專利名稱：用于深度定位井下管柱的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及連同執(zhí)行與地下井有關(guān)的操作一起使用的設(shè)備，具體涉及一種用于深度定位井下管柱的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在不限制本發(fā)明的范圍的情況下，與作為例子的水下井(subsea well，海下井) 結(jié)構(gòu)相關(guān)地來描述本發(fā)明的背景。在建造水下井時，許多管柱以及其它工具和設(shè)備被安裝到井中。為了成功并有效地完井，非常希望能夠進(jìn)行深度控制以及知曉在井中的這些管、工具和設(shè)備的間隔 (space-out)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于普遍的海洋狀況和條件，在鉆機(jī)被迫升降的很多水下應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)希望的深度控制和間隔相當(dāng)有挑戰(zhàn)性。在水下應(yīng)用中，水下井口典型地是所有井下操作的固定參考點(diǎn)。雖然各種套管柱可各自從井口延伸，但是許多井使用一個或多個襯管柱(liner string，尾管柱)來構(gòu)造， 這些襯管柱是未伸至井口但是被錨定或懸掛于先前的套管柱的底部內(nèi)的套管柱。典型地， 這種襯管柱使用襯管懸掛器、篩懸掛器或類似的封隔器式器具懸掛于先前的套管內(nèi)。由于波動，鉆機(jī)相對于井口不斷上下移動。在傳統(tǒng)的實(shí)踐中，這種運(yùn)動已經(jīng)限制了襯管柱能夠被定位和錨定在先前的套管中的精度。此后，由于襯管柱或襯管懸掛器都不是以水下井口為深度基準(zhǔn)，所以有關(guān)這些部件以及隨后安裝在這樣的襯管柱中的任何附加的襯管柱、工具或設(shè)備的精確深度是不確定的。因此，需要出現(xiàn)一種在水下井安裝中能夠可靠地定位管柱的深度的裝置和方法。 還需要出現(xiàn)一種能夠克服在水下井安裝期間鉆機(jī)相對于井口不斷上下運(yùn)動的裝置和方法。 而且，需要出現(xiàn)一種能夠減小與襯管柱、工具或隨后安裝在先前的襯管柱中的其他設(shè)備的深度相關(guān)的不確定性的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在此公開的本發(fā)明涉及一種用于深度定位多個井下管柱的裝置和方法。本發(fā)明的裝置和方法可操作為，克服在水下井安裝期間鉆機(jī)相對于井口不斷的上下運(yùn)動。另外，本發(fā)明的裝置和方法可操作為，減小與襯管柱、工具或隨后安裝在已深度定位的襯管柱中的其它設(shè)備的深度相關(guān)的不確定性。在一個方案中，本發(fā)明涉及一種用于在井眼中深度定位多個管柱的裝置。所述裝置包括位于第一管柱中的深度參考聯(lián)接器。所述第一管柱在深度參考聯(lián)接器與預(yù)定參考點(diǎn)之間具有預(yù)定的長度。所述深度參考聯(lián)接器具有輪廓(profile，側(cè)面)。所述裝置還包括位于第二管柱中的指示器組件。所述指示器組件具有可操作為與深度參考聯(lián)接器的輪廓接合的匹配(配合)輪廓。在操作中，所述第二管柱被下放(rim)到所述第一管柱中，直到指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合，由此建立管柱的可靠的深度定位。在一個實(shí)施例中，深度參考聯(lián)接器可操作為連接第一管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件。在另一個實(shí)施例中，深度參考聯(lián)接器的輪廓包括至少一個設(shè)置在其內(nèi)表面中的周向凹口。 在又一實(shí)施例中，深度參考聯(lián)接器的輪廓包括多個設(shè)置在其內(nèi)表面中的周向凹口。在一個實(shí)施例中，指示器組件呈可操作為連接第二管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件的指示器聯(lián)接器的形式。在另一實(shí)施例中，指示器組件的匹配輪廓包括多個定位鍵。在又一實(shí)施例中，所述指示器組件的匹配輪廓包括夾頭(collet)組件。在另一方案中，本發(fā)明涉及一種用于在井眼中深度定位和安裝多個管柱的系統(tǒng)。 所述系統(tǒng)包括位于第一管柱中的深度參考聯(lián)接器，該第一管柱安裝在所述井眼中。所述第一管柱在所述深度參考聯(lián)接器與預(yù)定參考點(diǎn)之間具有預(yù)定的長度。所述深度參考聯(lián)接器具有輪廓。指示器組件位于第二管柱中。所述指示器組件具有可操作為與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合的匹配輪廓。與第二管柱可拆解地接合的輔助柱組件可操作為，將所述第二管柱下放到所述第一管柱中，直到所述指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合。位于所述第二管柱中的懸浮工具可選擇性地操作為，將所述第二管柱支撐在所述第一管柱內(nèi)。在一個實(shí)施例中，所述指示器組件位于所述第二管柱中的懸浮工具的井下位置 (downhole)。在另一實(shí)施例中，所述指示器組件位于所述第二管柱中的懸浮工具的井上位置(uphole)。在該實(shí)施例中，一旦已經(jīng)啟動所述懸浮工具，就可用輔助柱組件使所述指示器組件收回到表面(surface，地面和/或水面)。在又一方案中，本發(fā)明涉及一種用于在井眼中深度定位管柱的方法。所述方法包括在井眼中安裝第一管柱，所述第一管柱具有位于其內(nèi)的深度參考聯(lián)接器，所述深度參考聯(lián)接器具有輪廓；確定所述深度參考聯(lián)接器相對于預(yù)定參考點(diǎn)的深度；在第一管柱中下放第二管柱，所述第二管柱具有位于其內(nèi)的指示器組件，所述指示器組件具有匹配輪廓；以及使所述指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合。所述方法還可以包括用深度參考聯(lián)接器連接第一管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件；確定深度參考聯(lián)接器相對于井口參考點(diǎn)的深度；確定深度參考聯(lián)接器相對于第三管柱中的參考點(diǎn)的深度；用指示器組件連接第二管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件；使指示器組件的多個定位鍵與深度參考聯(lián)接器的輪廓接合，或者使指示器組件的夾頭組件與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合。


為了更完整地理解本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照本發(fā)明的詳細(xì)描述以及附圖， 在附圖中，不同的圖中對應(yīng)的附圖標(biāo)記指代對應(yīng)的部件，其中圖1是位于水下井之上的水下鉆探和生產(chǎn)設(shè)施操作根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的深度定位組件的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的深度定位組件的四開截面的局部剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的深度定位組件的四開截面的局部剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的深度定位組件的四開截面的局部剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的深度定位組件的四開截面的局部剖視圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的深度定位組件的四開截面的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式雖然以下詳細(xì)論述制造和使用本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明提供了許多能夠在各種各樣的特定背景下實(shí)施的可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思。在此討論的特定實(shí)施例僅僅是對制造和使用本發(fā)明的特定方式的說明，而非限制本發(fā)明的范圍。首先參照圖1，圖1示意性示出利用本發(fā)明的用于深度定位管柱的裝置、系統(tǒng)和方法來構(gòu)建水下井，并大體標(biāo)記為10。浮動的油氣鉆探及生產(chǎn)平臺設(shè)施12位于海底16之下的水下井14之上。水下管道18從浮動設(shè)施12延伸到水下井裝置20。井穿過各個地層以形成井眼22。套管柱M(例如導(dǎo)向套管，conductor casing) 設(shè)置在井眼22中，套管柱M優(yōu)選膠結(jié)(cement)在井眼22中。套管柱M典型地由多個鋼管構(gòu)成，所述鋼管的每個端部上均有外螺紋，其與長度短的被稱為聯(lián)接器的雙頭內(nèi)螺紋管 (double-female threaded pipe)連接。在所示實(shí)施例中，只有本發(fā)明的特殊聯(lián)接器與套管柱M分開地進(jìn)行描繪。具體地，深度參考聯(lián)接器沈構(gòu)成套管柱M的將兩個相鄰套管構(gòu)件連接在一起的部分。套管柱28(例如中間套管)被部分地設(shè)置在套管柱M中并延伸到套管柱M之外，套管柱觀優(yōu)選膠結(jié)在井眼22中，并且由多個與其間的雙頭內(nèi)螺紋聯(lián)接器連接的外螺紋鋼管構(gòu)建。在所示實(shí)施例中，只有本發(fā)明的特殊聯(lián)接器與套管柱觀分開地進(jìn)行描繪。具體地，被描繪為指示器聯(lián)接器30的指示器組件將兩個相鄰套管構(gòu)件連接在一起，并且深度參考聯(lián)接器32將兩個相鄰套管構(gòu)件連接在一起?？蛇x地，指示器組件可以是位于套管柱觀之外的已知位置而不提供聯(lián)接功能的套筒或工作筒(mandrel)的形式。在所示實(shí)施例中， 套管柱觀被懸浮工具34支撐在套管柱M內(nèi)，懸浮工具可以是襯管懸掛器、篩懸掛器、封隔器式器具或其它適合的密封和錨定組件。套管柱36(例如生產(chǎn)套管)當(dāng)前被安裝在套管柱觀內(nèi)并延伸超出套管柱觀，套管柱36優(yōu)選膠結(jié)在井眼22內(nèi)，并且由多個與其間的雙頭內(nèi)螺紋聯(lián)接器連接的外螺紋鋼管構(gòu)建。在所示實(shí)施例中，只有本發(fā)明的特殊聯(lián)接器與套管柱36分開地進(jìn)行描繪。具體地，被描繪為指示器聯(lián)接器38的指示器組件將兩個相鄰套管構(gòu)件連接在一起。套管柱36包括懸浮工具40，懸浮工具40在啟動時將套管柱36支撐在套管柱觀內(nèi)。在所示實(shí)施例中，套管柱36已經(jīng)下放到井下工作柱或輔助柱42的端部上。輔助柱組件44將輔助柱42可拆解地聯(lián)接到套管柱36。優(yōu)選地，套管柱M經(jīng)由被認(rèn)為是套管懸掛器(未圖示)的井口的一部分與水下井裝置20連接。套管懸掛器的位置是已知的。同樣地，套管柱對向下延伸到井眼22中的距離，即套管柱的長度，也是已知的。因此，能夠相對于已知且固定的井口位置實(shí)現(xiàn)在套管柱 M內(nèi)的任何位置的深度定位。照這樣，就能夠精確確定在井眼中的深度參考聯(lián)接器沈相對于井口的位置。如所示出的，套管柱觀已經(jīng)被安裝在套管柱M內(nèi)。在安裝過程期間，套管柱M 在例如輔助柱42的輸送器上被下放到井中，直到套管柱觀的指示器聯(lián)接器30與套管柱M 的深度參考聯(lián)接器26接合。優(yōu)選地，指示器聯(lián)接器30和深度參考聯(lián)接器沈的接合實(shí)質(zhì)上是機(jī)械式的，例如使用如下所述的夾頭組件、定位鍵等，當(dāng)發(fā)生相互作用時，在該表面處觸發(fā)襯管下放重量響應(yīng)(liner running weight response) 0例如，取決于指示器聯(lián)接器30 和深度參考聯(lián)接器26的設(shè)計，襯管下放重量增加20，000磅或更多可以被用作指示器聯(lián)接器30和深度參考聯(lián)接器沈已經(jīng)接合的信號。隨后，啟動懸浮工具34，以將套管柱觀可密封地并且夾緊地固定在套管柱M內(nèi)。深度參考聯(lián)接器沈的位置是已知的，因此指示器聯(lián)接器30的位置也是已知的。同樣地，套管柱觀的長度是已知的。由此，能夠相對于已知且固定的井口位置實(shí)現(xiàn)套管柱觀內(nèi)任何位置的深度定位。照這樣，就能夠精確確定在井眼中的深度參考聯(lián)接器32相對于井口的位置。如進(jìn)一步示出的，套管柱36被安裝在套管柱觀內(nèi)。在這個過程期間，套管柱36 被下放到井中輔助柱42上，直到套管柱36的指示器聯(lián)接器38與套管柱觀的深度參考聯(lián)接器32接合。優(yōu)選地，當(dāng)發(fā)生相互作用時，指示器聯(lián)接器38和深度參考聯(lián)接器32的接合在該表面處觸發(fā)襯管下放重量響應(yīng)。隨后，可啟動懸浮工具40，以將套管柱36可密封地并且夾緊地固定在套管柱觀內(nèi)。深度參考聯(lián)接器32的位置是已知的，因此指示器聯(lián)接器38 的位置也是已知的。同樣，套管柱36的長度是已知的。因此，能夠相對于已知且固定的井口位置實(shí)現(xiàn)套管柱36中任何位置的深度定位。即使圖1描繪了具有三個套管柱的井，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明的原理的情況下，在井中可以配置任何數(shù)量的套管柱。另外，即使圖1描繪了海上井環(huán)境，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法同樣能很好地適合于與陸上井的操作相關(guān)聯(lián)的使用。另外，即使圖1描繪了豎直井，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法同樣能很好地適合于用在具有其它方向構(gòu)造的井，這些井包括水平井、偏斜井(deviated well)、傾斜井(slanted well)、多分支井等。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，使用的方向術(shù)語，例如之上、之下、上、下、向上、向下、左、右、井上、井下等是有關(guān)于圖中描繪的示例性實(shí)施例而使用的，向上方向?yàn)槌驅(qū)?yīng)附圖的頂部，而向下方向則是朝向?qū)?yīng)附圖的底部，井上方向?yàn)槌蚓谋砻?，而井下方向則是朝向井的底部 (toe) ο接下來參照圖2，圖2描繪了深度定位組件的一個實(shí)施例并大體標(biāo)記為100。深度定位組件100包括深度參考聯(lián)接器102，該深度參考聯(lián)接器102分別通過螺紋連接部108 和110連接或結(jié)合管狀構(gòu)件104和管狀構(gòu)件106。另外，深度參考聯(lián)接器102包括內(nèi)輪廓， 內(nèi)輪廓被描繪為基本設(shè)置在深度參考聯(lián)接器102的內(nèi)表面內(nèi)或周圍的周向槽或凹口 112。 如下文所述，凹口 112優(yōu)選具有給容納在其中的匹配輪廓的運(yùn)動提供預(yù)定阻力的平直的 (square，方形)下表面114和傾斜或成斜坡式的上表面116。深度定位組件100還包括被描繪為指示器聯(lián)接器118的指示器組件，其分別通過螺紋連接部1 和1 連接或結(jié)合管狀構(gòu)件120和管狀構(gòu)件122。指示器聯(lián)接器118包括被描繪為夾頭組件128的匹配輪廓，夾頭組件1 具有圍繞其外表面周向設(shè)置的多個彈性爪指(collet finger，夾頭指)130。每個彈性爪指130包括形狀和尺寸被設(shè)計為與凹口 112 接合的頭部或突出部132。雖然示出了具體數(shù)量的彈性爪指130，但是指示器聯(lián)接器118可包括更多或更少數(shù)量的彈性爪指130。而且，即使夾頭組件1 被描繪為具有在其端部帶有單獨(dú)頭部132的彈性爪指130，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要夾頭組件的匹配輪廓與對應(yīng)的深度參考聯(lián)接器的輪廓匹配或能夠接合，彈性爪指可選地在沿彈性爪指的長度的其他軸向位置具有突出部，或者可沿包括或不包括彈性爪指的端部的彈性爪指的長度具有多個突出部。
如所示出的，彈性爪指130優(yōu)選是可縮回的，使得當(dāng)下放到位時它們可向內(nèi)定位或偏置，然后向外延伸以與凹口 112接合。優(yōu)選地，在深度參考聯(lián)接器102的內(nèi)表面或壁中形成凹口 112，以提供用于接合指示器聯(lián)接器118的特定的匹配輪廓的獨(dú)特輪廓或形狀。例如，凹口 112的下表面114具有基本平直的臺肩(square shoulder，方(形)肩)，以接合突出部132的類似形狀的平直表面(square surface，四方表面)或部分，進(jìn)而能夠使顯著的襯管下放重量響應(yīng)被記錄。同樣地，如果需要，凹口 112的上表面116是傾斜或呈斜坡狀的，以接合突出部132上類似形狀的斜坡側(cè)或部分，進(jìn)而使彈性爪指130能夠脫離凹口 112， 由此使內(nèi)部管柱能夠相對于外部管柱向上運(yùn)動。如上所述，深度參考聯(lián)接器102和管狀構(gòu)件104、106優(yōu)選是外部套管柱(例如套管柱24)的一部分。同樣地，指示器聯(lián)接器118和管狀構(gòu)件120、122優(yōu)選是內(nèi)部套管柱(例如套管柱觀)的一部分。在這個示例中，外部套管柱將具有由組件或裝置(例如具有已知或固定位置的水下井裝置20)接合或支撐的上端。外部套管柱在上支撐端與深度參考聯(lián)接器102的位置之間的長度是預(yù)定和已知的，因此能夠用上支撐端進(jìn)行深度定位。一旦指示器聯(lián)接器118已與深度參考聯(lián)接器102接合，則此刻指示器聯(lián)接器118的位置就是已知的。 另外，內(nèi)部套管柱在指示器聯(lián)接器118和其下端之間的長度是預(yù)定或已知的，因此能為沿組合的套管系統(tǒng)的長度的任何位置提供可靠的深度定位。如上所述，內(nèi)部套管柱也可利用緊鄰其下端的深度參考聯(lián)接器，使得另一內(nèi)部套管柱可被安裝在其中并參照已知且固定的位置被深度定位。接下來參照圖3，圖3描繪了深度定位組件的一個實(shí)施例并大體標(biāo)記為200。深度定位組件200包括深度參考聯(lián)接器202，該深度參考聯(lián)接器202分別通過螺紋連接部208和 210連接或結(jié)合管狀構(gòu)件204和管狀構(gòu)件206。另外，深度參考聯(lián)接器202包括內(nèi)輪廓，內(nèi)輪廓被描繪為基本設(shè)置在深度參考聯(lián)接器202的內(nèi)表面內(nèi)或周圍的一對(成對)周向槽或凹口 212、214。如下文所述，在所示實(shí)施例中，每個凹口 212、214都具有給容納在其中的匹配輪廓的運(yùn)動提供預(yù)定阻力的平直的(方形)下表面和傾斜或成斜坡的上表面。深度定位組件200還包括被描繪為指示器聯(lián)接器218的指示器組件，其分別通過螺紋連接部2M和2 連接或結(jié)合管狀構(gòu)件220和管狀構(gòu)件222。指示器聯(lián)接器218包括被描繪為鎖閂組件(latch assembly) 228的匹配輪廓，鎖閂組件2 具有繞其外表面周向設(shè)置的多個定位鍵230。每個定位鍵230包括形狀和尺寸被設(shè)計為與深度參考聯(lián)接器202 的凹口 212、214接合的一對突出部232、234。雖然示出了具體數(shù)量的定位鍵230，但是指示器聯(lián)接器218可以包括更多或更少數(shù)量的定位鍵230。而且，即使鎖閂組件2 被描繪為具有多個帶一對突出部232、234的定位鍵230，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要定位鍵匹配或者能夠接合對應(yīng)的深度參考聯(lián)接器的輪廓，定位鍵可選地具有任何類型或設(shè)計的匹配輪廓。如所示出的，定位鍵230優(yōu)選是可縮回的，使得當(dāng)下放到位時它們可向內(nèi)定位或者偏置，然后向外延伸，以與凹口 212、214接合。在所示實(shí)施例中，彈簧236、238提供向外偏置的力。優(yōu)選地，凹口 212、214形成在深度參考聯(lián)接器202的內(nèi)表面或壁中，并且提供用于接合指示器聯(lián)接器218的特定的匹配輪廓的獨(dú)特輪廓或形狀。例如，凹口 212、214的下表面具有基本平直的臺肩(或方肩)，以接合突出部232、234的類似形狀的平直的(方形) 表面或部分，進(jìn)而能夠使顯著的襯管下放重量響應(yīng)被記錄。同樣地，如果需要，凹口 212、214的上表面是傾斜的或成斜坡狀，以接合突出部232、234的類似形狀的斜坡側(cè)或部分，進(jìn)而使定位鍵230能夠脫離凹口 212、214，由此使內(nèi)部管柱能夠相對于外部管柱向上運(yùn)動。如上所述，深度參考聯(lián)接器202和管狀構(gòu)件204、206優(yōu)選是外部套管柱(例如套管柱24)的一部分。同樣地，指示器聯(lián)接器218和管狀構(gòu)件220、222優(yōu)選是內(nèi)部套管柱(例如套管柱觀)的一部分。在這個示例中，外部套管柱將具有接合到或支撐到一組件或裝置 (例如具有已知或固定位置的水下井裝置20)的上端。外部套管柱在上支撐端與深度參考聯(lián)接器202的位置之間的長度是預(yù)定和已知的，因此能夠用上支撐端進(jìn)行深度定位。一旦指示器聯(lián)接器218已與深度參考聯(lián)接器202接合，則此刻指示器聯(lián)接器218的位置就是已知的。另外，內(nèi)部套管柱在指示器聯(lián)接器218與其下端之間的長度是預(yù)定或已知的，由此提供沿組合的套管系統(tǒng)的長度的任何位置的可靠的深度定位。如上所述，內(nèi)部套管柱也可利用緊鄰其下端的深度參考聯(lián)接器，以使另一內(nèi)部套管柱可被安裝在其中并參照已知且固定的位置被深度定位。接下來參照圖4，圖4描繪了深度定位組件的一個實(shí)施例并大體被標(biāo)記為300。 深度定位組件300包括深度參考聯(lián)接器302，該深度參考聯(lián)接器302分別通過螺紋連接部 308和310連接或結(jié)合管狀構(gòu)件304和管狀構(gòu)件306。另外，深度參考聯(lián)接器302包括內(nèi)輪廓，該內(nèi)輪廓被描繪為基本設(shè)置在深度參考聯(lián)接器302的內(nèi)表面內(nèi)或周圍的周向槽或凹口 312。如下文所述，凹口 312優(yōu)選具有給容納在其中的匹配輪廓的運(yùn)動提供預(yù)定阻力的平直的(方形)下表面314和傾斜或成斜坡的上表面316。深度定位組件300還包括被描繪為指示器聯(lián)接器318的指示器組件，其分別通過螺紋連接部3M和3 連接或結(jié)合管狀構(gòu)件320和管狀構(gòu)件322。指示器聯(lián)接器318包括被描繪為夾頭組件328的匹配輪廓，夾頭組件3 具有繞其外表面周向設(shè)置的多個彈性爪指330。每個彈性爪指330包括形狀和尺寸被設(shè)計為與凹口 312接合的頭部或突出部332。 如所示出的，彈性爪指330優(yōu)選是可縮回的，使得當(dāng)下放到位時它們可向內(nèi)定位或者偏置， 然后向外延伸，以與凹口 312接合。優(yōu)選地，凹口 312形成在深度參考聯(lián)接器302的內(nèi)表面或壁中，從而提供用于接合指示器聯(lián)接器318的特定的匹配輪廓的獨(dú)特輪廓或形狀。如上所述，深度參考聯(lián)接器302和管狀構(gòu)件304、306優(yōu)選是外部套管柱(例如套管柱24)的一部分。同樣地，指示器聯(lián)接器318和管狀構(gòu)件320、322優(yōu)選是內(nèi)部套管柱(例如套管柱觀)的一部分。然而，與圖1的實(shí)施例不同，圖4的內(nèi)部套管柱包括位于指示器聯(lián)接器318的井下位置處的懸浮工具334，該懸浮工具334具有一個或多個密封元件336和一個或多個夾緊元件338。在這種構(gòu)造中，一旦指示器聯(lián)接器318與深度參考聯(lián)接器302已接合并且懸浮工具334已被啟動，可用井下攜帶內(nèi)部套管柱(例如上述的工作柱或輔助柱 42)的輸送器從井中移除或收回指示器聯(lián)接器318?，F(xiàn)在參照圖5，圖5描繪了深度定位組件的一個實(shí)施例并大體標(biāo)記為400。深度定位組件400包括第一深度參考聯(lián)接器402，該第一深度參考聯(lián)接器402分別通過螺紋連接部 408和410連接或結(jié)合管狀構(gòu)件404和管狀構(gòu)件406。另外，深度參考聯(lián)接器402包括內(nèi)輪廓，內(nèi)輪廓被描繪為具有下表面414和上表面416的周向槽或凹口 412。在該實(shí)施例中，凹口 412的下表面414可以具有稍圓或斜坡的表面輪廓，以使匹配輪廓能夠與凹口 412接合， 但允許以合適的力通過凹口 412。這樣的輪廓被用作對操作員而言匹配輪廓已經(jīng)遇到凹口 412的信號，并如下文所述，應(yīng)減緩管柱的向下的速度以與第二凹口接合。
深度定位組件400包括第二深度參考聯(lián)接器418，該深度參考聯(lián)接器418分別通過螺紋連接部422和4M連接或結(jié)合管狀構(gòu)件406和管狀構(gòu)件420。另外，深度參考聯(lián)接器 418包括內(nèi)輪廓，該內(nèi)輪廓被描繪為基本設(shè)置在深度參考聯(lián)接器418的內(nèi)表面內(nèi)或周圍的周向槽或凹口 426。凹口似6優(yōu)選具有構(gòu)成凹口似6的輪廓的平直的(方形)下表面428 和傾斜或成斜坡的上表面430。深度定位組件400還包括被描繪為指示器聯(lián)接器432的指示器組件，其通過螺紋連接部436連接或結(jié)合管狀構(gòu)件434和下管狀構(gòu)件(未示出)。指示器聯(lián)接器432包括被描繪為夾頭組件438的匹配輪廓，夾頭組件438具有圍繞其外表面周向設(shè)置的多個彈性爪指440。每個彈性爪指440都包括形狀和尺寸被設(shè)計為與深度參考聯(lián)接器402和418的凹口 412和4 接合的頭部或突出部442。如所示出的，彈性爪指440優(yōu)選是可縮回的，使得當(dāng)下放到位時它們可向內(nèi)定位或者偏置，然后向外延伸，以與凹口 412和4 接合。在所示實(shí)施例中，指示器聯(lián)接器432首先接合引起襯管下放重量響應(yīng)的深度參考聯(lián)接器402。此時，操作員已收到指示器聯(lián)接器432接近其希望的深度的信號，然后在井下前進(jìn)時需額外注意。由于凹口 412的下表面414具有斜坡表面，則可能例如僅需要10，000磅的附加重量使得指示器聯(lián)接器432穿過深度參考聯(lián)接器402。之后不久，指示器聯(lián)接器432接合引起襯管下放重量響應(yīng)的深度參考聯(lián)接器418。此時，操作員知道指示器聯(lián)接器432已到達(dá)其希望的深度。如果關(guān)于適當(dāng)定位有任何問題，則可提升套管柱，使得指示器聯(lián)接器432可以再次穿過深度參考聯(lián)接器402并且與深度參考聯(lián)接器418再次接合?，F(xiàn)在參照圖6，圖6描繪了深度定位組件的一個實(shí)施例并大體標(biāo)記為500。深度定位組件500包括第一深度參考聯(lián)接器502，該第一深度參考聯(lián)接器502分別通過螺紋連接部 508和510連接或結(jié)合管狀構(gòu)件504和管狀構(gòu)件506。另外，深度參考聯(lián)接器502包括內(nèi)輪廓，該內(nèi)輪廓被描繪為具有下表面514和傾斜或成斜坡的上表面516的周向槽或凹口 512。 在該實(shí)施例中，凹口 512的下表面514可以具有稍圓或成斜坡的表面。深度定位組件500還包括第二深度參考聯(lián)接器518，該第二深度參考聯(lián)接器518分別通過螺紋連接部5M和5 連接或結(jié)合管狀構(gòu)件520和管狀構(gòu)件522。另外，深度參考聯(lián)接器518包括內(nèi)輪廓，該內(nèi)輪廓被描繪為具有平直的(方形)下表面530和傾斜或成斜坡的上表面532的周向槽或凹口 528。深度定位組件500還包括被描繪為指示器聯(lián)接器534的第一指示器組件，其通過螺紋連接部538連接或結(jié)合管狀構(gòu)件536和下管狀構(gòu)件(未示出)。指示器聯(lián)接器534包括被描繪為夾頭組件540的匹配輪廓，夾頭組件540具有多個彈性爪指M2，每個彈性爪指 542均包括頭部或突出部M4，頭部或突出部M4的形狀和尺寸被設(shè)計為，與深度參考聯(lián)接器502的凹口 512接合但穿過深度參考聯(lián)接器502的凹口 512，并且與深度參考聯(lián)接器518 的凹口 5 接合。深度定位組件500還包括被描繪為指示器聯(lián)接器546的第二指示器組件，其通過螺紋連接部550連接或結(jié)合管狀構(gòu)件548和上管狀構(gòu)件(未示出)。指示器聯(lián)接器546包括被描繪為夾頭組件陽2的匹配輪廓，夾頭組件552具有多個彈性爪指554，每個彈性爪指 554均包括其形狀和尺寸被設(shè)計為與深度參考聯(lián)接器502接合的頭部或突出部556。在所示實(shí)施例中，指示器聯(lián)接器534首先接合引起襯管下放重量響應(yīng)的深度參考聯(lián)接器502。此時，操作員知道幾乎已經(jīng)到達(dá)希望的深度。由于凹口 512的下表面514具有斜坡表面，則可以例如僅需要10，000磅的附加重量致使指示器聯(lián)接器534穿過深度參考聯(lián)接器502。之后不久，指示器聯(lián)接器534接合深度參考聯(lián)接器518，而指示器聯(lián)接器546接合引起顯著的襯管下放重量響應(yīng)的深度參考聯(lián)接器502。此時，操作員知道已經(jīng)到達(dá)希望的深度。 雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是并不希望在限制意義上解釋本說明書。參照本說明書，示例性實(shí)施例以及本發(fā)明的其它實(shí)施例的各種更改和組合對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是明顯的。因此，旨在使所附權(quán)利要求書涵蓋任何這種更改或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1.一種用于在井眼中深度定位多個管柱的裝置，所述裝置包括深度參考聯(lián)接器，其位于第一管柱中，所述深度參考聯(lián)接器具有一輪廓；以及指示器組件，其位于第二管柱中，所述指示器組件具有能操作為接合所述深度參考聯(lián)接器的輪廓的匹配輪廓；其中，所述第一管柱在所述深度參考聯(lián)接器與預(yù)定參考點(diǎn)之間具有預(yù)定長度；并且其中，所述第二管柱被下放到所述第一管柱中，直到所述指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述深度參考聯(lián)接器能操作為連接所述第一管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述深度參考聯(lián)接器的輪廓還包括至少一個設(shè)置在所述深度參考聯(lián)接器的內(nèi)表面中的周向凹口。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述深度參考聯(lián)接器的輪廓還包括至少兩個設(shè)置在所述深度參考聯(lián)接器的內(nèi)表面中并處于不同軸向位置的周向凹口。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述指示器組件還包括能操作為連接所述第二管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件的指示器聯(lián)接器。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述指示器組件的匹配輪廓還包括多個定位鍵。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述指示器組件的匹配輪廓還包括夾頭組件。
8.一種用于在井眼中深度定位和安裝多個管柱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括深度參考聯(lián)接器，其位于第一管柱中，所述第一管柱安裝在所述井眼中，所述第一管柱在所述深度參考聯(lián)接器與預(yù)定參考點(diǎn)之間具有預(yù)定長度，所述深度參考聯(lián)接器具有一輪廓；指示器組件，其位于第二管柱中，所述指示器組件具有能操作為接合所述深度參考聯(lián)接器的輪廓的匹配輪廓；輔助柱，其能與所述第二管柱可拆解地接合，并能操作為使所述第二管柱下放到所述第一管柱中，直到所述指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合；以及懸浮工具，其位于所述第二管柱中，所述懸浮工具能選擇性地操作為將所述第二管柱支撐在所述第一管柱中。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述指示器組件位于所述第二管柱中所述懸浮工具的井下位置。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述指示器組件位于所述第二管柱中所述懸浮工具的井上位置。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，一旦所述懸浮工具已經(jīng)被啟動，所述指示器組件就能夠通過輔助柱組件收回。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述深度參考聯(lián)接器能操作為連接所述第一管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件。
13.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述指示器組件還包括能操作為連接所述第二管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件的指示器聯(lián)接器。
14.一種用于在井眼中深度定位多個管柱的方法，所述方法包括在所述井眼中安裝第一管柱，所述第一管柱具有位于其內(nèi)的深度參考聯(lián)接器，所述深度參考聯(lián)接器具有一輪廓；確定所述深度參考聯(lián)接器相對于預(yù)定參考點(diǎn)的深度；將第二管柱下放到所述第一管柱中，所述第二管柱具有位于其內(nèi)的指示器組件，所述指示器組件具有匹配輪廓；以及使所述指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，在所述井眼中安裝第一管柱的步驟還包括通過所述深度參考聯(lián)接器連接所述第一管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，確定所述深度參考聯(lián)接器相對于預(yù)定參考點(diǎn)的深度的步驟還包括確定所述深度參考聯(lián)接器相對于井口參考點(diǎn)的深度。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，確定所述深度參考聯(lián)接器相對于預(yù)定參考點(diǎn)的深度的步驟還包括確定所述深度參考聯(lián)接器相對于第三管柱中的參考點(diǎn)的深度。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，將第二管柱下放到所述第一管柱中的步驟還包括用所述指示器組件連接所述第二管柱的兩個相鄰管狀構(gòu)件。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，使所述指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合的步驟還包括使所述指示器組件的多個定位鍵與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，使所述指示器組件的匹配輪廓與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合的步驟還包括使所述指示器組件的夾頭組件與所述深度參考聯(lián)接器的輪廓接合。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于深度定位井下管柱的裝置和方法。用于在井眼中深度定位管柱的裝置(100)包括位于第一管柱中的深度參考聯(lián)接器(102)，所述深度參考聯(lián)接器具有輪廓(112)。所述第一管柱在所述深度參考聯(lián)接器(102)與預(yù)定參考點(diǎn)之間具有預(yù)定長度。所述裝置(100)還包括位于第二管柱中的指示器組件(118)，所述指示器組件具有能操作為接合深度參考聯(lián)接器(102)的輪廓(112)的匹配輪廓(128)。在操作中，所述第二管狀柱被下放到所述第一管柱中，直到所述指示器組件(118)的匹配輪廓(128)接合所述深度參考聯(lián)接器(102)的輪廓(102)，由此實(shí)現(xiàn)對所述管柱可靠的深度定位。
文檔編號E21B17/08GK102345448SQ20111021948
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者尼爾·赫伯恩 申請人:哈利伯頓能源服務(wù)公司