[发明专利]井下装置

说明书

技术领域

本发明涉及井下装置领域，更具体的，但并不仅限于，涉及可用于石油和/或天然气开采的这类装置领域。一些实施方案中涉及限位环或类似装置。另一些实施方案中涉及扶正器。

背景技术

在例如石油和天然气工业的井下环境使用的限位环，围绕例如一定长度的管、钻柱或管柱的管形构件安装，以啮合并夹住该管形构件的外部。限位环在该管形构件上提供了止推肩，以限制任何装配于管形构件外部的例如扶正器的其他相关产品沿管形构件轴向移动。

如本领域技术人员所知，限位环有时候称为止动环或类似术语，通常用于限制例如，但并不限于，装配于油井套管管形构件（有时候称为“管形构件”）上的扶正器的产品轴向运动。

如上所述，扶正器是一种啮合在管形构件上的装置，具有用于接触钻孔的外壳以使该管形构件通常情况下在孔内保持啮出，理想情况在孔内中心处保持啮出。

限位环的设计必须能够易于装置在具有小外径公差的管形构件上。读者可参阅美国石油协会API 5CT，其声明管形构件外径公差为“公称直径+1%”。较常见的“nine and five-eights”（9-5/8英寸，24.47厘米）管形构件尺寸可为9.625英寸至9.721英寸（24.47cm至26.92cm）的外径。任何应用设计都必须采用该公差作为先决条件，以施加足够载荷满足所需轴向载荷限制。

目前许多限位环或类似装置，通过局部轴向载荷作用局部贯穿管形构件表面的各种方法，抵抗轴向载荷。所采用的最普通的两种方法是增韧钢螺钉环绕限位环径向分散，和硬化钢嵌件楔入限位环与管形构件表面之间。

当管形构件放置于操作环境中时，穿透管形构件表面产生的明显印记会导致应力集中，并导致应力腐蚀开裂。当管形构件由包含例如通常13%或更多的铬的合金组成时，增韧钢螺钉和铬合金表面之间的电偶腐蚀会加剧管形构件寿命故障率。

当前的设计不能抵抗大小与相关组件载荷承受能力相似的轴向载荷，这些相关组件用以在拉伸或压缩中定位，例如扶正器。增加螺钉或楔子的径向分布数量会急剧增大应力腐蚀可能性。用户尝试在所需轴向承载能力和所述增大应力腐蚀之间寻求平衡。

另一个问题是在现场将限位环装配到管形构件上的工作经常会委派给不熟练的工人来完成。普通的装配例如螺钉的操作，很少关心正确地应用扭矩，或是否适当润滑螺纹。进行装配的人员不容易发现经不正确定应用扭矩，螺钉会经常裂开，导致该后一种情况具有内在危险。该结果可能导致当该管形构件进入操作位置时轴向承载能力变得甚至更小。默认情况下，使用的螺钉必须足够小，以适应它们固定在其上面的管形构件和之前安装的更大管形构件的井筒或内径之间形成的环形套筒内形成的适当间隙，所述螺钉通常为1.27cmx1.27cm(1/2”x 1/2”)的长止动螺钉，具有对边宽度仅为0.635cm(1/4”)的平端六角驱动外形。六角扳手很小，具有很短的使用寿命，在六角驱动角所得扭矩输入不足以获得所需轴向夹持力的转动故障发生前，对于新六角驱动装置该趋势不会改变。

超出限位环主体外径的螺钉或楔形装置的凸起，显著地限制了传统限位环在狭窄环形套筒中的使用，该环形套筒构造位于限位环固定于其上面的管形构件和以前安装的更大管形构件的井筒或内径之间。

上述多部件限位环结构的设计操作可能会导致该限位环的一些部件或相关组件丢失，掉入井筒中。这在工业上认为是灾难性的。

当该扶正器需要在其中运动的井筒的上部具有通常小于下部的横截面时，该扶正器也会发生问题。明显地，该扶正器必须无破裂穿过该上部，且不需要太大插入力。当然这两种限制可能是相互联系的。

这样一种情况是所谓的“扩底”孔。这种情况例如发生在井筒在低于以前安装的管形构件的区域“变宽”。

在一个实施例中，钻头穿过以前安装的24.45cm(9-5/8)管形构件的21.68cm(8.535)内径，随后钻头旋转非同心造出一个24.13cm(9.5)的孔。这样，扶正器就需要适应公称尺寸为24.13cm(9.5)的直径，以便使管形构件位于该孔中心，但还需要穿过上部管形构件的21.58cm(8.535)直径。

发明内容