотнения соединения. Согласно этим вариантам осуществления расположенный ниже по стволу скважины конец верхнего переводника 114 и расположенный выше по стволу скважины конец нижнего переводника 116 образуют расположенный выше по стволу скважины и расположенный ниже по стволу скважины упоры 124 и 126 для ограничения перемещения скользящей муфты 106 между ними.As shown in FIG. 2, tubular assembly 102 includes a tubular valve body 112 detachably coupled to an upper sub 114 and a lower sub 116 located above and below the wellbore of the wellbore, respectively, through a thread 118 and a locking screw 120, and provided with a seal ring 122 to seal the connection. In these embodiments, the downhole end of the upper sub 114 and the upbore end of the lower sub 116 form the upbore and downhole stops 124 and 126 to restrict movement of the sliding sleeve 106 therebetween.

Согласно этим вариантам осуществления верхний переводник 114 содержит внутреннюю поверхность 128, сужающуюся от своего расположенного выше по стволу скважины конца к расположенному ниже по стволу скважины концу, вследствие чего внутренний диаметр (ВД) верхнего переводника 114 постепенно уменьшается от расположенного выше по стволу скважины конца к расположенному ниже по стволу скважины концу, чтобы способствовать введению цанги в золотниковый клапан 100 (описано ниже).In these embodiments, the top sub 114 includes an interior surface 128 that tapers from its upbore end to its downhole end so that the top sub 114 gradually decreases from the upbore end to the downhole end. down the wellbore end to facilitate insertion of the collet into spool valve 100 (described below).

Корпус 112 клапана содержит одно или более отверстий 110 для текучей среды на своей боковой стенке возле расположенного выше по стволу скважины конца 132 для выпуска жидкости под высоким давлением для гидроразрыва пласта в подземный пласт, когда скользящая муфта 106 сдвинута из закрытого положения в открытое положение под действием давления срабатывания. Корпус 112 клапана также содержит одно или более отверстий 136 под штифт, через которые проходят один или более срезных штифтов 108 (см фиг. 1) для фиксации скользящей муфты 106 в закрытом положении для закрывания отверстий 110. Корпус 112 клапана дополнительно содержит одну или более трапециевидных резьб 138 на внутренней поверхности возле своего расположенного ниже по стволу скважины конца 136.The valve body 112 includes one or more fluid openings 110 on its sidewall near the upbore end 132 for discharging high pressure fracturing fluid into the subterranean formation when the sliding sleeve 106 is moved from a closed position to an open position by the action of response pressure. The valve body 112 also includes one or more pin holes 136 through which one or more shear pins 108 (see FIG. 1) extend to lock the sliding sleeve 106 in a closed position to cover the holes 110. The valve body 112 further comprises one or more trapezoidal threads 138 on the inner surface near its downhole end 136.

На фиг. 3 показан вид в сечении скользящей муфты 106 и корпуса 152 муфты, имеющего канал 151. Скользящая муфта 106 характеризуется наружным диаметром (НД), равным или немного меньшим ВД корпуса 112 клапана, что обеспечивает возможность перемещения скользящей муфты 106 в корпусе 112 клапана. Согласно этим вариантам осуществления скользящая муфта 106 содержит корпус 152 муфты, в котором размещена по меньшей мере соединительная часть 153 защитной муфты 154, расположенной ниже по стволу скважины от него, посредством резьбы 156 на внутренней поверхности корпуса 152 муфты (см. фиг. 4) и соответствующей резьбы 158 на наружной поверхности защитной муфты 154 (см. фиг. 5) для соединения с защитной муфтой 154 с возможностью отсоединения.FIG. 3 is a cross-sectional view of a sliding sleeve 106 and a sleeve body 152 having a bore 151. The sliding sleeve 106 has an outside diameter (OD) equal to or slightly less than the ID of the valve body 112 to allow the sliding sleeve 106 to move within the valve body 112. In these embodiments, the sliding sleeve 106 includes a sleeve body 152 that houses at least a connecting portion 153 of a shield sleeve 154 located downhole therefrom by threads 156 on the inner surface of the sleeve body 152 (see FIG. 4) and corresponding threads 158 on the outer surface of the protective sleeve 154 (see Fig. 5) for connection with the protective sleeve 154 with the possibility of disconnection.

Как показано на фиг. 4, корпус 152 муфты может содержать на своей наружной поверхности одно или более проходящих по окружности уплотнительных колец 168 в подходящих местах при необходимости, например возле верхнего конца 164 корпуса 152 муфты, для уплотнения поверхности контакта между корпусом 112 клапана и скользящей муфтой 106 (см. фиг. 1).As shown in FIG. 4, the sleeve body 152 may include, on its outer surface, one or more circumferential o-rings 168 at suitable locations as needed, such as near the top end 164 of the sleeve body 152, to seal the contact surface between the valve body 112 and the sliding sleeve 106 (see FIG. Fig. 1).

Корпус 152 муфты также содержит одно или более отверстий под штифт или углублений 170 в местах, соответствующих местам размещения отверстий 136 под штифт на корпусе 112 клапана для размещения срезных штифтов 108, когда скользящая муфта 106 установлена в канале 104 корпуса 112 клапана в закрытом положении, и одно или более колец 172 с трапециевидной резьбой вокруг расположенного ниже по стволу скважины конца 166 для зацепления с трапециевидной резьбой 138 на внутренней поверхности корпуса 112 клапана, когда скользящая муфта 106 находится в открытом положении.The clutch body 152 also includes one or more pin holes or recesses 170 at locations corresponding to the locations of the pin holes 136 on the valve body 112 to accommodate the shear pins 108 when the slide sleeve 106 is installed in the bore 104 of the valve body 112 in a closed position, and one or more trapezoidal threaded rings 172 around a downhole end 166 for engaging with trapezoidal threads 138 on the inner surface of valve body 112 when sliding sleeve 106 is in an open position.

На своей внутренней поверхности корпус 152 муфты выполнен из подходящего материала, такого как сталь, и содержит обращенное вниз по стволу скважины седло 180 стопорного кольца, расположенное выше по стволу скважины от резьбы 156 и доступное от расположенного ниже по стволу скважины конца 166 корпуса 152 муфты для размещения и поддержки высокопрочного стопорного кольца 192, и профилированную область 182, расположенную выше по стволу скважины от седла 180 стопорного кольца и рядом с ним (соответственно, другая область внутренней поверхности скользящей муфты 106 называется непрофилированной областью).On its inner surface, the sleeve body 152 is made of a suitable material, such as steel, and includes a downhole retainer ring seat 180 located uphole of the threads 156 and accessible from the downhole end 166 of the sleeve body 152 for placement and support of the high strength retaining ring 192, and a profiled region 182 located uphole from and adjacent to the retainer ring seat 180 (accordingly, the other region of the inner surface of the sliding sleeve 106 is referred to as the non-profiled region).

Профилированная область 182 на корпусе 152 муфты содержит одну, предпочтительно две или более кольцевых канавок 184, таких как канавки 184А и 184В, которые образуют уникальный фиксирующий профиль (также называемый «профилем муфты»). Каждая канавка 184 содержит расположенную выше по стволу скважины стенку, наклоненную радиально внутрь снизу вверх по стволу скважины и характеризующуюся тупым углом относительно продольной оси корпуса 152 муфты. Каждая канавка 184 также содержит расположенную ниже по стволу скважины стенку, проходящую под прямым или острым углом. То есть расположенная ниже по стволу скважины стенка каждой канавки 184 либо перпендикулярна продольной оси корпуса 152 муфты, либо наклонена радиально внутрь снизу вверх по стволу скважины и образует острый угол относительно продольной оси корпуса 152 муфты. С помощью канавок 184 в профилированную область 182 может входить цанга 200 с соответствующим профилем 212 наружной поверхности («соответствующая цанга»), причем цанги 200 с несоответствующими профилями наружной поверхности («несоответствующие цанги») проходят через нее (описано ниже).The profiled region 182 on the sleeve body 152 comprises one, preferably two or more annular grooves 184, such as grooves 184A and 184B, which form a unique locking profile (also referred to as a “sleeve profile”). Each groove 184 comprises an up-borehole wall that slopes radially inwardly from the bottom up the borehole and has an obtuse angle with respect to the longitudinal axis of the sleeve body 152. Each groove 184 also includes a wall downhole or at a right angle or an acute angle. That is, the downhole wall of each groove 184 is either perpendicular to the longitudinal axis of the sleeve body 152 or tilts radially inwardly from the bottom up the wellbore and forms an acute angle with respect to the longitudinal axis of the sleeve body 152. The grooves 184 allow a collet 200 with a matching outer surface profile 212 ("matching collet") to enter the profiled region 182, with the collets 200 with inappropriate outer surface profiles ("mismatched collets") passing therethrough (described below).

В зависимости от количества канавок 184, ВД профилированной области 182 на скользящей муфте 106 может варьировать в разных местах в продольном направлении из-за наличия канавок 184. Однако минимальный ВД профилированной области 182, включая стопорное кольцо 192, как правило, представляет собой минимальный ВД скользящей муфты 106. Другими словами, минимальный ВД скользящей муфты 106 находится на участке профилированной области 184 и стопорного кольца 192.Depending on the number of grooves 184, the ID of the profiled region 182 on the sliding sleeve 106 may vary in different locations in the longitudinal direction due to the presence of the grooves 184. However, the minimum ID of the profiled region 182, including the circlip 192, is generally the minimum ID of the sliding of the sleeve 106. In other words, the minimum ID of the sliding sleeve 106 is located at the portion of the profiled region 184 and the retaining ring 192.

Наружный диаметр профиля 212 цанги на цанге 200 больше минимального ВД профилированной области 182 на корпусе 152 муфты для обеспечения начального минимального зацепления, в случае соответствующей цанги, профиля 212 цанги на такой соответствующей цанге 200 с профилированной областью 182 на корпусе 152 муфты, но в случае воздействия давления жидкости на цангу 200 НД профилированной области 212 может существенно превышать минимальный ВД профилированной области 182 на корпусе 152 муфты для обеспечения максимального зацепления профилированной области 212 на цанге 200 с профилированной областью 182, что более подробно описывается ниже.The outer diameter of the collet profile 212 on the collet 200 is greater than the minimum ID of the profiled region 182 on the sleeve body 152 to provide an initial minimum engagement, in the case of a corresponding collet, the collet profile 212 on such a corresponding collet 200 with the profiled region 182 on the sleeve body 152, but in the event of an impact fluid pressure on collet 200 OD of profiled area 212 may significantly exceed the minimum ID of profiled area 182 on sleeve body 152 to maximize engagement of profiled area 212 on collet 200 with profiled area 182, which is described in more detail below.

Примечательно, что НД цанги 200 на участке шарового седла 214 вначале меньше ВД как канала 151, так и профилированной области 184 на корпусе 152 муфты. Однако цанга 200 выполнена с возможностью расширения радиально наружу на участке шарового седла 214 при воздействия направленного вверх по стволу скважины давления жидкости на шар 242, когда он посажен в шаровое седло 214, таким образом, который более подробно описан ниже, чтобы вызвать ее радиальное расширение (т.е. увеличение НД цанги 200 на участке шарового седла 214), чтобы он стал очень близок или равен внутреннему диаметру канала 151 в корпусе 152 муфты для обеспечения полезных эффектов и преимуществ, которые более подробно описаны ниже.It is noteworthy that the OD of the collet 200 in the area of the ball seat 214 is initially less than the ID of both the channel 151 and the profiled region 184 on the sleeve body 152. Collet 200, however, is configured to expand radially outwardly at a portion of ball seat 214 when up-borehole fluid pressure is applied to ball 242 as it is seated in ball seat 214 in a manner that is described in more detail below to cause its radial expansion ( i.e., increasing the OD of collet 200 in the area of the ball seat 214) to be very close to or equal to the bore 151 in the sleeve body 152 to provide beneficial effects and benefits that are described in more detail below.

Стопорное кольцо 192 выполнено из материала, характеризующегося твердостью, которая больше твердости материала скользящей муфты 106. Например, стопорное кольцо 192 выполнено из высокопрочного материала, такого как карбид вольфрама, кобальтохромовых сплавов (например, сплавов Стеллит), азотированных сталей и/или других подходящих высокопрочных сплавов, или их комбинации, для обеспечения улучшенного сопротивления давлению и износостойкости.Retaining ring 192 is made of a material having a hardness greater than that of sliding sleeve 106. For example, retaining ring 192 is made of high strength material such as tungsten carbide, cobalt chromium alloys (e.g. Stellite alloys), nitrided steels, and / or other suitable high strength alloys, or combinations thereof, to provide improved pressure resistance and wear resistance.

Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере упорному заплечику 194 стопорного кольца 192 (который подробнее описан ниже) придана твердость, которая больше твердости материала скользящей муфты 106, или он содержит материал, характеризующийся твердостью, которая больше твердости скользящей муфты 106.In some embodiments, at least the thrust shoulder 194 of the circlip 192 (which is described in more detail below) is hardened that is greater than that of the sliding sleeve 106, or it comprises a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve 106.

На фиг. 6 показан вид в сечении высокопрочного стопорного кольца 192. Стопорное кольцо 192 характеризуется НД, подходящим для посадки в седло 180 стопорного кольца корпуса 152 муфты, и характеризуется высотой сечения h, достаточной, чтобы оно проходило радиально внутрь за внутренний край седла 180 стопорного кольца. Согласно этим вариантам осуществления расположенная выше по стволу скважины поверхность стопорного кольца 192 наклонена радиально внутрь снизу вверх по стволу скважины с образованием на своем расположенном выше по стволу скважины боковом краю упорного заплечика 194, характеризующегося острым углом α относительно продольной оси золотникового клапана 100. Как будет более подробно описано ниже, упорный заплечик 194 стопорного кольца 192 может упираться в часть профиля цанги и входить в зацепление с соответствующим заплечиком цанги, когда профиль цанги входит в зацепление с профилем 182 муфты и предотвращает перемещение цангового элемента 200 вниз по стволу скважины относительно скользящей муфты. Таким образом, стопорное кольцо 192 также может называться «фиксирующим кольцом» для предотвращения перемещения цанги вниз по стволу скважины.FIG. 6 is a cross-sectional view of a high strength retaining ring 192. Retaining ring 192 has an OD suitable to fit into the retainer ring seat 180 of the sleeve body 152 and has a sectional height h sufficient to extend radially inward beyond the inner edge of the retainer ring seat 180. In these embodiments, the up-bore surface of the stop ring 192 is tilted radially inwardly from the bottom up the borehole to form at its up-bore lateral edge a thrust shoulder 194 having an acute angle α with respect to the longitudinal axis of the slide valve 100. As will be more detailed below, the stop shoulder 194 of the retaining ring 192 may abut a portion of the collet profile and engage with a corresponding collet shoulder when the collet profile engages the collar profile 182 and prevents the collet member 200 from moving downhole relative to the sliding sleeve. Thus, the retaining ring 192 may also be referred to as the “retaining ring” to prevent the collet from moving down the wellbore.

Как показано на фиг. 7, скользящая муфта 106 может быть собрана посредством вставки стопорного кольца 192 в корпус 152 муфты для посадки в седло 180 стопорного кольца. Затем, защитная муфта 154 «навинчивается» на расположенный ниже по стволу скважины конец корпуса 152 муфты за счет зацепления резьбы 158 защитной муфты 154 с резьбой 156 корпуса 152 муфты. Расположенный выше по стволу скважины конец 160 защитной муфты 154 прижимает стопорное кольцо 192 к седлу 180 стопорного кольца, вследствие чего стопорное кольцо 192 надежно размещается между ними. Собранная скользящая муфта 106 показана на фиг. 3.As shown in FIG. 7, the slide sleeve 106 may be assembled by inserting the retaining ring 192 into the sleeve body 152 to fit into the retainer ring seat 180. Then, the shield 154 is "screwed" onto the downhole end of the sleeve body 152 by engaging the threads 158 of the sleeve 154 with the threads 156 of the sleeve body 152. The uphole end 160 of the collar 154 presses the retaining ring 192 against the retainer ring seat 180 so that the retaining ring 192 is securely positioned therebetween. The assembled slide sleeve 106 is shown in FIG. 3.

Затем, золотниковый клапан 100 может быть собран посредством вставки скользящей муфты 106 в канал 104 корпуса 112 клапана с любого конца в закрытое положение, с фиксацией скользящей муфты 106 в этом положении посредством вставки срезного штифта или срезного винта 108 через отверстие 136 под штифт корпуса 112 клапана в отверстие 170 под штифт корпуса 152 муфты, и последующего соединения корпуса 112 клапана с верхним переводником 114 и нижним переводником 116. Собранный золотниковый клапан 100 показан на фиг. 1.Then, the spool valve 100 can be assembled by inserting the slide sleeve 106 into the bore 104 of the valve body 112 from either end to a closed position, locking the slide sleeve 106 in that position by inserting a shear pin or shear screw 108 through the pin hole 136 of the valve body 112. into the pin hole 170 of the coupling body 152, and then connecting the valve body 112 to the upper sub 114 and the lower sub 116. The assembled spool valve 100 is shown in FIG. 1.

Как показано на фиг. 1, скользящая муфта 106 характеризуется продольной длиной, которая больше расстояния между упорами 124 и 126 корпуса 112 клапана, вследствие чего, когда скользящая муфта 106 находится в закрытом положении, защитная муфта 154 находится в контакте с внутренней поверхностью нижнего переводника 116 для изоляции кольцевого пространства 196, которое находится в радиальном направлении между корпусом 112 клапана и скользящей муфтой 106 и в продольном направлении между расположенным ниже по стволу скважины концом 166 скользящей муфты 106 и упорным заплечиком 126, от канала 104 для предотвращения попадания цемента в кольцевое пространство 196, которое будет нарушать работу клапана.As shown in FIG. 1, the sliding sleeve 106 has a longitudinal length that is greater than the distance between the stops 124 and 126 of the valve body 112 so that when the sliding sleeve 106 is in the closed position, the shield sleeve 154 is in contact with the inner surface of the lower sub 116 to isolate the annular space 196 which is radially between the valve body 112 and the sliding sleeve 106 and longitudinally between the downhole end 166 of the sliding sleeve 106 and the thrust shoulder 126, away from bore 104 to prevent cement from entering the annulus 196, which would disrupt operation valve.

Как описано выше, золотниковый клапан 100 содержит профилированную область 182 внутренней поверхности, характеризующуюся уникальным фиксирующим профилем, который может принимать и фиксировать соответствующую цангу и пропускать через себя несоответствующую цангу.As described above, spool valve 100 includes a profiled inner surface region 182 characterized by a unique retaining profile that can receive and lock a matching collet and pass a non-matching collet therethrough.

На фиг. 8 показан вид в сечении цанги 200, которая согласно этим вариантам осуществления выполнена в виде цилиндрической гильзы, имеющей продольный канал 202. Цанга 200 в целом характеризуется НД (за исключением мест на выступах 222, описанных ниже), который немного меньше минимального ВД скользящей муфты 106, и содержит одно или более проходящих по окружности уплотнительных колец 204 на своей наружной поверхности в необходимых местах, при необходимости, для уплотнения поверхности контакта между цангой 200 и скользящей муфтой 106, когда цанга 200 зафиксирована в скользящей муфте 106.FIG. 8 shows a cross-sectional view of a collet 200, which in these embodiments is a cylindrical sleeve having a longitudinal bore 202. Collet 200 generally has an OD (except for locations on the projections 222 described below) that is slightly less than the minimum ID of the sliding sleeve 106. and includes one or more circumferentially extending O-rings 204 on its outer surface at desired locations, if necessary, to seal the contact surface between collet 200 and slide sleeve 106 when collet 200 is locked into slide sleeve 106.

Как показано, цанга 200 содержит цилиндрическую расположенную выше по стволу скважины часть 206, цилиндрическую расположенную ниже по стволу скважины часть 208 и среднюю часть 210, имеющую профилированную область 212 с уникальным фиксирующим профилем.As shown, collet 200 includes a cylindrical up-bore portion 206, a cylindrical down-bore portion 208, and a middle portion 210 having a profiled region 212 with a unique retaining profile.

Согласно этим вариантам осуществления расположенная выше по стволу скважины часть 206 содержит на своей внутренней поверхности шаровое седло 214 для шара, сброшенного из положения выше по стволу скважины. Расположенная выше по стволу скважины часть 206 также содержит уплотнительное кольцо 216 на своей внутренней поверхности для уплотнения поверхности контакта между шаром и расположенной выше по стволу скважины частью 206 цанги 200.In these embodiments, the up-wellbore portion 206 includes, on its inner surface, a ball seat 214 for a ball dropped from an up-wellbore position. The uphole portion 206 also includes an o-ring 216 on its inner surface to seal the contact surface between the ball and the upborehole portion 206 of the collet 200.

Средняя часть 210 содержит множество распределенных по окружности продольных лепестков 218, соединенных с расположенными выше по стволу скважины и ниже по стволу скважины частями 206 и 208. Согласно этим вариантам осуществления цанга 200 выполнена из металлической трубы посредством вырезания, пробивания или создания иным образом множества продольных пазов 220 в средней части 210 для образования лепестков 218.The middle portion 210 includes a plurality of circumferentially spaced longitudinal petals 218 connected to upbore and downhole portions 206 and 208. In these embodiments, the collet 200 is formed from a metal pipe by cutting, punching, or otherwise creating a plurality of longitudinal slots 220 in the middle 210 to form petals 218.

Одна или более, или все из продольных лепестков 218 выполнены из материала с упругой гибкостью, характеризующегося достаточной податливостью, и профилированы так, что каждая из них содержит один или более выступов 222, таких как выступы 222А и 222В в профилированной области 212, проходящие радиально наружу от их наружной поверхности, с образованием гибкого в радиальном направлении фиксирующего профиля (также называемого «профилем цанги»). Положения и размеры выступов 216 выбраны таким образом, что максимальный НД цанги 200 больше минимального ВД скользящей муфты 106, и профиль цанги соответствует профилю соответствующей скользящей муфты 106. Таким образом, когда цанга 200 входит в золотниковый клапан 100 с соответствующей скользящей муфтой 106 (например, золотниковый клапан 100 также называется «соответствующим золотниковым клапаном 100»), цанга 200 может быть зафиксирована в соответствующей скользящей муфте 106. Расположенный ниже всех по стволу скважины выступ 222 В содержит заплечик 236 на своей расположенной ниже по стволу скважины стороне, характеризующийся таким же острым углом α относительно продольной оси золотникового клапана 100, как и упорный заплечик 194.One or more or all of the longitudinal petals 218 are made of a material with resilient flexibility, characterized by sufficient pliability, and are profiled such that each of them contains one or more protrusions 222, such as protrusions 222A and 222B in the profiled region 212, extending radially outward from their outer surface to form a radially flexible retaining profile (also called a "collet profile"). The positions and sizes of the protrusions 216 are selected such that the maximum OD of the collet 200 is greater than the minimum ID of the sliding sleeve 106 and the profile of the collet matches the profile of the corresponding sliding sleeve 106. Thus, when the collet 200 enters the spool valve 100 with the corresponding sliding sleeve 106 (e.g. spool valve 100 is also referred to as "corresponding spool valve 100"), the collet 200 can be locked into a corresponding sliding sleeve 106. The lower bore lip 222B contains a shoulder 236 on its downhole side, characterized by the same acute angle α relative to the longitudinal axis of the slide valve 100, as well as the thrust shoulder 194.

На фиг. 9-12 показан пример перемещения цанги 200 в соответствующий золотниковый клапан 100 из положения выше по стволу скважины. Как показано на фиг. 9, когда цанга 200 входит в золотниковый клапан 100, сужающаяся внутренняя поверхность 128 верхнего переводника 114 направляет цангу 200 для входа в канал 104.FIG. 9-12 show an example of the movement of collet 200 into a corresponding spool valve 100 from a position up the wellbore. As shown in FIG. 9, when collet 200 enters spool valve 100, the tapered inner surface 128 of top sub 114 guides collet 200 to enter bore 104.

Как показано на фиг. 10, когда профилированная область цанги 200 входит в канал 104, и когда максимальный НД цанги 200 больше минимального ВД скользящей муфты 106, профилированные лепестки 218 смещаются внутрь и цанга 200 продолжает перемещаться вниз по стволу скважины.As shown in FIG. 10, when the profiled region of the collet 200 enters bore 104 and when the maximum OD of the collet 200 is greater than the minimum ID of the sliding sleeve 106, the profiled petals 218 are displaced inwardly and the collet 200 continues to move downhole.

Как показано на фиг. 11, когда профилированная область 212 цанги 200 полностью перекрывает соответствующую профилированную область 182 скользящей муфты 106, профилированные лепестки 218 не смещаются из-за своей податливости. Цанга 200, таким образом, размещается внизу в скользящей муфте 106. Как показано на фиг. 12А и 12В, цанга 200 может дополнительно перемещаться ниже по стволу скважины до тех пор, пока заплечик 236 расположенного ниже всех по стволу скважины выступа 222 В не войдет в зацепление с упорным заплечиком 194 высокопрочного стопорного кольца 192.As shown in FIG. 11, when the profiled region 212 of the collet 200 completely overlaps the corresponding profiled region 182 of the sliding sleeve 106, the profiled petals 218 do not move due to their pliability. The collet 200 is thus positioned downwardly in the sliding sleeve 106. As shown in FIG. 12A and 12B, the collet 200 may further move downhole until the shoulder 236 of the lower bore lip 222B engages the stop shoulder 194 of the high strength retaining ring 192.

На фиг. 12 В показан увеличенный вид профилированных областей 182 и 212 скользящей муфты 106 и цанги 200. Как показано, профиль каждой профилированной области 182, 212 содержит чередующиеся канавки и гребни (или выступы). В примере, показанном на фиг. 12В, профиль профилированной области 182 содержит две канавки 184А и 184В и гребень 232 между ними. Профиль профилированной области 212 содержит два гребня/выступа 222А и 222В и канавку 234 между ними. Чтобы обеспечить соответствие профилированных областей 182 и 212 друг другу, ширина канавки на любой из двух профилированных областей 182 и 212 должна быть равна или больше ширины соответствующего гребня на другой из двух профилированных областей 182 и 212 для размещения в ней соответствующего гребня. В примере, показанном на фиг. 12В, ширина канавки (например, канавки 184А, 184В или 234) существенно больше ширины соответствующего гребня (например, гребня 222А, 232 или 222 В), вследствие чего, после фиксации цанги 200 внизу в скользящей муфте 106, цанга 200 может перемещаться дальше вниз по стволу скважины до тех пор, пока расположенный ниже всех по стволу скважины выступ 222В не войдет в зацепление с высокопрочным стопорным кольцом 192.FIG. 12B shows an enlarged view of the profiled regions 182 and 212 of the sliding sleeve 106 and collet 200. As shown, the profile of each profiled region 182, 212 contains alternating grooves and ridges (or ridges). In the example shown in FIG. 12B, the profile of the profiled region 182 includes two grooves 184A and 184B and a ridge 232 therebetween. The profile of the profiled region 212 comprises two ridges / ridges 222A and 222B and a groove 234 therebetween. To match the profiled regions 182 and 212 to each other, the groove width on either of the two profiled regions 182 and 212 must be equal to or greater than the width of the corresponding ridge on the other of the two profiled regions 182 and 212 to accommodate the corresponding ridge therein. In the example shown in FIG. 12B, the width of the groove (e.g., groove 184A, 184B, or 234) is substantially greater than the width of the corresponding ridge (e.g. ridge 222A, 232, or 222B), so that after the collet 200 is locked down in the sliding sleeve 106, the collet 200 can move further downward. down the wellbore until the lower lip 222B engages the high strength retaining ring 192.

Как показано на фиг. 12В, высокопрочное стопорное кольцо 192 используется для зацепления с расположенным ниже всех по стволу скважины выступом/гребнем 222В для улучшения фиксации ниже по стволу скважины между скользящей муфтой 106 и цангой 200 под высоким давлением. Более того, стопорное кольцо 192 характеризуется такой формой, что расположенный выше по стволу скважины упорный заплечик 194 характеризуется острым углом относительно продольной оси золотникового клапана 100, и расположенная ниже по стволу скважины сторона расположенного ниже всех по стволу скважины выступа 222 В также образует заплечик 236 с соответствующим острым углом, вследствие чего зацепление заплечиков 194 и 236 обеспечивает повышенное сопротивление направленному вниз по стволу скважины давлению, воздействующему на цангу 200. Согласно этим вариантам осуществления, когда заплечики 194 и 236 находятся в зацеплении друг с другом, другие соответствующие гребни цанги 200 и скользящей муфты 106, такие как гребни 222А и 232, также находятся в зацеплении для дополнительного повышения сопротивления направленному вниз по стволу скважины давлению, воздействующему на цангу 200.As shown in FIG. 12B, a high strength retaining ring 192 is used to engage the downhole ridge / ridge 222B to improve downhole locking between the sliding sleeve 106 and the high pressure collet 200. Moreover, the retaining ring 192 is shaped such that the up-hole shoulder 194 has an acute angle with respect to the longitudinal axis of the slide valve 100, and the down-hole side of the down-hole protrusion 222 B also forms a shoulder 236 c. an acute angle so that the engagement of the shoulders 194 and 236 provides increased resistance to the downhole pressure applied to the collet 200. In these embodiments, when the shoulders 194 and 236 engage with each other, the other corresponding ridges of the collet 200 and the slide couplings 106, such as ridges 222A and 232, are also engaged to further increase resistance to downhole pressure applied to collet 200.

Как показано на фиг. 13, после фиксации цанги 200 в скользящей муфте 106, шар 242 может быть сброшен с поверхности и может войти в золотниковый клапан 100. Шар 242 выполнен из жесткого материала, такого как керамика или металл, и характеризуется размером, подходящим для посадки в шаровое седло 214 цанги 200.As shown in FIG. 13, after the collet 200 is secured in the sliding sleeve 106, the ball 242 can be thrown off the surface and can enter the spool valve 100. The ball 242 is made of a rigid material such as ceramic or metal and is sized to fit into the ball seat 214 collet 200.

После того как шар 242 входит в шаровое седло 214 и герметично блокирует канал 202 цанги 200, давление жидкости воздействует сверху по стволу скважины на шар 214 и цангу 200. Поскольку цанга 200 зафиксирована внизу со скользящей муфтой 106, скользящая муфта 106 приводится в действие и срезает срезной штифт 108, а также перемещается вниз по стволу скважины в открытое положение для открывания отверстий 110 для текучей среды. Как показано на фиг. 14, кольца 172 с трапециевидной резьбой на скользящей муфте 106 входят в зацепление с трапециевидной резьбой 138 на корпусе 112 клапана для предотвращения перемещения скользящей муфты 106 вверх по стволу скважины. Затем, жидкость под высоким давлением для гидроразрыва пласта может быть закачана вниз по стволу скважины и выпущена из отверстий 110 для текучей среды для гидроразрыва пласта.After the ball 242 enters the ball seat 214 and seals off the bore 202 of the collet 200, fluid pressure is applied from the top of the wellbore to the ball 214 and the collet 200. Since the collet 200 is fixed at the bottom with the sliding sleeve 106, the sliding sleeve 106 is actuated and shears the shear pin 108, and also moves down the wellbore to an open position to expose the fluid openings 110. As shown in FIG. 14, the trapezoidal threaded rings 172 on the sliding sleeve 106 engage with the trapezoidal threads 138 on the valve body 112 to prevent the sliding sleeve 106 from moving up the wellbore. Then, the high pressure fracturing fluid may be pumped down the wellbore and discharged from the fracturing fluid holes 110.

Жидкость для гидроразрыва пласта в целом находится под высоким давлением, и любой отказ золотникового клапана 100 может привести к неудаче процесса гидроразрыва пласта. Например, если зацепление между цангой 200 и скользящей муфтой 106 пропадает, жидкость под высоким давлением для гидроразрыва пласта может переместить цангу 200 вниз по стволу скважины, что приведет к неудаче процесса гидроразрыва пласта.The fracturing fluid is generally under high pressure, and any failure of spool valve 100 may result in failure of the fracturing process. For example, if the engagement between the collet 200 and the sliding sleeve 106 is lost, the high pressure fracturing fluid can move the collet 200 down the wellbore, causing the fracturing process to fail.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, золотниковый клапан 100 в приведенных выше вариантах осуществления содержит высокопрочное стопорное кольцо 192 для усиления зацепления между цангой 200 и скользящей муфтой 106, что существенно снижает риск отказа.As will be appreciated by those skilled in the art, slide valve 100 in the above embodiments includes a high strength retaining ring 192 to enhance engagement between collet 200 and sliding sleeve 106, which greatly reduces the risk of failure.

Согласно некоторым вариантам осуществления НД цанги 200 на выступах 222А и 222В меньше ВД скользящей муфты 106 на канавках 184А и 184В. Как показано на фиг. 15А и 15В, согласно этим вариантам осуществления после закачивания жидкости под высоким давлением для гидроразрыва пласта вниз по стволу скважины и перемещения скользящей муфты 106 в открытое положение, жидкость под высоким давлением для гидроразрыва пласта также немного перемещает цангу 200 вниз по стволу скважины, вследствие чего лепестки 218 вынуждены расширяться радиально наружу таким образом, что выступы 222А и 222В цанги 200 дополнительно входят в канавки 184А и 184В скользящей муфты 106, что обеспечивает повышенное сопротивление давлению.In some embodiments, the OD of the collet 200 at the projections 222A and 222B is less than the ID of the sliding sleeve 106 at the grooves 184A and 184B. As shown in FIG. 15A and 15B, in these embodiments, after pumping the high pressure fracturing fluid down the wellbore and moving the sliding sleeve 106 to the open position, the high pressure fracturing fluid also slightly moves the collet 200 down the wellbore, thereby causing the petals 218 are forced to expand radially outward such that protrusions 222A and 222B of collet 200 further engage grooves 184A and 184B of sliding sleeve 106 to provide increased pressure resistance.

Согласно некоторым вариантам осуществления скважинная система гидроразрыва пласта, содержащая множество золотниковых клапанов 100, может использоваться для гидроразрыва подземного пласта. На фиг. 16 изображен пример гидроразрыва подземного пласта с использованием золотникового клапана 100. В этом примере пробурена горизонтальная скважина, которая содержит горизонтальную часть 272 ствола скважины в подземном пласте 274. Обсадная колонна 276, содержащая множество золотниковых клапанов 100, опущена в часть 272 ствола скважины. Каждая скользящая муфта 100 содержит уникальный профиль муфты. Золотниковые клапаны 100 могут быть разнесены друг от друга посредством других переводников при необходимости.In some embodiments, a downhole fracturing system comprising a plurality of slide valves 100 can be used to fracture a subterranean formation. FIG. 16 depicts an example of fracturing a subterranean formation using spool valve 100. In this example, a horizontal well is drilled that contains a horizontal portion 272 of a wellbore in a subterranean formation 274. A casing 276 containing a plurality of spool valves 100 is lowered into a wellbore portion 272. Each sliding sleeve 100 contains a unique sleeve profile. The spool valves 100 can be spaced apart from each other by other subs if necessary.

После размещения обсадной колонны 276 на месте, может быть выполнено цементирование посредством закачивания жидкого цемента вниз по стволу скважины через обсадную колонну 276. Как описано выше и показано на фиг. 1, в каждом золотниковом клапане 100 защитная муфта 154 предотвращает попадание цемента в кольцевое пространство 196, которое будет нарушать работу клапана. После цементирования может быть закачана очищающая жидкость вниз по стволу скважины для очистки переводников, содержащих золотниковые клапаны 100. Также при необходимости могут использоваться скребки для очистки.Once the casing 276 has been placed in place, cementing may be performed by pumping liquid cement down the wellbore through the casing 276. As described above and shown in FIG. 1, in each spool valve 100, a protective sleeve 154 prevents cement from entering the annulus 196, which would disrupt the operation of the valve. After cementing, a cleaning fluid can be pumped down the wellbore to clean out the subs containing spool valves 100. Scrapers can also be used to clean up if needed.

В этом примере пласт 274 вокруг секции 278 ствола скважины подлежит гидроразрыву, и необходимо открыть золотниковые клапаны 100В и 100С. Таким образом, первая цанга (не показана), соответствующая золотниковому клапану 100С, опускается под давлением вниз по стволу скважины через обсадную колонну 276. Поскольку первая цанга не соответствует золотниковым клапанам 100А и 100В (т.е. профиль первой цанги не соответствует и не может быть размещен в профиле муфты золотниковых клапанов 100А и 100В), первая цанга проходит через скользящие муфты 100А и 100В и фиксируется в золотниковом клапане 100С.In this example, formation 274 around wellbore section 278 is to be fractured and slide valves 100B and 100C must be opened. Thus, the first collet (not shown) corresponding to the spool valve 100C is pressed downhole through the casing 276. Since the first collet does not match the spool valves 100A and 100B (i.e., the profile of the first collet does not match and cannot be placed in the profile of the spool valve clutch 100A and 100B), the first collet passes through the sliding clutches 100A and 100B and is fixed in the spool valve 100C.

Для открывания отверстий для текучей среды золотникового клапана 100С шар сбрасывается, и он входит в шаровое седло первой цанги и блокирует канал первой цанги. Затем, воздействуют давлением жидкости для приведения в движение находящегося в зацеплении шара, первой цанги и скользящей муфты, чтобы срезать срезной штифт золотникового клапана 100С и переместить скользящую муфту вниз по стволу скважины в открытое положение, чтобы открыть части для текучей среды скользящей муфты 100С.To open the fluid openings of the slide valve 100C, the ball is released and it enters the ball seat of the first collet and blocks the passage of the first collet. Then, fluid pressure is applied to drive the engaged ball, the first collet, and the slide sleeve to shear the shear pin of the spool valve 100C and move the slide sleeve down the wellbore to an open position to expose the fluid portions of the slide sleeve 100C.

После открывания золотникового клапана 100С, вторая цанга, соответствующая золотниковому клапану 100В, опускается под давлением вниз по стволу скважины для фиксации с золотниковым клапаном 100В. Затем, шар сбрасывается для зацепления со второй цангой, и давление жидкости действует, чтобы открыть золотниковый клапан 100В.After opening the 100C spool valve, the second collet corresponding to the 100B spool valve is pressed down the wellbore to lock with the 100B spool valve. Then, the ball is released to engage the second collet and fluid pressure acts to open the 100B slide valve.

После открывания всех золотниковых клапанов 100В и 100С в секции 278 ствола скважины, шары в этих золотниковых клапанах, за исключением шара в расположенном ниже всех по стволу скважины золотниковом клапане, удаляют, например, посредством выбуривания, растворения, извлечения на поверхность и/или подобной операции. В примере, показанном на фиг. 16, шар в золотниковом клапане 100С оставляют, а шар в золотниковом клапане 100В удаляют. Затем, жидкость под высоким давлением для гидроразрыва пласта закачивается в обсадную колонну 276 и выпускается из отверстий для текучей среды золотниковых клапанов 100В и 100С для гидроразрыва пласта 274.After opening all spool valves 100B and 100C in section 278 of the wellbore, the balls in these spool valves, with the exception of the ball in the spool valve located below all down the wellbore, are removed, for example, by drilling, dissolving, retrieving to the surface and / or the like. ... In the example shown in FIG. 16, the ball in spool valve 100C is retained and the ball in spool valve 100B is removed. Then, a high pressure fracturing fluid is pumped into the casing 276 and discharged from the fluid ports of the spool valves 100B and 100C to fracture 274.

В приведенном выше примере могут использоваться устройства изоляции ствола скважины, такие как пакеры, для изоляции секции ствола скважины, подлежащей гидроразрыву, что является известным в данной области техники и не будет описано в настоящем документе.In the above example, wellbore isolation devices such as packers can be used to isolate the section of the wellbore to be fractured, which is known in the art and will not be described herein.

Как можно понять из приведенных выше примеров, в процессе гидроразрыва пласта может использоваться множество скользящих муфт 100, имеющих каналы 104 в целом одинакового размера, что обеспечивает прохождение равномерного потока жидкости через них. Цанга 200 и шары 242 также могут характеризоваться одинаковым размером, что упрощает материально-техническое снабжение и снижает стоимость заканчивания скважины.As can be understood from the above examples, a plurality of sliding sleeves 100 may be used in the fracturing process, having channels 104 generally of the same size so that a uniform flow of fluid passes through them. Collet 200 and balls 242 can also be of the same size, which simplifies procurement and reduces the cost of completing the well.

Согласно приведенным выше вариантам осуществления, показанным на фиг. 3-7, защитная муфта 154 соединена с корпусом 152 муфты с возможностью отсоединения за счет зацепления резьб 158 и 156. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления защитная муфта 154 может быть соединена с корпусом 152 муфты посредством других подходящих средств. Например, согласно одному варианту осуществления защитная муфта 154 может быть постоянно соединена с корпусом 152 муфты посредством сварки.In the above embodiments shown in FIGS. 3-7, shield sleeve 154 is releasably coupled to sleeve body 152 by engaging threads 158 and 156. In some alternative embodiments, sleeve 154 may be coupled to sleeve body 152 by other suitable means. For example, in one embodiment, the sleeve 154 may be permanently welded to the sleeve body 152.

Согласно приведенным выше вариантам осуществления цанга 200 выполнена в виде цилиндрической гильзы, содержащей множество лепестков, установленных на цилиндрической расположенной выше по стволу скважины части 206 и цилиндрической расположенной ниже по стволу скважины части 208, что исключает использование внешних средств, таких как пружины, для радиального перемещения или изменения формы цанги 200 для зацепления со скользящей муфтой и фиксации в ней. Согласно конкретному дополнительному варианту осуществления установка гибких лепестков своими продольно противоположными концами на расположенных выше по стволу скважины и ниже по стволу скважины частях 206 и 208, а также выполнение цанги таким образом, что указанные лепестки при исходном зацеплении внутри внутреннего профиля 184 в скользящей муфте 106 и при воздействии направленного вверх по стволу скважины давления жидкости на шар, расположенный в шаровом седле 214 цанги 200, преимущественно обеспечивают дополнительный радиальный изгиб лепестков на цанге 200, что, тем самым, приводит к дополнительному и более прочному зацеплению лепестков, характеризующихся профилем 212 цанги, в профиле 184 скользящей муфты 184, что уменьшает риск отсутствия зацепления цанги 200 с выбранной муфтой или альтернативно уменьшает риск возможного расцепления соответствующего профиля на цанге 200 с соответствующим профилем 184 на скользящей муфте 106 при воздействии давления гидроразрыва пласта вверх по стволу скважины, что в случае отказа предотвращает нагнетание в скважину жидкости для гидроразрыва под высоким давлением через открытое отверстие 110.In the above embodiments, the collet 200 is a cylindrical sleeve containing a plurality of petals mounted on a cylindrical uphole portion 206 and a cylindrical downhole portion 208, eliminating the use of external means such as springs for radial movement. or changing the shape of the collet 200 to engage and lock in the sliding sleeve. According to a specific additional embodiment, the installation of flexible petals with their longitudinally opposite ends on the upper and lower borehole portions 206 and 208, as well as the collet such that said petals, when initially engaged within the inner profile 184 in the sliding sleeve 106 and under the action of the fluid pressure directed up the wellbore on the ball, located in the ball seat 214 of the collet 200, it is preferable to provide additional radial bending of the petals on the collet 200, which, thereby, leads to an additional and stronger engagement of the petals, characterized by the profile 212 of the collet, in profile 184 of the sliding sleeve 184, which reduces the risk of not engaging the collet 200 with the selected sleeve, or alternatively reduces the risk of possible disengagement of the corresponding profile on the collet 200 with the corresponding profile 184 on the sliding sleeve 106 when the hydraulic fracturing pressure is applied upstream the well, which, in the event of a failure, prevents the injection of high pressure fracturing fluid into the well through open hole 110.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления скважинная система гидроразрыва пласта, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, имеющую одну или более золотниковых клапанов 100, может использоваться для гидроразрыва секции ствола скважины. Ствол скважины может представлять собой обсаженный ствол скважины или необсаженный ствол скважины.In some alternative embodiments, a downhole fracturing system comprising a tubing string having one or more slide valves 100 may be used to fracture a section of a wellbore. The wellbore can be a cased borehole or an open borehole.

Хотя в примере, показанном на фиг. 16, золотниковые клапаны 100 используются для гидроразрыва горизонтальной секции ствола скважины, специалистам в данной области техники будет очевидно, что согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления золотниковые клапаны 100 могут использоваться для гидроразрыва вертикальной секции ствола скважины.Although in the example shown in FIG. 16, slide valves 100 are used to fracture a horizontal section of a wellbore, it will be apparent to those skilled in the art that, in some alternative embodiments, slide valves 100 may be used to fracture a vertical section of a wellbore.

Согласно приведенным выше вариантам осуществления цанга 200 может содержать одно или более уплотнительных колец 204 на своей наружной поверхности для уплотнения поверхности контакта между цангой 200 и скользящей муфтой 106, когда цанга 200 входит в золотниковый клапан 100. Однако такие уплотнительные кольца 204, как правило, во время перемещения цанги вниз по стволу скважины могут износиться и утратить эффективность, когда цанга 200 перемещается в скользящей муфте 106, что может привести к отказу золотникового клапана 100. Более того, при опускании цанги под давлением через несоответствующие скользящие муфты, обычно требуется высокое давление жидкости для преодоления трения, вызванного перемещением уплотнительных колец 204 по внутренней поверхности скользящей муфты 106.In the foregoing embodiments, collet 200 may include one or more o-rings 204 on its outer surface to seal the contact surface between collet 200 and slide sleeve 106 when collet 200 enters spool valve 100. However, such o-rings 204 are typically collet travel time down the wellbore can wear out and become ineffective when collet 200 moves in slip sleeve 106, which can cause spool valve 100 to fail. Moreover, when lowering the collet under pressure through inappropriate slide sleeves, high fluid pressure is usually required to overcoming the friction caused by the movement of the o-rings 204 along the inner surface of the sliding sleeve 106.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления цанга 200 не должна содержать уплотнительных колец 204 на своей наружной поверхности. Согласно этим вариантам осуществления золотниковый клапан 100 является таким же, как показанный на фиг. 1, и непрофилированная область цанги 200 характеризуется НД, который немного меньше минимального ВД скользящей муфты 106, тем самым избегая трения, в ином случае обеспечиваемого уплотнительными кольцами 204, и, таким образом, позволяя цанге 200 проходить через несоответствующий золотниковый клапан 100 под меньшим давлением жидкости.In some alternative embodiments, the collet 200 should be free of o-rings 204 on its outer surface. In these embodiments, slide valve 100 is the same as shown in FIG. 1, and the non-profiled area of collet 200 has an OD that is slightly less than the minimum ID of sliding sleeve 106, thereby avoiding friction otherwise provided by o-rings 204, and thus allowing collet 200 to pass through an inappropriate spool valve 100 under less fluid pressure. ...

Согласно этим вариантам осуществления скользящая муфта выполнена из подходящего металла, такого как сталь. Как показано на фиг. 17А и 17В, расположенная выше по стволу скважины часть 206 цанги 200 характеризуется наличием расширяемой радиально наружу металлической части 206', и шаровое седло 214 содержит поверхность 282 шарового седла, наклоненную радиально внутрь сверху вниз по стволу скважины под острым углом наклона относительно продольной оси 284 цанги 200.In these embodiments, the sliding sleeve is made of a suitable metal such as steel. As shown in FIG. 17A and 17B, the uphole portion 206 of the collet 200 is characterized by a radially outward expandable metal portion 206 ', and the ball seat 214 comprises a ball seat surface 282 angled radially inwardly from top to bottom along the wellbore at an acute angle of inclination relative to the longitudinal axis 284 of the collet. 200.

После фиксации цанги 200 в золотниковом клапане 100, шар 242 подходящего размера опускается под действием направленного вниз по стволу скважины давления жидкости в шаровое седло 214. Когда направленное вниз по стволу скважины давление жидкости воздействует на расположенную выше по стволу скважины сторону шара 242, шар 242 прижимается к наклонной поверхности 282 шарового седла 214 для преобразования направленного вниз по стволу скважины давления жидкости в направленное радиально наружу давление и обеспечивает радиальное расширение расширяемой металлической части 206' цанги 200 для достаточного уменьшения промежутка между цангой 200 и скользящей муфтой 106 или даже приводит к плотному зацеплению наружной поверхности расширяемой металлической части 206' с внутренней поверхностью скользящей муфты 106 с образованием уплотнения металл-металл на поверхности контакта между цангой 200 и скользящей муфтой 106.Once collet 200 is secured in spool valve 100, a suitably sized ball 242 is lowered by downhole fluid pressure into ball seat 214. When downhole fluid pressure is applied to the uphole side of ball 242, ball 242 is pressed to the sloped surface 282 of the ball seat 214 to convert the downhole fluid pressure to a radially outward pressure and allows the expandable metal portion 206 'of the collet 200 to radially expand to sufficiently close the gap between the collet 200 and the sliding sleeve 106, or even cause the outer the surface of the expandable metal portion 206 'with the inner surface of the sliding sleeve 106 to form a metal-to-metal seal at the contact surface between the collet 200 and the sliding sleeve 106.

Как показано на фиг. 17В, поверхность 282 шарового седла 214 наклонена под углом наклона θ относительно продольного опорного направления 284. Согласно некоторым вариантам осуществления угол наклона θ составляет приблизительно 55°. Угол наклона приблизительно 55° является удовлетворительным для передачи необходимой направленной радиально наружу силы цанге 200 для достижения достаточного радиального расширения цанги 200 для образования надлежащего уплотнения металл-металл со скользящей муфтой 106, для металлической цанги с модулем упругости, аналогичным стали марки N80 Американского института нефти (API), причем номинальный диаметр шарового седла 214 на цанге 200 составляет 4,555 дюйма, номинальная толщина цанги составляет 0,23 дюйма и давление на шар 242 номинального диаметра 4,250 дюйма составляет приблизительно 1500 фунтов/квадратный дюйм, и причем цанга 200 вначале, до радиального расширения, характеризуется промежутком в диапазоне от 0,004 до 0,014 дюйма от внутреннего диаметра скользящей муфты 106 (см. пример А ниже и фиг. 18).As shown in FIG. 17B, the surface 282 of the ball seat 214 is inclined at an inclination angle θ relative to the longitudinal reference direction 284. In some embodiments, the inclination angle θ is approximately 55 °. An angle of inclination of approximately 55 ° is sufficient to transmit the necessary radially outward force to the collet 200 to achieve sufficient radial expansion of collet 200 to form a proper metal-to-metal seal with sliding sleeve 106, for a metal collet with a modulus of elasticity similar to American Petroleum Institute N80 ( API), where the nominal diameter of the ball seat 214 on the collet 200 is 4.555 inches, the nominal collet thickness is 0.23 inches and the pressure on the ball 242 of the nominal diameter 4.250 inches is approximately 1500 psi, with the collet 200 at the beginning, before radial expansion is characterized by a spacing in the range of 0.004 to 0.014 inches from the inner diameter of the sliding sleeve 106 (see Example A below and FIG. 18).

Согласно другим вариантам осуществления, в которых цанга 200 может быть выполнена из более прочного или менее упругого материала (т.е. характеризующегося более высоким модулем упругости), и/или большей толщиной, и/или если начальный промежуток между диаметром цанги 200 и диаметром скользящей муфты 106 составляет более 0,004-0,014 дюйма, и/или если давление на шар 242 менее 1500 фунтов/квадратный дюйм, угол наклона θ должен быть уменьшен до приблизительно 35°, чтобы шаровое седло 214 могло передавать достаточную направленную радиально наружу силу для достижения достаточного радиального увеличения диаметра цанги 200 для достижения таким образом необходимого уплотнения металл-металл с каналом.In other embodiments, in which the collet 200 can be made of a stronger or less resilient material (i.e., having a higher modulus of elasticity) and / or thicker, and / or if the initial spacing between the collet 200 diameter and the slide diameter coupling 106 is greater than 0.004-0.014 inches, and / or if the pressure on ball 242 is less than 1500 psi, the angle of inclination θ must be reduced to approximately 35 ° so that the ball seat 214 can transmit sufficient radially outward force to achieve sufficient radial increasing the diameter of the collet 200 to thus achieve the desired metal-to-metal seal with the bore.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления угол наклона θ составляет от приблизительно 50° до приблизительно 60°. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления угол наклона θ составляет от приблизительно 40° до приблизительно 70°. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления угол наклона θ составляет от приблизительно 30° до приблизительно 80°.In some alternative embodiments, the angle of inclination θ is from about 50 ° to about 60 °. In some alternative embodiments, the angle of inclination θ is from about 40 ° to about 70 °. In some alternative embodiments, the angle of inclination θ is from about 30 ° to about 80 °.

Соответственно, таким образом, если цанга 200 выполнена с возможностью обеспечения радиального расширения, это преимущественно позволяет уменьшить общий наружный диаметр цанги 200. Такой уменьшенный диаметр, не только на участке шарового седла 214, но также на участке 212 профиля цанги, позволяет цанге 200 и участку 212 профиля проще проходить с меньшим взаимодействием с участками 184 профиля различных расположенных выше по стволу скважины скользящих муфт 106, которые не желательно приводить в движение, тем самым уменьшая износ при трении на такой профилированной области 212 цанги 200, но, тем не менее, по-прежнему поддерживая возможность цанги 200, прежде всего на участке шарового седла 214, создавать уплотнение, когда цанга 200 достигла целевой расположенной ниже по стволу скважины муфты 106, а участок 212 профиля цанги на ней входит в зацепление с соответствующим желаемым соответствующим профилем 184 на муфте.Accordingly, therefore, if the collet 200 is configured to provide radial expansion, this advantageously allows the overall outer diameter of the collet 200 to be reduced. This reduced diameter, not only in the ball seat 214 region but also in the collet profile region 212, allows the collet 200 and 212 of the profile is easier to pass with less interaction with the sections 184 of the profile of the various up-bore sliding sleeves 106, which are not desirable to be driven, thereby reducing friction wear on such a profiled region 212 of the collet 200, but nevertheless, While still maintaining the ability of the collet 200, primarily at the ball seat portion 214, to seal when the collet 200 has reached the target downhole collar 106 and the collet profile portion 212 therein engages the corresponding desired corresponding profile 184 on the collar.

В частности, важно отметить, что за счет использования такой способности к радиальному расширению цанги 200 уменьшается износ на профилях 212 цанги, тем самым поддерживается целостность профилей 212 цанги и обеспечивается, что, когда цанга 200 достигает желаемой скользящей муфты 106, которая должна быть приведена в действие, соответствующий профиль 212 на ней может быть достаточно и надежно зацеплен, при этом одновременно создается начальное уплотнение металл-металл, чтобы обеспечить повышение давления на расположенной выше по стволу скважины стороне шара 242. Повышенное давление на расположенной выше по стволу скважины стороне шара 242 после зацепления с фиксацией цанги 200 со скользящей муфтой 106, в свою очередь, приводит к образованию эффекта «домино», при котором такое повышение давления вызывает (дополнительное) радиальное расширение цанги 200, которое, в свою очередь, становится причиной усиления уплотнения металл-металл, что обеспечивает дополнительное повышение давления, что, опять-таки, становится причиной увеличения радиального расширения и усиления уплотнения металл-металл. Направленное вверх по стволу скважины давление продолжает повышаться до тех пор, пока не приведет к срезанию срезных штифтов 108, удерживающих скользящую муфту 106 на месте, и перемещению скользящей муфты 106 вниз по стволу скважины в клапан 100 для открывания отверстий 110.In particular, it is important to note that by exploiting this radial expansion capability of the collet 200, wear on the collet profiles 212 is reduced, thereby maintaining the integrity of the collet profiles 212 and ensuring that when the collet 200 reaches the desired sliding sleeve 106 to be driven into action, the corresponding profile 212 therein may be sufficiently and reliably engaged while simultaneously creating an initial metal-to-metal seal to provide pressure build-up on the up-bore side of ball 242. The increased pressure on the up-bore side of ball 242 after the engagement of the collet 200 with the sliding sleeve 106, in turn, results in a domino effect, in which such an increase in pressure causes (additional) radial expansion of the collet 200, which in turn causes an increase in the metal-to-metal seal, which provides an additional increase in pressure, which, again, it causes increased radial expansion and increased metal-to-metal seal. The upbore pressure continues to build up until it shears the shear pins 108 holding the sliding sleeve 106 in place and moves the sliding sleeve 106 down the wellbore into valve 100 to open holes 110.

На фиг. 18 показан пример цанги 200 согласно настоящему изобретению, размещенной с возможностью скользящего перемещения в скользящей муфте 106, причем указанная цанга 200 выполнена согласно вышеуказанному предпочтительному варианту осуществления. В частности, согласно такому предпочтительному варианту осуществления цанга 200 на участке шарового седла 214 характеризуется толщиной, материалом и начальным радиальным промежутком, аналогичными таковым у канала 151 корпуса 152 муфты, вследствие чего, когда шар 242 посажен в шаровое седло 214 и давление жидкости по меньшей мере 150 фунтов/квадратный дюйм воздействует на него, происходит увеличение радиально наружу его наружного диаметра величиной более 0,09% для обеспечения достаточного уплотнения металл-металл между наружным диаметром цанги 200 на участке шарового седла 214 и каналом 151 корпуса 152 муфты. В частности, наружный диаметр цанги 200 на участке шарового седла 214 может быть увеличен радиально наружу при воздействии давления жидкости на шар 242, посаженный в него, предпочтительно до величины по меньшей мере 0,09% радиального увеличения, предпочтительно до величины по меньшей мере 0,2% радиального увеличения, более предпочтительно до величины по меньшей мере 0,3% радиального увеличения, при воздействии направленного вверх по стволу скважины давления жидкости по меньшей мере 150 фунтов/квадратный дюйм, чтобы обеспечить лучший начальный промежуток между профилированной областью 212 на цанге 200 и несоответствующими профилями, но при зацеплении с желаемой профилированной областью 184 на выбранной скользящей муфте 106, обеспечить уплотнение между цангой 200 на участке шарового седла 214, чтобы произошел эффект «домино» и дополнительное радиальное расширение цанги 200 для усиления уплотнения металл-металл, вследствие чего расширения радиально наружу и уплотнения металл-металл достаточно, чтобы дополнительное давление воздействовало до величины, достаточной, чтобы срезать срезные штифты 108.FIG. 18 shows an example of a collet 200 according to the present invention slidably disposed in a sliding sleeve 106, said collet 200 being configured according to the above preferred embodiment. In particular, according to such a preferred embodiment, the collet 200 in the area of the ball seat 214 has a thickness, material and initial radial spacing similar to those of the bore 151 of the sleeve body 152, whereby when the ball 242 is seated in the ball seat 214 and the fluid pressure is at least 150 psi acts on it, increasing its outer diameter radially outward by more than 0.09% to provide sufficient metal-to-metal sealing between the outer diameter of the collet 200 at the ball seat 214 and bore 151 of the coupling housing 152. In particular, the outer diameter of the collet 200 in the area of the ball seat 214 can be increased radially outward by the action of fluid pressure on the ball 242 seated therein, preferably to a value of at least 0.09% of the radial increase, preferably to a value of at least 0. 2% radial increase, more preferably to at least 0.3% radial increase, when subjected to an uphole fluid pressure of at least 150 psi to provide a better initial spacing between profiled region 212 on collet 200 and mismatched profiles, but when engaging with the desired profiled region 184 on the selected sliding sleeve 106, provide a seal between collet 200 at the ball seat portion 214 for a domino effect and additional radial expansion of collet 200 to enhance the metal-to-metal seal, thereby expanding radially outward and metal-to-metal seals are sufficient so that the additional pressure is applied to a value sufficient to shear the shear pins 108.

Согласно вышеуказанным вариантам осуществления цанга 200 выполнена из металлической трубы посредством вырезания, пробивания или создания иным образом множества продольных пазов 220 в средней части 210 для образования лепестков 218. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления лепестки 218 могут быть соединены с расположенными выше по стволу скважины и ниже по стволу скважины частями 206 и 208 посредством других подходящих средств, таких как сварка, винты и/или подобные средства.In the foregoing embodiments, the collet 200 is formed from a metal pipe by cutting, punching, or otherwise creating a plurality of longitudinal slots 220 in the middle portion 210 to form the petals 218. In some alternative embodiments, the petals 218 may be connected to the upper and lower wellbore. borehole portions 206 and 208 by other suitable means such as welding, screws and / or the like.

Пример «А»Example "A"

Как упомянуто выше, на фиг. 18 показан пример цанги 200 согласно настоящему изобретению, размещенной с возможностью скользящего перемещения в скользящей муфте 106. Цанга 200 характеризуется наличием радиально расширяемой части 206'' на участке шарового седла 214.As mentioned above, in FIG. 18 shows an example of a collet 200 according to the present invention slidably displaced in a sliding sleeve 106. Collet 200 is characterized by having a radially expandable portion 206 ″ in a ball seat portion 214.

В частности, в этом примере цанга 200 на участке шарового седла 214 выполнена из стали API NP 80, характеризующейся модулем упругости 29000000 и коэффициентом Пуассона 0,29. Скользящая муфта 106 также была выполнена из стали марки N80 API.In particular, in this example, the collet 200 in the area of the ball seat 214 is made of steel API NP 80, characterized by a modulus of elasticity of 29,000,000 and Poisson's ratio of 0.29. Sliding sleeve 106 was also made from API grade N80 steel.

В этом выбранном примере цанга 200 была выполнена с начальным радиальным промежутком на поверхности контакта между наружной радиальной периферией цанги 200 на участке шарового седла 214 и внутренним каналом 151 корпуса 152 муфты 0,002-0,007 дюйма, который был определен посредством использования допусков материала цанги 200, а именно разности между максимальным и минимальным допусками по размерам между НД цанги 200 и внутренним диаметром внутреннего канала 151 скользящей муфты 106 [(т.е. от (4,567-4,553)/2 до (4,562-4,558)/2)].In this selected example, collet 200 was formed with an initial radial clearance at the contact surface between the outer radial periphery of collet 200 at ball seat 214 and inner bore 151 of 0.002-0.007 inch sleeve body 152, which was determined using material tolerances of collet 200, namely the difference between the maximum and minimum dimensional tolerances between the OD of the collet 200 and the inner diameter of the inner bore 151 of the sliding sleeve 106 [(ie, from (4.567-4.553) / 2 to (4.562-4.558) / 2)].

Номинальная толщина цанги 200 на участке шарового седла 214, а именно на расположенной выше по стволу скважины стороне шарового седла 214 составляла 0,149-0,1515 дюйма [т.е. от (4,553-4,255)/2 до (4,558-4,255)/2], и на расположенной ниже по стволу скважины стороне шарового седла 214 составляла от 0,2305 до 0,233 дюйма [т.е. от (4,553-4,092/2) до (4,558-4,092)/2].The nominal thickness of the collet 200 in the area of the ball seat 214, namely the up-hole side of the ball seat 214, was 0.149-0.1515 inches [i.e. from (4.553-4.255) / 2 to (4.558-4.255) / 2], and on the downhole side of the ball seat 214 was 0.2305 to 0.233 inches [i.e. from (4.553-4.092 / 2) to (4.558-4.092) / 2].

Угол наклона θ шарового седла 214 цанги 200 составлял 55°. Шар 242 характеризуется номинальным диаметром 4,250 дюйма.The angle of inclination θ of the ball seat 214 of the collet 200 was 55 °. Ball 242 has a nominal diameter of 4.250 inches.

Когда давление жидкости 1500 фунтов/квадратный дюйм воздействовало выше по стволу скважины на шар 242 после посадки шара 242 в шаровое седло 214, вышеуказанного начального радиального промежутка 0,002-0,007 дюйма было достаточно, чтобы вначале частично предотвратить прохождение жидкости через указанную поверхность контакта. Если нагнетание жидкости под давлением продолжается, происходит повышение давления жидкости выше по стволу скважины от шара 242 из-за такой частичной начальной блокировки. Радиально расширяемая часть 206' цанги 200, в ответ на силу, приложенную к шару 242 давлением жидкости, создает, из-за угла наклона θ шарового седла 214, направленную радиально наружу силу, приложенную к трубчатой цанге 200 на участке шарового седла 214. Такая приложенная направленная радиально наружу сила приводит к расширению радиально наружу металлической части 206', что, в конечном итоге, приводит к устранению или существенному уменьшению вышеуказанного радиального промежутка 0,002-0,007 дюйма и созданию уплотнения металл-металл на поверхности контакта между цангой 200 и скользящей муфтой 106.When 1500 psi fluid pressure was applied uphole on ball 242 after ball 242 was seated in ball seat 214, the above initial 0.002 "to 0.007" radial spacing was sufficient to initially partially prevent fluid from passing through said contact surface. If the injection of pressurized fluid continues, an increase in fluid pressure occurs up the wellbore of ball 242 due to this partial initial blockage. The radially expandable portion 206 'of the collet 200, in response to the force applied to the ball 242 by the fluid pressure, creates, due to the angle θ of the ball seat 214, a radially outward force applied to the tubular collet 200 in the area of the ball seat 214. The radially outward force causes the metal portion 206 'to expand radially outward, ultimately eliminating or substantially reducing the above 0.002-0.007 inch radial spacing and creating a metal-to-metal seal at the contact surface between collet 200 and sliding sleeve 106.

В частности, расширяемая радиально наружу металлическая часть 206' радиально расширяется по меньшей мере на 0,09% (в случае, если наружный диаметр расширяемой радиально наружу металлической части 206' составляет максимальные 4,558 дюйма, а ВД канала скользящей муфты составляет минимальные 4,558 дюйма, а именно (4,562-4,558/4,558), и номинально радиально расширяется на 0,02% (в случае, если наружный диаметр расширяемой радиально наружу металлической части 206' составляет номинальные 4,555 дюйма и ВД канала скользящей муфты составляет номинальные 4,565 дюйма, а именно (4,565-4,555/4,555), и радиально расширяется по меньшей мере на 0,03% (в случае, если наружный диаметр расширяемой радиально наружу металлической части 206' составляет минимальные 4,553 дюйма и ВД канала скользящей муфты составляет максимальные 4,567 дюйма, а именно (4,567-4,553/4,553), что во всех случаях приводит к уменьшению радиального промежутка с образованием уплотнения металл-металл между цангой 200 и скользящей муфтой 106.In particular, the radially outward expandable metal portion 206 'expands radially by at least 0.09% (in the case where the outer diameter of the radially outward expandable metal portion 206' is maximum 4.558 inches, and the ID of the sliding sleeve bore is minimum 4.558 inches, and namely (4.562-4.558 / 4.558), and nominally radially expands 0.02% (assuming the outer diameter of the radially outward expanding metal portion 206 'is nominal 4.555 inches and the sliding sleeve bore ID is nominal 4.565 inches, namely (4.565 -4.555 / 4.555), and expands radially by at least 0.03% (assuming the outer diameter of the radially outward expanding metal portion 206 'is a minimum 4.553 inches and the sliding sleeve bore ID is a maximum of 4.567 inches, namely (4.567- 4.553 / 4.553), which in all cases leads to a decrease in the radial gap with the formation of a metal-to-metal seal between the collet 200 and the sliding sleeve oh 106.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в приведенные выше параметры могут быть внесены изменения для достижения желаемого результата, заключающегося в получении радиально расширяемой цанги, которая преимущественно может уменьшать контакт с расположенными выше по стволу скважины скользящими муфтами при прохождении через них к желаемой скользящей муфте 106 и, таким образом, поддерживать допуски на размер цанги 200, в частности, на ее участках 212 профиля, и НД на участке шарового седла 214, а также проще проходить вниз по стволу скважины из-за уменьшенных диаметров, но при фиксирующем зацеплении с желаемой выбранной муфтой и при воздействии давления жидкости, она может «увеличиваться» для поддержания эффективного уплотнения и обеспечения повышения давления, достаточного, чтобы срезать срезные винты 108.It will be apparent to those skilled in the art that the above parameters may be modified to achieve the desired result of a radially expandable collet that advantageously can reduce contact with the up-bore sliding sleeves as they travel through them to the desired sliding sleeve. 106 and thus maintain size tolerances of the collet 200, in particular in its profile sections 212, and OD in the ball seat section 214, and also easier to go down the wellbore due to reduced diameters, but with a locking engagement with the desired with the selected coupling and when subjected to fluid pressure, it can "increase" to maintain an effective seal and provide sufficient pressure to shear the shear screws 108.

В качестве иллюстрации в этом примере скользящая муфта 106 и цанга 200 выполнены из стали марки N80 API. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в различных альтернативных вариантах осуществления скользящая муфта 106 и цанга 200 могут быть выполнены из другого подходящего материала, такого как сталь марки Р110 API, характеризующегося аналогичным модулем упругости для достижения аналогичного радиального увеличения при воздействующем давлении 1500 фунтов/квадратный дюйм.By way of illustration, in this example, sliding sleeve 106 and collet 200 are made of API grade N80 steel. It will be apparent to those skilled in the art that in various alternative embodiments, slide sleeve 106 and collet 200 may be made from another suitable material, such as API grade P110 steel, having a similar modulus to achieve similar radial expansion at 1500 psi pressure. square inch.

Однако в качестве альтернативы для уменьшения величины давления нагнетания, но при этом достижения аналогичной величины радиального увеличения (т.е. номинального радиального увеличения 0,02%), цанга 200 может состоять из материала, характеризующегося модулем упругости, который на порядок меньше модуля упругости стали API NP 80 (т.е. составляет 1/10 от модуля упругости стали API NP 80). Это приводит к тому, что необходимо воздействующее давление, которое аналогично должно составлять только 1/10 от воздействующего давления, а именно 150 фунтов/квадратный дюйм, чтобы по-прежнему достичь желаемого номинального радиального увеличения 0,02%.However, as an alternative to reduce the discharge pressure, but still achieve a similar radial increase (i.e., a nominal radial increase of 0.02%), collet 200 can be composed of a material with a modulus of elasticity that is an order of magnitude less than the modulus of steel. API NP 80 (i.e. 1/10 of the modulus of elasticity of API NP 80 steel). This results in the need for an actuation pressure, which likewise only needs to be 1/10 of the actuation pressure, namely 150 psi, to still achieve the desired nominal radial increase of 0.02%.

Аналогично, за счет уменьшения ли увеличения угла наклона θ шарового седла 214 цанги 200, как показано на фиг. 18, эффективная направленная радиально наружу сила, приложенная шаром 242 к периферии цанги 200 на участке шарового седла 214, может варьировать, увеличивая или уменьшая соответственно величину приложенной радиальной силы к цанге 200.Similarly, by decreasing or increasing the angle θ of the ball seat 214 of the collet 200 as shown in FIG. 18, the effective radially outward force applied by the ball 242 to the periphery of the collet 200 at the ball seat portion 214 can be varied to increase or decrease the amount of radial force applied to the collet 200, respectively.

Таким образом, например, при стабильном давлении жидкости 1500 фунтов/квадратный дюйм, уменьшение угла наклона 0 с 55° до 30° приведет к увеличению приложенной силы и уменьшению необходимого давления жидкости с 1500 фунтов/квадратный дюйм, или использование материала, характеризующегося пропорционально уменьшенным модулем упругости (т.е. использование менее жесткого материала с большей радиальной упругой деформацией на единицу приложенной силы), обеспечит достижение аналогичной величины увеличения радиального расширения (номинально 0,02%).Thus, for example, with a stable fluid pressure of 1500 psi, decreasing the 0 slope from 55 ° to 30 ° will increase the applied force and decrease the required fluid pressure from 1500 psi, or use a material with a proportionally reduced modulus. elasticity (i.e. using a less rigid material with greater radial elastic deformation per unit of applied force) will achieve a similar magnitude of increase in radial expansion (nominally 0.02%).

Дополнительные модификации и комбинации вышеуказанных переменных для достижения вышеупомянутых радиальных увеличений будут очевидны для специалиста в данной области техники.Additional modifications and combinations of the aforementioned variables to achieve the aforementioned radial magnifications will be apparent to a person skilled in the art.

Например, если угол наклона θ был увеличен с 55° до 80° с уменьшением эффективной направленной радиально наружу силы, приложенной по нормали к цанге 200, для достижения аналогичного радиального расширения цанги 200 (номинально 0,02%), это потребует одного или более из следующего:For example, if the tilt angle θ was increased from 55 ° to 80 ° with a decrease in the effective radially outward force applied normal to the collet 200, to achieve a similar radial expansion of the collet 200 (nominally 0.02%), this would require one or more of next:

(i) изменения материала цанги 200 на материал, характеризующийся меньшим уменьшением модуля упругости (т.е. менее жесткий);(i) changing the material of the collet 200 to a material with a smaller decrease in the modulus of elasticity (ie, less rigid);

(ii) увеличения давления жидкости 1500 фунтов/квадратный дюйм, воздействующего на шар 242, для достижения такой же тангенциальной силы, которая была ранее приложена с использованием угла наклона θ, равного 55°; или(ii) increasing the 1500 psi fluid pressure on the ball 242 to achieve the same tangential force that was previously applied using an angle of inclination θ equal to 55 °; or

(iii) уменьшения толщины цанги 200 на участке шарового седла 214 (при условии, что воздействующее давление и итоговая радиальная сила не превышают предел текучести цанги 200 на участке шарового седла 214).(iii) reducing the thickness of the collet 200 in the area of the ball seat 214 (provided that the applied pressure and the resulting radial force do not exceed the yield strength of the collet 200 in the area of the ball seat 214).

Дополнительное описаниеAdditional description

На фиг. 19 показана цанга 200 согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления. Согласно этим вариантам осуществления золотниковый клапан 100 является таким же, как показанный на фиг. 1.FIG. 19 shows a collet 200 according to some alternative embodiments. In these embodiments, slide valve 100 is the same as shown in FIG. 1.

Как показано на фиг. 19, цанга 200 согласно этим вариантам осуществления содержит закрытый расположенный выше по стволу скважины конец 284. Другие части цанги 200 такие же, как показано на фиг. 8.As shown in FIG. 19, the collet 200 according to these embodiments includes a closed uphole end 284. Other portions of the collet 200 are the same as shown in FIG. eight.

Согласно этим вариантам осуществления золотниковому клапану 100 не нужен шар 242 для приведения в действие. Вместо этого, соответствующая цанга 200 опускается под давлением вниз по стволу скважины и фиксируется в золотниковом клапане 100 для приведения в действие золотникового клапана 100. Давление жидкости воздействует на закрытый расположенный выше по стволу скважины конец 284 цанги 200 и обеспечивает срезание срезного штифта 108, а также приводит к перемещению скользящей муфты 106 золотникового клапана 100 вниз по стволу скважины в открытое положение. Как описано выше, высокопрочное стопорное кольцо 192 обеспечивает повышенное сопротивление давлению и износостойкость.In these embodiments, spool valve 100 does not need a ball 242 to be actuated. Instead, a corresponding collet 200 is pressurized down the wellbore and latched into spool valve 100 to actuate spool valve 100. Fluid pressure acts on the closed uphole end 284 of collet 200 to shear the shear pin 108, and causes the sliding sleeve 106 of the spool valve 100 to move down the wellbore to an open position. As described above, the high strength retaining ring 192 provides improved pressure resistance and wear resistance.

Согласно приведенным выше вариантам осуществления скользящая муфта 106 содержит высокопрочное стопорное кольцо 192 на своем расположенном ниже по стволу скважины конце профилированной области 182, образующее упорный заплечик 194 для фиксации соответствующей цанги 200. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления стопорное кольцо 192 выполнено из того же материала, что и скользящая муфта 106, но предпочтительно из материала более высокой прочности и/или упрочненного материала, и/или азотированного материала, такого как, без ограничения, карбид вольфрама. Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере упорному заплечику 194 стопорного кольца 192 придана твердость или он характеризуется твердостью, которая по существу или приблизительно равна твердости расположенной ниже по стволу скважины части профиля соответствующей цанги 200.In the above embodiments, the slide sleeve 106 includes a high strength retaining ring 192 at its downhole end of the profiled region 182 defining a stop shoulder 194 for securing the associated collet 200. In some alternative embodiments, the retaining ring 192 is made from the same material as and a sliding sleeve 106, but preferably of a higher strength material and / or a hardened material and / or a nitrided material such as, without limitation, tungsten carbide. In some embodiments, at least the stop shoulder 194 of the circlip 192 is hard or has a hardness that is substantially or approximately equal to that of the downhole portion of the profile of the corresponding collet 200.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления скользящая муфта 106 не содержит стопорного кольца 192. Скорее, расположенный выше по стволу скважины конец защитной муфты 154 образует упорный заплечик 194 для фиксации соответствующей цанги.In some alternative embodiments, the slide sleeve 106 does not include a retaining ring 192. Rather, the up-bore end of the shield sleeve 154 forms a stop shoulder 194 for securing the associated collet.

Согласно еще одним некоторым альтернативным вариантам осуществления корпус 152 муфты и защитная муфта 154 выполнены как единое целое с образованием скользящей муфты 106, и содержат выступающий радиально внутрь кольцевой гребень, образующий упорный заплечик 194. Таким образом, скользящая муфта 106 согласно этим вариантам осуществления не содержит стопорного кольца 192.In some other alternative embodiments, the sleeve body 152 and the shield sleeve 154 are integrally formed to form a sliding sleeve 106 and include a radially inwardly projecting annular ridge defining an abutment shoulder 194. Thus, the sliding sleeve 106 of these embodiments does not include a stop collar. rings 192.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления скользящая муфта 106 содержит только корпус 152 муфты и не содержит защитной муфты 154. Согласно этим вариантам осуществления стопорное кольцо 192 приварено, установлено, или иным образом встроено в корпус 152 муфты.In some alternative embodiments, the sliding sleeve 106 includes only the sleeve body 152 and does not include the protective sleeve 154. In these embodiments, the retaining ring 192 is welded, installed, or otherwise integrated into the sleeve body 152.

Согласно некоторым вариантам осуществления может быть получено множество профилей муфты и профилей цанги, и множество профилей муфты и цанги могут использоваться на одной и той же колонне труб в скважинной системе гидроразрыва пласта.In some embodiments, a plurality of sleeve and collet profiles may be produced, and multiple sleeve and collet profiles may be used on the same tubing in a downhole fracturing system.

Например, на фиг. 20A-20D показано четыре профиля муфты от 182-1 до 182-4 (совместно обозначенные позиционным обозначением 182) на внутренней поверхности скользящих муфт от 106-1 до 106-4 соответственно, и их соответствующие профили цанги от 212-1 до 212-4 (совместно обозначенные позиционным обозначением 212) на наружной поверхности цанг от 200-1 до 200-4 соответственно.For example, in FIG. 20A-20D show four sleeve profiles 182-1 to 182-4 (collectively referenced 182) on the inner surface of sliding sleeves 106-1 to 106-4, respectively, and their respective collet profiles 212-1 to 212-4. (collectively designated 212) on the outer surface of the collet 200-1 to 200-4, respectively.

Как показано, каждый профиль муфты от 106-1 до 106-4 содержит по меньшей мере две канавки 184А и 184В (также называемые «канавками муфты» в настоящем документе) и один гребень 232 (также называемый «гребнем муфты» в настоящем документе), расположенный в продольном направлении между двумя канавками 184А и 184 В.As shown, each clutch profile from 106-1 to 106-4 comprises at least two grooves 184A and 184B (also referred to as “clutch grooves” herein) and one ridge 232 (also referred to as a “clutch flange” herein). located longitudinally between the two grooves 184A and 184 B.

Соответственно, каждый профиль цанги от 200-1 до 200-4 содержит по меньшей мере два гребня 222А и 222В (также называемых «гребнями цанги» в настоящем документе) и одну канавку 234 (также называемую «канавкой цанги» в настоящем документе) между двумя гребнями 222А и 222В. Более того, длина каждой канавки 184А, 184В, 234 больше или равна длине каждого гребня 222А, 222В, 232, чтобы обеспечить возможность размещения профиля цанги от 200-1 до 200-4 в соответствующем профиле муфты от 106-1 до 106-4.Accordingly, each collet profile from 200-1 to 200-4 includes at least two ridges 222A and 222B (also called "collet ridges" herein) and one groove 234 (also called a "collet groove" in this document) between two ridges 222A and 222B. Moreover, the length of each groove 184A, 184B, 234 is greater than or equal to the length of each ridge 222A, 222B, 232 to accommodate the collet profile 200-1 to 200-4 in the corresponding sleeve profile 106-1 to 106-4.

За счет изменения длин канавок 184А и 184В и гребня 232 можно получить множество уникальных и индивидуальных профилей муфты (и соответствующих уникальных и индивидуальных комбинаций цанга-муфты). Согласно этим вариантам осуществления разница длин между двумя профилями муфты, например, разница длин профилей 182-2 и 182-3 муфты, равна результату целочисленного умножения заданного расчетного параметра Lb, где Lb>0. Более того, разница длин между соответствующими канавками или гребнями двух профилей муфты, например, разница длин канавок 184А профилей 182-1 и 182-2 муфты, или разница длин канавок 184В профилей 182-1 и 182-2 муфты, также равна результату целочисленного умножения заданного расчетного параметра Lb, где Lb>0.By varying the lengths of grooves 184A and 184B and flange 232, many unique and individual sleeve profiles (and corresponding unique and individual collet-sleeve combinations) can be obtained. In these embodiments, the length difference between the two sleeve profiles, for example the length difference between the sleeve profiles 182-2 and 182-3, is the result of an integer multiplication of a predetermined design parameter L b , where L b > 0. Moreover, the difference in lengths between the respective grooves or ridges of the two sleeve profiles, for example, the difference in the lengths of the grooves 184A of the sleeve profiles 182-1 and 182-2, or the difference in the lengths of the grooves 184B of the sleeve profiles 182-1 and 182-2, is also equal to the result of an integer multiplication a given design parameter L b , where L b > 0.

Как показано на фиг. 21А, следующие параметры (все больше нуля) используются для профиля 182 муфты:As shown in FIG. 21A, the following parameters (all greater than zero) are used for the coupling profile 182:

Ls - продольная длина профиля 182 муфты;L s - longitudinal length of the profile 182 of the coupling;

Sg1 - продольная длина канавки 184А профиля 182 муфты;S g1 is the longitudinal length of the groove 184A of the profile 182 of the coupling;

Sr - продольная длина гребня 232 профиля 182 муфты; иS r - the longitudinal length of the ridge 232 of the profile 182 of the coupling; and

Sg2 - продольная длина канавки 184 В профиля 182 муфты.S g2 - the longitudinal length of the groove 184 B of the profile 182 of the coupling.

Параметры Ls, Sg1, Sr и Sg2 измеряются в радиально самых внутренних точках профиля 182 муфты.The parameters L s , S g1 , S r and S g2 are measured at the radially innermost points of the sleeve profile 182.

Следующие параметры (все больше нуля) используются для профиля 182 цанги:The following parameters (all greater than zero) are used for collet profile 182:

Lc - продольная длина профиля 212 цанги;L c - longitudinal length of the profile 212 of the collet;

Cr1 - продольная длина гребня 222А профиля 212 цанги;C r1 is the longitudinal length of the ridge 222A of the collet profile 212;

Cg - продольная длина канавки 234 профиля 212 цанги; иC g - longitudinal length of the groove 234 of the profile 212 of the collet; and

Cr2 - продольная длина гребня 222 В профиля 212 цанги.C r2 is the longitudinal length of the ridge 222 B of the collet profile 212.

Параметры Lc, Cr1, Cg и Cr2 также измеряются в радиально самых внутренних точках профиля 212 цанги.The parameters L c , C r1 , C g and C r2 are also measured at the radially innermost points of the collet profile 212.

Как описано выше, в паре соответствующих профиля цанги и профиля муфты длины канавок, включая длины Sg1, Sg2 и Cg канавок 184А и 184 В муфты и канавки 234 цанги, должны быть больше или равны длинам соответствующих гребней, включая длины Cr1, Cr2 и Sr гребней 222А и 222В цанги и гребня 232 муфты, т.е. Sg1≥Cr1, Sg2≥Cr2 и Cg≥Sr, чтобы обеспечить возможность размещения профиля 212 цанги в соответствующем профиле 182 муфты.As described above, in a pair of corresponding collet profile and box profile, the lengths of the grooves, including the lengths S g1 , S g2 and C g of the grooves 184A and 184B of the box and the grooves 234 of the collet, must be greater than or equal to the lengths of the corresponding ridges, including the lengths C r1 . C r2 and S r of collet flanges 222A and 222B and clutch flange 232, i.e. S g1 ≥C r1 , S g2 ≥C r2 and C g ≥S r to allow the collet profile 212 to be accommodated in the corresponding sleeve profile 182.

Согласно этим вариантам осуществления расположенные выше по стволу скважины поверхности канавок 184А и 184В муфты и стопорного кольца 192 наклонены таким образом, что они проходят радиально внутрь вверх по стволу скважины. Расположенные выше по стволу скважины поверхности гребней 222А и 222В цанги и расположенная ниже по стволу скважины поверхность гребня 222 В цанги наклонены таким образом, что они проходят радиально наружу вниз по стволу скважины. Эти наклоны отрицательно влияют на возможность размещения гребня 232 муфты и гребней 222А и 222В цанги в канавке 234 цанги и канавках 184А и 184В муфты.In these embodiments, the up-bore surfaces of the collar grooves 184A and 184B and the retaining ring 192 are tilted so that they extend radially inwardly up the borehole. The uphole collet flange 222A and 222B surfaces and the downhole collet flange 222B surface are inclined so that they extend radially outwardly down the borehole. These slopes adversely affect the ability to accommodate the collar flange 232 and collet flanges 222A and 222B in the collet groove 234 and the clutch grooves 184A and 184B.

Для простоты описания, согласно этим вариантам осуществления угловые фаски расположенных выше по стволу скважины поверхностей канавок 184А, 184В муфты, стопорного кольца 192, гребней 222А, 222В цанги и расположенной ниже по стволу скважины поверхности гребня 222В цанги являются по существу одинаковыми.For ease of description, in these embodiments, the uphole surfaces of the collar grooves 184A, 184B, retaining ring 192, collet flanges 222A, 222B, and downhole collet flange 222B surfaces are substantially the same.

Как показано на фиг. 21В и 21С, за счет наличия вышеописанных угловых фасок, после стыковки профиля 212 цанги с соответствующим профилем 182 муфты, цанга 200 может расширяться радиально наружу и дополнительно перемещаться вниз по стволу скважины на короткое расстояние ε1, которое представляет собой расчетный параметр, заданный вышеописанными угловыми фасками и величиной зацепления, для размещения в профиле 182 муфты до тех пор, пока расположенная ниже по стволу скважины поверхность гребня 222В цанги не войдет в зацепление с упорным заплечиком 194 стопорного кольца 192.As shown in FIG. 21B and 21C, due to the presence of the above-described angular chamfers, after the collet profile 212 is joined with the corresponding collar profile 182, the collet 200 can expand radially outward and further move down the wellbore a short distance ε 1 , which is the design parameter given by the above-described angular chamfers and the amount of engagement, for placement in the profile 182 of the sleeve until the downhole surface of the collet ridge 222B engages with the stop shoulder 194 of the retaining ring 192.

Как показано на фиг. 21А, на профиле 182 муфты длина Sr гребня 232 определяется следующим образом:As shown in FIG. 21A, on the profile 182 of the sleeve, the length S r of the ridge 232 is determined as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

где 1≥δ≥0 заданный расчетный параметр, La - заданный расчетный параметр, и La>0, n - целое число и n≥0, Lb - заданный расчетный параметр и Lb>0. Таким образом, когда n=0, гребень 232 характеризуется минимальной длиной Sr=δLa.where 1≥δ≥0 is a given design parameter, L a is a given design parameter, and L a > 0, n is an integer and n≥0, L b is a given design parameter and L b > 0. Thus, when n = 0, the ridge 232 has a minimum length S r = δL a .

Длины Sg1 и Sg1 канавок 184А и 184В определяются следующим образом:The lengths S g1 and S g1 of the grooves 184A and 184B are defined as follows:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где m1 - целое число и m1≥1, и m2 - целое число и m2>1. Более того,

Figure 00000004
where m 1 is an integer and m 1 ≥1, and m 2 is an integer and m 2 > 1. Moreover,
Figure 00000004

где K>2 - положительное целое число, вследствие чего для профилей муфты, характеризующихся одинаковым K, увеличение m1 приводит к уменьшению m2, что эффективно изменяет место расположения гребня 232 на профиле муфты.where K> 2 is a positive integer, as a result of which for coupling profiles with the same K, an increase in m 1 leads to a decrease in m 2 , which effectively changes the location of the ridge 232 on the coupling profile.

Длина Ls профиля 182 муфты определяется следующим образом:The length L s of the coupling profile 182 is determined as follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

Поскольку La и Lb представляют собой заданные расчетные параметры, можно получить множество профилей 182 муфты с разными длинами Ls посредством выбора разных n и K.Since L a and L b are predetermined design parameters, it is possible to obtain a plurality of coupling profiles 182 with different lengths L s by selecting different n and K.

На профиле 212 цанги длины Cr1, Cr2, Cg гребней 222А и 222В и канавки 234 цанги определяются следующим образом:On the profile 212, the collet lengths C r1 , C r2 , C g of the ridges 222A and 222B and the grooves 234 of the collet are defined as follows:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где t1, t2 и ε2 - заданные расчетные параметры, причем 1≥t1≥0, 1≥t2≥0 и ≥ε2≥0. Длина Lc профиля 212 цанги определяется следующим образом:where t 1 , t 2 and ε 2 are the given design parameters, and 1≥t 1 ≥0, 1≥t 2 ≥0 and ≥ε 2 ≥0. The length L c of the collet profile 212 is determined as follows:

Figure 00000009
Figure 00000009

Параметр ε2 определяет только то, входит в зацепление или нет расположенная ниже по стволу скважины поверхность гребня 222А цанги с расположенной ниже по стволу скважины поверхностью канавки 184А муфты. Согласно некоторым вариантам осуществления ε2=0, вследствие чего, когда цанга 200 входит в зацепление с муфтой 106 под давлением, воздействующим сверху по стволу скважины, расположенная ниже по стволу скважины поверхность гребня 222А цанги входит в зацепление с расположенной ниже по стволу скважины поверхностью канавки 184А муфты и расположенная ниже по стволу скважины поверхность гребня 222В цанги входит в зацепление с упорным заплечиком 194 с обеспечением повышенного сопротивления давлению. Согласно некоторым другим вариантам осуществления ε2>0, что совместно с другими условиями (описанными ниже) позволяет гибким лепесткам 218 дополнительно расширяться радиально наружу и изгибаться под давлением жидкости для улучшенного зацепления между цангой 200 и скользящей муфтой 106.The parameter ε 2 only determines whether or not the downhole surface of the collet ridge 222A engages with the downhole surface of the collar groove 184A. In some embodiments, ε 2 = 0, whereby when collet 200 engages collar 106 under pressure from the top of the wellbore, the downhole surface of the collet ridge 222A engages the downhole surface of the groove 184A of the collar and the downhole surface of collet ridge 222B engages with thrust shoulder 194 to provide increased pressure resistance. In some other embodiments, ε 2 > 0, together with other conditions (described below), allows flexible tabs 218 to further expand radially outward and flex under fluid pressure for improved engagement between collet 200 and sliding sleeve 106.

Как показано на фиг. 21А, согласно вариантам осуществления, в которых ε2=0, когда t1=1, канавка 184А муфты и гребень 222А цанги характеризуются максимальной разницей длин Lb; когда t1=0, канавка 184А муфты и гребень 222А цанги характеризуются одинаковой длиной. Аналогично, когда t2=1, канавка 184 В муфты и гребень 222В цанги характеризуются максимальной разницей длин Lb; когда t2=0, канавка 184В муфты и гребень 222 В цанги характеризуются одинаковой длиной.As shown in FIG. 21A, according to embodiments in which ε 2 = 0 when t 1 = 1, the sleeve groove 184A and the collet ridge 222A have a maximum length difference L b ; when t 1 = 0, the sleeve groove 184A and the collet ridge 222A are of the same length. Likewise, when t 2 = 1, the sleeve groove 184B and the collet flange 222B have a maximum length difference L b ; when t 2 = 0, the sleeve groove 184B and the collet flange 222 B are of the same length.

Согласно некоторым вариантам осуществления расчетные параметры задаются как La=Lb, t1=t2=t и 1≥t≥0. Затем, параметры профиля 182 муфты принимают следующий вид:In some embodiments, the design parameters are set as L a = L b , t 1 = t 2 = t, and 1>t> 0. Then, the parameters of the profile 182 of the coupling take the following form:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Параметры профиля 212 цанги принимают следующий вид:The parameters of the profile 212 of the collet take the following form:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Учитывая ε2, параметр t определяет разницу длин между канавками и соответствующими им гребнями. Если t=0, профиль 182 муфты и профиль 212 цанги характеризуются одинаковой длиной. Если t=1, профиль 182 муфты и профиль 212 цанги характеризуются максимальной разницей длин Lb. Согласно вариантам осуществления, в которых t2=0, если t=0, канавки и соответствующие им гребни характеризуются одинаковой длиной. Если t=1, канавки и соответствующие им гребни характеризуются максимальной разницей длин Lb.Taking into account ε 2 , the parameter t determines the difference in lengths between the grooves and the corresponding ridges. If t = 0, the sleeve profile 182 and the collet profile 212 have the same length. If t = 1, the sleeve profile 182 and the collet profile 212 have a maximum length difference L b . In embodiments in which t 2 = 0 if t = 0, the grooves and their corresponding ridges are of the same length. If t = 1, the grooves and their corresponding ridges are characterized by the maximum difference in lengths L b .

Может быть получен ряд профилей муфты и профилей цанги. Для простоты описания профили муфты и профили цанги сгруппированы в наборы профилей, и наборы профилей сгруппированы в категории профиля. В настоящем документе профиль муфты представлен в следующем виде: «S({буква обозначения категории}{номер набора}-{номер профиля})», где «{буква обозначения категории}» может представлять собой А, В, С и т.д., и представлять категорию профиля, к которой принадлежит профиль муфты, «{номер набора}» может представлять собой 1, 2, 3 и т.д., и представлять набор профилей, к которому принадлежит профиль муфты, и «{номер профиля}» может представлять собой 1, 2, 3 и т.д., и представлять собой порядок профиля муфты в наборе профилей. Например, профиль муфты «S(A1-1)» представляет первый профиль муфты в наборе А1.A number of coupling profiles and collet profiles can be produced. For ease of description, coupling profiles and collet profiles are grouped into profile sets, and profile sets are grouped under profile categories. In this document, the profile of the clutch is represented as follows: "S ({letter of category designation} {set number} - {profile number})", where "{letter of category designation}" can represent A, B, C, etc. ., and represent the profile category to which the sleeve profile belongs, "{set number}" may be 1, 2, 3, etc., and represent the profile set to which the sleeve profile belongs, and "{profile number} "Can be 1, 2, 3, etc., and represent the order of a sleeve profile in a set of profiles. For example, the sleeve profile "S (A1-1)" represents the first sleeve profile in set A1.

Аналогично, профиль муфты представлен в виде «С({буква обозначения категории} {номер набора}-{номер профиля})». Например, профиль цанги «C(B2-3)» представляет третий профиль цанги в наборе В2.Similarly, the profile of the clutch is presented in the form "C ({letter of the category designation} {set number} - {profile number})". For example, "C (B2-3)" collet profile represents the third collet profile in set B2.

Как можно увидеть, множество профилей 182 муфты и профилей 212 цанги создаются посредством изменения значений n, K и m1. Таким образом, для простоты описания профиль муфты также может быть обозначен как S[n, K, m1], а профиль цанги также может быть обозначен как C[n, K, m1].As can be seen, a plurality of sleeve profiles 182 and collet profiles 212 are created by varying the values of n, K, and m 1 . Thus, for ease of description, the sleeve profile can also be denoted as S [n, K, m 1 ] and the collet profile can also be denoted as C [n, K, m 1 ].

Согласно этим вариантам осуществления для заданного Lb, сумма (n+K) определяет длину профиля муфты Ls и длину профиля цанги Lc. В частности, профили муфты в каждой категории профиля (например, «А») характеризуются одинаковой длиной Ls=(n+K+1)Lb, и профили цанги в одинаковой категории профиля характеризуются одинаковой длиной Lc=(n+K+1-t)Lb.According to these embodiments, for a given L b , the sum (n + K) determines the length of the sleeve profile L s and the length of the collet profile L c . In particular, the coupling profiles in each profile category (for example, "A") are characterized by the same length L s = (n + K + 1) L b , and the collet profiles in the same profile category are characterized by the same length L c = (n + K + 1-t) L b .

Параметр n определяет длину гребня 232 муфты и длину 234 канавки цанги. Таким образом, профили муфты в каждом наборе профилей (например, «А1») характеризуются одинаковой длиной гребня 232 в виде Sr=(n+6)Lb, и профили цанги в одинаковом наборе профилей характеризуются одинаковой длиной канавки 234 в виде Cg=(n+t+5)Lb2.The parameter n defines the length of the clutch flange 232 and the length 234 of the collet groove. Thus, the profiles of the sleeve in each set of profiles (for example, "A1") are characterized by the same length of the ridge 232 in the form of S r = (n + 6) L b , and the profiles of the collet in the same set of profiles are characterized by the same length of the groove 234 in the form of C g = (n + t + 5) L b + ε 2 .

Каждый набор профилей содержит (K-2) профилей муфты и (K-2) соответствующих профилей цанги с одинаковым n и одинаковым K, в которых все (K-2) профилей муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=(n+K+1)Lb и одинаковым Sr=(n+δ)Lb, и все (K-2) профилей цанги характеризуются одинаковой длиной Lc=(n+K+1-t)Lb и одинаковым Cg=(n+t+δ)Lb2.Each set of profiles contains (K-2) coupling profiles and (K-2) corresponding collet profiles with the same n and the same K, in which all (K-2) coupling profiles are characterized by the same length L s = (n + K + 1) L b and the same S r = (n + δ) L b , and all (K-2) collet profiles are characterized by the same length L c = (n + K + 1-t) L b and the same C g = (n + t + δ) L b + ε 2 .

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что, если t равно или близко 0, то профиль цанги полностью или почти полностью совпадает с профилем муфты, и, таким образом, может существовать риск, что профиль цанги не сможет войти в соответствующий профиль муфты, например, из-за большого производственного допуска профиля цанги и/или профиля муфты, и/или что цанга 200 будет входить в скользящую муфту 106 на высокой скорости, вследствие чего не будет достаточно времени на возврат смещенного профиля цанги в состояние без смещения перед выходом цанги 200 из скользящей муфты 106.It will be apparent to those skilled in the art that if t is equal to or close to 0, then the collet profile completely or almost completely matches the collar profile, and thus there may be a risk that the collet profile cannot fit into the corresponding collar profile, for example , due to the large manufacturing tolerance of the collet profile and / or sleeve profile, and / or that the collet 200 will enter the sliding sleeve 106 at high speed, so there will not be enough time to return the offset collet profile to a non-offset state before the collet 200 exits. from the sliding sleeve 106.

С другой стороны, если t равно или близко 1, канавки и соответствующие им гребни характеризуются максимальной разницей длин Lb, и возможен риск, что профиль цанги может по ошибке войти в несоответствующий профиль муфты (описано ниже).On the other hand, if t is equal to or close to 1, the grooves and their corresponding ridges have a maximum length difference L b , and there is a risk that the collet profile may mistakenly enter the inappropriate sleeve profile (described below).

Согласно некоторым вариантам осуществления t может быть выбрано в достаточной мере больше нуля и в достаточной мере меньше одного, чтобы гарантировать, что:In some embodiments, t may be sufficiently greater than zero and sufficiently less than one to ensure that:

(i) профиль цанги, соответствующий профилю муфты в наборе, точно не подходил любому другому профилю муфты в том же наборе; и(i) the collet profile matching the collar profile in the set did not exactly fit any other collar profile in the same set; and

(ii) разница длин между канавкой и соответствующей ей гребнем (например, разница длин между канавкой 184А муфты и гребнем 222А цанги, разница длин между канавкой 234 цанги и гребнем 232 муфты, или разница длин между канавкой 184В муфты и гребнем 222В цанги) была достаточной для простого входа гребня в канавку.(ii) the difference in lengths between the groove and its corresponding ridge (e.g., the difference in length between the sleeve groove 184A and the collet ridge 222A, the length difference between the collet groove 234 and the sleeve ridge 232, or the length difference between the sleeve groove 184B and the collet ridge 222B) was sufficient. for easy entry of the ridge into the groove.

Например, согласно одному варианту осуществления t может быть выбрано как 0.9≥t≥0.1. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления t может быть выбрано как 0.8≥t≥0.2. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления t может быть выбрано как 0.7≥t≥0.3. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления t может быть выбрано как 0.6≥t≥0.4. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления t может быть выбрано приблизительно равным 0,5.For example, in one embodiment, t may be 0.9≥t≥0.1. In some alternative embodiments, t may be 0.8 t 0.2. In some alternative embodiments, t may be 0.7≥t≥0.3. In some alternative embodiments, t may be 0.6 t 0.4. In some alternative embodiments, t may be selected to be about 0.5.

На фиг. 22 показан набор А1 из четырех профилей муфты и четырех соответствующих профилей цанги, когда n=0 и K=6, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=7Lb.FIG. 22 shows a set A1 of four sleeve profiles and four corresponding collet profiles, when n = 0 and K = 6, and the sleeve profiles are characterized by the same length L s = 7L b .

На фиг. 23 показан набор В1 из шести профилей муфты и шести соответствующих профилей цанги, когда n=0 и K=8, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=9Lb.FIG. 23 shows a set B1 of six sleeve profiles and six corresponding collet profiles, when n = 0 and K = 8, the sleeve profiles having the same length L s = 9L b .

На фиг. 24 показан набор С1 из восьми профилей муфты и восьми соответствующих профилей цанги, когда n=0 и K=10, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=11Lb.FIG. 24 shows a set C1 of eight sleeve profiles and eight corresponding collet profiles, when n = 0 and K = 10, and the sleeve profiles are characterized by the same length L s = 11L b .

На фиг. 25 показан набор D1 из десяти профилей муфты и десяти соответствующих профилей цанги, когда n=0 и K=12, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 25 shows a set D1 of ten sleeve profiles and ten corresponding collet profiles, when n = 0 and K = 12, and the sleeve profiles are characterized by the same length L s = 13L b .

На фиг. 26 показан набор А2 из трех профилей муфты и трех соответствующих профилей цанги, когда n=1 и K=5, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=7Lb.FIG. 26 shows a set A2 of three sleeve profiles and three corresponding collet profiles, when n = 1 and K = 5, and the sleeve profiles are characterized by the same length L s = 7L b .

На фиг. 27 показан набор В2 из пяти профилей муфты и пяти соответствующих профилей цанги, когда n=1 и K=7, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=9Lb.FIG. 27 shows a set B2 of five sleeve profiles and five corresponding collet profiles, when n = 1 and K = 7, and the sleeve profiles are characterized by the same length L s = 9L b .

На фиг. 28 показан набор С2 из семи профилей муфты и семи соответствующих профилей цанги, когда n=1 и K=9, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=11Lb.FIG. 28 shows a set C2 of seven sleeve profiles and seven corresponding collet profiles, when n = 1 and K = 9, the sleeve profiles having the same length L s = 11L b .

На фиг. 29 показан набор D2 из девяти профилей муфты и девяти соответствующих профилей цанги, когда n=1 и K=11, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 29 shows a set D2 of nine sleeve profiles and nine corresponding collet profiles when n = 1 and K = 11, the sleeve profiles having the same length L s = 13L b .

На фиг. 30 показан набор A3 из двух профилей муфты и двух соответствующих профилей цанги, когда n=2 и K=4, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=7Lb.FIG. 30 shows a set A3 of two sleeve profiles and two corresponding collet profiles, when n = 2 and K = 4, the sleeve profiles having the same length L s = 7L b .

На фиг. 31 показан набор В3 из четырех профилей муфты и четырех соответствующих профилей цанги, когда n=2 и K=6, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=9Lb.FIG. 31 shows a set B3 of four sleeve profiles and four corresponding collet profiles when n = 2 and K = 6, the sleeve profiles having the same length L s = 9L b .

На фиг. 32 показан набор С3 из шести профилей муфты и шести соответствующих профилей цанги, когда n=2 и K=8, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=11Lb.FIG. 32 shows a set C3 of six sleeve profiles and six corresponding collet profiles, when n = 2 and K = 8, the sleeve profiles having the same length L s = 11L b .

На фиг. 33 показан набор D3 из восьми профилей муфты и восьми соответствующих профилей цанги, когда n=2 и K=10, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 33 shows a set D3 of eight sleeve profiles and eight corresponding collet profiles, when n = 2 and K = 10, the sleeve profiles having the same length L s = 13L b .

На фиг. 34 показан набор А4 из одного профиля муфты и одного соответствующего профиля цанги, когда n=3 и K=3, причем профиль муфты характеризуется длиной Ls=7Lb.FIG. 34 shows a set A4 of one sleeve profile and one corresponding collet profile, when n = 3 and K = 3, and the sleeve profile is characterized by a length L s = 7L b .

На фиг. 35 показан набор В4 из трех профилей муфты и трех соответствующих профилей цанги, когда n=3 и K=5, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=9Lb.FIG. 35 shows a set B4 of three sleeve profiles and three corresponding collet profiles, when n = 3 and K = 5, the sleeve profiles having the same length L s = 9L b .

На фиг. 36 показан набор С4 из пяти профилей муфты и пяти соответствующих профилей цанги, когда n=3 и K=7, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=HLb.FIG. 36 shows a set C4 of five sleeve profiles and five corresponding collet profiles, when n = 3 and K = 7, the sleeve profiles having the same length L s = HL b .

На фиг. 37 показан набор D4 из семи профилей муфты и семи соответствующих профилей цанги, когда n=3 и K=9, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 37 shows a set D4 of seven sleeve profiles and seven corresponding collet profiles, when n = 3 and K = 9, the sleeve profiles having the same length L s = 13L b .

На фиг. 38 показан набор В5 из двух профилей муфты и двух соответствующих профилей цанги, когда n=4 и K=4, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=9Lb.FIG. 38 shows a set B5 of two sleeve profiles and two corresponding collet profiles, when n = 4 and K = 4, and the sleeve profiles are characterized by the same length L s = 9L b .

На фиг. 39 показан набор С5 из четырех профилей муфты и четырех соответствующих профилей цанги, когда n=4 и K=6, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=11Lb.FIG. 39 shows a set C5 of four sleeve profiles and four corresponding collet profiles, when n = 4 and K = 6, the sleeve profiles having the same length L s = 11L b .

На фиг. 40 показан набор D5 из шести профилей муфты и шести соответствующих профилей цанги, когда n=4 и K=8, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 40 shows a set D5 of six sleeve profiles and six corresponding collet profiles, when n = 4 and K = 8, the sleeve profiles having the same length L s = 13L b .

На фиг. 41 показан набор В6 из одного профиля муфты и одного соответствующего профиля цанги, когда n=5 и K=3, причем профиль муфты характеризуется длиной Ls=9Lb.FIG. 41 shows a set B6 of one sleeve profile and one corresponding collet profile, when n = 5 and K = 3, the sleeve profile having a length L s = 9L b .

На фиг. 42 показан набор С6 из трех профилей муфты и трех соответствующих профилей цанги, когда n=5 и K=5, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=HLb.FIG. 42 shows a set C6 of three sleeve profiles and three corresponding collet profiles, when n = 5 and K = 5, the sleeve profiles having the same length L s = HL b .

На фиг. 43 показан набор D6 из пяти профилей муфты и пяти соответствующих профилей цанги, когда n=5 и K=7, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 43 shows a set D6 of five sleeve profiles and five corresponding collet profiles, when n = 5 and K = 7, the sleeve profiles having the same length L s = 13L b .

На фиг. 44 показан набор С7 из двух профилей муфты и двух соответствующих профилей цанги, когда n=6 и K=4, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=11Lb.FIG. 44 shows a set C7 of two sleeve profiles and two corresponding collet profiles, when n = 6 and K = 4, the sleeve profiles having the same length L s = 11L b .

На фиг. 45 показан набор D7 из четырех профилей муфты и четырех соответствующих профилей цанги, когда n=6 и K=6, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 45 shows a set D7 of four sleeve profiles and four corresponding collet profiles when n = 6 and K = 6, the sleeve profiles having the same length L s = 13L b .

На фиг. 46 показан набор С8 из одного профиля муфты и одного соответствующего профиля цанги, когда n=7 и K=3, причем профиль муфты характеризуется длиной Ls=11Lb.FIG. 46 shows a set of C8 from one sleeve profile and one corresponding collet profile, when n = 7 and K = 3, the sleeve profile having a length L s = 11L b .

На фиг. 47 показан набор D8 из трех профилей муфты и трех соответствующих профилей цанги, когда n=7 и K=5, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 47 shows a set D8 of three sleeve profiles and three corresponding collet profiles, when n = 7 and K = 5, and the sleeve profiles are characterized by the same length L s = 13L b .

На фиг. 48 показан набор D9 из двух профилей муфты и двух соответствующих профилей цанги, когда n=8 и K=4, причем профили муфты характеризуются одинаковой длиной Ls=13Lb.FIG. 48 shows a set D9 of two sleeve profiles and two corresponding collet profiles, when n = 8 and K = 4, the sleeve profiles having the same length L s = 13L b .

На фиг. 49 показан набор D8 из одного профиля муфты и одного соответствующего профиля цанги, когда n=9 и K=3, причем профиль муфты характеризуется длиной Ls=13Lb.FIG. 49 shows a set D8 of one sleeve profile and one corresponding collet profile, when n = 9 and K = 3, and the sleeve profile is characterized by a length L s = 13L b .

В таблице 1 ниже кратко представлены наборы профилей, показанных на фиг. 22-49. Как можно увидеть, за счет ограничения длин профиля муфты до 7Lb, 9Lb, 11Lb и 13Lb, можно получить всего 122 профиля муфты и 122 соответствующих профиля цанги и использовать их для гидроразрыва пласта в скважине.Table 1 below summarizes the sets of profiles shown in FIG. 22-49. As you can see, by limiting the collar profile lengths to 7L b , 9L b , 11L b and 13L b , a total of 122 collar profiles and 122 corresponding collet profiles can be obtained and used for hydraulic fracturing in the well.

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

Согласно вариантам осуществления, в которых на колонне труб используется два или более золотниковых клапанов 100, характеризующихся вышеуказанными профилями муфты, порядок размещения профилей муфты должен быть следующим:In embodiments in which two or more slide valves 100 are used on the pipe string having the aforementioned coupling profiles, the order of placement of the coupling profiles is as follows:

(a) золотниковые клапаны должны характеризоваться разными профилями муфты; другими словами, для любых двух золотниковых клапанов по меньшей мере одно из n, K и m1 отличается;(a) spool valves must have different coupling profiles; in other words, for any two slide valves at least one of n, K and m 1 is different;

(b) золотниковые клапаны меньшей длины Ls должны быть расположены выше по стволу скважины, чем золотниковые клапаны большей длины Ls; другими словами, золотниковые клапаны с меньшим (n+K) расположены выше по стволу скважины, чем золотниковые клапаны с большим (n+K);(b) shorter spool valves L s should be located higher up the wellbore than longer spool valves L s ; in other words, spool valves with smaller (n + K) are located higher up the wellbore than spool valves with larger (n + K);

(c) что касается золотниковых клапанов одинаковой длины Ls, то те, у которых больше Sr, должны быть расположены выше по стволу скважины, чем те, у которых меньше Sr; другими словами, что касается золотниковых клапанов с одинаковым (n+K), те, у которых n больше, расположены выше по стволу скважины, чем те, у которых n меньше; и(c) for spool valves of equal length L s , those with more S r should be located higher up the wellbore than those with less S r ; in other words, for spool valves with the same (n + K), those with more n are located higher up the wellbore than those with less n; and

(d) золотниковые клапаны, характеризующиеся одинаковым набором профилей, т.е. те, которые характеризуются одинаковым n и одинаковым K, но разными m1 могут быть расположены в любом порядке.(d) spool valves having the same set of profiles, i. e. those that are characterized by the same n and the same K, but different m 1 can be located in any order.

Другими словами, золотниковые клапаны с «низшей» буквой обозначения категории (например, «А»), т.е. золотниковые клапаны с меньшей длиной профиля муфты Ls должны быть расположены выше по стволу скважины, чем золотниковые клапаны с «высшей» буквой обозначения категории (например, «D»), т.е. те, у которых меньшая длина профиля муфты Ls. Что касается золотниковых клапанов с одинаковой буквой обозначения категории, т.е. характеризующихся одинаковой длиной профиля муфты Ls, то те, у которых меньше номер набора (например, «А1»), должны быть расположены ниже по стволу скважины, чем, у которых больше номер набора (например, «A3»). На фиг. 50 показан пример колонны труб (такой как обсадная колонна или колонна насосно-компрессорных труб), характеризующейся наличием множества золотниковых клапанов 100 с вышеописанной компоновкой.In other words, spool valves with the "lowest" letter of the category designation (for example, "A"), i.e. spool valves with a shorter sleeve profile L s should be located higher up the wellbore than spool valves with a "higher" category designation letter (eg "D"), i.e. those with a shorter sleeve profile L s . As for spool valves with the same category designation letter, i.e. characterized by the same length of the sleeve profile L s , then those with a lower set number (for example, "A1") should be located lower along the wellbore than those with a higher set number (for example, "A3"). FIG. 50 shows an example of a tubing string (such as casing or tubing) having a plurality of slide valves 100 with the above-described arrangement.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления, если t равно или близко 1, и канавки и соответствующие им гребни характеризуются максимальной разницей длин Lb, два «смежных» профиля муфты и цанги являются совместимыми.In some alternative embodiments, if t is equal to or close to 1 and the grooves and their corresponding ridges have a maximum length difference L b , the two “adjacent” profiles of the sleeve and collet are compatible.

То есть профиль цанги может быть размещен не только в соответствующем профиле муфты, но также в профиле муфты с той же буквой обозначения категории, тем же номером набора и «смежным» номером профиля (т.е. больше или меньше на 1). Например, профиль цанги С(А1-2), т.е. С[0, 6, 2], может входить в предыдущий и следующий профили муфты S(A1-1) и S(Al-2), т.е. S[0, 6, 1] и S[0, 6, 3], но не может входить в другие профили муфты в наборе профилей А1, например S(Al-4).That is, the collet profile can be placed not only in the corresponding sleeve profile, but also in the sleeve profile with the same category designation letter, the same set number and “adjacent” profile number (ie, 1 more or less). For example, collet profile C (A1-2), i.e. C [0, 6, 2], can be included in the previous and next profiles of the coupling S (A1-1) and S (Al-2), i.e. S [0, 6, 1] and S [0, 6, 3], but cannot be included in other coupling profiles in the set of A1 profiles, for example S (Al-4).

Другими словами, профиль цанги может входить в предыдущий и следующий профили муфты в одном и том же наборе профилей, но не может входить в другие профили муфты в том же наборе профилей. То есть профиль цанги C[n, K, i] может входить в профили муфты S[n, K, i+1] и S[n, K, i-1], но не может входить в другие профили муфты, т.е. профили муфты S[n, K, j], где j≠i, j≠i+1 и j≠i-1.In other words, the collet profile can be included in the previous and next coupling profiles in the same set of profiles, but cannot be included in other coupling profiles in the same set of profiles. That is, the collet profile C [n, K, i] can be included in the coupling profiles S [n, K, i + 1] and S [n, K, i-1], but cannot be included in other coupling profiles, i.e. e. coupling profiles S [n, K, j], where j ≠ i, j ≠ i + 1 and j ≠ i-1.

Таким образом, согласно вариантам осуществления, в которых t=1, и два или более золотниковых клапанов 100, характеризующихся такими профилями муфты, как показанные на фиг. 22 49, используются на колонне труб, порядок размещения профилей муфты должен быть следующим:Thus, in embodiments in which t = 1, and two or more spool valves 100 having clutch profiles such as those shown in FIG. 22 49 are used on a string of pipes, the order of placement of the coupling profiles should be as follows:

(a) золотниковые клапаны должны характеризоваться разными профилями муфты; другими словами, для любых двух золотниковых клапанов по меньшей мере одно из n, K и m1 отличается;(a) spool valves must have different coupling profiles; in other words, for any two slide valves at least one of n, K and m 1 is different;

(b) в каждом наборе профилей не следует использовать два профиля муфты S[n, K, j1] и S[n, K, j2] на одной и той же колонне труб, если |j-j2|≤1; другими словами, для любых двух золотниковых клапанов с одинаковым n и одинаковым K, разница между их m1 должна быть больше 1;(b) each set of profiles should not use two coupling profiles S [n, K, j 1 ] and S [n, K, j 2 ] on the same pipe string if | jj 2 | ≤1; in other words, for any two spool valves with the same n and the same K, the difference between their m 1 must be greater than 1;

(c) золотниковые клапаны меньшей длины Ls должны быть расположены выше по стволу скважины, чем золотниковые клапаны большей длины Ls; другими словами, золотниковые клапаны с меньшим (n+K) расположены выше по стволу скважины, чем золотниковые клапаны с большим (n+K);(c) shorter spool valves L s should be located higher up the wellbore than longer spool valves L s ; in other words, spool valves with smaller (n + K) are located higher up the wellbore than spool valves with larger (n + K);

(d) что касается золотниковых клапанов одинаковой длины Ls, то те, у которых больше Sr, должны быть расположены выше по стволу скважины, чем те, у которых меньше Sr; другими словами, что касается золотниковых клапанов с одинаковым (n+K), те, у которых n больше, расположены выше по стволу скважины, чем те, у которых η меньше; и(d) for spool valves of equal length L s , those with more S r should be located higher up the wellbore than those with less S r ; in other words, for spool valves with the same (n + K), those with more n are located higher up the wellbore than those with less η; and

(e) золотниковые клапаны, характеризующиеся одинаковым набором профилей, т.е. те, которые характеризуются одинаковым n и одинаковым K, но разными m1, могут быть расположены в любом порядке.(e) spool valves having the same set of profiles, i. e. those characterized by the same n and the same K, but different m 1 , can be arranged in any order.

Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления вышеописанные профили муфты и профили цанги могут быть соединены последовательно или каскадом с другими подходящими профилями для получения удлиненных профилей. Например, на фиг. 51 показан набор удлиненных профилей муфты и цанги, полученный посредством последовательного размещения одного и того же профиля 286 между профилем в наборе профилей А1 и стопорным кольцом 192. Как показано на фиг. 52, согласно некоторым вариантам осуществления один и тот же профиль 286 может быть расположен последовательно выше по стволу скважины относительно профилей в наборе А1 для получения удлиненных профилей.In some alternative embodiments, the above-described sleeve profiles and collet profiles can be connected in series or cascade with other suitable profiles to obtain elongated profiles. For example, in FIG. 51 shows a set of elongated sleeve and collet profiles obtained by sequentially placing the same profile 286 between the profile in the set of profiles A1 and the retaining ring 192. As shown in FIG. 52, in some embodiments, the same profile 286 may be positioned sequentially uphole with respect to the profiles in set A1 to obtain elongated profiles.

Согласно некоторым вариантам осуществления профили в одном и том же наборе могут быть расположены последовательно с другими профилями для получения удлиненных профилей. Например, на фиг. 53 показаны профили набора А1, последовательно расположенные с первыми четырьмя профилями в наборе В2 для получения удлиненных профилей.In some embodiments, profiles in the same set can be arranged in series with other profiles to form elongated profiles. For example, in FIG. 53 shows the profiles of set A1 in series with the first four profiles in set B2 to obtain elongated profiles.

Согласно приведенным выше вариантам осуществления профиль муфты находится на внутренней поверхности корпуса 152 муфты, вследствие чего упорный заплечик 194 стопорного кольца 192 расположен ниже по стволу скважины относительно него. Согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления, например показанным на фиг. 54-56, профиль муфты содержит часть профиля на внутренней поверхности корпуса 152 муфты, как описано выше, и часть профиля на внутренней поверхности защитной муфты 154, вследствие чего упорный заплечик 194 стопорного кольца 192 находится в профиле муфты.In the above embodiments, the collar profile is on the inner surface of the collar body 152, whereby the thrust shoulder 194 of the retaining ring 192 is located downhole relative thereto. In some alternative embodiments, such as shown in FIG. 54-56, the sleeve profile comprises a part of the profile on the inner surface of the sleeve body 152, as described above, and a part of the profile on the inner surface of the sleeve 154, whereby the thrust shoulder 194 of the circlip 192 is in the sleeve profile.

Соответственно, цанга 200 может характеризоваться профилем цанги, выступающим как на корпусе 152 муфты, так и на защитной муфте 154 для соответствия профилю муфты. Для обеспечения гладкого прохождения передней или расположенной ниже по стволу скважины части цанги 200 через стопорное кольцо 192, каждый выступ 292 на цанге 200, который соответствует профилю на защитной муфте 154, характеризуется тупым углом на своей расположенной ниже по стволу скважины стороне.Accordingly, collet 200 may have a collet profile protruding from both the sleeve body 152 and the sleeve 154 to match the profile of the sleeve. To ensure smooth passage of the front or downhole portion of the collet 200 through the stop ring 192, each protrusion 292 on the collet 200 that corresponds to the profile on the collar 154 has an obtuse angle on its downhole side.

Профиль на защитной муфте 154 может характеризоваться любой подходящей формой и может быть объединен с корпусом 152 муфты любого подходящего профиля, например любого из показанных на фиг. 22-49. Например, на фиг. 54-57 изображена защитная муфта 154, характеризующаяся наличием канавки 294 длины 2Lb и объединенная с наборами профилей A1, B1, С1 и D1, которые показаны на фиг. 22-25 соответственно. Соответственно, профиль цанги 200 содержит выступ или гребень 292 длины Lb для соответствия канавке 294.The profile on the protective sleeve 154 may be of any suitable shape and may be combined with the sleeve body 152 of any suitable profile, such as any of those shown in FIGS. 22-49. For example, in FIG. 54-57 show a protective sleeve 154, characterized by the presence of a groove 294 of length 2L b and combined with the sets of profiles A1, B1, C1 and D1, which are shown in FIG. 22-25 respectively. Accordingly, the profile of the collet 200 includes a ridge or ridge 292 of length L b to match the groove 294.

Согласно некоторым вариантам осуществления канавка 294 может характеризоваться другой подходящей длиной. Например, на фиг. 58-61 изображена защитная муфта 154, характеризующаяся наличием канавки 294 длины 3Lb и объединенная с наборами профилей A1, B1, С1 и D1, которые показаны на фиг. 22-25 соответственно. Соответственно, профиль цанги 200 содержит выступ или гребень 292 длины 2Lb для соответствия канавке 294.In some embodiments, groove 294 may have other suitable lengths. For example, in FIG. 58-61 show a protective sleeve 154, characterized by the presence of a groove 294 of length 3L b and combined with the sets of profiles A1, B1, C1 and D1, which are shown in FIG. 22-25 respectively. Accordingly, the profile of the collet 200 includes a ridge or ridge 292 of length 2L b to match the groove 294.

Согласно некоторым вариантам осуществления профиль на защитной муфте 154 может содержать одну или более канавок и/или один или более гребней.In some embodiments, the profile on the shield 154 may include one or more grooves and / or one or more ridges.

Согласно некоторым вариантам осуществления профиль на защитной муфте 154 может представлять собой профиль, выбранный из показанных на фиг. 22-49. Например, набор удлиненных профилей может быть получен за счет последовательного размещения профилей в наборе профилей А1 с первыми четырьмя профилями в наборе профилей В2, причем первые четыре профиля в наборе профилей В2 расположены ниже по стволу скважины относительно стопорного кольца 192 или на защитной муфте 154.In some embodiments, the profile on the protective sleeve 154 may be a profile selected from those shown in FIGS. 22-49. For example, a set of elongated profiles can be obtained by sequentially placing the profiles in the set of A1 with the first four profiles in the set of B2, with the first four profiles in the set of B2 located downhole relative to the retaining ring 192 or on the protective sleeve 154.

Как показано на фиг. 62, согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления профиль муфты (такой как профиль муфты в наборе профилей А1) может быть расположен ниже по стволу скважины относительно стопорного кольца 192. Таким образом, упорный заплечик 194 расположен выше по стволу скважины относительно профиля муфты. Согласно этим вариантам осуществления каждый выступ на цанге 200 характеризуется тупым углом на своей расположенной ниже по стволу скважины стороне для обеспечения гладкого прохождения цанги 200 через стопорное кольцо 192.As shown in FIG. 62, in some alternative embodiments, the collar profile (such as the collar profile in set of profiles A1) may be located downhole with respect to retaining ring 192. Thus, thrust shoulder 194 is located uphole with respect to the collar profile. In these embodiments, each protrusion on the collet 200 has an obtuse angle on its downhole side to allow the collet 200 to smoothly pass through the retaining ring 192.

Как описано и выше и показано на фиг. 15А и 15В, скользящая муфта 126 золотникового клапана 100 может быть приведена в движение давлением посредством шара 242 и цанги 200 в открытое положение для открывания отверстий для текучей среды для гидроразрыва пласта, причем лепестки 218 цанги 200 могут быть приведены в движение давлением для расширения радиально наружу, когда воздействует направленное вверх по стволу скважины давление жидкости и происходит сжатие цанги, когда профиль 212 цанги входит в зацепление с заплечиком 194 стопорного кольца 192, что приводит к расширению радиально наружу лепестков 218 для дополнительного зацепления скользящей муфты 106 в целях усиления зацепления и повышения сопротивления давлению. На фиг. 63A-63F более подробно показан расширяемый радиально наружу профиль 212 цанги.As described above and shown in FIG. 15A and 15B, slide sleeve 126 of spool valve 100 can be pressure actuated by ball 242 and collet 200 to an open position to expose fracturing fluid ports, and petals 218 of collet 200 can be pressure driven to expand radially outward when the uphole fluid pressure is applied and the collet is compressed when the collet profile 212 engages the shoulder 194 of the retaining ring 192, causing the blades 218 to expand radially outward to further engage the sliding sleeve 106 to enhance engagement and increase resistance pressure. FIG. 63A-63F show in more detail the radially outward expanding collet profile 212.

Как показано на фиг. 63А, для простоты описания считается, что канавки 184А и 184 В муфты характеризуются одинаковым ВД, а гребни 222А и 222 В цанги характеризуются одинаковым НД.As shown in FIG. 63A, for ease of description, clutch grooves 184A and 184B are assumed to have the same ID, and collet ridges 222A and 222B are assumed to have the same OD.

Глубина Hsg1 расположенной выше по стволу скважины канавки 184А муфты измеряется радиально между ее самой наружной поверхностью (т.е. ее «низом») и ее самым внутренним расположенным выше по стволу скважины краем (т.е. ее расположенным выше по стволу скважины «верхним» краем). Высота Hsr гребня 232 муфты измеряется радиально между ее самой внутренней поверхностью (т.е. ее «верхом») и ее самым наружным краем (т.е. ее «нижним» краем). Глубина Hsg2 расположенной ниже по стволу скважины канавки 184В муфты измеряется радиально между ее самой наружной поверхностью и ее самым внутренним расположенным ниже по стволу скважины краем, который также является самым внутренним краем упорного заплечика 194.The depth H sg1 of the up-hole sleeve groove 184A is measured radially between its outermost surface (i.e., its "bottom") and its innermost up-borehole edge (i.e., its up-hole " upper "edge). The height H sr of the clutch ridge 232 is measured radially between its innermost surface (ie, its “top”) and its outermost edge (ie, its “bottom” edge). The depth H sg2 of the collar groove 184B downhole is measured radially between its outermost surface and its innermost downhole edge, which is also the innermost edge of the thrust shoulder 194.

Аналогично, высота Hcr1 расположенных выше по стволу скважины гребней 222А цанги измеряется радиально между их самой наружной поверхностью (т.е. их «верхом») и их самым внутренним расположенным выше по стволу скважины краем (т.е. их расположенным выше по стволу скважины «нижним» краем). Глубина Hcg канавки 234 цанги измеряется радиально между ее самой внутренней поверхностью (т.е. ее «низом») и ее самым наружным краем (т.е. ее «верхним» краем). Высота Hcr2 расположенных ниже по стволу скважины гребней 222 В цанги измеряется радиально между их самой наружной поверхностью (т.е. их «верхом») и их самым внутренним расположенным ниже по стволу скважины краем (т.е. их расположенным ниже по стволу скважины «нижним» краем).Similarly, the height H cr1 located uphole ridges 222A collet is measured between their radially outermost surface (i.e., their "top") and the innermost positioned uphole edge (i.e., their location uphole wells "bottom" edge). The depth H cg of the collet groove 234 is measured radially between its innermost surface (ie, its “bottom”) and its outermost edge (ie, its “top” edge). Collet heights H cr2 downhole ridges 222 B are measured radially between their outermost surface (ie, their "top") and their innermost downhole edge (ie, their downhole "Bottom" edge).

Согласно некоторым вариантам осуществления, показанным на фиг. 63А-3С, Hcg1=Hsg2=Hsr=Hs и Hcr1=Hcr2=Hcr. Как показано на фиг. 63В, чтобы профиль 212 цанги мог расширяться радиально наружу, когда профиль 212 цанги входит в зацепление с профилем 182 муфты, необходимо, чтобы поддерживался зазор между каждой из канавок 184А и 184В муфты и канавкой 234 цанги и каждым из соответствующих гребней 222А и 222 В цанги и гребнем 232 муфты. Другими словами, Hs-Hcr>0, Hcg-Hcr>0 и ε2>0. Таким образом, согласно этим вариантам осуществления Hs>Hcr, Hcg>Hcr и ε2>0.In some embodiments shown in FIG. 63A-3C, H cg1 = H sg2 = H sr = H s and H cr1 = H cr2 = H cr . As shown in FIG. 63B, so that the collet profile 212 can expand radially outward as the collet profile 212 engages with the collar profile 182, it is necessary to maintain clearance between each of the collar grooves 184A and 184B and the collet groove 234 and each of the respective collet ridges 222A and 222B. and a clutch flange 232. In other words, H s -H cr > 0, H cg -H cr > 0 and ε 2 > 0. Thus, according to these embodiments, H s > H cr , H cg > H cr, and ε 2 > 0.

Согласно некоторым вариантам осуществления, в которых Hsg1=Hsg2=Hsr=Hs и Hcr1=Hcr2=Hcr, и канавка 234 цанги расположена вокруг продольного центра профиля 212 цанги, канавка 234 цанги является самой расширенной частью, когда лепестки 218 расширяются или сгибаются радиально наружу (см. фиг. 63С). Согласно этим вариантам осуществления необходимо, чтобы Hs>Hcr, Hcg>Hcr и ε2>0. Предпочтительно, чтобы зазор между канавкой 232 цанги и гребнем 232 муфты превышал или был равен зазору между канавкой 184А/184 В муфты и соответствующим гребнем 222А/222 В цанги. Другими словами Hs-Hcr>0, Hcg-Hcr>0, Hcg-Hcr≥Hs-Hcr и ε2>0. Таким образом, согласно этим вариантам осуществления Hcg>Hs>Hcr и ε2>0. Согласно некоторым вариантам осуществления предпочтительно, чтобы Hcg=Hs>Hcr и ε2>0, вследствие чего, когда профиль 212 цанги расширяется радиально наружу в профиле 182 муфты, гребень 234 цанги может полностью входить в зацепление с гребнем 232 муфты и зазор между ними исключен.According to some embodiments in which H sg1 = H sg2 = H sr = H s and H cr1 = H cr2 = H cr and the collet groove 234 is located around the longitudinal center of the collet profile 212, the collet groove 234 is the widest portion when the petals 218 expands or flexes radially outward (see FIG. 63C). In these embodiments, H s > H cr , H cg > H cr, and ε 2 > 0 are required. Preferably, the clearance between the collet groove 232 and the clutch flange 232 is greater than or equal to the clearance between the clutch groove 184A / 184B and the corresponding collet flange 222A / 222B. In other words, H s -H cr > 0, H cg -H cr > 0, H cg -H cr ≥H s -H cr and ε 2 > 0. Thus, according to these embodiments, H cg > H s > H cr and ε 2 > 0. In some embodiments, it is preferred that H cg = H s > H cr and ε 2 > 0 so that when the collet profile 212 expands radially outward in the clutch profile 182, the collet ridge 234 can fully engage with the collar ridge 232 and clearance between them is excluded.

Как показано на фиг. 63В и 63С, после того как цанга 200 входит в зацепление со скользящей муфтой 106, дополнительное давление из положения выше по стволу скважины может переместить цангу 200 ниже по стволу скважины, что заставляет лепестки 218 расширяться или сгибаться радиально наружу, и дополнительно и в большей степени входить в сопрягаемое зацепление со скользящей муфтой 106.As shown in FIG. 63B and 63C, after collet 200 engages sliding sleeve 106, additional pressure from a position upbore may move collet 200 downhole, causing the petals 218 to expand or flex radially outward, and additionally and to a greater extent. engage in mating engagement with the sliding sleeve 106.

Согласно некоторым вариантам осуществления, показанным на фиг. 63D-63F, глубина расположенной выше по стволу скважины канавки 184А муфты такая же, как высота гребня 232 муфты. Однако расположенная ниже по стволу скважины канавка 184 В муфты характеризуется глубиной, которая больше глубины расположенной выше по стволу скважины канавки 184А муфты. То есть Hsg1=Hsr=Hs и Hsg2>Hs. Высоты гребней 222А и 222В цанги и глубина канавки 234 цанги одинаковы. То есть Hcr1=Hcr2=Hcr.In some embodiments shown in FIG. 63D-63F, the depth of the uphole collar groove 184A is the same as the height of the collar ridge 232. However, the downhole collar groove 184B has a depth that is greater than the depth of the upbore collar groove 184A. That is, H sg1 = H sr = H s and H sg2 > H s . The heights of the collet flanges 222A and 222B and the depth of the collet groove 234 are the same. That is, H cr1 = H cr2 = H cr .

Как показано на фиг. 63Е, согласно этим вариантам осуществления Нсд+Hsg2-Hcr-Hs>0, Hsg2-Hcr>0 и ε2>0, чтобы профиль 212 цанги мог расширяться радиально наружу, когда профиль 212 цанги входит в зацепление с профилем 182 муфты.As shown in FIG. 63E, according to these embodiments, H cd + H sg2 -H cr- H s > 0, H sg2 -H cr > 0, and ε 2 > 0 so that the collet profile 212 can expand radially outward when the collet profile 212 engages profile 182 of the coupling.

Согласно некоторым вариантам осуществления, в которых Hsgl=Hsr=Hs, Hsg2>Hs, Hcr1=Hcr2=Hcr, и канавка 234 цанги расположена вокруг продольного центра профиля 212 цанги, канавка 234 цанги является самой расширенной частью, когда лепестки 218 расширяются радиально наружу (см. фиг. 63Е).According to some embodiments in which H sgl = H sr = H s , H sg2 > H s , H cr1 = H cr2 = H cr , and the collet groove 234 is located around the longitudinal center of the collet profile 212, the collet groove 234 is the widest part when the petals 218 expand radially outward (see FIG. 63E).

Согласно этим вариантам осуществления Hcg+Hsg2-Hcr-Hs>0, Hsg2-Hcr>0 и ε2>0. Предпочтительно, чтобы зазор между канавкой 232 цанги и гребнем 232 муфты превышал или был равен зазору между канавкой 184А/184В муфты и соответствующим гребнем 222А/222В цанги. Другими словами Hcg+Hsg2-Hcr-Hs≥Hsg2-Hcr. Таким образом, согласно этим вариантам осуществления Hsg2>Hcr, Hcg≥Hs и ε2>0. Согласно некоторым вариантам осуществления предпочтительно, чтобы Hsg2>Hcr, Hcg=Hs и ε2>0, вследствие чего, когда профиль 212 цанги расширяется радиально наружу в профиле 182 муфты, гребень 234 цанги может полностью входить в зацепление с гребнем 232 муфты и зазор между ними исключен.In these embodiments, H cg + H sg2 —H cr —H s > 0, H sg2 —H cr > 0, and ε 2 > 0. Preferably, the clearance between the collet groove 232 and the clutch flange 232 is greater than or equal to the clearance between the clutch groove 184A / 184B and the corresponding collet flange 222A / 222B. In other words, H cg + H sg2 -H cr -H s ≥H sg2 -H cr. Thus, according to these embodiments, H sg2 > H cr , H cgH s, and ε 2 > 0. In some embodiments, it is preferred that H sg2 > H cr , H cg = H s, and ε 2 > 0 so that when the collet profile 212 expands radially outward in the sleeve profile 182, the collet ridge 234 can fully engage with the ridge 232 couplings and the gap between them is excluded.

Хотя выше были описаны варианты осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в них могут быть внесены варианты и модификации без отхода от объема настоящего изобретения.Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying figures, it will be apparent to those skilled in the art that variations and modifications may be made therein without departing from the scope of the present invention.

Для полного определения настоящего изобретения и его объема следует обратиться к краткому описанию изобретения и приложенной формуле изобретения, изложенными и рассматриваемыми вместе с подробным описанием и чертежами, приведенными в настоящем документе, для их целенаправленной интерпретации.For a complete definition of the present invention and its scope, reference should be made to the Summary of the Invention and the appended claims, set forth and considered in conjunction with the detailed description and drawings provided herein, for their purposeful interpretation.

Claims (60)

1. Золотниковый клапан для открывания одного или более отверстий для текучей среды в колонне труб, содержащий:1. A spool valve for opening one or more openings for a fluid in a pipe string, comprising: корпус клапана, имеющий продольный канал, причем корпус клапана содержит указанное одно или более отверстий для текучей среды на расположенной выше по стволу скважины части своей боковой стенки;a valve body having a longitudinal bore, the valve body comprising said one or more fluid openings on an up-wellbore portion of its sidewall; цанговый элемент, имеющий соответствующий фиксирующий профиль; иa collet element having a corresponding locking profile; and скользящую муфту, размещенную с возможностью скользящего размещения в продольном канале корпуса клапана и выполненную с возможностью перемещения между расположенным выше по стволу скважины закрытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды закрыты, и расположенным ниже по стволу скважины открытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды открыты;a sliding sleeve that is slidably positioned in the longitudinal bore of the valve body and is movable between an up-borehole closed position in which one or more fluid openings are closed, and a down-borehole open position in which one or more fluid openings are open; причем скользящая муфта содержит:moreover, the sliding sleeve contains: продольный канал и профиль муфты на нем для размещения в нем соответствующего фиксирующего профиля цангового элемента; иthe longitudinal channel and the profile of the sleeve thereon to accommodate the corresponding retaining profile of the collet element; and стопорное кольцо, имеющее на расположенном выше по стволу скважины боковом крае упорный заплечик, выполненный с возможностью упора в часть соответствующего фиксирующего профиля цангового элемента, когда указанный его соответствующий фиксирующий профиль входит в зацепление с указанным профилем муфты и предотвращает перемещение цангового элемента вниз по стволу скважины относительно скользящей муфты.a retaining ring having on the lateral edge located above the wellbore a stop shoulder configured to abut against a part of the corresponding retaining profile of the collet element when said corresponding retaining profile thereof engages with the specified profile of the coupling and prevents the collet element from moving down the wellbore relative to sliding clutch. 2. Золотниковый клапан по п. 1, в котором по меньшей мере указанному упорному заплечику указанного стопорного кольца придана твердость, которая больше твердости материала скользящей муфты, или он содержит материал, характеризующийся твердостью, которая больше твердости скользящей муфты.2. A spool valve according to claim 1, wherein at least said stop shoulder of said retaining ring has a hardness that is greater than that of the sliding sleeve material, or it comprises a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve. 3. Золотниковый клапан по п. 1, в котором указанное стопорное кольцо состоит из материала, характеризующегося твердостью, которая больше твердости материала скользящей муфты.3. A spool valve according to claim 1, wherein said retaining ring is comprised of a material having a hardness that is greater than the material of the sliding sleeve. 4. Золотниковый клапан по п. 1, в котором по меньшей мере указанный упорный заплечик указанного стопорного кольца состоит из материала, выбранного из группы материалов, включающей карбид вольфрама, кобальт-хромовые сплавы и азотированные стали, или их комбинации.4. A spool valve according to claim 1, wherein at least said stop shoulder of said stop ring is comprised of a material selected from the group of materials including tungsten carbide, cobalt-chromium alloys, and nitrided steels, or combinations thereof. 5. Золотниковый клапан по любому из пп. 1-4, в котором указанный профиль муфты на указанной скользящей муфте расположен выше по стволу скважины относительно стопорного кольца.5. The spool valve according to any one of paragraphs. 1-4, wherein said sleeve profile on said sliding sleeve is located higher up the wellbore relative to the retaining ring. 6. Золотниковый клапан по любому из пп. 1-5, в котором упорный заплечик образует острый угол относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика.6. The spool valve according to any one of paragraphs. 1-5, in which the thrust shoulder forms an acute angle relative to the longitudinal axis of the spool valve, whereby the inner edge of the said thrust shoulder is located higher along the wellbore than the outer edge of the said thrust shoulder. 7. Золотниковый клапан по любому из пп. 1-6, в котором7. The spool valve according to any one of paragraphs. 1-6, in which скользящая муфта ниже по стволу скважины относительно указанного стопорного кольца дополнительно содержит соединительную часть; иthe sliding sleeve further down the wellbore with respect to said retaining ring further comprises a connecting portion; and указанная скользящая муфта дополнительно содержит защитную муфту, причем расположенный выше по стволу скважины конец указанной защитной муфты соединен с указанной соединительной частью, указанная защитная муфта проходит вниз по стволу скважины; иthe specified sliding sleeve further comprises a protective sleeve, and located above the borehole end of the specified protective sleeve is connected to the specified connection part, the specified protective sleeve extends down the wellbore; and причем стопорное кольцо представляет собой кольцевой элемент; иmoreover, the retaining ring is an annular element; and причем скользящая муфта дополнительно содержит седло стопорного кольца для размещения стопорного кольца между седлом стопорного кольца и расположенным выше по стволу скважины концом защитной муфты.wherein the sliding sleeve further comprises a retaining ring seat for positioning the retaining ring between the retaining ring seat and an up-wellbore end of the protective sleeve. 8. Золотниковый клапан по п. 7, в котором защитная муфта образует кольцевое пространство между частью своей внешней периферии и указанным корпусом клапана, когда скользящая муфта находится в закрытом положении; и8. A spool valve according to claim 7, wherein the protective sleeve defines an annular space between a portion of its outer periphery and said valve body when the sliding sleeve is in a closed position; and причем защитная муфта изолирует кольцевое пространство от второго канала.moreover, the protective sleeve isolates the annular space from the second channel. 9. Золотниковый клапан для открывания одного или более отверстий для текучей среды в эксплуатационной колонне, содержащий:9. A spool valve for opening one or more openings for a fluid in a production string, comprising: корпус клапана, имеющий продольный канал, причем корпус клапана содержит одно или более отверстий для текучей среды на расположенной выше по стволу скважины части своей боковой стенки;a valve body having a longitudinal bore, the valve body comprising one or more fluid openings on an up-wellbore portion of its sidewall; скользящую муфту, имеющую продольный канал и профиль муфты на нем, причем скользящая муфта размещена с возможностью скользящего размещения в продольном канале корпуса клапана и выполнена с возможностью перемещения между расположенным выше по стволу скважины закрытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды закрыты, и расположенным ниже по стволу скважины открытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды открыты; иa sliding sleeve having a longitudinal bore and a sleeve profile thereon, wherein the sliding sleeve is slidably disposed in the longitudinal bore of the valve body and is movable between an up-wellbore closed position in which one or more fluid openings are closed, and a downhole open position in which one or more fluid openings are open; and цанговый элемент, выполненный с возможностью размещения в продольном канале скользящей муфты, имеющий соответствующий фиксирующий профиль, причем указанный соответствующий фиксирующий профиль выполнен с возможностью сопрягаемого зацепления с указанным профилем муфты;a collet element configured to be placed in a longitudinal channel of a sliding sleeve having a corresponding locking profile, said corresponding locking profile being adapted to mate with said sleeve profile; причем скользящая муфта дополнительно содержит:moreover, the sliding sleeve additionally contains: стопорное кольцо, образующее первый упорный заплечик, который предотвращает перемещение цангового элемента вниз по стволу скважины относительно скользящей муфты, когда указанный соответствующий фиксирующий профиль указанного цангового элемента входит в сопрягаемое зацепление с указанным профилем муфты указанного муфтового элемента.a stop ring defining a first stop shoulder that prevents the collet member from moving downhole relative to the sliding sleeve when said respective retaining profile of said collet member engages in mating engagement with said sleeve profile of said sleeve member. 10. Золотниковый клапан по п. 9, в котором по меньшей мере указанному упорному заплечику указанного стопорного кольца придана твердость, которая больше твердости материала скользящей муфты, или он содержит материал, характеризующийся твердостью, которая больше твердости скользящей муфты.10. A spool valve according to claim 9, wherein at least said abutment shoulder of said retaining ring has a hardness that is greater than that of the sliding sleeve material, or it comprises a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve. 11. Золотниковый клапан по п. 9, в котором указанное стопорное кольцо состоит из материала, характеризующегося твердостью, которая больше твердости материала скользящей муфты.11. A spool valve according to claim 9, wherein said retaining ring is comprised of a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve material. 12. Золотниковый клапан по любому из пп. 9-11, в котором по меньшей мере указанному упорному заплечику указанного стопорного кольца придана твердость, равная твердости расположенной ниже по стволу скважины части соответствующего фиксирующего профиля указанного цангового элемента.12. The spool valve according to any one of paragraphs. 9-11, in which at least the specified stop shoulder of the specified stop ring is given a hardness equal to the hardness located down the wellbore part of the corresponding fixing profile of the specified collet element. 13. Золотниковый клапан по любому из пп. 9-11, в котором упорный заплечик стопорного кольца состоит из материала, характеризующегося твердостью, приблизительно равной твердости расположенной ниже по стволу скважины части соответствующего фиксирующего профиля указанного цангового элемента.13. The spool valve according to any one of paragraphs. 9-11, in which the stop collar is composed of a material having a hardness approximately equal to that of the downhole portion of the corresponding retaining profile of said collet element. 14. Золотниковый клапан по п. 9, в котором по меньшей мере указанный упорный заплечик указанного стопорного кольца состоит из материала, выбранного из группы материалов, включающей карбид вольфрама, кобальт-хромовые сплавы и азотированные стали или их комбинации.14. The spool valve of claim 9, wherein at least said stop shoulder of said stop ring is comprised of a material selected from the group of materials including tungsten carbide, cobalt-chromium alloys, and nitrided steels, or combinations thereof. 15. Золотниковый клапан по любому из пп. 9-14, в котором указанный профиль муфты на указанной скользящей муфте расположен выше по стволу скважины относительно стопорного кольца.15. The spool valve according to any one of paragraphs. 9-14, wherein said sleeve profile on said sliding sleeve is located higher up the wellbore relative to the retaining ring. 16. Золотниковый клапан по любому из пп. 9-15, в котором упорный заплечик образует острый угол относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика.16. The spool valve according to any one of paragraphs. 9-15, in which the thrust shoulder forms an acute angle relative to the longitudinal axis of the spool valve, as a result of which the inner edge of the said thrust shoulder is located higher along the wellbore than the outer edge of the said thrust shoulder. 17. Золотниковый клапан по любому из пп. 9-16, в котором скользящая муфта ниже по стволу скважины относительно указанного стопорного кольца дополнительно содержит соединительную часть; и17. The spool valve according to any one of paragraphs. 9-16, in which the sliding sleeve downhole with respect to the specified retaining ring further comprises a connecting portion; and указанная скользящая муфта дополнительно содержит защитную муфту, причем расположенный выше по стволу скважины конец указанной защитной муфты соединен с указанной соединительной частью, указанная защитная муфта проходит вниз по стволу скважины; иthe specified sliding sleeve further comprises a protective sleeve, and located above the borehole end of the specified protective sleeve is connected to the specified connection part, the specified protective sleeve extends down the wellbore; and причем стопорное кольцо представляет собой кольцевой элемент; иmoreover, the retaining ring is an annular element; and скользящая муфта дополнительно содержит седло стопорного кольца для размещения стопорного кольца между седлом стопорного кольца и расположенным выше по стволу скважины концом защитной муфты.The sliding sleeve further comprises a retaining ring seat for positioning the retaining ring between the retaining ring seat and the end of the protective sleeve located upstream of the wellbore. 18. Золотниковый клапан по п. 17, в котором защитная муфта образует кольцевое пространство между частью своей внешней периферии и указанным корпусом клапана, когда скользящая муфта находится в закрытом положении; и18. A spool valve according to claim 17, wherein the protective sleeve defines an annular space between a portion of its outer periphery and said valve body when the sliding sleeve is in a closed position; and причем защитная муфта изолирует кольцевое пространство от второго канала.moreover, the protective sleeve isolates the annular space from the second channel. 19. Золотниковый клапан по любому из пп. 9-18, в котором указанный соответствующий фиксирующий профиль цангового элемента содержит упорный заплечик на своем расположенном ниже по стволу скважины конце для зацепления с упорным заплечиком стопорного кольца.19. The spool valve according to any one of paragraphs. 9-18, wherein said respective collet retaining profile comprises a stop shoulder at its downhole end for engaging with the stop ring stop shoulder. 20. Золотниковый клапан по п. 19, зависимому от п. 16, в котором упорный заплечик на указанном цанговом элементе образует острый угол относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика на указанном цанговом элементе расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика на указанном цанговом элементе.20. A spool valve according to claim 19, dependent on claim 16, in which the thrust shoulder on said collet element forms an acute angle relative to the longitudinal axis of the spool valve, as a result of which the inner edge of said thrust shoulder on said collet element is located higher along the wellbore than the outer edge of the specified thrust shoulder on the specified collet element. 21. Золотниковый клапан по п. 9, в котором соответствующий фиксирующий профиль указанного цангового элемента представляет собой гибкий в радиальном направлении профиль цанги, выполненный с возможностью сопрягаемого зацепления с указанным профилем муфты на указанной скользящей муфте.21. A spool valve according to claim 9, wherein the corresponding retaining profile of said collet element is a radially flexible collet profile configured to mate with said sleeve profile on said sliding sleeve. 22. Золотниковый клапан по п. 9, в котором цанговый элемент дополнительно содержит цилиндрическую расположенную выше по стволу скважины часть, цилиндрическую расположенную ниже по стволу скважины часть и множество гибких лепестков между ними, соединенных с расположенной выше по стволу скважины и расположенной ниже по стволу скважины частями, на указанных гибких лепестках расположен указанный соответствующий фиксирующий профиль.22. A spool valve according to claim 9, wherein the collet element further comprises a cylindrical up-borehole portion, a cylindrical down-borehole portion, and a plurality of flexible petals therebetween, connected to an up-borehole and down-borehole parts, on said flexible petals there is a specified corresponding fixing profile. 23. Золотниковый клапан для открывания одного или более отверстий для текучей среды в эксплуатационной колонне, содержащий:23. A spool valve for opening one or more openings for a fluid in a production string, comprising: корпус клапана, имеющий продольный канал, причем корпус клапана содержит указанное одно или более отверстий для текучей среды на расположенной выше по стволу скважины части своей боковой стенки; иa valve body having a longitudinal bore, the valve body comprising said one or more fluid openings on an up-wellbore portion of its sidewall; and скользящую муфту, размещенную в продольном канале корпуса клапана и выполненную с возможностью перемещения между расположенным выше по стволу скважины закрытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды закрыты, и расположенным ниже по стволу скважины открытым положением, в котором одно или более отверстий для текучей среды открыты;a sliding sleeve disposed in the longitudinal bore of the valve body and configured to move between an up-borehole closed position in which one or more fluid openings are closed, and a down-borehole open position in which one or more fluid openings fluid open; причем скользящая муфта содержит:moreover, the sliding sleeve contains: - корпус муфты, имеющий продольный канал, причем корпус муфты имеет в указанном продольном канале профилированную область, содержащую по меньшей мере две канавки и гребень между ними;- a sleeve body having a longitudinal channel, the sleeve body having in said longitudinal channel a profiled region containing at least two grooves and a ridge between them; - цангу в продольном канале скользящей муфты, дополнительно имеющую соответствующую муфте профилированную область, содержащую соответствующие гребни и соответствующую канавку, причем для обеспечения того, что профилированные области приспособлены для соответствующего зацепления друг с другом, ширина канавки на любой из двух профилированных областей должна быть равна или больше ширины соответствующего гребня на другой из двух профилированных областей для размещения соответствующего гребня в ней; и- a collet in the longitudinal channel of the sliding sleeve, additionally having a profiled region corresponding to the sleeve, containing corresponding ridges and a corresponding groove, and in order to ensure that the profiled regions are adapted for appropriate engagement with each other, the groove width on either of the two profiled regions must be equal to or greater than the width of the corresponding ridge on the other of the two profiled regions to accommodate the corresponding ridge therein; and - защитную муфту, расположенную ниже по стволу скважины относительно корпуса муфты; и- a protective sleeve located below the wellbore relative to the sleeve body; and причем по меньшей мере соединительная часть защитной муфты размещена в корпусе муфты для соединения защитной муфты с корпусом муфты;moreover, at least the connecting part of the protective sleeve is located in the sleeve body for connecting the protective sleeve to the sleeve body; причем по меньшей мере когда скользящая муфта находится в закрытом положении, между защитной муфтой и корпусом клапана образуется кольцевое пространство; иmoreover, at least when the sliding sleeve is in the closed position, an annular space is formed between the protective sleeve and the valve body; and причем защитная муфта изолирует кольцевое пространство от продольного канала корпуса клапана, иwherein the protective sleeve isolates the annular space from the longitudinal channel of the valve body, and причем скользящая муфта дополнительно содержит на своем расположенном ниже по стволу скважины конце стопорное кольцо, имеющее упорный заплечик для предотвращения перемещения вниз по стволу скважины указанной цанги в продольном канале скользящей муфты, когда она находится в сопрягаемом зацеплении с указанной скользящей муфтой.wherein the sliding sleeve further comprises, at its downhole end, a stop ring having a stop shoulder to prevent said collet from moving down the wellbore in the longitudinal channel of the sliding sleeve when it is in mating engagement with said sliding sleeve. 24. Золотниковый клапан по п. 23, в котором упорный заплечик имеет первый острый угол относительно продольной оси золотникового клапана, вследствие чего внутренний край указанного упорного заплечика расположен выше по стволу скважины, чем наружный край указанного упорного заплечика.24. A spool valve according to claim 23, wherein the thrust shoulder has a first acute angle relative to the longitudinal axis of the slide valve, whereby the inner edge of said thrust shoulder is located higher up the wellbore than the outer edge of said thrust shoulder. 25. Золотниковый клапан по п. 23 или 24, в котором упорный заплечик образован стопорным кольцом, размещенным в скользящей муфте.25. A spool valve according to claim 23 or 24, wherein the stop shoulder is formed by a retaining ring housed in the sliding sleeve. 26. Золотниковый клапан по п. 23, в котором корпус муфты содержит седло стопорного кольца для размещения стопорного кольца между седлом стопорного кольца и расположенным выше по стволу скважины концом защитной муфты.26. The spool valve of claim 23, wherein the sleeve housing comprises a retaining ring seat for positioning the retaining ring between the retaining ring seat and an uphole end of the protective sleeve. 27. Золотниковый клапан по любому из пп. 23-26, в котором по меньшей мере указанному упорному заплечику придана твердость, которая больше твердости материала скользящей муфты, или он содержит материал, характеризующийся твердостью, которая больше твердости скользящей муфты.27. The spool valve according to any one of paragraphs. 23-26, in which at least the specified stop shoulder is given a hardness that is greater than the hardness of the material of the sliding sleeve, or it contains a material characterized by a hardness that is greater than the hardness of the sliding sleeve. 28. Золотниковый клапан по п. 25, в котором указанное стопорное кольцо состоит из материала, характеризующегося твердостью, которая больше твердости материала скользящей муфты.28. A spool valve according to claim 25, wherein said retaining ring is comprised of a material having a hardness that is greater than that of the sliding sleeve. 29. Золотниковый клапан по любому из пп. 23-28, в котором по меньшей мере указанному упорному заплечику придана твердость, приблизительно равная твердости соответствующей профилированной области цанги.29. The spool valve according to any one of paragraphs. 23-28, in which at least the specified stop shoulder is given a hardness approximately equal to the hardness of the corresponding profiled region of the collet. 30. Золотниковый клапан по любому из пп. 23-28, в котором соответствующая профилированная область цанги имеет расположенную ниже по стволу скважины часть на ней, и причем упорный заплечик состоит из материала, характеризующегося твердостью, приблизительно равной твердости расположенной ниже по стволу скважины части соответствующей профилированной области цанги.30. The spool valve according to any one of paragraphs. 23-28, wherein the corresponding collet profiled region has a downhole portion thereon, and wherein the thrust shoulder is composed of a material having a hardness approximately equal to the downhole portion of the corresponding collet profiled region.
RU2020111725A 2017-11-21 2017-11-21 System with a fixating ring for use in hydraulic formation fracturing operations RU2757889C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CA2017/051390 WO2019100137A1 (en) 2017-11-21 2017-11-21 Locking ring system for use in fracking operations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757889C1 true RU2757889C1 (en) 2021-10-22

Family

ID=66631252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020111725A RU2757889C1 (en) 2017-11-21 2017-11-21 System with a fixating ring for use in hydraulic formation fracturing operations

Country Status (8)

Country Link
CN (1) CN111433433A (en)
AU (1) AU2017440344A1 (en)
CO (1) CO2020002257A2 (en)
EC (1) ECSP20032778A (en)
MX (1) MX2020004176A (en)
RU (1) RU2757889C1 (en)
SA (1) SA520411810B1 (en)
WO (1) WO2019100137A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112505273B (en) * 2020-11-20 2022-11-29 青海蓝博检测科技有限公司 Quality detection equipment for domestic drinking water installed in household pipeline

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070221384A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Murray Douglas J Frac system without intervention
RU2453680C1 (en) * 2010-12-17 2012-06-20 Закрытое акционерное общество "Газтехнология" Well circulation control device
US20130081827A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Ethan Etzel Multizone treatment system
US20140102709A1 (en) * 2012-07-24 2014-04-17 Serhiy Arabskyy Tool and Method for Fracturing a Wellbore
CA2904470A1 (en) * 2015-04-27 2015-11-18 David Nordheimer System for successively uncovering ports along a wellbore to permit injection of a fluid along said wellbore
WO2016178004A1 (en) * 2015-05-01 2016-11-10 Churchill Drilling Tools Limited Downhole sealing
CA2966123A1 (en) * 2017-05-05 2017-07-28 Sc Asset Corporation System and related methods for fracking and completing a well which flowably installs sand screens for sand control

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2797821C (en) * 2010-04-28 2016-07-05 Sure Tech Tool Services Inc. Apparatus and method for fracturing a well
US9341047B2 (en) * 2012-03-12 2016-05-17 Baker Hughes Incorporated Actuation lockout system
GB2502301A (en) * 2012-05-22 2013-11-27 Churchill Drilling Tools Ltd Downhole tool activation apparatus
CA2846751A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-15 Peak Completion Technologies, Inc. Downhole tool with ball trap
US9512695B2 (en) * 2013-06-28 2016-12-06 Schlumberger Technology Corporation Multi-stage well system and technique
CA2940852A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Completions Research Ag Dart-initiated multistage high pressure fracturing system
US9587464B2 (en) * 2014-10-02 2017-03-07 Sc Asset Corporation Multi-stage liner with cluster valves and method of use
CA2986346C (en) * 2017-11-21 2019-01-08 Sc Asset Corporation Profile-selective sleeves for subsurface multi-stage valve actuation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070221384A1 (en) * 2006-03-24 2007-09-27 Murray Douglas J Frac system without intervention
RU2453680C1 (en) * 2010-12-17 2012-06-20 Закрытое акционерное общество "Газтехнология" Well circulation control device
US20130081827A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Ethan Etzel Multizone treatment system
US20140102709A1 (en) * 2012-07-24 2014-04-17 Serhiy Arabskyy Tool and Method for Fracturing a Wellbore
CA2904470A1 (en) * 2015-04-27 2015-11-18 David Nordheimer System for successively uncovering ports along a wellbore to permit injection of a fluid along said wellbore
WO2016178004A1 (en) * 2015-05-01 2016-11-10 Churchill Drilling Tools Limited Downhole sealing
CA2966123A1 (en) * 2017-05-05 2017-07-28 Sc Asset Corporation System and related methods for fracking and completing a well which flowably installs sand screens for sand control

Also Published As

Publication number Publication date
AU2017440344A1 (en) 2020-02-27
CO2020002257A2 (en) 2020-04-01
MX2020004176A (en) 2020-08-03
CN111433433A (en) 2020-07-17
ECSP20032778A (en) 2020-09-30
SA520411810B1 (en) 2023-02-16
WO2019100137A1 (en) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190353006A1 (en) Tools and methods for use in completion of a wellbore
CN110268133B (en) System and related method for flowably installing fractured wells and completions for sand controlled sand screens
US10954747B2 (en) Collet with ball-actuated expandable seal and/or pressure augmented radially expandable splines
EP3674515A1 (en) Wellbore isolation method with running tool for recess mounted adaptive seat support for an object for sequential treatment of zone sections with and without milling
US10794135B2 (en) Differential pressure actuation tool and method of use
US11255158B2 (en) Locking ring system for use in fracking operations
CA3016153A1 (en) Frac plug
US11248445B2 (en) Profile-selective sleeves for subsurface multi-stage valve actuation
RU2749138C1 (en) Clamp sleeve with ball expandable seal and / or radially expandable petals
CA2986352C (en) Locking ring system for use in fracking operations
RU2757889C1 (en) System with a fixating ring for use in hydraulic formation fracturing operations
US11613740B2 (en) Plug for oil field service work and method of production
US11808106B2 (en) Multi-stage hydraulic fracturing tool and system
GB2573143A (en) Improvements in or relating to coupling of tubulars downhole
CN111615581B (en) Profile selective sleeve for subsurface multistage valve actuation
CA2986346C (en) Profile-selective sleeves for subsurface multi-stage valve actuation
CA2986338C (en) Collet with ball-actuated expandable seal and/or pressure augmented radially expandable splines
CA3236402A1 (en) Anchor mechanism
GB2615730A (en) Anchor mechanism