[發明專利]扶正器和相關裝置

在審

• 申請號: 201510549127.3
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105386731A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 安德魯·詹納
• 申請（專利權）人: 森太克有限公司
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;關兆輝

技術領域

本發明涉及井下裝置領域，并且更特別地但不排外地涉及可用于油和/或氣開采的這些裝置領域。本文公開的一些布置涉及扶正器裝置。本文公開的一些布置涉及可連接至扶正器裝置的裝置。

背景技術

如本領域技術人員已知的，在油、氣或水井鉆井行業中使用扶正器以使管狀構件(下文稱為“管件”)位于鉆孔或先前安裝的更大管件的中心。

通常，這些管件以可搬運長度，例如12m(40英尺)構成，每段長度通常都在兩端處帶外部公螺紋。使用短的帶母螺紋的聯接器將這些長度段裝配在一起。裝配為預定總長度的管件稱為“套管柱”(string)。

當將套管柱布置在鉆孔或現有管件中時，期望將套管柱基本定位在鉆孔或現有管件的中心，由此形成繞相關管件的基本環狀通道。這使得諸如流體、水泥漿這樣的材料能夠在繞管件的空間中穿過。

為了嘗試實現這種狀態，沿套管柱長度以選擇間距布置扶正器。可通過使用作為被夾緊地固定至管件的環的所謂“限位套”，在限制軸向運動方面實現將扶正器固位在期望位置中。限位套設計必須應對到具有不良公差外徑管件上的不受約束安裝。所應用的任何設計都必須將這種公差視為先決條件，以施加足夠負荷，從而給出期望的軸向負荷約束。為了抵抗軸向負荷，例如，限位套可具有繞限位套的圓周徑向分散的增韌鋼釘，這些增韌鋼釘基本突出到限位套主體的外表面之上。

已知彈簧扶正器具有柔性外徑，其目的在于始終接觸井壁，同時能夠撓曲以反作用(復位力)于順應井壁輪廓的管件產生的側向力，并且適應障礙或內部尺寸變化。這些扶正器由圓形端部帶環組成，通常稱為“弓形片”的多個板彈簧連接在這些圓形端部帶環之間。

在本行業中，期望隨著管件沿鉆孔向下移動至其所要求的最終深度位置，管件的中心性足以保持管件不接觸鉆孔或管件孔，以便避免來自扶正器、限位套突出體或聯接器的不適當機械干擾和損傷。

接觸力，例如限位套螺釘可對先前安裝的鋼管件造成相當大的損傷，并且所產生的金屬屑可在整個井結構中的其它位置導致損傷。扶正器弓形片的過大偏斜將允許例如附接至旋轉管件的限位套螺釘的接觸，切入到扶正器正插入的井筒或更大管件中。

通常，特別是在修井工作中，先前安裝的管件可具有切穿過管件側面的所謂“窗口”，以允許已扶正的管件穿過從而穿過窗口偏斜。然后，例如，如果已偏斜扶正器弓形片的側向力等于或小于突出體的環狀高度，則硬化限位套突出體和聯接器能夠快速地保持在窗口邊緣上。因此，在這種布置中，使扶正器穿過鉆孔并且就位可能問題非常大。

還需要有利于下列一般慣例，即隨著管件穿過而到達其最終深度時旋轉該管件，由此減輕穿過高井眼曲率(DLS)波動。扶正器的旋轉相對其正在行進的鉆孔停止，允許管件在所附接的扶正器內部旋轉。

井筒輪廓復雜性的發展已經惡化了這種機械干擾的發生。稱為單位鉆孔長度，通常為30m(100英尺)的DLS(井眼曲率)的以3維變化速度定義的輪廓波動經常導致高側向力，其垂直于管件軸線。這些側向力可為這樣的，即扶正器彈簧弓形片可在扶正器沿井筒向下穿過期間，在高DLS的不同點處變平或接近變平。例如，這可導致聯接器和限位套突出體，諸如硬化固定螺釘抵靠先前安裝的管件孔或井筒前進。換句話說，可在管件的這些部分和先前安裝的管件孔和井筒之間發生機械干擾，導致先前安裝的管件孔或井筒的表面損傷。

另外，應明白，所述弓形片的扁平化可導致弓形片在簧片或弓形片、彈簧與端部帶環的相交點處在彈簧旋轉點處的永久變形。這可導致在達到期望深度時，不利地影響扶正器的原始扶正潛力。在本行業中優選地，當已扶正的管件處于其要求深度時，多個管件或者管件與井筒之間的中心性最大化，或者處于最小可接受水平。換句話說，管件位于先前安裝的管件或井筒內的中心處，或者管件和先前安裝的管件或井筒之間的距離保持為高于最小距離。

圖1示出已經插入鉆孔50內的一種已知管件布置。扶正器38通過位于扶正器38任一側的限位套37而定位在該管件上。限位套37用于繞管件安裝，從而接合并且抓握該管件的外部。限位套37在管件上提供制動肩臺，以限制沿任何其它相關聯產品、諸如扶正器38的管狀構件的軸向行進。因此，每個扶正器38都結合至管件，并且被布置成將該管件支撐在鉆孔50內，以便該管件被基本中心地布置在鉆孔50內。

整體式扶正器38具有第一和第二相對端軸環41、42，其由多個彈簧弓形片軸向分離。僅示出多個彈簧弓形片中的彈簧弓形片43、44、45和46。