致動(dòng)閉鎖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種致動(dòng)系統(tǒng)，其包括具有能與一工具接合的第一輪廓的第一部件，所述工具可操作地布置成用于將所述部件從初始構(gòu)造致動(dòng)成致動(dòng)構(gòu)造。還包括第二部件，其可相對于第一部件運(yùn)動(dòng)。第二部件具有構(gòu)造成在第二部件緊鄰第一部件定位時(shí)防止第一部件與工具接合的閉鎖結(jié)構(gòu)。還包括一種選擇性地致動(dòng)一系統(tǒng)的方法。
【專利說明】致動(dòng)閉鎖系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有2012年3月12日提交的美國臨時(shí)申請序列號(hào)61/609，676的較早申請日的權(quán)益，其全部公開內(nèi)容在此引入作為參考。

【背景技術(shù)】
[0003]井下鉆進(jìn)和完井工業(yè)運(yùn)用必須被移動(dòng)、運(yùn)動(dòng)或被致動(dòng)的各種各樣的部件、封隔器、套筒、閥、錨固件等。其中一種致動(dòng)系統(tǒng)包括具有一輪廓的轉(zhuǎn)位工具，所述輪廓相對于將被致動(dòng)的部件(例如套筒)的輪廓互補(bǔ)地形成。通過由將被致動(dòng)的部件僅僅下入轉(zhuǎn)位工具，輪廓自動(dòng)接合，并且轉(zhuǎn)位工具能夠引起部件致動(dòng)。雖然這種系統(tǒng)起作用并且廣泛用于井下系統(tǒng)，但是并不是沒有限制。例如，在下入包括轉(zhuǎn)位工具的管柱的時(shí)候與希望致動(dòng)井下部件的時(shí)候之間，有時(shí)希望有一延遲，例如，因此可以在進(jìn)行致動(dòng)之前在井下或者在地面上執(zhí)行額外的作業(yè)。因此，實(shí)現(xiàn)這種延遲的設(shè)備會(huì)很好地被本領(lǐng)域接受。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種致動(dòng)系統(tǒng)，包括:具有能與一工具接合的第一輪廓的第一部件，所述工具可操作地布置成用于將所述部件從初始構(gòu)造致動(dòng)成致動(dòng)構(gòu)造；和相對于第一部件能運(yùn)動(dòng)的第二部件，第二部件具有構(gòu)造成在第二部件緊鄰第一部件定位時(shí)防止第一部件與所述工具接合的閉鎖結(jié)構(gòu)。
[0005]一種選擇性地致動(dòng)一系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括具有能與一工具接合的輪廓的第一部件，所述工具可操作地布置成用于將所第一述部件從初始構(gòu)造致動(dòng)成致動(dòng)構(gòu)造，該方法包括:
[0006]將第二部件的閉鎖結(jié)構(gòu)定位成緊鄰第一部件的輪廓；和利用閉鎖結(jié)構(gòu)防止第一部件和工具之間接合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面的描述無論如何都不認(rèn)為是限制。請參閱附圖，相同的元件采用相同的標(biāo)記:
[0008]圖1是具有孔口控制套筒和位于初始位置或關(guān)閉位置的閉鎖套筒這兩者的致動(dòng)系統(tǒng)的剖視圖；
[0009]圖2是圖1中圈出的區(qū)域2-2的放大圖；
[0010]圖3是轉(zhuǎn)位工具的輪廓的剖面；
[0011]圖4是圖1中致動(dòng)系統(tǒng)的剖視圖，其中閉鎖套筒移動(dòng)遠(yuǎn)離孔口控制套筒；
[0012]圖5是圖4中圈出的區(qū)域5-5的放大圖；
[0013]圖6是圖1中致動(dòng)系統(tǒng)的剖視圖，其中孔口控制套筒移動(dòng)至開啟位置；和
[0014]圖7是示出了當(dāng)孔口控制套筒處于開啟位置時(shí)與孔口控制套筒上的開口對齊的多個(gè)孔口的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]參照這些附圖，在此借助于范例但不作為限制展示了所披露的設(shè)備和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述。
[0016]現(xiàn)在參照附圖，圖1中顯示了系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10包括用于打開管狀管柱16中的一個(gè)或多個(gè)孔口 14的套筒12。具體地說，套筒12包括狹槽或開口 18，通過移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)套筒12，所述狹槽或開口 18可與孔口 14軸向?qū)R，從而使得管柱16中的內(nèi)部流體路徑20與管柱16外面的外部區(qū)域22 (例如環(huán)空、地層、儲(chǔ)層等)之間能夠流體連通。在一個(gè)實(shí)施例中，用套筒12打開孔口 14能實(shí)現(xiàn)流體生產(chǎn)，例如烴生產(chǎn)。應(yīng)當(dāng)明白，尤其是考慮下文描述，也可以使用其它可移動(dòng)、可致動(dòng)或可運(yùn)動(dòng)部件或工具來代替套筒12，用于流體連通、用于其它目的、或用于執(zhí)行或幫助執(zhí)行除了打開孔口和/或允許流體連通之外的作業(yè)，例如安置密封件、封隔器或錨固件，致動(dòng)工具等。因而，雖然在此作為例子給出了系統(tǒng)10的特定作業(yè)，但是，應(yīng)當(dāng)理解，套筒12可以替換為其它可致動(dòng)部件或可移動(dòng)部件，其致動(dòng)可以用于除了打開孔口 14之外的其它目的。
[0017]最初，即，在系統(tǒng)10下入期間，套筒12通過閉鎖套筒24保持在關(guān)閉位置(如圖1所示)。正如下面將要更加詳細(xì)地描述的，閉鎖套筒24保證孔口 14不會(huì)過早打開和/或套筒12不會(huì)過早致動(dòng)，此外還允許轉(zhuǎn)位工具下入時(shí)和孔口 14打開時(shí)之間存在延遲。例如，在一些井下流體生產(chǎn)系統(tǒng)中，常見的是下入其上具有用于致動(dòng)多個(gè)工具或部件的轉(zhuǎn)位工具的生產(chǎn)管柱(例如用于打開用于開啟多組孔口 14的多個(gè)套筒12)。這種井下流體生產(chǎn)系統(tǒng)的操作者可能需要在生產(chǎn)管柱最初下入時(shí)和流體生產(chǎn)開始時(shí)之間存在延遲，以便在地面或井下執(zhí)行另外的作業(yè)，例如準(zhǔn)備生產(chǎn)或幫助生產(chǎn)。
[0018]閉鎖套筒24借助于釋放部件25固定于管柱16。在圖2中更詳細(xì)顯示了釋放部件25，其采用了剪切螺釘?shù)男问?。在圖2中，還可以看到，釋放部件25裝備有密封元件26，例如O形環(huán)或類似物，用于防止內(nèi)部區(qū)域20和外部區(qū)域22之間流體連通。在其它實(shí)施例中，釋放部件25可以采用在足夠的載荷或壓力下釋放的任何其它部件的形式，例如筒夾、剪切環(huán)等。如果需要，釋放部件25可以由于其它激勵(lì)而被釋放，所述其它激勵(lì)例如是暴露于流體(導(dǎo)致降解、腐蝕、溶解等)、數(shù)字或模擬信號(hào)、電流、磁場、液壓等等。同樣為了防止區(qū)域20和22之間在套筒12已經(jīng)移動(dòng)之前流體連通，系統(tǒng)10包括在孔口 14的相對兩側(cè)上、并在徑向上位于套筒12和管柱16之間的一組密封裝置28。
[0019]為此，套筒12包括輪廓30，閉鎖套筒24包括輪廓32，各個(gè)輪廓30、32使得其套筒12,24中相應(yīng)的一個(gè)套筒被互補(bǔ)地成形的轉(zhuǎn)位工具移動(dòng)或致動(dòng)。雖然轉(zhuǎn)位工具在本領(lǐng)域是眾所周知的，但是，圖3中還是整體示出了一轉(zhuǎn)位工具34，以便描述。轉(zhuǎn)位工具34包括轉(zhuǎn)位輪廓36，所述轉(zhuǎn)位輪廓36具有用于使相應(yīng)工具、套筒或部件在第一方向上移動(dòng)的第一突起38a和用于使在第二方向上移動(dòng)的第二突起38b。輪廓36形成在例如多個(gè)套筒指或其它徑向柔性部件40中的每一個(gè)上。第一突起38a和第二突起38b中的每一個(gè)均包括與已知轉(zhuǎn)位工具輪廓相對應(yīng)的接合表面42a、42b和脫離表面44a、44b (即，表面42a、42b中的一個(gè)表面匹配地接合待致動(dòng)的工具或部件的相應(yīng)表面，脫離表面44a、44b中的一個(gè)表面“爬上”用于徑向屈曲指40的相應(yīng)脫離表面或臺(tái)肩，并與表面42a、42b脫離接合)。下文就工具34描述系統(tǒng)10的操作，不過也應(yīng)當(dāng)明白，可使用其它轉(zhuǎn)位工具代替或替換工具34，后面的例子僅僅為了論述目的而給出。
[0020]圖1描繪了處于其最初關(guān)閉位置的系統(tǒng)10，例如，在管柱16下入到井下并定位在一預(yù)定位置(例如緊鄰附圖標(biāo)記22所描繪的流體生產(chǎn)區(qū)、儲(chǔ)層或地層)之后。在該初始構(gòu)造中，閉鎖套筒24抵接、Btt鄰或緊鄰套筒12。閉鎖套筒24包括閉鎖結(jié)構(gòu)46，只要閉鎖套筒24處于圖1所示的初始構(gòu)造，所述閉鎖結(jié)構(gòu)46就防止套筒24接合相應(yīng)的轉(zhuǎn)位工具。也就是說，該閉鎖結(jié)構(gòu)46位于輪廓30附近，使得至少從轉(zhuǎn)位工具觀察，該閉鎖結(jié)構(gòu)46基本上充當(dāng)輪廓30的一部分。作為選擇，閉鎖結(jié)構(gòu)46改變或修改輪廓30的幾何形狀,或者至少改變或修改轉(zhuǎn)位工具如何“看”輪廓30的幾何形狀，這防止轉(zhuǎn)位工具接合套筒12的輪廓30。例如，輪廓30包括表面48，所述表面48被布置成接合轉(zhuǎn)位工具的相應(yīng)表面，例如轉(zhuǎn)位工具34的表面42a。通過適當(dāng)定位閉鎖結(jié)構(gòu)46，轉(zhuǎn)位工具將不能接合輪廓30的表面48。例如，還是針對轉(zhuǎn)位工具34，在初始構(gòu)造，閉鎖結(jié)構(gòu)46可以與表面48軸向間隔開，使得當(dāng)表面42a與表面48對齊時(shí)，閉鎖結(jié)構(gòu)46與突起38b軸向?qū)R。這樣，閉鎖結(jié)構(gòu)46將與突起38b相互作用，并使指40徑向向內(nèi)屈曲，從而保持轉(zhuǎn)位工具34和套筒12脫離。應(yīng)當(dāng)明白，閉鎖結(jié)構(gòu)46可以采用除了所示之外的形式，例如軸向、徑向、周向延伸等等，只要閉鎖結(jié)構(gòu)46改變、變更或修改輪廓30的幾何形狀或者轉(zhuǎn)位工具如何“看”、接合輪廓30或與輪廓30相互作用。
[0021]閉鎖套筒24的輪廓32未被閉鎖結(jié)構(gòu)類似地阻塞，并將例如通過轉(zhuǎn)位工具34的表面42a與輪廓32的表面50之間的匹配接合而接合轉(zhuǎn)位工具。一旦已實(shí)現(xiàn)用于釋放釋放部件25的適合的力或其它激勵(lì)，例如足夠剪切剪切螺釘?shù)牧Γ]鎖套筒24就從套筒12移開到圖4所示的構(gòu)造。從圖4可以看出，即使在閉鎖套筒24移動(dòng)之后，套筒12也保持在其關(guān)閉或非致動(dòng)位置。系統(tǒng)10包括用于將閉鎖套筒24保持在其移動(dòng)位置的鎖定機(jī)構(gòu)52。例如，如圖5更清楚地所示的，鎖定機(jī)構(gòu)52由本體鎖定環(huán)54形成，閉鎖套筒24和本體鎖定環(huán)54之間具有由互補(bǔ)形成的棘輪齒或槽形成的棘齒接合56。應(yīng)當(dāng)注意，代替單獨(dú)的鎖定環(huán)，棘輪齒或槽可以直接形成在管柱16的表面上。棘齒接合56使得本體鎖定環(huán)54和鎖定套筒24之間能僅在一個(gè)方向(即遠(yuǎn)離套筒12的方向)上相對運(yùn)動(dòng)。也可以包括其它鎖定機(jī)構(gòu)，例如開口環(huán)、止動(dòng)器(dogs)等，其部分徑向向外彈或移動(dòng)到管柱16上的相應(yīng)凹部中，用于阻止閉鎖套筒24和管柱16之間的相對運(yùn)動(dòng)。
[0022]用于移動(dòng)閉鎖套筒24的轉(zhuǎn)位工具(例如轉(zhuǎn)位工具34)可以通過利用管柱16的臺(tái)肩58從閉鎖套筒24上釋放，例如，通過工具34的脫離表面44b “爬上”臺(tái)肩58并向內(nèi)徑向屈曲套筒指40，以便脫離表面42a和50。因此，一旦閉鎖套筒24已從套筒12完全移離，閉鎖套筒24就變?yōu)楸绘i定機(jī)構(gòu)52鎖定，并且由于臺(tái)肩58的存在而不能與轉(zhuǎn)位工具接合，以便延長系統(tǒng)10的壽命。這樣，閉鎖套筒24可不再妨礙或影響套筒12的操作，即不再改變或修改輪廓30。
[0023]由于閉鎖套筒24、更特別是閉鎖結(jié)構(gòu)46遠(yuǎn)離套筒12移動(dòng)，套筒12變得能被其相應(yīng)轉(zhuǎn)位工具接合。例如，還是針對轉(zhuǎn)位工具34，當(dāng)沒有閉鎖結(jié)構(gòu)46時(shí)，表面48和42a能夠接合，因?yàn)楣ぞ叩奶淄仓?0沒有徑向向內(nèi)屈曲，從而使得工具34能將套筒12致動(dòng)到其開啟位置或構(gòu)造，如圖6和圖7所示。應(yīng)當(dāng)明白，用于移動(dòng)套筒12的轉(zhuǎn)位工具可以與用于致動(dòng)閉鎖套筒24的轉(zhuǎn)位工具為同一轉(zhuǎn)位工具或者為不同的轉(zhuǎn)位工具。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，一旦閉鎖套筒34已經(jīng)位移，套筒12就布置成重復(fù)地打開和關(guān)閉。也就是說，除輪廓30之外，套筒12包括布置成使得轉(zhuǎn)位工具能夠關(guān)閉套筒12的另外的輪廓60。例如，還是針對轉(zhuǎn)位工具34，轉(zhuǎn)位工具34的接合表面42b能與套筒12的表面62匹配地接合，以便使套筒12能夠關(guān)閉。一旦關(guān)閉，就可以通過使脫離表面44a與管柱16的臺(tái)肩64的接合，而從套筒12上釋放轉(zhuǎn)位工具34。
[0025]還應(yīng)當(dāng)注意，可以同樣控制用于實(shí)現(xiàn)除生產(chǎn)之外的目的的流體連通的套筒或閥。另外，能通過轉(zhuǎn)位工具安置或致動(dòng)的其它工具，例如密封件、封隔器、錨固件、鎖定機(jī)構(gòu)等，可以替代套筒12，套筒12僅僅是作為一個(gè)例子給出的。此外，可致動(dòng)或可移動(dòng)的部件本質(zhì)上不需要一定是管狀的，根據(jù)依照本發(fā)明的系統(tǒng)所處特定環(huán)境或所利用的幾何形狀的需要或要求，所述可致動(dòng)或可移動(dòng)的部件可以具有其它橫截面或采用某些其它形狀。
[0026]雖然已經(jīng)參照一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在沒有背離本發(fā)明的范圍的情況下，對于其元件，可以進(jìn)行各種改變，也可以利用等效物來代替。另外，在沒有脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行許多改進(jìn)，以使具體情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。所以，本發(fā)明不局限于作為執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的所公開的特定實(shí)施例，而是，本發(fā)明將包括落入權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的所有實(shí)施例。而且，在附圖和說明書中已經(jīng)披露了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，雖然可能已采用了專門術(shù)語，但是，除非另有說明，這些術(shù)語僅僅是用于一般、描述性意義，不用于限制，因而本發(fā)明的范圍不局限于此。此外，術(shù)語第一、第二等等的使用不表示任何次序或重要程度，而是術(shù)語第一、第二等用來區(qū)分不同的元件。此外，術(shù)語一、一個(gè)等等的使用不表示量上的限定，而是表示至少存在一個(gè)所述零件。
【權(quán)利要求】
1.一種致動(dòng)系統(tǒng),包括: 具有能與一工具接合的第一輪廓的第一部件，所述工具可操作地布置成用于將所述第一部件從初始構(gòu)造致動(dòng)成致動(dòng)構(gòu)造；和 相對于第一部件能運(yùn)動(dòng)的第二部件，第二部件具有構(gòu)造成在第二部件緊鄰第一部件定位時(shí)防止第一部件與所述工具接合的閉鎖結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第二部件具有第二輪廓，所述第二輪廓能與所述工具或另一工具接合，用于使得第二部件能從第一部件移開。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述閉鎖結(jié)構(gòu)包括徑向突起，所述徑向突起可操作地布置成使所述工具的一個(gè)或多個(gè)指狀部徑向遠(yuǎn)離第一輪廓的接合表面屈曲，用于防止所述工具與第一部件接合。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第二部件最初通過釋放部件保持與第一部件緊鄰。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，釋放部件為剪切螺釘。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于將第二部件保持在遠(yuǎn)離第一部件的位置的鎖定機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，鎖定機(jī)構(gòu)為鎖定環(huán)。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，鎖定機(jī)構(gòu)與第二部件形成棘齒接合。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第一部件和第二部件為套筒。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第一部件運(yùn)動(dòng)至致動(dòng)構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)打開一個(gè)或多個(gè)孔口。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第一部件包括用于使第一部件通過工具從致動(dòng)構(gòu)造移動(dòng)到初始構(gòu)造的第二輪廓。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第二部件具有能與所述工具可操作地接合的第二輪廓，用于使所述工具將第二部件從第一部件移開。
13.一種選擇性地致動(dòng)一系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括具有能與一工具接合的輪廓的第一部件，所述工具可操作地布置成用于將所第一述部件從初始構(gòu)造致動(dòng)成致動(dòng)構(gòu)造，該方法包括: 將第二部件的閉鎖結(jié)構(gòu)定位成緊鄰第一部件的輪廓；和 利用閉鎖結(jié)構(gòu)防止第一部件和工具之間接合。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括:使得第二部件遠(yuǎn)離第一部件移動(dòng)，用于使得第一部件和工具之間能夠接合。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，第二部件包括第二輪廓，所述第二輪廓能與所述工具接合，用于移動(dòng)第二部件。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,還包括:將所述第一部件從初始構(gòu)造致動(dòng)成致動(dòng)構(gòu)造。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述第一部件從初始構(gòu)造致動(dòng)成致動(dòng)構(gòu)造包括打開一個(gè)或多個(gè)孔口。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括:在使第二部件遠(yuǎn)離第一部件移動(dòng)之后，用一鎖定機(jī)構(gòu)將第二部件保持在遠(yuǎn)離第一部件的位置。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，將第二部件保持在遠(yuǎn)離第一部件的位置包括與第二部件形成棘齒接合。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，在使第二部件遠(yuǎn)離第一部件移動(dòng)時(shí)，第一部件通過所述工具重復(fù)地在初始構(gòu)造和致動(dòng)構(gòu)造之間轉(zhuǎn)換。
【文檔編號(hào)】E21B17/043GK104334824SQ201380013749
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月12日
【發(fā)明者】D·J·圖里克, K·J·貝里, J·L·英霍夫, A·托馬斯 申請人:貝克休斯公司