用于控制井下装置的设备和方法制造方法及图纸

一种用于控制井内的井下装置的设备包括主体，所述主体具有与销接合的控制槽。销相对于控制槽的移动使得该装置在启用状态和停用状态之间切换。槽具有至少一个环路和围绕主体相对于所述至少一个环路间隔开的至少一个细长轴向轨道。销能够在至少一个细长轴向轨道内在销和槽的对应于井下装置的启用配置和停用配置的不同配置之间移动。所述至少一个细长轴向轨道的每一个经由偏离分支轨道连接到至少一个环路之一，并且控制槽不具有适于所述销从偏离分支轨道返回到细长轴向轨道的单独的专用返回路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
从表面对井下阀和其它工具的操作进行控制是有必要的。在对井眼进行钻孔、操作和维护的不同阶段经常需要打开和关闭阀或其它井下工具，因此需要实现在井中远程打开和关闭阀的控制器。井下装置的启用和停用通常涉及诸如从表面落下启用球或停用球的步骤。这些方法的一个缺陷是将球从表面落下和将球降落到指定工具座上之间的时间在该方法中是一个可变因素。对于很长的井而言，例如可花费长达40分钟来将工具打开以及另外的40分钟来将第二球降落以便将工具关闭。这些方法还限制可能的打开/关闭周期的数目，因为可被降落并保持在球捕捉器(ball catcher)内的球数目是有限的，并且一旦球捕捉器装满，则工具必须被拉回到表面以及在工具可被重置之前必须清空球捕捉器。此外众所周知的是利用井眼中流体传递的压力变化来控制井内的工具，所述流体使得套筒相对于销轴向移动。这种布置通常被称为J形槽装置，因为套筒开有J形槽，销在J形槽内移动。使得套筒相对于固定销旋转，所述固定销受限以便沿着所述J形槽行进。当压力增加时，套筒向下移动，销在槽内处于一个位置，例如在此位置时阀被打开，而当压力减小时，套筒相对于销向上移动，所述套筒被引导到销和槽的另一相对位置内，在此位置时阀可关闭。槽可围绕套筒形成为环路，环路的两端连接，因此套筒持续围绕其轴线移动，相继地打开和关闭阀。作用于套筒上的压力可以是井眼压力，或者可以是控制管线的压力。
技术实现思路
根据本专利技术，提供如独立权利要求1中所要求保护的一种用于控制油井、天然气井或水井中井下装置的设备。根据本专利技术，还提供如独立权利要求20中所要求保护的一种用于控制油井、天然气井或水井中井下装置的设备。本专利技术还提供如独立权利要求27中所要求保护的一种用于控制油井、天然气井或水井中井下装置的方法。本专利技术还提供如独立权利要求39中所要求保护的一种用于控制油井、天然气井或水井中井下装置的方法。典型地，销可保留在环路之一内，而无需移动到相邻的细长轴向轨道内，而是在每个环路内在销和槽的不同配置之间移动。典型地，所述销可在每个环路内在销和槽的两个不同配置之间循环，重复地从一个配置移动到另一个配置，直到从环路之一切换到相邻的细长轴向轨道为止。典型地，所述销从每个环路的起点循环到该环路中的第二位置，然后返回到同一环路的起点。环路可连接到可具有相同或不同功能的另外环路或轨道。因此这样的另外的环路可选地以相同的方式允许进行循环，但条件是，第一环路和第二环路允许循环，但是对于其它环路或轨道没有必要这样做。通常情况下，槽的几何形状将销的移动约束在环路之一内，直到进行切换为止。通常情况下，每个环路包括第一轨道和第二轨道，其中所述第二轨道使得销返回到第一轨道的起点。通常情况下，销在两个轨道内通常在相反的轴向方向上移动。通常情况下，销可在第二返回轨道上从环路之一切换到相邻的细长轴向轨道。通常情况下，通过将销和槽的相对轴向移动方向反向来实现切换，这一反向通常通过将其内形成槽的套筒的轴向移动方向反向来实现。通常情况下，当销处于第二返回轨道的过渡部分内时完成切换，通常此时销刚通过通往相邻细长轴向轨道的连接部(通常情况下，γ形连接部)。通常情况下γ形连接部倒置，当销处于Y形的通向细长轴向轨道的上部分支内时，完成从环路到相邻的细长轴向轨道的切换。通常情况下，Y形的一个分支是环路的一部分，而Y形的另一个分支是连接到相邻的细长轴向轨道的偏离轨道。通常情况下，分支之一(例如连接到相邻细长轴向轨道的分支)与Y形的主干轴向对准。通常情况下，所述主体包括活塞，其能够对井内的压力变化作出响应，并能够响应于所述压力变化而在设备内的孔中轴向移动。通常情况下活塞在该孔中的轴向移动驱动销和槽之间的相对移动。通常情况下，槽可设置于相对于主体移动的套筒上，且销可设置于主体上，但在其它实施例中，套筒可具有销并且槽可设置于主体上。通常情况下，套筒可与活塞一体地形成。从而活塞可选地具有槽，或者所述槽可形成于连接到所述活塞的单独套筒上。通常情况下，销在两个轨道之间切换之处的第一轨道和第二轨道的起点和终点沿着套筒/活塞在轴向上分隔开，和/或起点和终点可选地沿周向间隔开，但在某些实施例中，在每一环路内的第一轨道和第二轨道的起点和终点可沿着主体的轴线轴向对准。每个轨道的终点，对应于另一轨道的起点，通常形成在槽的角落处，其引导销在相对于槽的移动方向上发生变化，该终点通常形成止动部，该止动部要求将销相对于槽的轴向移动方向反向。例如，第一轨道可在套筒或活塞的一个端部例如下端部处开始，并可以沿着套筒/活塞(通常情况下利用除了轴向分量之外的侧向或周向分量)向上轴向延伸到以倒置的V形式提供的所述第一轨道的端部，所述端部在套筒/活塞上与所述第一轨道的起始位置轴向间隔开的位置处，例如在套筒/活塞的顶部处或附近。倒置的V形标志着在所述第一轨道和第二轨道之间的过渡。从倒置V形的顶点，对销进行约束使其沿着第二轨道向下移动。通常情况下，第一轨道和第二轨道具有第一部分和第二部分，所述第一部分通常是直线形的(例如轴向)且通常平行于轴线(例如主体或套筒和活塞的轴线)布置，并且其不驱动销和槽组件的相对旋转;所述第二部分通常也具有笔直长度，但也可偏离远离第一部分，因此通常轴向和周向延伸，从而根据第二轨道相对于轴线的偏离角度驱动销和槽组件的旋转(通常相对于固定销驱动所述套筒/活塞)。在一些实施例中，第一直线部分和第二偏离部分可选地相对于活塞/套筒的主轴线成角度。这种实施例也可选地具有偏离部分，但通常情况下，第二偏离部分与第一直线部分相比设置成处于更大的角度处，以便与直线部分相比以更大的旋转驱动套筒。通常情况下在整个槽(以更大或更小的程度)成角度的情况下，销通过槽的移动将驱动活塞围绕其轴线的持续旋转，且通常情况下旋转的程度根据槽的直线部分和偏离部分相对于所述轴线的角度来变化。通常情况下，当销处于第二返回轨道的过渡部分内时完成切换。第二返回轨道的过渡部分通常情况下是轴向部分。通常情况下，通过将销在槽的轴向部分内的移动方向反向而触发切换。通常情况下，轴向过渡部分相邻槽中的Y形连接部，在环路和相邻的细长轴向轨道之间，并且通常情况下销在槽过渡部分内的移动反向使得销从一个环路移动到相邻的细长轴向轨道。通常情况下，槽包括间隔开的每一个具有(通常轴向延伸的)盲端轨道的端部部分，以及通常从设备轴线偏尚的偏尚部分和轴向过渡部分。通常情况下，所述设备包括围绕套筒/活塞沿周向间隔开的交替的环路和细长轴向轨道。通常情况下环路和细长轴向轨道成对布置，其中一个环路及其相邻的细长轴向通道成为一对。本专利技术的简单实施例可以仅仅包括一个环路和一个细长轴向轨道，并且销可以在一个环路和一个细长轴向轨道之间过渡、在环路内闲置，以及切换到在细长轴向轨道内的启用状态。然而，在本专利技术的其它实施例中，可具有多对成对的环路和细长轴向轨道，可选地沿着套筒或活塞的周边相继交替(例如，环路-细长轴向轨道-环路等)。从而在这种实施例中，销可在第一环路内闲置，切换到相邻的细长轴向轨道，在相邻的细长轴向轨道内销可使得装置移动到启用位置，然后移动到另一个(可选地不同的)环路内，以便在切换到(可选地不同的)第二细长轴向轨道内之前再一次闲置。在一些实施例中可选地设置2对、3对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制油井、天然气井或水井中井下装置的设备，所述设备包括主体，所述主体具有与销接合的控制槽，控制槽和销设置于能够相对于彼此移动的单独部件上，以使得销相对于控制槽的移动将井下装置在启用状态和停用状态之间切换；所述槽具有至少一个环路和至少一个细长轴向轨道，其中所述销能够在销和槽的使该装置停用的不同闲置配置之间移动，所述细长轴向轨道围绕主体相对于所述至少一个环路间隔开，并且其中所述销能够在所述至少一个细长轴向轨道中在销和槽的对应于井下装置的启用配置和停用配置的不同配置之间移动，其中所述至少一个细长轴向轨道中的每一个经由偏离分支轨道连接到至少一个环路之一，所述偏离分支轨道配置成使得所述销从所述至少一个细长轴向轨道之一行进到至少一个环路之一内，并且其中所述控制槽不具有适于所述销从偏离分支轨道返回到细长轴向轨道的单独的专用返回路径；其中所述销能够在所述至少一个细长轨道中的每一个和所述至少一个环路之一之间进行切换，并且其中所述销能够在所述至少一个环路的每一个内在不同配置之间循环，而无需从所述环路切换到相邻的细长轴向轨道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·马霍茨基，
申请(专利权)人：OILSCO科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB