Трубное захватывающее устройство

Группа изобретений относится к области строительства подземных скважин для удержания обсадных труб в скважине. Технический результат - облегчение установки обсадной трубы в скважине и препятствование цементированию трубы у боковой стороны скважины. Трубное захватывающее устройство содержит: корпус, ограничивающий внутреннюю трубную полость, самоконтрящийся механизм и удерживающий элемент. При этом корпус имеет первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки, причем первый внутренний диаметр больше второго внутреннего диаметра, первое плечо для восприятия нагрузки сужается в осевом направлении от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки, и второе плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора у второго внутреннего диаметра. Самоконтрящийся механизм расположен, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса рядом с первым внутренним диаметром, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен. При этом самоконтрящийся механизм дополнительно содержит: нарезанную метчиком резьбу, причем ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для ввертывания в нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины. Удерживающий элемент имеет первое положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 59 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к трубному захватывающему устройству для скважинной трубы или обсадной трубы, которое самоблокируется на трубном элементе, таком как скважинная труба.

Уровень техники

В области строительства подземных скважин используют центраторы для удерживания обсадных труб в скважине для облегчения установки обсадной трубы в скважине и препятствования цементирования трубы у боковой стороны скважины. Центраторы изолируют наружную поверхность скважинной трубы от внутренней поверхности скважины. Кроме того, в длинных горизонтальных секциях скважины центраторы обеспечивают опору секции обсадной трубы, препятствуя размещению скважинной трубы на нижней внутренней поверхности горизонтальной скважины. В некоторых случаях центратор выполнен с возможностью захватывания обсадной трубы. В некоторых случаях захватывающая упорная муфта может быть прикреплена вокруг обсадной трубы. Например, в случаях, когда используются незахватывающие центраторы, незахватывающий центратор может использоваться совместно с упорной муфтой/стопорной муфтой, которая захватывает обсадную трубу и может взаимодействовать с незахватывающим центратором для ограничения линейного и осевого перемещения центратора относительно обсадной трубы.

Краткое описание чертежей

На приложенных чертежах, которые включены в настоящую заявку и являются частью настоящего описания, показаны различные варианты выполнения, и указанные чертежи совместно с разделом «Описание вариантов выполнения» служат для объяснения принципов, описанных ниже. Чертежи, перечисленные в разделе «Краткое описание чертежей», выполнены не в масштабе, если не указано иное.

Фиг. 1 - вид в изометрии варианта выполнения стопорной муфты, показанной согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке;

фиг. 2 - вид в изометрии пружинного элемента для использования со стопорной муфтой из фиг. 1;

фиг. 3 - вид в изометрии стопорной муфты, показанной с установленным на место пружинным элементом из фиг. 2;

фиг. 4 - вид в разрезе в изометрии стопорной муфты, показанной с установленным на место пружинным элементом из фиг. 2;

фиг. 5- вид в изометрии второго варианта выполнения стопорной муфты, показанной согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке;

фиг. 6 - вид в изометрии пружинного элемента для использования со стопорной муфтой из фиг. 5;

фиг. 7 - вид в разрезе стопорной муфты из фиг. 5;

фиг. 8 - вид в разрезе стопорной муфты из фиг. 5, показывающий функцию клиновой поверхности в ответ на осевое усилие, противодействующее стопорной муфте;

фиг. 9 - вид в изометрии варианта выполнения корпуса центратора, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке;

фиг. 10 - вид в изометрии пружинного элемента для использования с корпусом центратора из фиг. 9;

фиг. 11 - вид в изометрии центратора, показанного с установленным на место пружинным элементом из фиг. 10;

фиг. 12 - вид в разрезе в изометрии центратора, показанного с установленным на место пружинным элементом из фиг. 10;

фиг. 13 - вид сбоку в разрезе центратора 110, на котором обозначен разрез E-E, с помощью которого можно видеть оба концевых положения пружины;

фиг. 14 - поперечный разрез центратора, установленного на трубе и показанного внутри скважины по линии разреза, позволяющей видеть оба конца пружинного элемента с пружиной во вставленном несжатом состоянии;

фиг. 15 - поперечный разрез центратора, установленного на трубе и показанного по линии разреза, позволяющей видеть оба конца пружинного элемента, показанного с центратором, повернутым против часовой стрелки и приложением нагрузки к пружине, противодействующей внутренней клиновой поверхности;

фиг. 16 - вид в изометрии второго варианта выполнения корпуса центратора, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке;

фиг. 17 - вид в изометрии пружинного элемента для использования с центратором из фиг. 16;

фиг. 18 - вид в разрезе в изометрии центратора, показанного с установленным на место пружинным элементом из фиг. 17;

фиг. 19 - вид в разрезе в изометрии центратора, показанного с установленной на место пружиной из фиг. 17;

фиг. 20 - вид сбоку в разрезе центратора из фиг. 16 - 19;

фиг. 21 - вид в изометрии варианта выполнения корпуса центратора, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке;

фиг. 22 - вид в изометрии пружинного элемента для использования с корпусом центратора из фиг. 21;

фиг. 23 - вид в изометрии центратора, показанного с установленным на место пружинным элементом из фиг. 22;

фиг. 24 - вид в разрезе в изометрии центратора, показанного с установленным на место пружинным элементом из фиг. 22;

фиг. 25 - вид сбоку в разрезе центратора, на котором обозначен разрез E-E, с помощью которого можно видеть оба концевых положения пружины;

фиг. 26 - поперечный разрез центратора, установленного на трубе и показанного внутри скважины по линии разреза, позволяющей видеть оба конца пружинного элемента с пружиной во вставленном несжатом состоянии;

фиг. 27 - поперечный разрез центратора, установленного на трубе и показанного по линии разреза, позволяющей видеть оба конца пружинного элемента, показанного с центратором, повернутым против часовой стрелки и приложением нагрузки к пружине, противодействующей внутренней клиновой поверхности;

фиг. 28 - вид в изометрии второго варианта выполнения корпуса центратора, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке;

фиг. 29 - вид в изометрии пружинного элемента для использования с центратором из фиг. 28;

фиг. 30 - вид в изометрии центратора, показанного с установленным на место пружинным элементом из фиг. 29;

фиг. 31 - вид в разрезе в изометрии центратора, показанного с установленной на место пружиной из фиг. 29;

фиг. 32 - вид сбоку в разрезе центратора из фиг. 28 - 31;

фиг. 33 - вид в изометрии третьего варианта выполнения для стопорной муфты;

фиг. 34 - вид в изометрии центратора;

фиг. 35 - вид с торца стопорной муфты, установленной на центратор;

фиг. 36 - вид в изометрии стопорной муфты, установленной на центратор;

фиг. 37 - иллюстративный пример централизатра по варианту выполнения;

фиг. 38 - вид в разрезе иллюстративного примера центратора, показывающий первый стопорный механизм и второй стопорный механизм в убранном положении по варианту выполнения;

фиг. 39 - вид в разрезе иллюстративного примера центратора, имеющего удерживающий элемент, который удерживает первый стопорный механизм и второй стопорный механизм в убранном положении по варианту выполнения;

фиг. 40A - исходное нерабочее состояние иллюстративного примера центратора по варианту выполнения;

фиг. 40B - промежуточное состояние иллюстративного примера центратора по варианту выполнения;

фиг. 40C - застопоренное или рабочее состояние иллюстративного примера центратора по варианту выполнения;

фиг. 41 - вид в разрезе иллюстративного примера центратора, имеющего захватывающий край, который расположен по спирали в окружном направлении скользящей пружины по варианту выполнения;

фиг. 42 - схема осуществления приведенного в качестве примера способа крепления центратора к трубе по варианту выполнения;

фиг. 43 - схема осуществления приведенного в качестве примера способа использования центратора скважинной трубы по варианту выполнения;

фиг. 44 - перспективный вид скрученной квадратной проволоки.

фиг. 45 - вид сбоку с вырывом и вид с торца в разрезе трубного захватывающего устройства по различным вариантам выполнения;

фиг. 46 - вид сбоку с вырывом и вид с торца в разрезе трубного захватывающего устройства по различным вариантам выполнения;

фиг. 47 - вид сбоку с вырывом и местный вид трубного захватывающего устройства по различным вариантам выполнения;

фиг. 48 - вид сбоку с вырывом и вид с торца в разрезе трубного захватывающего устройства по различным вариантам выполнения;

фиг. 49 - вид сбоку в разрезе трубного захватывающего устройства по различным вариантам выполнения;

фиг. 50 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства, установленного на трубный элемент, перед контактом самоконтрящегося механизма с трубным элементом по различным вариантам выполнения;

фиг. 51 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства, установленного на трубный элемент, после освобождения самоконтрящегося механизма с контактом с первым плечом для восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения;

фиг. 52 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства, установленного на трубный элемент, после освобождения самоконтрящегося механизма и последующего контакта с первым плечом для восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения;

фиг. 53 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства, установленного на трубный элемент, после освобождения самоконтрящегося механизма и контакта со вторым плечом для восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения;

фиг. 54 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства с профилированным наружным диаметром, установленного на трубный элемент перед контактом самоконтрящегося механизма с трубным элементом по различным вариантам выполнения;

фиг. 55 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства с профилированным наружным диаметром, установленного на трубный элемент после освобождения самоконтрящегося механизма в контакте со вторым плечом восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения;

фиг. 56A и фиг. 56B - схема осуществления способа крепления трубного захватывающего устройства к трубному элементу по различным вариантам выполнения.

Осуществление изобретения

Ниже дается подробная ссылка на варианты выполнения объекта изобретения, примеры которых показаны на приложенных чертежах. Несмотря на то, что описание объекта изобретения приведено со ссылкой на различные варианты выполнения, следует принять во внимание, что они не рассматриваются как ограничивающие объект изобретения до этих вариантов выполнения. Наоборот, предусматривается, что представленные варианты выполнения распространяются на разновидности, модификации и эквиваленты, которые могут соответствовать сущности и объему изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения. Кроме того, в разделе «Подробное описание» описаны многочисленные конкретные конструктивные элементы для обеспечения полного понимания вариантов выполнения настоящего объекта изобретения. Однако варианты выполнения могут быть внедрены на практике без этих конкретных конструктивных элементов. В других случаях хорошо известные способы, процедуры и компоненты не описаны подробно во избежание затруднения понимания аспектов описанных вариантов выполнения.

Терминология

Использование терминов «верхний», «нижний», «выше», «ниже», других терминов, обозначающих направление, и вариантов этих терминов служит для лучшего понимания описания и не требует конкретной ориентации компонентов. Предусматривается, что термины «винтообразный» и «спиральный» не относятся к чисто математическим понятиям и также, в частности, относятся к исполнениям пружин этих типов с квадратными, закрытыми и шлифованными концами, различным формам резьб, а также каналам, которые могут принимать любую из этих форм.

Варианты выполнения, описанные в настоящей заявке, относятся к трубному захватывающему устройству, которое может быть расположено вокруг скважинной трубы и может захватывать ее, например, обсадную трубу или насосно-компрессорную трубу внутри скважины. Трубное захватывающее устройство может содержать центратор, стопорную муфту и т.п. В варианте выполнения трубное захватывающее устройство, описанное в настоящей заявке, крепится к наружной поверхности секции скважинной трубы. Стандартные процедуры крепления трубного захватывающего устройства включают в себя установку удерживающих штифтов, затяжку удерживающего устройства или другие традиционные способы, требующие прикладывания внешнего усилия во время монтажа, например, удары молотком или затяжка винтов, для стопорения трубного захватывающего устройства на секции трубы или вставления крепежного штифта в секцию трубы. Варианты выполнения, описанные в настоящей заявке, не требуют прикладывания внешнего усилия во время монтажа для крепления трубного захватывающего устройства к секции трубы, как в случае традиционных трубных захватывающих устройств.

Варианты выполнения, описанные в настоящей заявке, содержат трубное захватывающее устройство, которое содержит первый самоконтрящийся механизм, содержащий пружину, захватное кольцо или т.п., который способен пассивно, например, только с помощью натяжения в самоконтрящимся механизме, захватывать секцию трубы после позиционирования и обеспечивать контакт. Удерживающий элемент первоначально удерживает первый самоконтрящийся механизм в нерабочем, бесконтактном или разжатом положении, в котором он имеет расширенный диаметр, что позволяет позиционировать первый самоконтрящийся механизм с возможностью перемещения относительно секции трубы. После позиционирования удерживающий элемент освобождается от первого самоконтрящегося механизма, и трубное захватывающее устройство устанавливается и входит в контакт в качестве неудерживаемого самостопорящегося механизма, который захватывает секцию трубы. После установки и создания контакта первый самостопорящийся механизм в варианте выполнения ограничивает осевое перемещение трубного захватывающего элемента относительно секции трубы. В варианте выполнения первый самостопорящийся механизм дополнительно или как вариант ограничивает вращательное движение трубного захватывающего устройства относительно секции трубы. В некоторых примерах второй самоконтрящийся механизм содержит гребни, зубья или острия, которые обеспечивают захватывание и/или усилие трения между трубным захватывающим устройством и секцией трубы.

В некоторых вариантах выполнения трубное захватывающее устройство также содержит второй самоконтрящийся механизм, который усиливает захватывание первого самоконтрящегося механизма также для ограничения движения трубного захватывающего устройства относительно секции трубы.

В некоторых вариантах выполнения второй самоконтрящийся механизм после входа в контакт ограничивает одно или несколько из перемещений, к которым относятся осевое и вращательное перемещения, трубчатого захватывающего устройства относительно секции трубы. В некоторых вариантах выполнения второй самоконтрящийся механизм отличается по типу от первого самоконтрящегося механизма; в других вариантах выполнения второй самоконтрящийся механизм может быть механизмом сходного или идентичного типа по отношению к первому самоконтрящемуся механизму. В некоторых примерах второй самоконтрящийся механизм содержит гребни, зубья или острия, которые обеспечивают захватывание и/или усилие трения между трубным захватывающим устройством и секцией трубы. Например, второй самоконтрящийся механизм может использовать одну или несколько скрученных проволок, имеющих гребни или острия в форме спирали вокруг проволоки, которые обеспечивают захватывание и/или усилие трения между трубным захватывающим устройством и секцией трубы, противодействующих вращательному перемещению трубного захватывающего устройства.

Фиг. 1 - вид в изометрии первого варианта выполнения стопорной муфты 10, показанной согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке. Как показано на фиг. 1, стопорная муфта 10 имеет цилиндрический корпус 12 с полой внутренней стороной. Стопорная муфта 10 имеет внутреннюю поверхность 14 и наружную поверхность 16. Внутренняя поверхность 14 может быть клиновидной формы, имеющей круговую вершину 15. На внутренней поверхности 14 расположен первый внутренний канал 18. На внутренней поверхности 14 расположен второй внутренний канал 20. Между наружной поверхностью 16 и первым каналом 18 продолжается первое отверстие 22. Между наружной поверхностью 16 и вторым каналом 20 продолжается второе отверстие 24.

Фиг. 2 - вид в изометрии первого и второго расширяющегося пружинного элемента 30 и 40, соответственно, имеющего пару противоположных концов 32 (42) и 34 (44).

Фиг. 3 - вид в изометрии стопорной муфты 10, показанной с первым пружинным элементом 30 в первом канале 18. Противоположные концы 32 и 34 первой пружины 30 примыкают к отверстию 22. Второй расширяемый пружинный элемент 40 расположен во втором канале 20. Противоположные концы 42 и 44 второй пружины 40 примыкают к отверстию 24.

Между концами 32 и 34 первой пружины 30 расположен с возможностью удаления первый удерживающий штифт 50 для удерживания первой пружины 30 в расширенном положении. Между концами 42 и 44 второй пружины 40 расположен с возможностью удаления второй удерживающий штифт 52 для удерживания второй пружины 40 в расширенном положении.

С помощью первой и второй пружин 30 и 40, удерживаемых в расширенном положении соответствующими удерживающими штифтами 50, и 52, стопорную муфту 10 можно поместить поверх наружной поверхности скважинной трубы, на которой она фиксируется. Это возможно по той причине, что внутренний диаметр первой и второй пружин 30 и 40 в расширенном состоянии равен или больше наружного диаметра трубы.

Как показано, первый и второй удерживающие штифты 50 и 52 можно удалять из наружной поверхности 16 с боковой стороны стопорной муфты 10. Внутренний диаметр первой и второй пружин 30 и 40 в нерасширенном состоянии меньше наружного диаметра трубы, поверх которой устанавливают стопорную муфту 10. Таким образом, удаление удерживающих штифтов 50 и 52 освобождает пружинные элементы 30 и 40, так что они захватывают наружную поверхность скважинной трубы.

Фиг. 4 - вид в разрезе в изометрии стопорной муфты 10, показанной с пружинными элементами 30 и 40, удерживаемыми в каналах 18 и 20 держателями 50 и 52. Круговая вершина 15 образует клиновидную форму, с помощью которой клиновидная поверхность 26 смещает пружину 30 в наружном направлении. Сходным образом, круговая вершина 15 образует клиновидную форму, с помощью которой клиновидная поверхность 28 смещает пружину 40 в наружном направлении. Клинья 26 и 28 противодействуют осевому движению пружин 30 и 40 по отношению к круговой вершине 15, тем самым, усиливая захватывающее усилие стопорной муфты 10 на трубе, к которой она прикреплена.

В другом варианте выполнения пружины 30 и 40 могут иметь рифленую или профилированную поверхность для способствования захватыванию наружного диаметра трубы.

Фиг. 5 - вид в изометрии второго варианта выполнения стопорной муфты, показанной согласно принципам настоящего изобретения, описанного в настоящей заявке. Как показано на фиг. 5, стопорная муфта 100 имеет цилиндрический корпус 102 с полой внутренней стороной. Стопорная муфта 100 имеет наружную поверхность 104 и внутреннюю поверхность 106. Внутренняя поверхность 106 может быть клиновидной формы, имеющей круговую вершину 108. Вершина 108 образует противолежащие клиновидные поверхности 110 и 112. На внутренней поверхности 106 расположен, в общем, спиральный внутренний канал 114.

Между наружной поверхностью 104 и спиральным каналом 114 продолжается первое отверстие 122 (не показано). В первом отверстии 122 расположен с возможностью удаления первый удерживающий штифт 150. Между наружной поверхностью 104 и каналом 114 продолжается второе отверстие 124 (не показано). Во втором отверстии 124 расположен с возможностью удаления второй удерживающий штифт 152.

Фиг. 6 - вид в изометрии расширяющегося спирального пружинного элемента 130, имеющего первый конец 132 и противоположный второй конец 134. Пружина 130 показана в варианте выполнения, в котором она имеет открытые нешлифованные концы. Вновь, как было показано на фиг. 5, пружинный элемент 130 расположен в канале 114 между удерживающими штифтами 150 и 152.

Фиг. 7 - вид в разрезе стопорной муфты 100, показанной с пружинным элементом 130, расположенным в канале 114. Конец 132 пружины 130 контактирует с удерживающим штифтом 150. Конец 134 пружины 130 контактирует с удерживающим штифтом 152. Пружина 130 контактирует с внутренними клиньями 110 и 112. Открытый конец или нешлифованная конструкция пружины 130 требует меньшего осевого усилия для захватывания стопорной муфтой 100 наружного диаметра трубы благодаря контакту с «точечной нагрузкой» между концом последнего витка и поверхностями клиньев 110 и 112.

С помощью пружины 130, удерживаемой в расширенном положении удерживающими штифтами 150, и 152, стопорную муфту 100 можно поместить поверх наружной поверхности скважинной трубы, на которой она фиксируется. Это возможно по той причине, что внутренний диаметр пружины 130 в расширенном состоянии равен или больше наружного диаметра трубы.

Первый и второй удерживающие штифты 150 и 152 можно удалять из наружной поверхности 104 с боковой стороны стопорной муфты 100. Внутренний диаметр пружины 130 в нерасширенном состоянии меньше наружного диаметра трубы, поверх которой устанавливают стопорную муфту 100. Таким образом, удаление удерживающих штифтов 150 и 152 освобождает пружинный элемент 130, так что он захватывает наружную поверхность скважинной трубы.

Фиг. 8 - вид в разрезе стопорной муфты 100, показанной с пружинным элементом 130, расположенным в канале 114. Круговая вершина 108 разделяет внутренние клинья 110 и 112. Клинья 110 и 112 противодействуют осевому движению пружины 130 по отношению к круговой вершине 108, тем самым, усиливая захватывающее усилие стопорной муфты 100 на трубе, к которой она прикреплена. В другом варианте выполнения пружина 130 может иметь рифленую или профилированную поверхность для способствования захватыванию наружного диаметра трубы. Как показано на фиг. 8, стопорная муфта 100 может немного смещаться от диаметра трубы при увеличении нагрузки; «точечный контакт» становится «линейным контактом» между последним витком и поверхностями 110 и 112 клиньев. См. зазор A и зазор B на фиг. 8.

Фиг. 9 - вид в изометрии первого варианта выполнения центратора 2010, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке. Как показано на фиг. 9, центратор 2010 имеет цилиндрический корпус 2012, содержащий наружную поверхность 2014 и придающие устойчивость ребра 2016, продолжающиеся наружу от наружной поверхности 2014. Корпус 2012 имеет полую внутреннюю часть с внутренней поверхностью 2018, первый край 2020 и второй край 2022, образованные между наружной поверхностью 2014 и внутренней поверхностью 2018.

На внутренней поверхности 2018 рядом с первым краем 2020 образована первая наклонная площадка 2024, и на внутренней поверхности 2018 рядом со вторым краем 2022 образована вторая наклонная площадка 2026 (см. фиг. 11). На внутренней поверхности 2018 образован, в общем, спиральный внутренний канал 2030, продолжающийся между первой наклонной площадкой 2024 и второй наклонной площадкой 2026. Между наружной поверхностью 2014 и первой наклонной площадкой 2024 продолжается первое отверстие 2032. Между наружной поверхностью 2014 и второй наклонной площадкой 2026 продолжается второе отверстие 2034 (см. фиг. 11, где показано отверстие 2034, в котором установлен удерживающий штифт 2052).

Фиг. 10 - вид в изометрии пружинного элемента 2040 для использования с центратором 2010. Расширяющийся пружинный элемент 2040 содержит первый отгиб 2042 на одном конце и второй отгиб 2044 на противоположном конце.

Фиг. 11 - вид в изометрии центратора 2010, показанного с пружинным элементом 2040, установленным на место. Как можно видеть на этой фигуре, пружина 2040 установлена в канале 2030. В первом отверстии 2032 установлен с возможностью удаления первый удерживающий штифт 2050 таким образом, что удерживающий штифт 2050 контактирует с первым отгибом 2042. Во втором отверстии 2034 установлен с возможностью удаления второй удерживающий штифт 2052 таким образом, что удерживающий штифт 2052 контактирует со вторым отгибом 2044.

Фиг. 12 - вид в разрезе в изометрии центратора 2010. На этом виде хорошо видно пересечение канала 2030 с первой наклонной площадкой 2024 и второй наклонной площадкой 2026. Также видно, что пружина 2040 сжата между удерживающими штифтами 2050 и 2052.

Фиг. 13 - вид сбоку в разрезе центратора 2010, на котором обозначен разрез E-E, с помощью которого можно видеть оба концевых положения пружины.

Фиг. 14 - поперечный разрез центратора 2010 установленного на трубе 20100 и показанного по линии разреза, позволяющей видеть положение обоих отгибов 2042 и 2044 пружинного элемента 2040 по отношению к наклонным площадкам 2024 и 2026,42 соответственно. В этом варианте выполнения приведенный в качестве примера угол между первым отгибом 2042 и вторым отгибом 2044 составляет 46 градусов. Как видно на фиг. 14, поворачивание в любом направлении обеспечивает дополнительное крепление центратора 2010 к трубе 20100.

Фиг. 15 - другой поперечный разрез центратора 2010 установленного на трубе 20100 и показанного по линии разреза E-E с трубой 20100, повернутой по часовой стрелке (центратор 2010 повернут, соответственно, против часовой стрелки), и отгибом 2042 пружины у наклонной площадки 2024 для ограничения дополнительного относительного вращения трубы 20100 и центратора 2010.

Фиг. 16 - вид в изометрии второго варианта выполнения центратора 20110, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке. Как показано на фиг. 16, центратор 20110 имеет цилиндрический корпус 20112, содержащий наружную поверхность 20114 и придающие устойчивость ребра 20116, продолжающиеся наружу от наружной поверхности 20114. Корпус 20112 имеет полую внутреннюю часть с внутренней поверхностью 20118, первый край 20120 и второй край 20122, образованные между наружной поверхностью 20114 и внутренней поверхностью 20118.

На внутренней поверхности 20118 рядом с первым краем 20120 образована первая наклонная площадка 20124, и на внутренней поверхности 20118 рядом со вторым краем 20122 образована вторая наклонная площадка 20126. Первая наклонная площадка 20124 образована на внутренней поверхности 20118 рядом с первым краем 20120. Вторая наклонная площадка 20126 образована на внутренней поверхности 20118 рядом со вторым краем 20122.

В том месте, где первая наклонная площадка 20124 контактирует с краем 20120, образован первый паз 20170. В том месте, где вторая наклонная площадка 20126 контактирует с краем 20122, образован второй паз 20172.

По центру на внутренней поверхности 20118 образована третья наклонная площадка 20128. На внутренней поверхности 20118 образован первый внутренний круговой клин 20134, который продолжается между первой наклонной площадкой 20124 и третьей наклонной площадкой 20128. На внутренней поверхности 20118 образован второй внутренний круговой клин 20136, который продолжается между второй наклонной площадкой 20126 и третьей наклонной площадкой 20128. Между наружной поверхностью 20112 и третьей наклонной площадкой 20128 продолжается отверстие.

Фиг. 17 - вид в изометрии пружинного элемента 20140 для использования с центратором 20110 из фиг. 16. Расширяющийся пружинный элемент 20140 имеет первую спиральную секцию 20142 и вторую спиральную секцию 20144, соединенные с помощью соединительного участка 20146. От первой спиральной секции 20142 продолжается наружу первый отгиб 20148. От второй спиральной секции 20144 продолжается наружу второй отгиб 20150.

Фиг. 18 - вид в изометрии центратора 20110, показанного с пружинным элементом 20140 из фиг. 17, установленным на место. Фиг. 19 - вид в разрезе в изометрии центратора 20110, показанного на фиг. 18.

На фиг. 18 и 19 видно, что первая спиральная секция 20142 расположена на первом клине 20134. Вторая спиральная секция 20144 расположена на втором клине 20136. В отверстии 20136 установлен с возможностью удаления удерживающий штифт 20160 для контакта с соединительным участком 20146 пружины 20140. Как видно на фиг. 17 и 18, пазы 20170 и 20172 ограничивают вращение пружины 20140 во время предварительного натяжения пружинного элемента 20140 возле удерживающего штифта 20160.

Фиг. 20 - вид сбоку в разрезе центратора 20110. Говоря вкратце, после удаления удерживающего штифта 20160 пружина 20140 создает натяг у поверхности трубы 20100, удерживая ее на месте. Это препятствует осевому перемещению центратора 20110 относительно трубы 20100. Вращение трубы 20100 по часовой стрелке относительно центратора 20110 приводит отгиб 20148 в контакт между первой наклонной площадкой 20124 и трубой 20100 для ограничения дальнейшего вращения. Вращение трубы 20100 против часовой стрелки относительно центратора 20110 приводит отгиб 20150 в контакт между второй наклонной площадкой 20126 и трубой 20100 для ограничения дальнейшего вращения. Поверхность пружины 20140 может быть рифленой или профилированной для увеличения сопротивления перемещению относительно трубы 20100.

Фиг. 21 - вид в изометрии первого варианта выполнения центратора 3010, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке. Как показано на фиг. 21, центратор 3010 имеет цилиндрический корпус 3012, содержащий наружную поверхность 3014 и придающие устойчивость ребра 3016, продолжающиеся наружу от наружной поверхности 3014. Корпус 3012 имеет полую внутреннюю часть с внутренней поверхностью 3018, первый край 3020 и второй край 3022, образованные между наружной поверхностью 3014 и внутренней поверхностью 3018.

На внутренней поверхности 3018 рядом с первым краем 3020 образована первая наклонная площадка 3024, и на внутренней поверхности 2018 рядом со вторым краем 3022 образована вторая наклонная площадка 3026 (см. фиг. 23). На внутренней поверхности 3018 образован, в общем, спиральный внутренний канал 3030, продолжающийся между первой наклонной площадкой 3024 и второй наклонной площадкой 3026. Между наружной поверхностью 3014 и первой наклонной площадкой 3024 продолжается первое отверстие 3032. Между наружной поверхностью 2014 и второй наклонной площадкой 3026 продолжается второе отверстие 3034 (см. фиг. 11, где показано отверстие 3034, в котором установлен удерживающий штифт 3052).

Фиг. 22 - вид в изометрии пружинного элемента 3040 для использования с центратором 3010. Расширяющийся пружинный элемент 3040 содержит первый отгиб 3042 на одном конце и второй отгиб 3044 на противоположном конце.

Фиг. 23 - вид в изометрии центратора 3010, показанного с пружинным элементом 3040, установленным на место. Как можно видеть на этой фигуре, пружина 3040 установлена в канале 3030. В первом отверстии 3032 установлен с возможностью удаления первый удерживающий штифт 3050 таким образом, что удерживающий штифт 3050 контактирует с первым отгибом 3042. Во втором отверстии 3034 установлен с возможностью удаления второй удерживающий штифт 3052 таким образом, что удерживающий штифт 3052 контактирует со вторым отгибом 3044.

Фиг. 24 - вид в разрезе в изометрии центратора 2010. На этом виде хорошо видно пересечение канала 3030 с первой наклонной площадкой 3024 и второй наклонной площадкой 3026. Также видно, что пружина 3040 сжата между удерживающими штифтами 3050 и 3052.

Фиг. 25 - вид сбоку в разрезе центратора 3010, на котором обозначен разрез E-E, с помощью которого можно видеть оба концевых положения пружины.

Фиг. 26 - поперечный разрез центратора 3010 установленного на трубе 30100 и показанного по линии разреза, позволяющей видеть положение обоих отгибов 3042 и 3044 пружинного элемента 3040 по отношению к наклонным площадкам 3024 и 3026, соответственно. В этом варианте выполнения приведенный в качестве примера угол между первым отгибом 3042 и вторым отгибом 3044 составляет 46 градусов. Как видно на фиг. 26, поворачивание в любом направлении обеспечивает дополнительное крепление центратора 3010 к трубе 30100.

Фиг. 27 - другой поперечный разрез центратора 3010 установленного на трубе 30100 и показанного по линии разреза E-E с трубой 30100, повернутой по часовой стрелке (центратор 3010 повернут, соответственно, против часовой стрелки), и отгибом 3042 пружины у наклонной площадки 3024 для ограничения дополнительного относительного вращения трубы 30100 и центратора 3010.

Фиг. 28 - вид в изометрии второго варианта выполнения центратора 30110, показанного согласно принципам настоящего изобретения, описанным в настоящей заявке. Как показано на фиг. 28, центратор 30110 имеет цилиндрический корпус 30112, содержащий наружную поверхность 30114 и придающие устойчивость ребра 30116, продолжающиеся наружу от наружной поверхности 30114. Корпус 30112 имеет полую внутреннюю часть с внутренней поверхностью 30118, первый край 30120 и второй край 30122, образованные между наружной поверхностью 30114 и внутренней поверхностью 30118.

На внутренней поверхности 30118 рядом с первым краем 30120 образована первая наклонная площадка 30124, и на внутренней поверхности 30118 рядом со вторым краем 30122 образована вторая наклонная площадка 30126. Первая наклонная площадка 30124 образована на внутренней поверхности 30118 рядом с первым краем 30120. Вторая наклонная площадка 30126 образована на внутренней поверхности 30118 рядом со вторым краем 30122.

В том месте, где первая наклонная площадка 30124 контактирует с краем 30120, образован первый паз 30170. В том месте, где вторая наклонная площадка 30126 контактирует с краем 30122, образован второй паз 30172.

По центру на внутренней поверхности 30118 образована третья наклонная площадка 30128. На внутренней поверхности 30118 образован первый внутренний круговой клин 30134, который продолжается между первой наклонной площадкой 30124 и третьей наклонной площадкой 30128. На внутренней поверхности 30118 образован второй внутренний круговой клин 30136, который продолжается между второй наклонной площадкой 30126 и третьей наклонной площадкой 30128. Между наружной поверхностью 30112 и третьей наклонной площадкой 30128 продолжается отверстие.

Фиг. 29 - вид в изометрии пружинного элемента 30140 для использования с центратором 30110 из фиг. 28. Расширяющийся пружинный элемент 30140 имеет первую спиральную секцию 30142 и вторую спиральную секцию 30144, соединенные с помощью соединительного участка 30146. От первой спиральной секции 30142 продолжается наружу первый отгиб 30148. От второй спиральной секции 30144 продолжается наружу второй отгиб 30150.

Фиг. 30 - вид в изометрии центратора 30110, показанного с пружинным элементом 30140 из фиг. 29, установленным на место. Фиг. 31 - вид в разрезе в изометрии центратора 30110, показанного на фиг. 30.

На фиг. 30 и 31 видно, что первая спиральная секция 30142 расположена на первом клине 30134. Вторая спиральная секция 30144 расположена на втором клине 30136. В отверстии 30136 установлен с возможностью удаления удерживающий штифт 30160 для контакта с соединительным участком 30146 пружины 30140. Как видно на фиг. 29 и 30, пазы 30170 и 30172 ограничивают вращение пружины 30140 во время предварительного натяжения пружинного элемента 30140 возле удерживающего штифта 30160.

Фиг. 32 - вид сбоку в разрезе центратора 20110. Говоря вкратце, после удаления удерживающего штифта 30160 пружина 30140 создает натяг у поверхности трубы 30100, удерживая ее на месте. Это препятствует осевому перемещению центратора 30110 относительно трубы 30100. Вращение трубы 30100 по часовой стрелке относительно центратора 30110 приводит отгиб 30148 в контакт между первой наклонной площадкой 30124 и трубой 30100 для ограничения дальнейшего вращения. Вращение трубы 30100 против часовой стрелки относительно центратора 30110 приводит отгиб 30150 в контакт между второй наклонной площадкой 30126 и трубой 30100 для ограничения дальнейшего вращения. Поверхность пружины 30140 может быть рифленой или профилированной для увеличения сопротивления перемещению относительно трубы 30100.

Фиг. 33 - вид в изометрии третьего варианта выполнения стопорной муфты 30200. Стопорная муфта 30200 имеет то же самое внутреннее устройство, что и самоконтрящийся центратор 30110, описанный в предыдущих параграфах, и эти компоненты иногда перечисляются таким же образом в справочных целях, но в прочих случаях не описываются, поскольку их конструкция и действие являются теми же самыми.

Фиг. 33 - корпус 30212 стопорной муфты 30200. Корпус 30212 имеет наружную поверхность 30214 и некоторое количество выступов 30216, продолжающихся наружу от одного конца корпуса. Выступы 30216 корпуса разделены чередующимися пазами 30218 корпуса.

Фиг. 34 - вид в изометрии обычного центратора 30300. Центратор 30300 имеет цилиндрический корпус 30312, содержащий наружную поверхность 30314 и придающие устойчивость ребра 30316, продолжающиеся наружу от наружной поверхности 30314. Корпус 30312 имеет полую внутреннюю часть с внутренней поверхностью 30318 для насадки поверх трубы 30100 (не показана).

Фиг. 35 - вид с торца стопорной муфты 30200, установленной на центратор 30300, с выступами 30216, расположенными поверх наружной поверхности 30314 центратора 30300 и между придающими устойчивость ребрами 30316 центратора 30300. В этом положении придающие устойчивость ребра 30316 входят в зацепление с пазами 30218 стопорной муфты 30200.

Фиг. 36 - вид в изометрии стопорной муфты 30200 установленной на центратор 30300. Внутренняя контрящая система стопорной муфты 30200 крепит стопорную муфту 30200 к трубе 30100. Зацепление стопорной муфты 30200 с придающими устойчивость ребрами 30316 центратора 30300 препятствует вращению центратора относительно стопорной муфты 30200 и трубы 30100.

Фиг. 37 - приведенный в качестве примера центратор 40100 по варианту выполнения. Как показано на фиг. 37, центратор 40100 имеет корпус 40199, наружную поверхность 40104 и внутреннюю полость 40102. Центратор 40100 также содержит первый стопорный механизм 40108 и второй стопорный механизм 40110. В варианте выполнения первый стопорный механизм 40108 является спиральной пружиной, и второй стопорный механизм является C-образной пружиной, содержащей проволоку прямоугольного сечения (в варианте выполнения, по существу, квадратного сечения), которая также действует как скользящий захват или клин, когда ее освобождают из расширенного установочного положения в рабочее положение.

В варианте выполнения первый стопорный и второй стопорный механизмы удерживаются в расширенном положении, положении разжима или нерабочем положении удерживающим элементом 40112. В варианте выполнения удерживающий элемент 40112 закреплен установочным винтом 40114. Следует принять во внимание, что установочный винт 40114 может быть удерживающим устройством любого типа и не ограничивается до винта. Например, в варианте выполнения установочный винт 40114 выполнен с возможностью удаления без необходимости использования инструмента и может содержать валик с отрывным язычком, имеющий хрупкую пластиковую резьбу (не показана), входящую в зацепление с внутренним участком корпуса 40199.

В варианте выполнения удаление установочного винта 40114 из удерживающего элемента 40112 и из резьбового участка корпуса 40199 ниже удерживающего элемента 40112 (как показано в разрезе на фиг. 38) обеспечивает отделение удерживающего элемента от корпуса 40199. В ответ на удаление удерживающего элемента 40112 первый и второй стопорные механизмы освобождаются из расширенного положения и автоматически (благодаря усилию пружины) перемещаются в рабочее положение или положение стопорения. При установке центратора его устанавливают в требуемое положение, после чего удаляют удерживающий элемент 40112, обеспечивая стопорение центратора на месте.

В варианте выполнения описываемый центратор выполнен таким образом, что центратор 40100 может свободно скользить по наружному диаметру цилиндрического элемента, например, скважинной трубы, когда стопорный механизм (механизмы) находится в положении разжима, расширенном положении или нерабочем положении. Когда удерживающий элемент 40112 надлежащим образом расположен и прикреплен к корпусу 40199, считается, что центратор 40100 находится в нерабочем положении или положении разжима. Соответственно, когда удерживающий элемент 40112 удален из корпуса 40199, считается, что центратор или устройство 40100 находится в застопоренном или рабочем положении. Для помощи в установке центратора 40100 можно использовать индикатор 40116 направления, который показывает правильную ориентацию установки относительно скважинной трубы.

В варианте выполнения внутренняя поверхность 40102 корпуса 40199 содержит сужающийся внутренний диаметр, так что внутренний диаметр корпуса больше рядом с центральным положением внутреннего диаметра, измеренного в осевом направлении от конца до конца центратора, и меньше к наружному краю внутреннего диаметра корпуса. Эта внутренняя поверхность может иметь переменный диаметр, так что она сужается и образует пространство, которое обеспечивает место для одного или нескольких стопорных расширяющихся механизмов. Такую сужающуюся внутреннюю поверхность можно видеть в зоне 40204 на фиг. 38. В варианте выполнения угол конусности составляет 10 - 25 градусов. В варианте выполнения внутренняя поверхность является конической, и угол конусности относительно оси корпуса составляет 10 - 25 градусов. В другом варианте выполнения внутренняя поверхность является тороидальной, и угол конусности относительно оси корпуса варьируется от 0 - 15 градусов на одном конце до 10 - 60 градусов на другом конце.

В варианте выполнения первый стопорный механизм 40108 содержит пружину. Пружина может включать в себя один или несколько витков пружинной проволоки, которые выполнены с возможностью свободного скольжения по наружному диаметру трубы в расширенном или нерабочем положении и выполнена с возможностью обеспечения захватывания или силы трения между центратором 40100 и наружной поверхностью трубы в рабочем или полуослабленном положении. Когда установлен удерживающий элемент, первый пружинный механизм находится в убранном или нерабочем положении и может свободно скользить по наружной поверхности секции трубы. После удаления удерживающего элемента 40112 первый пружинный механизм движется в полуослабленное или рабочее положение и создает силу трения на наружной поверхности секции трубы, которая ограничивает осевое перемещение центратора относительно секции трубы. В варианте выполнения первый пружинный механизм или первый стопорный механизм 40108 содержит пружину из плоской проволоки со спиральной намоткой.

В варианте выполнения внутренняя поверхность 40204 центратора содержит зону 40173 диаметра с углублением рядом со средним участком, измеренным в осевом направлении от любого конца центратора. Зона 40173 диаметра с углублением содержит секцию внутреннего диаметра, немного превышающего расположенный рядом внутренний диаметр. Осевая ширина зоны 40173 диаметра с углублением немного превышает суммарную ширину стопорных механизмов. В варианте выполнения, показанном на фиг. 38, длина зоны 40273 диаметра с углублением немного больше суммарной высоты расширенного и удерживаемого первого стопорного механизма 40108 и двух вторых стопорных механизмов 40110. Как показано, диаметр углубления ограничен с каждого конца участком 40156 заплечика внутренней поверхности 40204. Участок 40156 заплечика способствует удерживанию первого стопорного механизма 40108 и/или второго стопорного механизма 40110 в плотно собранном (осевом) положении внутри центратора, когда стопорные механизмы расширены и плотно прилегают к внутерннему диаметру углубления.

В варианте выполнения второй стопорный механизм 40110 содержит пружину, которая может действовать как скользящий захват или клин для совместного действия с сужающейся поверхностью 40102 или 40204 внутреннего диаметра центратора для усиления захватывания скважинной трубы, когда скользящая пружина находится в рабочем положении. Скользящая пружина может содержать один или несколько отрезков проволоки, которые выполнены с возможностью свободного скольжения по наружному диаметру трубы в расширенном или убранном (до большего внутреннего диаметра) положении и выполнены с возможностью создания захватывающего усилия между центратором 40100 и наружной поверхностью трубы в рабочем или полуослабленном (к меньшему внутреннему диаметру) положении. В убранном положении одна или несколько поверхностей, такие как открытые концевые поверхности (например, 40306, 40308) скользящей пружины, могут упираться в один или несколько участков удерживающего элемента, где промежуточное положение удерживающего элемента 40112 между открытыми концевыми поверхностями сохраняет расширенное состояние пружины, так что пружина имеет больший диаметр и сохраняет запасенную энергию. После удаления удерживающего элемента запасенная энергия вынуждает пружину перемещаться до состояния меньшего диаметра (полуослабленного состояния), в результате чего пружина приходит в контакт с трубой, на которой установлен центратор.

В варианте выполнения скользящая пружина имеет один или несколько захватывающих краев, которые создают захватывающее усилие, препятствующее движению центратора относительно скважинной трубы. Захватывающий край может быть, к примеру, краем механически обработанных канавок или краем квадратной или прямоугольной проволоки. Когда установлен удерживающий элемент, второй пружинный механизм 40110 находится в убранном (расширенном состоянии посредством промежуточного расположения удерживающего элемента, как описано выше) или нерабочем положении и может свободно скользить по наружному диаметру секции трубы. В приведенном в качестве примера варианте выполнения один или несколько участков первого и/или второго пружинных механизмов содержат закаленный металл, такой как пружинная сталь. Например, в варианте выполнения захватывающие поверхности первого и второго стопорных механизмов имеют твердость, по меньшей мере, 30 единиц по шкале C Роквелла. В варианте выполнения захватывающие поверхности первого и второго стопорных механизмов имеют твердость 40 - 45 единиц по шкале C Роквелла.

После удаления удерживающего элемента 40112 второй пружинный механизм 40110 находится в полуослабленном или рабочем положении и создает силу трения или захватывающее усилие на наружной поверхности секции трубы, которое ограничивает перемещение центратора относительно наружной поверхности секции трубы. В варианте выполнения второй стопорный механизм 40110 ограничивает поворотное движение центратора относительно секции трубы. В этом варианте выполнения вышеописанная скользящая пружина может иметь скрученную или спиральную конструкцию.

Например, в случае, когда скользящая пружина образована из квадратной проволоки, квадратная проволока скручивается по спирали, причем углы квадратной проволоки становятся захватывающими краями, которые расположены по спирали по окружной длине скользящей пружины. В положении контакта расположенные по спирали захватывающие края углубляются в наружную поверхность скважинной трубы и препятствуют вращательному движению центратора относительно скважинной трубы.

В другом варианте выполнения второй стопорный механизм 40110 ограничивает осевое перемещение центратора относительно секции трубы. В этом варианте выполнения вышеописанная скользящая пружина может быть расположена как нескрученная квадратная или прямоугольная проволока. Например, на фиг. 38 скользящая пружина 40110 образована из нескрученной квадратной проволоки, и один или несколько углов, образованных канавками на внутренней поверхности квадратной проволоки, становятся захватывающими краями, которые препятствуют осевому перемещению центратора относительно скважинной трубы.

В варианте выполнения второй пружинный механизм содержит квадратную или прямоугольную проволоку, и в варианте выполнения квадратная или прямоугольная проволока скручена и образована в спиральной форме. В этом варианте выполнения края скрученной квадратной или прямоугольной проволоки образуют спираль, и края спирали создают усилие трения между корпусом 40199 центратора и наружной поверхностью секции трубы.

В варианте выполнения наружная поверхность 40104 корпуса центратора содержит один или несколько гребней или лопастей 40106, которые имеют такой профиль, чтобы обеспечивать неламинарное течение материала, такого как цемент, используемого при монтаже обсадной колонны, который течет вдоль центратора 40100, установленного на секцию трубы в скважине. В варианте выполнения лопасти 40106 направляют материал, такой как цемент, используемый при монтаже обсадной колонны, по множеству направлений, когда он течет вдоль центратора. В варианте выполнения гребни 40106 способствуют надлежащему цементированию и уменьшают проблемы, такие как образование каналов в цементе внутри скважины.

В варианте выполнения одна или несколько лопастей 40106 имеют сужающийся или каплевидный профиль. Например, лопасти могут иметь различимый наружный диаметр, который больше на одном конце центратора, чем на другом, и сужающийся или каплевидный профиль может продолжаться между различными концами диаметра. В варианте выполнения больший наружный диаметр выполнен таким образом, что он расположен на нижней стороне или на стороне скважины центратора, когда скважинную трубу опускают в скважину. Такая конструкция способствует сведению к минимуму возможности заклинивания центратора в скважинах малого диаметра или «опорных скважинах». В варианте выполнения центральный участок (посередине расстояния от конца до конца центратора) лопастей имеет уменьшенный наружный диаметр для способствования уменьшению падения давления при перепуске среды во время перемещения трубы в скважину или циркуляции среды, например, во время операций цементирования.

На фиг. 38 показан вид в разрезе центратора 40100 с первым стопорным механизмом 40108 и вторым стопорным механизмом 40110 в расширенном положении. На фиг 38 первый стопорный механизм 40108 содержит множество намотанных по спирали витков 40123. Намотанные по спирали витки 40123 первого стопорного механизма 40108 имеют прямоугольное сечение. Край 40156 внутреннего диаметра проволоки содержит, по существу, заостренную кромку, и «плоская» проволока содержит пружинную сталь, имеющую в варианте выполнения твердость 38 - 42 единицы по шкале C Роквелла. Как показано, второй стопорный механизм содержит, по меньшей мере, одно, по существу, прямоугольное проволочное кольцо 40110. Вариант выполнения на фиг. 38 содержит кольцо 40110 прямоугольного или полупрямоугольного сечения с каждой стороны первого стопорного механизма 40108 в осевом направлении. Проволочное кольцо 40110 содержит, по меньшей мере, один приподнятый и, по существу, острый окружной захватывающий профиль 40135 с уменьшенной площадью контакта, имеющий форму профиля 40135 «зуба» или «острия» для улучшения захватывания наружной стороны скважинной трубы на которой установлен центратор. В варианте выполнения приподнятое острие содержит материал, имеющий твердость 38 - 42 единицы по шкале C Роквелла.

Удерживающий элемент 40112 удерживает первый и второй стопорные механизмы в убранном положении. В убранном положении внутренний диаметр 40210 первого и второго стопорных механизмов больше наружного диаметра скважинной трубы, что позволяет свободно позиционировать центратор 40100 в осевом направлении по длине скважинной трубы.

Когда удерживающий элемент удален, первый стопорный механизм 40108 может сжиматься в рабочее или застопоренное положение, в результате чего внутренний диаметр 40410 более ослабленных витков пружины в рабочем положении будет меньше внутреннего диаметра 40210 в убранном (расширенном положении из-за противодействующей силы, поддерживающей энергию упругой деформации внутри пружины и прикладываемую к концам свернутой или изогнутой в окружном направлении пружинной проволоки) или нерабочем положении.

Меньший диаметр в застопоренном положении ведет к захватыванию витками пружины первого стопорного механизма наружной поверхности скважинной трубы с созданием силы трения, которая ограничивает перемещение центратора относительно скважинной трубы в контактном или застопоренном положении. В варианте выполнения первый стопорный механизм 40108 ограничивает осевое перемещение центратора относительно скважинной трубы. В варианте выполнения виток или витки стопорного механизма 40108 слегка «искривлены», когда они подвергаются относительному перемещению между корпусом центратора и скважинной трубой. Когда такие витки 40108 «искривлены» таким образом или наклонены, острые и закаленные (например, HRC 40) края витка в варианте выполнения врезаются в наружный диаметр скважинной трубы, тем самым увеличивая захватывающее усилие, которое может прикладывать стопорный механизм 40108.

В варианте выполнения после удаления удерживающего элемента, который также удерживает второй стопорный механизм в расширенном положении посредством противодействующего усилия, прикладываемого к пружинной проволоке, как описано выше, второй стопорный механизм 40110 может сжиматься до рабочего или застопоренного положения, в результате чего внутренний диаметр стопорного кольца в рабочем положении будет меньше внутреннего диаметра в убранном или нерабочем положении. Меньший внутренний диаметр в застопоренном положении ведет к захватыванию стопорным кольцом второго стопорного механизма наружной поверхности скважинной трубы с созданием силы трения или захватывающего усилия, которое ограничивает перемещение центратора относительно скважинной трубы в контактном или застопоренном положении.

В варианте выполнения второй стопорный механизм 40110 содержит изогнутый в окружном направлении или «свернутый» (например, «свернутый», по меньшей мере, в один частичный виток) по спирали элемент из скрученной квадратной или прямоугольной проволоки, который ограничивает вращательное движение центратора относительно скважинной трубы. В другом варианте выполнения второй стопорный механизм 40110 содержит свернутый элемент из нескрученной квадратной или прямолинейной проволоки, который увеличивает усилие первого стопорного механизма, а также ограничивает осевое перемещение центратора относительно скважинной трубы.

В варианте выполнения внутренняя поверхность 40102 корпуса 40199 центратора содержит, по меньшей мере, одну поверхность 40204 с сужающимся внутренним диаметром и, как показано, может содержать сужающуюся поверхность с каждой стороны центральной зоны углубления стопорного механизма. В варианте выполнения сужающаяся поверхность содержит нелинейную (например, нелинейное сужение) поверхность 40204 диаметра, которая содержит переменный диаметр. Сужающаяся поверхность, линейная или нелинейная, выполнена с возможностью взаимодействия с участком второго стопорного механизма, так что второй стопорный механизм расклинивается между сужающуюся поверхностью 40204 корпуса 40199 центратора и наружной поверхностью скважинной трубы. Осевое перемещение корпуса 40199 центратора относительно трубы также расклинивает второй стопорный механизм между уменьшающимся внутренним диаметром конуса и наружным диаметром скважинной трубы. Описанный здесь механизм осевого расклинивания действует, по существу, сходным образом.

В варианте выполнения нелинейное сужение образует внутренний диаметр, который уменьшается с всё возрастающей интенсивностью (например, применительно к кривой экспоненциально уменьшающегося радиуса), когда он движется к концу центратора. В варианте выполнения угол сужения относительно центральной оси центратора в направлении к внутреннему концу или центру сужающейся секции составляет 5 градусов и в направлении к наружному концу сужающейся секции 30 градусов и больше. Увеличивающийся угол способствует уменьшению составляющей радиальной нагрузки (в результате расклинивания) относительно осевой нагрузки на корпус центратора, на второй стопорный механизм, тем самым, уменьшая вероятность локального разрушения скважинной трубы или локального разрыва корпуса центратора из-за радиальной нагрузки расклинивания второго стопорного механизма. Изменение кривой и угла сужения можно рассчитать для оптимизации нагрузки захватывания, сводя к минимуму вероятность выхода из строя обсадной колонны или корпуса центратора из-за перегрузки при расклинивании под действием высокой осевой нагрузки на центратор (что может иметь место, когда центратор встречает препятствие при опускании трубы в скважину).

В варианте выполнения первый 40108 и второй 40110 стопорные механизмы приводятся в действие поэтапно. Первый стопорный механизм выполняет стопорение на первом этапе, и второй стопорный механизм выполняет стопорение на втором этапе, причем стопорение на втором этапе увеличивает усилие, прикладываемое стопорением на первом этапе, для ограничения перемещения центратора относительно скважинной трубы.

В варианте выполнения второй стопорный механизм 40110 расклинивается в ответ на продольное усилие, прикладываемое к корпусу центратора, который первоначально удерживается на скважинной трубе с помощью первого стопорного механизма 40108. Когда первый и второй стопорные механизмы входят в зацепление с захватыванием с наружным диаметром скважинной трубы, первый стопорный механизм может в варианте выполнения перемещаться в осевом направлении внутри корпуса центратора. Когда осевое усилие превосходит захватывающее усилие, прикладываемое первым стопорным механизмом, центратор может перемещаться вдоль скважинной трубы. Первые стопорные механизмы имеют тенденцию оставаться в зацеплении со скважинной трубой и сохранять их осевое положение. Когда корпус центратора движется, захватывая в осевом направлении первый из вторых стопорных механизмов, один из вторых стопорных механизмов (соответствующий концу корпуса центратора, перемещающегося ближе к первому стопорному механизму), будет упираться в первый стопорный механизм и будет удерживаться, даже когда корпус центратора продолжает двигаться. Когда корпус центратора движется относительно удерживаемого второго стопорного механизма, этот механизм будет принудительно перемещаться в секцию расклинивания внутреннего диаметра корпуса центратора и будет расклиниваться посредством зацепления с плотным захватыванием с наружной поверхностью скважинной трубы. По существу, признак второго стопорения усиливает первый стопорный механизм посредством создания дополнительного захватывающего усилия, которое противодействует перемещению.

В варианте выполнения, когда второй стопорный механизм содержит нескрученный элемент, второй стопорный элемент ограничивает осевое перемещение центратора относительно скважинной трубы. В другом варианте выполнения, когда второй стопорный механизм содержит скрученный элемент, второй стопорный элемент ограничивает осевое перемещение и вращательное перемещение центратора относительно скважинной трубы. Следует принять во внимание, что второй стопорный механизм может ограничивать осевое и/или вращательное движение центратора относительно скважинной трубы в одном или нескольких направлениях.

В варианте выполнения корпус 40199 центратора содержит, по существу, цилиндрический корпус, имеющий первый внутренний диаметр на каждом конце и второй внутренний диаметр, расположенный посередине концов, причем второй внутренний диаметр больше первого внутреннего диаметра. Это показано на фиг. 38, где внутренний диаметр корпуса 40199 центратора рядом со стопорными механизмами 40108 и 40110 больше внутреннего диаметра корпуса центратора рядом с концами. Эта различие диаметров образует поверхность 40204, которая выполнена с возможностью взаимодействия со вторым стопорным механизмом для расклинивания участка второго стопорного механизма между наружной поверхностью скважинной трубы и внутренней поверхностью центратора.

В варианте выполнения первый стопорный механизм содержит пружину, которая содержит навитую по спирали проволоку, имеющую, по меньшей мере, один виток и первый конец проволоки и второй конец проволоки и расположена, по существу, внутри корпуса центратора и рядом с бо̀льшим внутренним диаметром корпуса центратора. В варианте выполнения пружина имеет расширенное положение, так что внутренний диаметр, по меньшей мере, одного витка пружины, по существу, равен или больше меньшего внутреннего диаметра на любом конце корпуса центратора и также имеет освобожденное положение, так что внутренний диаметр, по меньшей мере, одного витка пружины был бы меньше внутреннего диаметра на любом конце корпуса центратора, если бы пружина не была закреплена.

Как показано на фиг. 39 - 40C, в варианте выполнения удерживающий элемент 40112 имеет первое положение удерживающего элемента, в котором он продолжается через отверстия 40209 и 40209a и имеет ножки 40219 и 40219a, упирающиеся, по меньшей мере, в первый 40302 или второй 40304 конец проволоки первого пружинного стопорного механизма, так что пружина удерживается в расширенном положении, и также имеет второе положение удерживающего элемента, показанное на фиг. 40C, в котором, по меньшей мере, одна ножка удалена и не упирается, по меньшей мере, в первый или второй конец проволоки, так что пружина может перемещаться в освобожденное положение пружины.

В варианте выполнения спиральная пружина первого стопорного механизма навита по спирали с первым концом 40304 пружины, который надавливает на ножку 40219a или упирается в нее в первом направлении, и вторым концом 40302 пружины, который надавливает на ножку 40219 или упирается в нее в направлении, противоположном первому направлению. Противонаправленные силы концов 40302 и 40304 проволоки создают противодействующие нагрузки внутри удерживающих ножек 40219 и 40219a в убранном положении или нерабочем положении первого стопорного механизма.

Фиг. 40A, 40B и 40C - перспективные виды, показывающие различные состояния стопорения, которые управляются удерживающим элементом 40112. Для ясности показан только первый стопорный механизм 40108, однако следует принять во внимание, что удерживающий элемент также может управлять сходными состояниями стопорения второго стопорного механизма 40110, при этом поддерживается внутренний диаметр 40210 проволочной пружины.

На фиг. 40A показано начальное состояние разжима или нерабочее состояние, где удерживающий элемент 40112 полностью расположен в корпусе центратора и упирается в первый конец 40302 проволоки и второй конец 40304 проволоки для удерживания первого стопорного механизма в убранном (расширенный диаметр) состоянии. В убранном или нерабочем состоянии конец 40302 проволоки надавливает на удерживающий элемент в направлении 40402A, и конец 40304 проволоки надавливает на удерживающий элемент в направлении 40404A.

На фиг. 40B показано промежуточное состояние, где удерживающий элемент частично удален из корпуса центратора, но всё еще упирается в первый конец 40302 проволоки и во второй конец 40304 проволоки для удерживания первого стопорного механизма в положении расширенного диаметра (убранное состояние). В промежуточном состоянии конец 40302 проволоки всё еще нажимает на удерживающий элемент или упирается в него в направлении 40402B, и конец 40304 проволоки нажимает на удерживающий конец в направлении 40404B.

На фиг. 40C показано застопоренное или рабочее состояние (полуослабленный диаметр для контакта со скважинной трубой), где удерживающий элемент полностью удален из корпуса центратора. Когда удерживающий элемент 4012 удален, стопорное устройство автоматически перемещается в застопоренное или рабочее положение и остается в нем без необходимости прикладывания дополнительного внешнего усилия. На фиг. 40C показаны первый конец 40302 проволоки и второй конец 40304 проволоки в застопоренном или рабочем состоянии. В рабочем состоянии конец 40302 проволоки может перекрывать конец 40304. Перекрытие концов 40302 и 40304 проволоки ведет к получению меньшего внутреннего диаметра 40410 проволочной пружины по сравнению с ее диаметром 40210 в вышеописанном нерабочем состоянии. Уменьшенный внутренний диаметр проволочной пружины обеспечивает захватывающее усилие для противодействия перемещению центратора относительно скважинной трубы.

На фиг. 41 показан вид сбоку центратора 40100, имеющего второй стопорный механизм со скрученным проволочным элементом. В этом примере скользящая пружина из скрученной квадратной или прямоугольной проволоки используется для противодействия вращательному движению центратора относительно скважинной трубы. Как описано выше, второй стопорный механизм из фиг. 38 содержит нескрученную скользящую пружину, которая противодействует осевому перемещению центратора относительно скважинной трубы. Как показано на фиг. 41, скрученная или спиральная форма скользящей пружины второго стопорного механизма 40110 обеспечивает захватывающее усилие на скважинной трубе, которое противодействует вращательному и осевому движению центратора 40100 относительно скважинной трубы в рабочем положении.

В варианте выполнения удерживающий элемент 40112 имеет первое положение удерживающего элемента, в котором он продолжается через отверстие 40209 в корпусе 40199, и имеет ножку 40219, упирающуюся, по меньшей мере, в первый конец проволоки или второй конец проволоки второго стопорного механизма 40110, так что скользящая пружина удерживается в расширенном положении, и также имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удалена и не упирается, по меньшей мере, в первый конец проволоки или второй конец проволоки, так что пружина может перемещаться в освобожденное положение.

В варианте выполнения центратор 40100 скважинной трубы содержит, по существу, цилиндрический корпус 40199, имеющий первый внутренний диаметр 40211 на каждом конце и второй внутренний диаметр, расположенный посередине концов, причем второй внутренний диметр больше первого внутреннего диаметра. На фиг. 37 показана сужающаяся поверхность 40102 корпуса, которая образует сужающуюся поверхность или «неплоскую» секцию 40204.

Центратор 40100 скважинной трубы также содержит пружину 40108, содержащую намотанную по спирали проволоку, имеющую, по меньшей мере, один виток и первый конец 40302 проволоки и второй конец 40304 проволоки, и расположенную, по существу, соосно внутри корпуса 40199 и рядом со вторым диаметром, причем пружина 40108 занимает расширенное положение (показанное на фиг. 40A), так что внутренний диаметр, по меньшей мере, одного витка пружины, по существу, равен или больше первого диаметра, и занимает освобожденное положение (показанное на фиг. 40C), так что внутренний диаметр, по меньшей мере, одного витка пружины был бы меньше первого диаметра, если бы пружина не была закреплена.

Центратор скважинной трубы также содержит удерживающий элемент 40112, имеющий первой положение удерживающего элемента (показанное на фиг. 40A), в котором он продолжается через отверстие 40209 в корпусе 40199, и имеет ножку 40219, упирающуюся, по меньшей мере, в первый конец проволоки или второй конец проволоки, так что пружина удерживается в расширенном положении, и имеющий второе положение удерживающего элемента (показанное на фиг. 40C), в котором ножка удалена и не упирается, по меньшей мере, в первый конец проволоки или второй конец проволоки, так что пружина может перемещаться в освобожденное положение.

В варианте выполнения корпус центратора скважинной трубы также содержит, по меньшей мере, одно сужение внутреннего диаметра (показанное в зоне 40204 на фиг. 38), расположенное по оси между вторым внутренним диаметром и, по меньшей мере, одним из первых внутренних диаметров, и центратор также содержит скользящую пружину 40110, расположенную, по существу, внутри корпуса рядом с указанной пружиной и занимающую расширенное положение, так что внутренний диаметр скользящей пружины, по существу, равен или больше первого диаметра, и занимающую освобожденное положение, так что внутренний диаметр скользящей пружины был бы меньше первого диаметра, если бы скользящая пружина не была закреплена.

В варианте выполнения скользящая пружина 40110 содержит, по меньшей мере, один распределенный в окружном направлении край для захватывания трубы и первый конец скользящей проволоки и второй конец скользящей проволоки. В варианте выполнения край для захватывания трубы расположен рядом с внутренним диаметром скользящей пружины.

В варианте выполнения скользящая пружина 40110 удерживается в расширенном положении (показанном на фиг. 40A) указанным держателем или вторым держателем.

В варианте выполнения скользящая пружина 40110 может перемещаться между первым местом сужения и вторым местом сужения (например, зона 40204), когда скользящая пружина находится в освобожденном положении, причем внутренний диаметр места первого сужения больше внутреннего диаметра места второго сужения.

В варианте выполнения скользящая пружина 40110 содержит проволоку, имеющую, по существу, прямоугольное сечение, как показано на фиг. 38. В варианте выполнения скользящая пружина 40110 содержит круговое тело, имеющее, по меньшей мере, один приподнятый участок, содержащий захватывающий край.

На фиг. 41 показан вид сбоку приведенного в качестве примера центратора, имеющего захватывающий край, которой расположен по спирали по окружности скользящей пружины

В варианте выполнения центратор содержит первое сужение внутреннего диаметра и первую скользящую пружину, перемещающуюся в нем, причем первая скользящая пружина может перемещаться между начальным местом 40225 первого сужения на фиг. 41 и конечным местом 40235 первого сужения на фиг. 41, когда первая скользящая пружина находится в освобожденном положении, и где внутренний диаметр начального места первого сужения больше внутреннего диаметра конечного места первого сужения, и второе сужение внутреннего диаметра и вторую скользящую пружину, перемещающуюся в нем, причем вторая скользящая пружина может перемещаться между начальным местом второго сужения и конечным местом второго сужения, когда вторая скользящая пружина находится в освобожденном положении, и где внутренний диаметр начального места второго сужения больше внутреннего диаметра конечного места второго сужения.

В варианте выполнения пружина 40108 является плоской пружиной, как показано на фиг. 38 и 41. В варианте выполнения плоская пружина навита таким образом, что ее длинная ось сечения, по существу, выровнена в радиальном направлении, и пружина из плоской проволоки содержит, по меньшей мере, один острый захватывающий край рядом с внутренним диаметром.

В варианте выполнения один или несколько компонентов центратора 40100 закалены. Например, в варианте выполнения плоская проволока 40108 содержит пружинную сталь, имеющую твердость 40 единиц по шкале C Роквелла.

В варианте выполнения второй стопорный механизм содержит, по меньшей мере, одну скрученную квадратную проволоку (показанную на фиг. 41), имеющую первый конец проволоки и второй конец проволоки, расположенные рядом со вторым диаметром, причем скрученная квадратная проволока расположена с возможностью создания захватывающего усилия между внутренней поверхностью корпуса центратора скважинной трубы и наружной поверхностью скважинной трубы, когда первый конец проволоки и второй конец проволоки находятся в освобожденном положении.

В варианте выполнения корпус 40199 содержит, по меньшей мере, один гребень 40106 на наружной поверхности для обеспечения неламинарного течения материала по центратору. Например, после установки сцентрированной трубы в скважину используют цемент для крепления трубы внутри скважины. Цемент помещают между скважинной трубой и скважиной. Гребни 40106 направляют поток цемента по множеству направлений для улучшения течения цемента и уменьшения рисков ненадлежащего цементирования.

В варианте выполнения удерживающий элемент 40112 соединен с возможностью удаления с, по существу, цилиндрическим телом установочного винта 40114.

В варианте выполнения центратор 40100 содержит многоэтапную систему стопорения, которая содержит устройство 40108 стопорения на первом этапе, выполненное таким образом, что в первом нерабочем положении устройство 40108 стопорения на первом этапе обеспечивает осевое перемещение цилиндрического корпуса относительно трубного элемента, и в застопоренном положении устройство стопорения на первом этапе обеспечивает захватывающее усилие, которое ограничивает осевое перемещение корпуса относительно трубного элемента.

Фиг. 42 - схема осуществления приведенного в качестве примера способа 46000 крепления центратора к трубному элементу. В варианте выполнения способ 46000 выполняется без необходимости использования прикладываемого усилия для крепления центратора к трубному элементу.

На этапе 40602 способ 40600 включает в себя установку корпуса центратора на трубный элемент, причем корпус центратора содержит внутреннюю полость, выполненную с возможностью скольжения по наружной поверхности трубного элемента, и корпус содержит наружную поверхность для центрирования трубного элемента в скважине.

На этапе 40604 способ 40600 включает в себя организацию доступа первого стопорного механизма, соединяемого с внутренней полостью, причем первый стопорный механизм выполнен таким образом, что когда он удерживается в убранном положении удерживающим элементом, стопорный механизм обеспечивает осевое перемещение корпуса центратора относительно трубного элемента, и когда удерживающий элемент удален, и первый стопорный механизм находится в рабочем положении, этот стопорный механизм создает захватывающее усилие, которое ограничивает осевое перемещение корпуса относительно трубного элемента.

На этапе 40606 способ 40600 включает в себя освобождение удерживающего элемента для крепления центратора к трубному элементу.

В варианте выполнения способ 40600 также включает в себя осевое перемещение корпуса центратора относительно трубного элемента и зацепление со вторым стопорным механизмом, соединенным с внутренней полостью и выполненным таким образом, что в застопоренном положении стопорный механизм обеспечивает второе захватывающее усилие, которое дополнительно ограничивает осевое перемещение центратора относительно трубного элемента.

В варианте выполнения способ 40600 также включает в себя препятствование вращению центратора относительно трубного элемента со вторым стопорным механизмом.

В варианте выполнения первый стопорный механизм перемещается в рабочее положение без необходимости использования прикладываемого усилия.

Фиг. 43 - схема осуществления приведенного в качестве примера способа 47000 использования центратора трубного элемента. На этапе 40702 способ 47000 включает в себя позиционирование корпуса центратора на скважинной трубе, причем корпус центратора содержит внутреннюю полость, выполненную с возможностью скольжения по наружной поверхности скважинной трубы, и корпус содержит наружную поверхность для центрирования скважинной трубы в скважине.

На этапе 40704 способ 40700 включает в себя организацию доступа первого стопорного механизма, соединяемого с внутренней полостью, причем первый стопорный механизм выполнен таким образом, что когда он удерживается в убранном положении удерживающим элементом, стопорный механизм обеспечивает свободное перемещение корпуса центратора относительно скважинной трубы, и когда удерживающий элемент удален, и первый стопорный механизм находится в рабочем положении, первый стопорный механизм создает усилие трения между скважинной трубой и корпусом центратора, которое ограничивает осевое перемещение корпуса центратора относительно скважинной трубы.

На этапе 40706 способ 40700 включает в себя удаление удерживающего элемента для крепления центратора к скважинной трубе.

На этапе 40708 способ 40700 включает в себя осевое перемещение корпуса центратора относительно скважинной трубы.

На этапе 40710 способ 40700 включает в зацепление со вторым стопорным механизмом, соединенным с внутренней полостью и выполненным таким образом, что в нерабочем положении второй стопорный механизм обеспечивает второе захватывающее усилие, которое дополнительно ограничивает вращательное перемещение корпуса центратора относительно скважинной трубы.

В варианте выполнения способ 47000 включает в себя первый стопорный механизм, движущийся в рабочее положение без необходимости прикладывания усилия.

В варианте выполнения способ 47000 включает в себя поддержание первого стопорного механизма в рабочем положении без необходимости прикладывания усилия.

Фиг. 44 - перспективный вид скрученной квадратной проволоки 4400. Скрученная квадратная проволока 4400 может использоваться в качестве первого стопорного механизма и/или второго стопорного механизма в ряде вариантов выполнения. Скрученное состояние скрученной квадратной проволоки 4400 подвергает края квадратной проволоки фрикционному контакту с поверхностью надлежащим образом захватываемой секции трубы для ограничения вращательного движения секции трубы относительно стопорного механизма (стопорных механизмов).

Фиг. 45 - вид сбоку с вырывом и вид с торца в разрезе (A-A) трубного захватывающего устройства 45000 по различным вариантам выполнения. Трубное захватывающее устройство 45000 может быть внедрено как стопорная муфта (как показано) и/или как центратор (посредством внедрения других признаков, раскрытых на одной или нескольких из фигур 1 - 44). Трубное захватывающее устройство 45000 имеет цилиндрический корпус 45100, содержащий наружную поверхность 45116 и внутреннюю поверхность 45118, которая ограничивает внутреннюю трубную полость 45102. Наружная поверхность 45116 является непрофилированной между первым концом 45140 и вторым концом 45142 и, таким образом, может иметь, по существу, постоянный диаметр 45134 между первым концом 45140 и вторым концом 45142. В некоторых вариантах выполнения наружная поверхность 45116 может быть выполнена с одним или несколькими элементами, такими как придающие устойчивость ребра, описанные со ссылкой на другие фигуры, представленные в настоящей заявке (см., например, ребро 2016 на фиг. 12), для центрирования трубного захватывающего устройства 45000 и захватываемого трубного элемента в скважине. Внутренняя поверхность 45118 имеет первый внутренний диаметр 45104 и второй внутренний диаметр 45106, где первый внутренний диаметр 45104 больше второго внутреннего диаметра 45106. Первый внутренний диаметр 45104 находится приблизительно в том месте, где расположены линии разреза A-A на виде сбоку с вырывом. Внутренняя поверхность 45118 является профилированной и имеет первое плечо 45108 для восприятия нагрузки и второе плечо 45110 для восприятия нагрузки. Осевое сужение (справа налево, как показано на фиг. 45) первого плеча 45108 для восприятия нагрузки сужает первый внутренний диаметр 45104 до второго внутреннего диаметра 45106 у второго плеча 45110 для восприятия нагрузки, где второе плечо 45110 для восприятия нагрузки выполнено в виде упора у второго внутреннего диаметра 45106 с левой стороны. Осевое сужение справа налево первого плеча 45108 для восприятия нагрузки показано как сужение с переменным углом (например, сфероидное), но в некоторых вариантах выполнения может быть сужением с постоянным углом (например, коническим), как показано на фиг. 46.

Несмотря на то, что некоторые варианты выполнения содержат только одну группу плеч для восприятия нагрузки, на фиг. 45 показаны две группы плеч для восприятия нагрузки. Таким образом, внутренняя поверхность 45112 является профилированной и имеет третье плечо 45108 для восприятия нагрузки и четвертое плечо 45114 для восприятия нагрузки. Осевое сужение (слева направо, как показано на фиг. 45) третьего плеча 45112 для восприятия нагрузки сужает первый внутренний диаметр 45104 до второго внутреннего диаметра 45106 у четвертого плеча 45114 для восприятия нагрузки, где четвертое плечо 45114 для восприятия нагрузки выполнено в виде второго упора у второго внутреннего диаметра 45106 с правой стороны. Осевое сужение слева направо третьего плеча 45112 для восприятия нагрузки показано как сужение с переменным углом (например, сфероидное), но в некоторых вариантах выполнения может быть сужением с постоянным углом (например, коническим), как показано на фиг. 46.

Трубное захватывающее устройство 45000 также содержит самоконтрящийся механизм 45200, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости 45102 корпуса 45100 рядом с первым внутренним диаметром 45104. Самоконтрящийся механизм 45200 имеет наружную поверхность 45202 и внутреннюю поверхность 45204. Самоконтрящийся механизм 45200 может быть C-образным захватным кольцом (как показано) или пружиной другого типа (например, спиральной пружиной), описанной со ссылкой на фиг. 1 - 44. Самоконтрящийся механизм 45200 имеет расширенное положение пружины (как показано на разрезе A-A на фиг. 45), так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра 45106 корпуса 45100. Самоконтрящийся механизм 45200 также имеет освобожденное положение пружины (не показано на фиг. 45), так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься из расширенного положения до диаметра меньше второго внутреннего диаметра 45106, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен. Самоконтрящийся механизм является самоконтрящимся в том смысле, что во время установки не требуется прикладывание внешнего усилия или предварительной нагрузки, например, нанесение ударов молотком; вместо этого просто удаляют удерживающий элемент (удерживающие элементы), и самоконтрящийся механизм сжимается под действием его собственной силы упругости. Самоконтрящийся механизм в дальнейшем расклинивается на месте в результате перемещения корпуса, который перемещает плечи для восприятия нагрузки к самоконтрящемуся механизму. В некоторых вариантах выполнения внутренняя поверхность 45204 самоконтрящегося механизма 45200 содержит гребни, зубья и/или острия 45216 (как показано), которые выполнены с возможностью контакта с наружной поверхностью трубного элемента, когда самоконтрящийся механизм 45200 не удерживается в расширенном положении пружины. В некоторых вариантах выполнения самоконтрящийся механизм имеет твердость, по меньшей мере, 30 единиц по шкале C Роквелла. В некоторых вариантах выполнения гребни, зубья и/или острия 45216 обеспечивают захватывающее усилие и/или усилие трения между трубным захватывающим устройством и секцией трубы и имеют твердость 38 - 45 единиц по шкале C Роквелла, которая превышает твердость других участков самоконтрящегося механизма.

В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере, один край самоконтрящегося механизма 45200 выполнен с возможностью контакта с поверхностью восприятия нагрузки второго плеча 45110 для восприятия нагрузки. Этот тип контакта более наглядно показан на фиг. 50 - 55, где также показано, как в некоторых вариантах выполнения первый радиус кривизны поверхности восприятия нагрузки второго плеча 45110 для восприятия нагрузки может сопрягаться со вторым радиусом кривизны, по меньшей мере, одного края самоконтрящегося механизма 45200, с которым, как предусмотрено, он контактирует. В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере, один край самоконтрящегося механизма 45200 выполнен с возможностью контакта с поверхностью восприятия нагрузки четвертого плеча 45114 для восприятия нагрузки. Этот тип контакта более наглядно показан на фиг. 50 - 55, где также показано, как в некоторых вариантах выполнения первый радиус кривизны поверхности восприятия нагрузки четвертого плеча 45114 для восприятия нагрузки может сопрягаться со вторым радиусом кривизны, по меньшей мере, одного края самоконтрящегося механизма 45200, с которым, как предусмотрено, он контактирует.

В корпусе 45100 предусмотрено несколько отверстий (45120, 45122, 45124 и 45126). Отверстие 45120 позволяет вставлять удерживающий элемент 45310, который имеет ножку 45312. В первом положении удерживающего элемента для удерживающего элемента 45310 ножка 45312 выполнена с возможностью продолжения через отверстие 45120 и соединения с самоконтрящимся механизмом 45200 и его радиального ограничения в расширенном положении пружины как показано в разрезе A-A на фиг. 45. Удерживающий элемент 45310 также имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка 45312 удалена и не соединена с самоконтрящимся механизмом 45200 и радиально его не ограничивает, так что самоконтрящийся механизм 45200 может сжиматься до освобожденного положения пружины и захватывать наружную поверхность трубного элемента (не показано на фиг. 45). В некоторых вариантах выполнения ножка 45312 имеет резьбу и взаимодействует (ввертывается) с нарезанной резьбой 45208, расположенной рядом с c-образным открытым концом 45206 самоконтрящегося механизма 45200, действуя как установочный винт для радиального ограничения самоконтрящегося механизма 45200 в расширенном положении пружины, как показано на фигурах. Это радиальное ограничение вынуждает наружную поверхность 45202 упираться во внутреннюю поверхность 45118 корпуса 45100. В некоторых вариантах выполнения, см., например, фиг. 48, удерживающий элемент 45310 может, как вариант, взаимодействовать с концевым участком пружины (например, c-образного захватного кольца) у концевого края 45206 c-образного отверстия, когда самоконтрящийся механизм находится в расширенном положении пружины. В таком случае ножка 45312 может быть без резьбы или может иметь резьбу не по всей длине.

Отверстие 45122 позволяет вставлять удерживающий элемент 45320, который имеет ножку 45322. В некоторых вариантах выполнения отверстие 45122 может быть удлиненным, а не круглым отверстием, обеспечивая увеличенный допуск и свободу перемещения во время установки удерживающих элементов 45310 и 45320. В первом положении удерживающего элемента для удерживающего элемента 45320 ножка 45322 выполнена с возможностью продолжения через отверстие 45122 и соединения с самоконтрящимся механизмом 45200 и его радиального ограничения в расширенном положении пружины как показано в разрезе A-A на фиг. 45. Удерживающий элемент 45320 также имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка 45322 удалена и не соединена с самоконтрящимся механизмом 45200 и радиально его не ограничивает, так что самоконтрящийся механизм 45200 может сжиматься до освобожденного положения пружины и захватывать наружную поверхность трубного элемента (не показано на фиг. 45). В некоторых вариантах выполнения ножка 45322 имеет резьбу и взаимодействует (ввертывается) с нарезанной резьбой 45212, расположенной рядом с c-образным открытым концом 452010 самоконтрящегося механизма 45200, действуя как установочный винт для радиального ограничения самоконтрящегося механизма 45200 в расширенном положении пружины, как показано на фигурах. Это радиальное ограничение вынуждает наружную поверхность 45202 упираться во внутреннюю поверхность 45118 корпуса 45100. В некоторых вариантах выполнения, см., например, фиг. 48, удерживающий элемент 45320 может, как вариант, взаимодействовать с концевым участком пружины (например, c-образного захватного кольца) у концевого края 45210 c-образного отверстия, когда самоконтрящийся механизм находится в расширенном положении пружины. В таком случае ножка 45322 может быть без резьбы или может иметь резьбу не по всей длине.

В некоторых вариантах выполнения корпус 45100 также содержит третье отверстие 45124, которое обеспечивает взаимодействие с самоконтрящимся механизмом 45200, например, с помощью плоскогубцев, для расширения саконтрящегося механизма 45200 до расширенного состояния пружины с целью облегчения установки одного или нескольких удерживающих элементов (45310, 45320 и т.п.). Такие отверстия также могут использоваться для смещения самоконтрящегося механизма в освобожденном состоянии пружины в требуемое положение в контакте с плечом для восприятия нагрузки для способствования точному позиционированию трубного захватывающего устройства.

В некоторых вариантах выполнения корпус 45100 также содержит отверстие 45126. Отверстие 45126 позволяет вставлять удерживающий элемент 45330, который имеет ножку 45332. В некоторых вариантах выполнения отверстие 45126 может быть удлиненным, а не круглым отверстием, обеспечивая увеличенный допуск и свободу перемещения во время установки удерживающих элементов 45310 и 45320 и 45230. В первом положении удерживающего элемента для удерживающего элемента 45330 ножка 45332 выполнена с возможностью продолжения через отверстие 45126 и соединения с самоконтрящимся механизмом 45200 и его осевого и радиального ограничения в расширенном положении пружины как показано в разрезе A-A на фиг. 45. В некоторых вариантах выполнения ножка 45332 имеет резьбу и взаимодействует (ввертывается) с нарезанной резьбой 45214, расположенной в самоконтрящемся механизме 45200, действуя как установочный винт для осевого и радиального ограничения самоконтрящегося механизма 45200 в расширенном положении пружины (не показано). Как показано, отверстие 45126 расположено, по существу, напротив средней точки между расположенными на расстоянии друг от друга концами 45206 и 45210 самоконтрящегося механизма 45200, но может быть расположено в других местах, которые обеспечивают осевое удерживание самоконтрящегося механизма 45200. Удерживающий элемент 45330 также имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка 45332 удалена и не соединена с самоконтрящимся механизмом 45200 и радиально его не ограничивает, так что самоконтрящийся механизм 45200 может сжиматься до освобожденного положения пружины и захватывать наружную поверхность трубного элемента (не показано на фиг. 45).

Трубный захватывающий элемент 45000 действует в двух направлениях и таким образом, может быть собран на трубном элементе без учета его ориентации относительно трубного элемента. Например, корпус 45100 выполнен с возможностью перемещения со скольжением относительно самоконтрящегося механизма в левом или правом осевых направлениях (как показано на частичном виде в разрезе на фиг. 45), когда самоконтрящийся механизм 45200 находится в освобожденном положении пружины, и захватывания наружной поверхности трубного элемента.

Фиг. 46 - вид сбоку с вырывом и вид с торца в разрезе (A-A) трубного захватывающего устройства 46000 по различным вариантам выполнения. На фиг. 46 элементы, пронумерованные так же как элементы на фиг. 45, являются сходными или идентичными с элементами, описанными выше со ссылкой на фиг. 45. Конструкция на фиг. 46 отличается от конструкции на фиг. 45 тем, что она содержит: 1) профилированную наружную поверхность 46116 корпуса 46100 вместо непрофилированной наружной поверхности 45116 корпуса 45100, показанного на фиг. 45; 2) первое плечо 46108 для восприятия нагрузки на внутренней поверхности 46118 с постоянным углом сужения вместо переменного угла сужения первого плеча 45108 для восприятия нагрузки, показанного на фиг. 45; и 3) третье плечо 46112 для восприятия нагрузки на внутренней поверхности 46118 с постоянным углом сужения вместо переменного угла сужения третьего плеча 45112 для восприятия нагрузки, показанного на фиг. 45.

Что касается профилированной наружной поверхности 46116, максимальный наружный диаметр 45134, который находится приблизительно в том месте, где расположены линии разреза A-A на виде сбоку с вырывом, профилирован или сужается от диаметра 45134 к меньшему диаметру 46136 у первого конца 46140 и сходным образом профилирован или сужается от диаметра 45134 к меньшему диаметру 46134 у второго конца 46142. Этот профилированный наружный диаметр выполнен с возможностью препятствования увеличению номинального наружного диаметра корпуса в ответ на расширение корпуса под действием нагрузки на первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки и/или на третье плечо для восприятия нагрузки и четвертое плечо для восприятия нагрузки. Компенсация этой нагрузки создаваемой расширением профилированного плеча для восприятия нагрузки, показана и описана со ссылкой на фиг. 54 и 55.

Трубный захватывающий элемент 46000 действует в двух направлениях и таким образом, может быть собран на трубном элементе без учета его ориентации относительно трубного элемента. Например, корпус 46100 выполнен с возможностью перемещения со скольжением относительно самоконтрящегося механизма в левом или правом осевых направлениях (как показано на частичном виде в разрезе на фиг. 46), когда самоконтрящийся механизм 45200 находится в освобожденном положении пружины, и захватывания наружной поверхности трубного элемента.

Фиг. 47 - вид сбоку с вырывом и местный вид (Место A) трубного захватывающего устройства 47000 по различным вариантам выполнения. Трубное захватывающее устройство 47000 комбинирует различные элементы трубных захватывающих устройств 45000 и 46000 и также содержит два самоконтрящихся механизма 45200A и 45200B вместо одного самоконтрящегося механизма, показанного в трубных захватывающих устройствах 45000 и 46000. Следует принять во внимание, что двунаправленные трубные захватывающие устройства 45000 и 46000 могут быть сходным образом оснащены двумя самоконтрящимися механизмами. На фиг. 47 элементы, пронумерованные так же как элементы на фиг. 45и 46, являются сходными или идентичными, поэтому их описание повторно не приводится при описании фиг. 47.

Корпус 47100 имеет профилированную наружную поверхность 46116 и внутреннюю поверхность 47118, которая ограничивает трубную полость 47102. Внутренняя поверхность 47118 имеет первый диаметр 45104 и второй диаметр 45106, который меньше первого диаметра 45104. Внутренняя поверхность 47118 определяет первое плечо 45108 для восприятия нагрузки, второе плечо 45110 для восприятия нагрузки, третье плечо 45112 для восприятия нагрузки и четвертое плечо 45114 для восприятия нагрузки. Как показано на месте A, вместо одного самоконтрящегося механизма 45200 трубное захватывающее устройство 47000 содержит пару самоконтрящихся механизмов 45200A и 45200B. Самоконтрящиеся механизмы 45200A и 45200B сходны по своей функции с ранее описанным самоконтрящимся механизмом 45200. Как показано на фиг. 47, первый самоконтрящийся механизм 45200A удерживается удерживающим элементом (например, 45310A с ножкой 45312A) радиально или по оси в расширенном положении пружины в углублении 47502 и упирается в первое плечо 45108 для восприятия нагрузки, с которым он контактирует в освобожденном положении пружины. Дополнительный удерживающий элемент (элементы) не виден, но может использоваться любым образом, как показано в каком-либо месте настоящего описания. Как показано на фиг. 47, второй самоконтрящийся механизм 45200B удерживается удерживающим элементом (например, 45310B с ножкой 45312B) радиально или по оси в расширенном положении пружины в углублении 47504 и упирается в третье плечо 45112 для восприятия нагрузки, с которым он контактирует в освобожденном положении пружины. Дополнительный удерживающий элемент (элементы) не видны, но могут использоваться любым образом, как показано в каком-либо месте настоящего описания. Следует принять во внимание, что в некоторых вариантах выполнения углубления 47502 и 47504 могут быть опущены. Сходным образом следует принять во внимание, что сходное углубление или углубления могут использоваться с другими описанными вариантами выполнения.

Трубный захватывающий элемент 47000 действует в двух направлениях и таким образом, может быть собран на трубном элементе без учета его ориентации относительно трубного элемента. Например, корпус 47100 выполнен с возможностью перемещения со скольжением относительно самоконтрящегося механизма в левом или правом осевых направлениях (как показано на частичном виде в разрезе на фиг. 46), когда самоконтрящиеся механизмы 45200A и 452200B находятся в освобожденном положении пружины, и захватывания наружной поверхности трубного элемента.

Фиг. 48 - вид сбоку с вырывом и вид с торца в разрезе (A-A) трубного захватывающего устройства 48000 по различным вариантам выполнения. Трубное захватывающее устройство 48000 является однонаправленным трубным захватывающим устройством и содержит только один самоконтрящийся механизм 45200. На фиг. 48 элементы, пронумерованные так же как элементы на фиг. 45, 46 и 47, являются сходными или идентичными, поэтому их описание повторно не приводится при описании фиг. 48.

Корпус 48100 имеет непрофилированную наружную поверхность 48116, сходную с непрофилированной наружной поверхностью 45116 на фиг. 45. Корпус 48100 имеет внутреннюю поверхность 48118, которая определяет внутреннюю трубную полость 48102. Внутренняя поверхность 48118 имеет первый диаметр 45104 и второй диаметр 45106, который меньше первого диаметра 45104. Внутренняя поверхность 48118 определяет первое плечо 45112 для восприятия нагрузки и второе плечо 45114 для восприятия нагрузки с сужением с переменным углом между первым и вторым плечами для восприятия нагрузки. Трубное захватное устройство 48000 содержит один самоконтрящийся механизм 45200. Самоконтрящийся механизм 45200 действует сходным образом с вышеприведенным описанием для самоконтрящегося механизма 45200 со ссылкой на фиг. 45. Как показано на фиг. 48, самоконтрящийся механизм 45200 радиально ограничивается удерживающими элементами 45310 и 45320 в расширенном положении пружины в углублении 48504 и упирается в первое плечо 45112 для восприятия нагрузки, с которым он контактирует в освобожденном положении пружины. Удерживающие элементы 45310 и 45320 упираются в концевые участки 45206 и 45210 самоконтрящегося механизма 45200, который может быть пружиной, например, c-образной захватывающей пружиной или спиральной пружиной. Дополнительный удерживающий элемент (элементы) не показаны, но могут использоваться любым образом, как показано в каком-либо месте настоящего описания. Следует принять во внимание, что в некоторых вариантах выполнения углубления 48504 могут быть опущены. Сходным образом следует принять во внимание, что сходное углубление или углубления могут использоваться с другими описанными вариантами выполнения, в которых не показано углубление, сходное с углублением 48504.

Фиг. 49 - вид сбоку в разрезе трубного захватывающего устройства 49000 по различным вариантам выполнения. Трубное захватывающее устройство 49000 является двунаправленным трубным захватывающим устройством и содержит два самоконтрящихся механизма 45200A и 45200B. На фиг. 49 элементы, пронумерованные так же как элементы на фиг. 45, 46, 47 и 48, являются сходными или идентичными, поэтому их описание повторно не приводится при описании фиг. 49.

Корпус 49100 имеет имеет непрофилированную наружную поверхность 49116, сходную с непрофилированной наружной поверхностью 45116 на фиг. 45. Корпус 49100 имеет внутреннюю поверхность 49118, которая определяет внутреннюю трубную полость 49102. Внутренняя поверхность 49118 имеет первый диаметр 45104 и второй диаметр 45106, который меньше первого диаметра 45104. Внутренняя поверхность 49118 определяет первое плечо 45108 для восприятия нагрузки, второе плечо 45110 для восприятия нагрузки, третье плечо 45112 для восприятия нагрузки и четвертое плечо 45114 для восприятия нагрузки с сужением с переменным углом между ними. Двунаправленное трубное захватывающее устройство 49000 содержит два самоконтрящихся механизма 45200A и 45200B. Самоконтрящиеся механизмы 45200A и 45200B действуют сходным образом с вышеприведенным описанием для самоконтрящегося механизма 45200 со ссылкой на фиг. 45. Как показано на фиг. 49, самоконтрящийся механизм 45200A удерживается радиально удерживающими элементами 45310A и 45320A в расширенном положении пружины внутри углубления 49502 и упирается в первое плечо 45108 для восприятия нагрузки, с которым он контактирует в освобожденном положении пружины. Удерживающие элементы 45310A и 45320A продолжаются через отверстия 45120A и 45130A, соответственно (не видны) и контактируют с участками самоконтрящегося механизма 45200A, который может быть пружиной, например, c-образным захватывающим кольцом или спиральной пружиной. Дополнительный удерживающий элемент (элементы) не видны, но могут использоваться любым образом, как показано в каком-либо месте настоящего описания. Как показано на фиг. 49, самоконтрящийся механизм 45200B удерживается радиально удерживающими элементами 45310B и 45320B в расширенном положении пружины внутри углубления 49504 и упирается в третье плечо 45112 для восприятия нагрузки, с которым он контактирует в освобожденном положении пружины. Удерживающие элементы 45310B и 45320B продолжаются через отверстия 45120B и 45130B, соответственно (не видны) и контактируют с участками самоконтрящегося механизма 45200B, который может быть пружиной, например, c-образным захватывающим кольцом или спиральной пружиной. Дополнительный удерживающий элемент (элементы) не видны, но могут использоваться любым образом, как показано в каком-либо месте настоящего описания. Сходным образом следует принять во внимание, что сходное углубление или углубления могут использоваться с другими описанными вариантами выполнения, которые не указаны или не описаны, как имеющие такие углубления.

Трубный захватывающий элемент 49000 действует в двух направлениях и таким образом, может быть собран на трубном элементе без учета его ориентации относительно трубного элемента. Например, корпус 49100 выполнен с возможностью перемещения со скольжением относительно самоконтрящегося механизма в левом или правом осевых направлениях (как показано на виде в разрезе на фиг. 49), когда любой или оба самоконтрящихся механизма 45200A и/или 45200B находятся в освобожденном положении пружины, и захватывания наружной поверхности трубного элемента.

Когда два самоконтрящихся механизма используются в двунаправленном трубном захватывающем устройстве (см., например, фиг. 47 и 49), отдельные самоконтрящиеся механизмы после установки могут быть смещены в начальное контактное положение у их соответствующих плеч для восприятия нагрузки, тем самым, сводя к минимуму величину наклона или перемещения корпуса под действием нагрузок, прикладываемых в чередующихся направлениях. Например, удлиненное отверстие 47800, показанное на фиг. 47, является отверстием в корпусе 47100 трубного захватывающего устройства 47000, через которое можно использовать стержень, отвертку, плоскогубцы и т.п. для перемещения самоконтрящихся механизмов 45200A и 45200B в осевом направлении друг от друга и к их соответствующим плечам для восприятия нагрузки в корпусе 47100. Это можно осуществить после установки устройства на трубном элементе посредством удаления удерживающих элементов, исключая их взаимодействие с самоконтрящимися механизмами.

Для обеспечения сходного доступа для отвертки, нажимного стержня и т.п. для перемещения самоконтрящихся механизмов в начальное контактное положение с их соответствующими плечами для восприятия нагрузки в корпусе 47100 из фиг. 47 и/или корпусе 49100 из фиг 49 могут быть предусмотрены одно или несколько отверстий различных форм и/или размеров. Благодаря такому начальному положению уменьшается осевое перемещение, и возникает эффект, в результате которого смежные части могут быть установлены на трубном элементе с большей точностью позиционирования. Кроме того, такое сведение к минимуму начального перемещения может обеспечить высокий уровень уверенности монтажника, что устройство надлежащим образом установлено на место на трубный элемент.

Фиг. 50 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства 48000, установленного на трубный элемент 50600, перед контактом самоконтрящегося механизма 45200 с трубным элементом 50600 по различным вариантам выполнения. Как показано, самконтрящийся механизм 45200 находится в расширенном положении пружины, и острия 45216 удерживаются над наружной поверхностью 50610 трубного элемента 50600 и не касаются ее. Радиус кривизны наружной поверхности самоконтрящегося механизма 45200 меньше радиуса кривизны плеча 45108 для восприятия нагрузки, что обеспечивает точно контролируемую небольшую область контакта, когда нагрузка первоначально прикладывается при исходном контакте с увеличением области, когда нагрузка увеличивается совместно с изменением угла вектора нагрузки. Кроме того, как будет показано на фиг. 53, верхний правый край (как показано на фиг. 50) самоконтрящегося механизма 45200 выполнен с возможностью контакта с поверхностями восприятия нагрузки плеча 45110 для восприятия нагрузки. Следует отметить, что первый радиус кривизны поверхности восприятия нагрузки плеча 45110 для восприятия нагрузки сопрягается со вторым радиусом кривизны верхнего правого края самоконтрящегося механизма 45200, так что второе плечо для восприятия нагрузки действует как упор, когда самоконтрящийся механизм полностью взаимодействует с плечо 45110 для восприятия нагрузки. Несмотря на то, что плечо 45108 для восприятия нагрузки показано как имеющее варьируемый угол сужения, следует принять во внимание, что такая же последовательность, показанная на фиг. 50 - 53 (с немного отличающимися осевыми нагрузками), имела бы место, если бы вместо используемого в этом примере плеча использовалось плечо для восприятия нагрузки с постоянным сужением.

Фиг. 51 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства 48000, установленного на трубный элемент 50600, после освобождения самоконтрящегося механизма 45200 с начальным контактом с первым плечом 45108 для восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения. Как показано, самоконтрящийся механизм 45200 находится в освобожденном положении пружины (с удерживающими элементами, которые удалены или смещены во второе положение удерживания). Корпус 45100 был перемещен справа налево (относительно предыдущего положения на фиг. 50), создавая низкую осевую нагрузку на самоконтрящийся механизм 45200. Под действием этой низкой осевой нагрузки острия 45216 входят в контакт, но не врезаются в наружную поверхность 50610 трубного элемента 50600.

Фиг. 52 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства, установленного на трубный элемент, после освобождения самоконтрящегося механизма и последующего контакта с первым плечом 45108 для восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения. Как показано, самоконтрящийся механизм 45200 все еще находится в положении освобождения пружины. Корпус 45100 переместился дальше в осевом направлении справа налево (относительно предыдущего положения на фиг. 51), создавая среднюю осевую нагрузку на самоконтрящийся механизм 45200. Показано, что угол контактного вектора увеличился до 14 градусов от нормали до центральной линии трубного элемента 50600. Этот большой угол уменьшает разрушающую сжимающую нагрузку на трубный элемент 50600 и напряженную растягивающую нагрузку корпус 45100 по сравнению с поддержанием постоянного угла сужения и взаимодействия в плече 45108 для восприятия нагрузки. Следует принять во внимание, что точный угол варьируется на основе, например, допуска на наружный диаметр трубного элемента 50600. Под действием этой средней осевой нагрузки острия 45216 врезаются в относительно более мягкий материал наружной поверхности 50610 трубного элемента 50600.

Фиг. 53 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства 48000, установленного на трубный элемент 50600, после освобождения самоконтрящегося механизма 45200 и контакта со вторым плечом 45110 для восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения. Второе плечо 45110 для восприятия нагрузки образует упор посредством очень быстрого уменьшения радиуса/угла сужения от плеча 45108 восприятия нагрузки практически до нуля градусов или нуля градусов (параллель) по отношению к нормали центральной линии трубного элемента 50600 в точке плеча 45108 восприятия нагрузки, когда возникает высокая осевая нагрузка. Как показано, верхний правый угол самоконтрящегося механизма 45200 помещен в то место, где образован радиус плеча 45110 для восприятия нагрузки. Кроме того, второй конец 45142 расширен вверх на несколько градусов под воздействием растягивающей нагрузки на плечо 45108 для восприятия нагрузки и плечо 45110 для восприятия нагрузки. Это расширение имеет эффект незначительной деформации второго конца 45142 непрофилированной наружной поверхности 48116 с небольшим отклонением от параллели относительно наружной поверхности 50610 трубного элемента 50600, в результате чего увеличивается номинальный наружный диаметр корпуса 45100. Это расширение влечет за собой определенную упругую и пластическую деформацию корпуса 45100. С точки зрения деформации наличие плеча 45110 для восприятия нагрузки ограничивает до установленной величины возможное растяжение/расширение корпуса 45100. Во многих случаях это незначительное расширение не вызывает никаких проблем, однако, если допуски очень жесткие, это расширение может создавать проблемы установки в скважину. При таких жестких допусках расширение можно свести к минимуму или устранить посредством внедрения профилированного наружного диаметра корпуса, как показано на фиг. 54 и 55.

В состоянии, показанном на фиг. 53, дальнейшее прикладывание осевой нагрузки к устройству не приводит к дополнительному развитию кольцевой нагрузки в корпусе 45100. Напротив, прикладываемые в дальнейшем нагрузки передаются в осевом направлении в конец самоконтрящегося элемента 45200 и в острия 45216. Поскольку теперь дополнительные нагрузки и противодействующие нагрузки в основном, являются осевыми, они не ведут в большинстве случаев (если такие нагрузки имеют место) к возникновению разрушающих нагрузок в трубном элементе 50600. Когда нагрузки возрастают до точки разрушения, происходит срез остриев 45216 или материала трубного элемента 50600, в который углубляются острия 45216. Вкратце, поломка не ведет к разрушению корпуса 45100 или смятию трубного элемента 50600.

Фиг. 54 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства 54000 с профилированным наружным диаметром, установленного на трубный элемент 50600 перед контактом самоконтрящегося механизма 45200 с трубным элементом 50600 по различным вариантам выполнения. На фиг. 54 показано сравнительное состояние монтажа по отношению к состоянию, показанному на фиг. 50 с непрофилированным корпусом. Во многих случаях использования, например, при жестких допусках на скважину, желательно свести к минимуму или исключить расширение, которое вызывает фактическое увеличение наружного диаметра корпуса. С этой целью часть наружного диаметра корпуса 54100 может быть профилированной (т.е. часть наружной поверхности 54116 удаляют или преднамеренно подвергают формоизменению) для компенсации расширения, вызываемого увеличением диаметра конца 45142. На фиг. 54 показан профиль, в котором наружный диаметр корпуса 54100 сужен на 5 градусов между концом 45140 и концом 45142.

Фиг. 55 - конструктивный элемент трубного захватывающего устройства 54000 с профилированным наружным диаметром, установленного на трубный элемент 50600 после освобождения самоконтрящегося механизма в контакте с первым плечом 45108 для восприятия нагрузки и вторым плечом 45110 для восприятия нагрузки по различным вариантам выполнения. На фиг. 55 показано сравнительное состояние монтажа по отношению к состоянию, показанному на фиг. 53 с непрофилированным корпусом. На фиг. 55 высокая нагрузка обусловливает деформируемое расширение конца 45142 вверх приблизительно на 5 градусов, так что номинальный диаметр корпуса 54100 теперь, по существу, параллелен наружной поверхности 50610 трубного элемента 50600. В варианте выполнения номинальный наружный диаметр после максимального расширения корпуса 54100 не превышает начальный максимальный диаметр корпуса 54100 на конце 45140.

Следует принять во внимание, что в некоторых вариантах выполнения состояние, показанное на фиг. 53 и 55, обеспечивает осевое стопорение трубного захватывающего устройства 48000 относительно трубного элемента 56000, но не может обеспечить стопорение вращения трубного захватывающего устройства 48000 относительно трубного элемента 56000. В других вариантах выполнения обеспечиваются как стопорение вращения, так и осевое стопорение.

Фиг. 56A и фиг. 56B - схема 56000 осуществления способа крепления трубного захватывающего устройства к трубному элементу по различным вариантам выполнения. Трубное захватывающе устройство может быть любым из трубных захватывающих устройств (например, 45000, 46000, 47000, 48000, 49000, 54000 и т.п.) или их разновидностями, который показаны и/или описаны на фиг. 45 - 55. Трубный элемент может быть трубой, например, скважинной трубой, примером которой является трубный элемент 50600, показанный на фиг. 50. В целях примера, а не ограничения, в описании схемы 56000 будет даваться ссылка главным образом на элементы из фиг. 46.

Как показано на фиг. 56A, на этапе 56100 в варианте выполнения трубное захватывающее устройство 46000 устанавливают на трубный элемент (например, трубный элемент 50600). Это может включать в себя перемещение трубного захватывающего устройства 46000 в требуемое положение относительно трубного элемента 56000. В различных вариантах выполнения трубное захватывающее устройство 46000 содержит: корпус 46100, по меньшей мере, один самоконтрящийся механизм 45200 и, по меньшей мере, один удерживающий элемент 45310.

Корпус 46100 ограничивает внутреннюю полость 45102 и выполнен с возможностью скольжения по наружной поверхности (например, наружной поверхности 50610) трубного элемента 50600. Внутренняя трубная полость 45102 имеет первый внутренний диаметр 45104 второй внутренний диаметр 45106, первое плечо 46108 для восприятия нагрузки и второе плечо 45110 для восприятия нагрузки. Первый внутренний диаметр 45104 больше второго внутреннего диаметра 45106, и осевое сужение первого плеча 45108 для восприятия нагрузки сужает первый внутренний диаметр 45104 до второго внутреннего диаметра 45106 у второго плеча 45110 для восприятия нагрузки. Кроме того, второе плечо 45110 для восприятия нагрузки выполнено в виде упора у второго внутреннего диаметра 45106.

По меньшей мере, один самоконтрящийся механизм 45200 расположен, по существу, соосно внутри трубной полости 45102 корпуса 46100 рядом с первым внутренним диаметром 45104. Самоконтрящийся механизм 45200 имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма 45200, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра 45106. Самоконтрящийся механизм 45200 также имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра 45106, если бы самоконтрящийся механизм 45200 не был закреплен.

Удерживающий элемент 45310 имеет первое положение удерживающего элемента, где ножка 45312 удерживающего элемента 45310 выполнена с возможностью продолжения через отверстие 45120 в корпусе 46100 для взаимодействия и радиального ограничения самоконтрящегося механизма 45200 в расширенном положении пружины. Удерживающий элемент 45310 также имеет второе положение удерживающего элемента, где ножка 45312 удерживающего элемента 45310 удалена (например, извлечена или вывернута) и не соединена с самоконтрящимся механизмом 45200 и радиально его не ограничивает, так что самоконтрящийся механизм 45200 может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности 50610 трубного элемента 50600. Следует принять во внимание, что в некоторых вариантах выполнения могут быть предусмотрены два или более удерживающих элементов.

На этапе 56200 в различных вариантах выполнения удерживающий элемент 45310 перемещается из первого положения удерживающего элемента во второе положение удерживающего элемента, так чтобы самоконтрящийся механизм 45200 трубного захватывающего устройства мог захватывать наружную поверхность трубного элемента. Следует принять во внимание, что в некоторых вариантах выполнения могут быть предусмотрены два или более удерживающих элементов (например, 45320, 45330 и т.п.), которые удаляют на этапе 56200, так что они не взаимодействуют с самоконтрящимся механизмом 45200 и не ограничивают его. Перемещение удерживающего элемента из первого положения удерживающего элемента во второе положение удерживающего элемента может включать в себя его извлечение наружу в радиальном направлении, например, вручную или ручным инструментом, и/или его вывертывание. Например, в различных вариантах выполнения ножка (например, 45312) удерживающего элемента (например, 45310) вывернута из резьбы (например, из резьбы 45208), которая нарезана в самоконтрящемся механизме 45200. В некоторых таких вариантах выполнения самоконтрящийся механизм 45200 содержит c- образное захватное кольцо, и резьба нарезана рядом, но не одном из концов (например, 45206) c-образного отверстия в c-образном захватном кольце.

Как показано на фиг. 56B, на этапе 56300 в различных вариантах выполнения способ также включает в себя: осевое изменение положения одного или нескольких самоконтрящихся механизмов относительно корпуса посредством перемещения одного или нескольких самоконтрящихся механизмов до контакта с соответствующими плечами для восприятия нагрузки с помощью ручного взаимодействия с одним или несколькими самоконтрящимися механизмами через одно или несколько отверстий, предусмотренных в корпусе. Пример такого ручного доступа был описан выше со ссылкой на фиг. 47 и 49.

Несмотря на то, что иллюстративные варианты выполнения были подробно описаны со ссылкой на приложенные чертежи, настоящее описание распространяется на разновидности конкретных вариантов выполнения и конструктивные элементы. Предусмотрено, что объем вариантов выполнения определяется формулой изобретения и ее эквивалентами. Кроме того, предусмотрено, что конкретный признак, описанный отдельно или как часть варианта выполнения, может комбинироваться с другими отдельно описанными признаками или частями других вариантов выполнения.

Все описанные элементы, части и этапы предпочтительно включены в состав заявки. Следует принять во внимание, что любые из этих элементов, частей и этапов могут быть заменены другими элементами, частями и этапами или полностью удалены, как должно быть понятно специалистам в этой области.

В широком понимании настоящее описание раскрывает, по меньшей мере, следующее: трубное захватывающее устройство, содержащее корпус, самоконтрящийся механизм и удерживающий элемент. Корпус ограничивает внутреннюю трубную полость, имеющую первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки. Первое плечо для восприятия нагрузки сужает первый внутренний диаметр до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки. Второе плечо для восприятия нагрузки действует как упор у второго внутреннего диаметра. Самоконтрящийся механизм является механизмом, расположенным, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса рядом с первым внутренним диаметром, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенной положение пружины и освобожденное положение пружины. Удерживающий элемент имеет первое положение удерживающего элемента, радиально ограничивающее самоконтрящийся механизм в расширенном положении пружины, и второе положение удерживающего элемента, позволяющее самоконтрящемуся механизму сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

КОНЦЕПЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем описании описаны, по меньшей мере, следующие концепции:

1. Трубное захватывающее устройство содержит:

корпус, ограничивающий внутреннюю трубную полость, имеющую первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки, причем первый внутренний диаметр больше второго внутреннего диаметра, осевое сужение первого плеча для восприятия нагрузки сужает первый внутренний диаметр до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки, и второе плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора у второго внутреннего диаметра;

самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса рядом с первым внутренним диаметром, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен; и

удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

2. Трубное захватывающее устройство по концепции 1 также содержит:

второй удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и второй удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка второго удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

3. Трубное захватывающее устройство по концепции 2 также содержит:

третий удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка третьего удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через третье отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и третий удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка третьего удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

4. Трубное захватывающее устройство по концепции 2, в котором самоконтрящийся механизм также содержит:

нарезанную метчиком резьбу, причем ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для ввертывания в нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины.

5. Трубное захватывающее устройство по концепции 4, в котором самоконтрящийся механизм также содержит:

вторую нарезанную метчиком резьбу, причем вторая ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для ввертывания во вторую нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины.

6. Трубное захватывающее устройство по концепции 1, в котором корпус также содержит:

профилированный наружный диаметр, выполненный с возможностью препятствования увеличению номинального наружного диаметра корпуса в ответ на расширение корпуса под действием нагрузки на первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки.

7. Трубное захватывающее устройство по концепциям 1 или 6, в котором корпус также содержит:

наружную поверхность, выполненную с возможностью центрирования трубного элемента внутри скважины.

8. Трубное захватывающее устройство по концепциям 1 или 6, в котором сужение является сужением с постоянным углом.

9. Трубное захватывающее устройство по концепциям 1 или 6, в котором сужение является сужением с варьируемым углом.

10. Трубное захватывающее устройство по концепциям 1 или 6, в котором внутренняя поверхность самоконтрящегося механизма содержит:

множество остриев, выполненных с возможностью контакта с наружной поверхностью трубного элемента.

11. Трубное захватывающее устройство по концепциям 1 или 6, в котором самоконтрящийся механизм содержит:

c-образное захватывающее кольцо.

12. Трубное захватывающее устройство по концепциям 1 или 6, в котором край самоконтрящегося механизма выполнен с возможностью контакта с поверхностью восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки, и в котором первый радиус кривизны поверхности восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки сопрягается со вторым радиусом кривизны края самоконтрящегося механизма.

13. Трубное захватывающее устройство содержит:

корпус, ограничивающий внутреннюю трубную полость, имеющую первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки, второе плечо для восприятия нагрузки, третье плечо для восприятия нагрузки и четвертое плечо для восприятия нагрузки, причем первый внутренний диаметр больше второго внутреннего диаметра, и первое плечо для восприятия нагрузки сужается в первом осевом направлении от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки, причем второе плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора, и третье плечо для восприятия нагрузки сужается во втором осевом направлении от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра у четвертого плеча для восприятия нагрузки, причем четвертое плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора, и первое осевое направление и второе осевое направление являются противоположными направлениями;

самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен; и

удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

14. Трубное захватывающее устройство по концепции 13 также содержит:

второй самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр второго самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр второго самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен.

15. Трубное захватывающее устройство по концепции 13 также содержит:

второй удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и второй удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

16. Трубное захватывающее устройство по концепции 15 также содержит:

третий удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка третьего удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через третье отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и третий удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором третья ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

17. Трубное захватывающее устройство по концепции 15, в котором самоконтрящийся механизм также содержит:

нарезанную метчиком резьбу, причем ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для ввертывания в нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины.

18. Трубное захватывающее устройство по концепции 17, в котором самоконтрящийся механизм также содержит:

вторую нарезанную метчиком резьбу, причем вторая ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для ввертывания во вторую нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины.

19. Трубное захватывающее устройство по концепции 13, в котором корпус также содержит:

профилированный наружный диаметр, выполненный с возможностью препятствования увеличению номинального наружного диаметра корпуса в ответ на расширение корпуса под действием нагрузки на первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки.

20. Трубное захватывающее устройство по концепциям 13 или 19, в котором корпус также содержит:

наружную поверхность, выполненную с возможностью центрирования трубного элемента внутри скважины.

21. Трубное захватывающее устройство по концепциям 13 или 19, в котором первое плечо для восприятия нагрузки сужается под постоянным углом в первом осевом направлении.

22. Трубное захватывающее устройство по концепциям 13 или 19, в котором первое плечо для восприятия нагрузки сужается под варьируемым углом в первом осевом направлении.

23. Трубное захватывающее устройство по концепциям 13 или 19, в котором внутренняя поверхность самоконтрящегося механизма содержит:

множество остриев, выполненных с возможностью контакта с наружной поверхностью трубного элемента.

24. Трубное захватывающее устройство по концепциям 13 или 19, в котором самоконтрящийся механизм содержит:

c-образное захватывающее кольцо.

25. Трубное захватывающее устройство по концепциям 13 или 19, в котором край самоконтрящегося механизма выполнен с возможностью контакта с поверхностью восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки, и в котором первый радиус кривизны поверхности восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки сопрягается со вторым радиусом кривизны края самоконтрящегося механизма.

26. Трубное захватывающее устройство по концепциям 13, 19 или 20, в котором корпус выполнен с возможностью перемещения со скольжением относительно самоконтрящегося механизма в первом осевом направлении или втором осевом направлении, когда самоконтрящийся механизм находится в освобожденном положении пружины, и захватывания наружной поверхности трубного элемента.

27. Способ крепления трубного захватывающего устройства к трубному элементу, содержащий:

размещение трубного захватывающего устройства на трубном элементе, причем трубное захватывающее устройство содержит:

корпус, ограничивающий внутреннюю трубную полость, выполненную с возможностью скольжения по наружной поверхности трубного элемента, причем внутренняя трубная полость имеет первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки, причем первый внутренний диаметр больше второго внутреннего диаметра, осевое сужение первого плеча для восприятия нагрузки сужает первый внутренний диаметр до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки, и второе плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора у второго внутреннего диаметра;

самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса рядом с первым внутренним диаметром, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен; и

удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента; и

перемещение удерживающего элемента из первого положения удерживающего элемента во второе положение удерживающего элемента, так чтобы самоконтрящийся механизм трубного захватывающего устройства мог захватывать наружную поверхность трубного элемента.

28. Способ по концепции 27 также содержит:

осевое изменение положения самоконтрящегося механизма относительно корпуса посредством перемещения самоконтрящегося механизма до контакта с соответствующим плечом для восприятия нагрузки с помощью ручного взаимодействия с самоконтрящимся механизмом через одно или несколько отверстий, предусмотренных в корпусе.

29. Способ по концепциям 27 или 28, в котором перемещение удерживающего элемента из первого положения удерживающего элемента во второе положение удерживающего элемента содержит:

вывертывание ножки удерживающего элемента из резьбы, нарезанной метчиком в самоконтрящемся механизме, причем самоконтрящийся механизм содержит c-образное захватывающее кольцо и резьбу, нарезанную метчиком рядом с концом c-образного отверстия в c-образном захватывающем кольце.

1. Трубное захватывающее устройство, содержащее:

корпус, ограничивающий внутреннюю трубную полость, имеющую первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки, причем первый внутренний диаметр больше второго внутреннего диаметра, первое плечо для восприятия нагрузки сужается в осевом направлении от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки, и второе плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора у второго внутреннего диаметра;

самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса рядом с первым внутренним диаметром, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен, при этом самоконтрящийся механизм дополнительно содержит:

нарезанную метчиком резьбу, причем ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для ввертывания в нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины; и

удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

второй удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и второй удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка второго удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

3. Устройство по п. 2, дополнительно содержащее:

третий удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка третьего удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через третье отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и третий удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка третьего удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

4. Устройство по п. 2, в котором самоконтрящийся механизм дополнительно содержит:

вторую нарезанную метчиком резьбу, причем вторая ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для ввертывания во вторую нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины.

5. Устройство по п. 1, в котором корпус дополнительно содержит:

профилированный наружный диаметр, выполненный с возможностью препятствования увеличению номинального наружного диаметра корпуса в ответ на расширение корпуса под действием нагрузки на первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, в котором первое и второе плечи для восприятия нагрузки представляют собой разные первое и второе плечи для восприятия нагрузки, сужающиеся в одном осевом направлении.

7. Устройство по п. 1, в котором корпус дополнительно содержит:

наружную поверхность, выполненную с возможностью центрирования трубного элемента внутри скважины.

8. Устройство по п. 1, в котором сужение является сужением с постоянным углом.

9. Устройство по п. 1, в котором сужение является сужением с варьируемым углом.

10. Устройство по п. 1, в котором внутренняя поверхность самоконтрящегося механизма содержит:

множество остриев, выполненных с возможностью контакта с наружной поверхностью трубного элемента.

11. Устройство по п. 1, в котором самоконтрящийся механизм содержит:

c-образное захватывающее кольцо.

12. Устройство по п. 1, в котором край самоконтрящегося механизма выполнен с возможностью контакта с поверхностью восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки и в котором первый радиус кривизны поверхности восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки сопрягается со вторым радиусом кривизны края самоконтрящегося механизма.

13. Трубное захватывающее устройство, содержащее:

корпус, ограничивающий внутреннюю трубную полость, имеющую первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки, второе плечо для восприятия нагрузки, третье плечо для восприятия нагрузки и четвертое плечо для восприятия нагрузки, причем первый внутренний диаметр больше второго внутреннего диаметра, и первое плечо для восприятия нагрузки сужается в первом осевом направлении от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки, причем второе плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора, и третье плечо для восприятия нагрузки сужается во втором осевом направлении от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра у четвертого плеча для восприятия нагрузки, причем четвертое плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора, и первое осевое направление и второе осевое направление являются противоположными направлениями;

самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен; и

удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

14. Устройство по п. 13, дополнительно содержащее:

второй самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр второго самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр второго самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен.

15. Устройство по п. 13, дополнительно содержащее:

второй удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и второй удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

16. Устройство по п. 15, дополнительно содержащее:

третий удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка третьего удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через третье отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и третий удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором третья ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента.

17. Устройство по п. 15, в котором самоконтрящийся механизм дополнительно содержит:

нарезанную метчиком резьбу, причем ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для ввертывания в нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины.

18. Устройство по п. 17, в котором самоконтрящийся механизм дополнительно содержит:

вторую нарезанную метчиком резьбу, причем вторая ножка второго удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через второе отверстие в корпусе для ввертывания во вторую нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины.

19. Устройство по п. 13, в котором корпус дополнительно содержит:

профилированный наружный диаметр, выполненный с возможностью препятствования увеличению номинального наружного диаметра корпуса в ответ на расширение корпуса под действием нагрузки на первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки.

20. Устройство по п. 13, в котором корпус дополнительно содержит:

наружную поверхность, выполненную с возможностью центрирования трубного элемента внутри скважины.

21. Устройство по п. 13, в котором первое плечо для восприятия нагрузки сужается под постоянным углом в первом осевом направлении.

22. Устройство по п. 13, в котором первое плечо для восприятия нагрузки сужается под варьируемым углом в первом осевом направлении.

23. Устройство по п. 13, в котором внутренняя поверхность самоконтрящегося механизма содержит:

множество остриев, выполненных с возможностью контакта с наружной поверхностью трубного элемента.

24. Устройство по п. 13, в котором самоконтрящийся механизм содержит:

c-образное захватывающее кольцо.

25. Устройство по п. 13, в котором край самоконтрящегося механизма выполнен с возможностью контакта с поверхностью восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки и в котором первый радиус кривизны поверхности восприятия нагрузки второго плеча для восприятия нагрузки сопрягается со вторым радиусом кривизны края самоконтрящегося механизма.

26. Устройство по п. 13, в котором корпус выполнен с возможностью перемещения со скольжением относительно самоконтрящегося механизма в первом осевом направлении или втором осевом направлении, когда самоконтрящийся механизм находится в освобожденном положении пружины, и захватывания наружной поверхности трубного элемента.

27. Способ крепления трубного захватывающего устройства к трубному элементу, включающий в себя следующие этапы:

размещение трубного захватывающего устройства на трубном элементе, причем трубное захватывающее устройство содержит:

корпус, ограничивающий внутреннюю трубную полость, выполненную с возможностью скольжения по наружной поверхности трубного элемента, причем внутренняя трубная полость имеет первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, первое плечо для восприятия нагрузки и второе плечо для восприятия нагрузки, причем первый внутренний диаметр больше второго внутреннего диаметра, первое плечо для восприятия нагрузки сужается в осевом направлении от первого внутреннего диаметра до второго внутреннего диаметра у второго плеча для восприятия нагрузки, и второе плечо для восприятия нагрузки выполнено в виде упора у второго внутреннего диаметра;

самоконтрящийся механизм, расположенный, по существу, соосно внутри трубной полости корпуса рядом с первым внутренним диаметром, причем самоконтрящийся механизм имеет расширенное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма, по существу, равен или больше второго внутреннего диаметра, и имеет освобожденное положение пружины, так что внутренний диаметр самоконтрящегося механизма мог бы упруго сжиматься до диаметра меньше второго внутреннего диаметра, если бы самоконтрящийся механизм не был закреплен, при этом самоконтрящийся механизм дополнительно содержит:

нарезанную метчиком резьбу, причем ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для ввертывания в нарезанную метчиком резьбу и радиального ограничения самоконтрящегося механизма в расширенном положении пружины; и

удерживающий элемент, имеющий первое положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента выполнена с возможностью продолжения через отверстие в корпусе для взаимодействия с самоконтрящимся механизмом и его радиального ограничения в расширенном положении пружины, и удерживающий элемент имеет второе положение удерживающего элемента, в котором ножка удерживающего элемента удалена и не взаимодействует с самоконтрящимся механизмом и не ограничивает его, так что самоконтрящийся механизм может сжиматься до освобожденного положения пружины для захватывания наружной поверхности трубного элемента; и

перемещение удерживающего элемента из первого положения удерживающего элемента во второе положение удерживающего элемента, так чтобы самоконтрящийся механизм трубного захватывающего устройства мог захватывать наружную поверхность трубного элемента.

28. Способ по п. 27, дополнительно включающий в себя следующий этап:

осевое изменение положения самоконтрящегося механизма относительно корпуса посредством перемещения самоконтрящегося механизма до контакта с соответствующим плечом для восприятия нагрузки с помощью ручного взаимодействия с самоконтрящимся механизмом через одно или несколько отверстий, предусмотренных в корпусе.

29. Способ по п. 27, в котором перемещение удерживающего элемента из первого положения удерживающего элемента во второе положение удерживающего элемента включает в себя:

вывертывание ножки удерживающего элемента из нарезанной метчиком резьбы, при этом нарезанная метчиком резьба нарезана в самоконтрящемся механизме, причем самоконтрящийся механизм содержит c-образное захватывающее кольцо и резьбу, нарезанную метчиком рядом с концом c-образного отверстия в c-образном захватывающем кольце.

30. Способ по любому из пп. 27-29, в котором первое и второе плечи для восприятия нагрузки представляют собой разные первое и второе плечи для восприятия нагрузки, сужающиеся в одном осевом направлении.