Улавливающее устройство для скважинного инструмента
Настоящее изобретение относится к области улавливающих устройств для скважинного инструмента. Заявлено скважинное улавливающее устройство, скважинный инструмент, а также способ функционирования скважинного улавливающего устройства. Техническим результатом является улучшение технологии для улавливающего устройства, которое способно захватывать рабочий элемент и способно обеспечивать работу инструмента, расположенного ниже по потоку относительно улавливающего устройства. Скважинное улавливающее устройство включает улавливающий механизм, который выполнен с возможностью перевода между первым режимом и вторым режимом. Улавливающий механизм дополнительно выполнен с возможностью пропускания первого рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится в первом режиме, и улавливания второго рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится во втором режиме. Перевод между первым и вторым режимами активируется скважинным инструментом, который приводится в действие вторым рабочим элементом. Улавливающий механизм содержит отклоняющее устройство. Улавливающее устройство дополнительно содержит линию улавливания, а также байпасную линию помимо линии улавливания. Отклоняющее устройство содержит впуск и выпуск. Выпуск гидравлически соединен с впуском. В первом режиме выпуск расположен обращенным к байпасной линии, и во втором режиме выпуск обращен к линии улавливания. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 17 ил.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к области улавливающих устройств для скважинного инструмента.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
В документе US 2011/0024106 А1 раскрывается улавливатель шаров, который выполнен с возможностью улавливания шаров, характеризующихся одинаковым размером или различными размерами, в области впуска при помощи седла, которое соединено с подвижной смещаемой втулкой. После того, как шар или другой фасонный объект соприкасается с седлом, проходящий вокруг него поток увеличивает перепад давления на седле и втулке и перемещает их против направления смещения. Шар проходит в окружающее кольцевое пространство и не может выйти. Предпочтительно спиральная втулка направляет движение шаров в кольцевом пространстве, в результате чего происходит эффективное использование кольцевого пространства для максимального увеличения количества шаров, которые могут быть захвачены на единицу длины кольцевого пространства. Как только шар войдет в кольцевое пространство, втулка смещается обратно в свое исходное положение для улавливания следующего шара в области впуска. После того, как шары оказались в кольцевом пространстве, они не могут покинуть его при возникновении обратного потока. Центральный проход остается открытым для обеспечения прохождения других инструментов и потока текучей среды.
В документе US 2007/0272412 А1 раскрывается улавливатель шаров для выборочного улавливания и удерживания падающих шаров в стволе скважины. Улавливатель расположен в рабочей колонне. Основное отверстие, проходящее в осевом направлении через улавливатель, ограничено таким образом, чтобы обеспечивать первое и второе отверстия с различными диаметрами. Первое отверстие дополнительно ограничено в области нижнего конца, в результате чего обеспечивается удерживание шаров внутри первого отверстия, а шары во втором отверстии проходят через улавливатель. Предпочтительно, отверстия перекрываются для предоставления канала, так чтобы шары меньшего размера могли пройти между отверстиями для высвобождения. Согласно одному варианту осуществления второе проходное отверстие проходит по центру через улавливатель, так что инструменты, спускаемые в скважину на тросе, и подобное оборудование могут проходить через улавливатель.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Исходя из вышеописанной ситуации, по-прежнему существует потребность в разработке улучшенной технологии для улавливающего устройства, которое способно захватывать рабочий элемент и способно обеспечивать работу инструмента, расположенного ниже по потоку относительно улавливающего устройства.
Это потребность может быть удовлетворена посредством объекта в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрытого в настоящем документе объекта описываются в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с первым аспектом раскрытого в настоящем документе объекта предлагается скважинное улавливающее устройство (также именуемое в настоящем документе улавливающим устройством). В соответствии с одним вариантом осуществления первого аспекта предлагается скважинное улавливающее устройство, причем указанное улавливающее устройство содержит: улавливающий механизм, выполненный с возможностью перевода между первым режимом и вторым режимом; причем указанный улавливающий механизм выполнен с возможностью пропускания первого рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится в первом режиме; и улавливающий механизм выполнен с возможностью улавливания второго рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится во втором режиме.
В соответствии со вторым аспектом раскрытого в настоящем документе объекта предлагается скважинный инструмент. В соответствии с одним вариантом осуществления второго аспекта предлагается скважинный инструмент, содержащий полый корпус инструмента и соединительный элемент, выполненный с возможностью движения внутри полого корпуса инструмента, а также с возможностью соединения с соединительным элементом улавливающего механизма, входящего в состав улавливающего устройства, на которое может устанавливаться полый корпус инструмента.
В соответствии с одним вариантом осуществления третьего аспекта раскрытого в настоящем документе объекта предлагается комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства. В соответствии с одним вариантом осуществления третьего аспекта предлагается комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства, содержащая улавливающее устройство в соответствии с первым аспектом или его вариантом осуществления и скважинный инструмент в соответствии со вторым аспектом или его вариантом осуществления.
В соответствии с одним вариантом осуществления четвертого аспекта раскрытого в настоящем документе объекта предлагается способ функционирования скважинного улавливающего устройства. В соответствии с одним вариантом осуществления четвертого аспекта предлагается способ функционирования скважинного улавливающего устройства, содержащего улавливающий механизм, причем указанный способ предусматривает: перевод улавливающего механизма между первым режимом для пропускания первого рабочего элемента и вторым режимом для улавливания второго рабочего элемента.
Описание иллюстративных вариантов осуществления
Ниже приведено описание иллюстративных вариантов осуществления раскрытого в настоящем документе объекта, любое количество и любая комбинация которых может быть реализована в ходе осуществления аспектов раскрытого в настоящем документе объекта.
В соответствии с вариантами осуществления первого аспекта улавливающее устройство адаптировано для обеспечения функциональности и/или признаков одного или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления и/или обеспечения функциональности и/или признаков, требуемых в одном или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления, в частности, вариантов осуществления любого из раскрытых в настоящем документе аспектов.
В соответствии с вариантами осуществления второго аспекта скважинный инструмент адаптирован для обеспечения функциональности и/или признаков одного или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления и/или обеспечения функциональности и/или признаков, требуемых в одном или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления, в частности, вариантов осуществления любого из раскрытых в настоящем документе аспектов.
В соответствии с вариантами осуществления третьего аспекта комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства адаптирована для обеспечения функциональности и/или признаков одного или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления и/или обеспечения функциональности и/или признаков, требуемых в одном или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления, в частности, вариантов осуществления любого из раскрытых в настоящем документе аспектов.
В соответствии с вариантами осуществления четвертого аспекта способ адаптирован для обеспечения функциональности и/или признаков одного или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления и/или обеспечения функциональности и/или признаков, требуемых в одном или более из раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления, в частности, вариантов осуществления любого из раскрытых в настоящем документе аспектов.
В настоящем документе термин «соединен» означает соединен таким образом, чтобы передавать усилия, и включает в себя, в частности, по меньшей мере одно из соединен в осевом направлении и соединен с возможностью передачи вращения. В настоящем документе термин «соединен в осевом направлении» означает соединен таким образом, чтобы передавать осевые усилия. Кроме того, в настоящем документе термин «соединен с возможностью передачи вращения» означает соединен таким образом, чтобы передавать вращающий момент. Кроме того, термин «соединен» включает в себя непосредственно соединен и опосредованно соединен (т.е. соединен через промежуточный элемент). Кроме того, упоминание конкретного соединения (например, соединен в осевом направлении или соединен с возможностью передачи вращения) обычно не исключает дополнительного соединения. Например, упоминание того, что два элемента соединены в осевом направлении, не исключает (но также не обязательно требует) того, что эти элементы также соединены с возможностью передачи вращения.
В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство содержит полый корпус. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления полый корпус выполнено с возможностью установки на колонну или трубу, например бурильную колонну. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления улавливающий механизм расположен внутри полого корпуса.
В соответствии с одним вариантом осуществления второй рабочий элемент представляет собой рабочий элемент скважинного инструмента, который расположен выше по потоку относительно улавливающего механизма.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления улавливающий механизм приводится в действие скважинным инструментом. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство содержит соединительный элемент (также именуемый первым соединительным элементом) для связи улавливающего механизма с соединительным элементом скважинного инструмента (также именуемым вторым соединительным элементом). В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент расположен выше по потоку относительно улавливающего механизма. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления движение первого соединительного элемента в первом направлении переводит улавливающий механизм из первого режима во второй режим. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления движение первого соединительного элемента во втором направлении переводит улавливающий механизм из второго режима в первый режим. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления движение первого соединительного элемента во втором направлении представляет собой обратное движение, т.е. движение в направлении, противоположном первому направлению.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления первый соединительный элемент образует по меньшей мере часть шарнирного соединения. Однако может использоваться и другой подходящий тип соединения. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления шарнирное соединение содержит роликовые опорные элементы, которые предусмотрены между первым соединительным элементом и вторым соединительным элементом. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления первый соединительный элемент содержит первую канавку; и второй соединительный элемент содержит вторую канавку, причем вторая канавка обращена к первой канавке (в соединенном состоянии); и роликовые опорные элементы перемещаются как в первой канавке, так и во второй канавке для обеспечения вращения первого соединительного элемента относительно второго соединительного элемента, а также ограничения осевого движения первого соединительного элемента и второго соединительного элемента относительно друг друга (что обеспечивает перенос усилий и движения в осевом направлении посредством первого и второго соединительных элементов). В соответствии с одним вариантом осуществления осевое движение представляет собой движение в осевом направлении (как правило, направлении вдоль колонны, в которой установлено улавливающее устройство). В соответствии с одним вариантом осуществления полый корпус является корпусом трубчатой формы, характеризующимся наибольшей протяженностью в осевом направлении. В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере одна из первой канавки и второй канавки содержит проходящее в поперечном направлении (например, радиальное) сквозное отверстие, через которое роликовые опорные элементы могут быть вставлены в пространство, заданное посредством противоположных первой и второй канавок (заданное между ними). В соответствии с одним вариантом осуществления посредством вставки роликовых опорных элементов в пространство, заданное противоположными первой и второй канавками, завершается формирование шарнирного соединения, при этом первая канавка и вторая канавка (т.е. первый соединительный элемент и второй соединительный элемент) соединены друг с другом. Следует понимать, что после вставки роликовых опорных элементов проходящее в поперечном направлении (например, радиальное) сквозное отверстие закрывают (например, посредством винта).
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления улавливающий механизм содержит отклоняющее устройство, например отклоняющее устройство, выполненное с возможностью движения из первого положения во второе положение, при этом первое положение соответствует первому режиму, а второе положение соответствует второму режиму. В соответствии с одним вариантом осуществления движение первого соединительного элемента представляет собой осевое движение вдоль осевого направления (например, в первом направлении или втором направлении), а движение отклоняющего устройства из первого положения во второе положение представляет собой движение в третьем направлении, которое отличается от осевого направления (например, отличается от первого и второго направлений). Например, в соответствии с одним вариантом осуществления третье направление является окружным направлением, соответствующим вращательному движению отклоняющего устройства поперек осевого движения (например, вращательному движению вокруг осевого направления). В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство соединено (например, соединено в осевом направлении) с первым соединительным элементом. В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство содержит первый соединительный элемент.
В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство дополнительно содержит направляющий механизм, который преобразовывает осевое движение отклоняющего устройства в движение в третьем направлении (например, во вращательное движение). В соответствии с дополнительным вариантом осуществления направляющий механизм содержит систему направляющих штифтов и направляющих канавок. В соответствии с одним вариантом осуществления направляющая канавка является винтовой.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления отклоняющее устройство содержит впуск и выпуск, при этом выпуск гидравлически соединен с впуском. В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство выполнено с возможностью приема рабочего элемента (например, первого, второго или третьего рабочего элемента) в области впуска и предоставления рабочего элемента в области выпуска. В соответствии с одним вариантом осуществления транспортировка рабочего элемента осуществляется потоком текучей среды (например, потоком бурового раствора) и/или под действием силы тяжести.
В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство дополнительно содержит линию улавливания, а также байпасную линию помимо линии улавливания. В соответствии с одним вариантом осуществления линию улавливания и байпасную линию проходят параллельно друг другу. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления в первом режиме выпуск расположен обращенным к байпасной линии, а во втором режим выпуск обращен к линии улавливания. Перевод между первым режимом и вторым режимом может осуществляться путем относительного перемещения (например, вращения) выпуска, с одной стороны, и байпасной линии (и, в конечном счете, линии улавливания), с другой стороны. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство может быть выполнено с возможностью вращения относительно линии улавливания.
В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство дополнительно содержит блокирующий элемент, причем блокирующий элемент загораживает линию улавливания в первом режиме. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления блокирующий элемент представляет собой пластинчатую пружину, отгибаемую от линии улавливания во втором режиме, например, посредством взаимодействия с отклоняющим устройством (например, посредством осевого движения отклоняющего устройства).
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления улавливающий механизм выполнен с возможностью перевода из второго режима в первый режим. Соответственно, согласно одному варианту осуществления улавливающий механизм во втором режиме выполнен с возможностью возврата в первый режим, чтобы снова пропускать первый рабочий элемент.
В соответствии с одним вариантом осуществления предусмотрено устройство задержки, причем указанное устройство задержки вызывает задержку перевода улавливающего механизма из второго режима в первый режим, в частности, после высвобождения второго рабочего элемента скважинным инструментом. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления время задержки равняется или превышает время перемещения второго рабочего элемента, которое проходит от его высвобождения скважинным инструментом до его захвата улавливающим механизмом.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления по меньшей мере один третий рабочий элемент высвобождается скважинным инструментом в ходе высвобождения второго рабочего элемента, при этом время задержки сконфигурировано достаточным также для захвата по меньшей мере одного третьего рабочего элемента посредством улавливающего механизма. В соответствии с одним вариантом осуществления время задержки (на которое задерживается перевод улавливающего механизма из второго режима в первый режим) адаптировано для улавливания второго рабочего элемента и по меньшей мере одного третьего рабочего элемента перед возвращением в первый режим. В соответствии с одним вариантом осуществления второй рабочий элемент представляет собой активирующий элемент (для активации скважинного инструмента), а по меньшей мере один третий рабочий элемент представляет собой деактивирующий элемент (для деактивации скважинного инструмента).
Например, в соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки является частью улавливающего устройства, т.е. улавливающее устройство дополнительно содержит устройство задержки. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления устройство задержки вызывает задержку перевода улавливающего механизма из второго режима в первый режим при обратном движении первого соединительного элемента. Иначе говоря, в соответствии с одним вариантом осуществления при обратном движении первого соединительного элемента перевод улавливающего механизма из второго режима в первый режим задерживается на время задержки, которое задается устройством задержки. Таким образом, в соответствии с одним вариантом осуществления даже после начала обратного движения первого соединительного элемента улавливающий механизм по-прежнему остается во втором режиме в течение времени задержки, что позволяет улавливать второй рабочий элемент, которому необходимо некоторое время (время перемещения) для перемещения от скважинного инструмента к улавливающему устройству после его высвобождения из скважинного инструмента. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления высвобождение второго рабочего элемента из скважинного инструмента активирует обратное движение первого соединительного элемента.
В соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки содержит смещающий элемент, который смещает направляющий механизм, так что при обратном движении первого соединительного элемента в обратном направлении, противоположном первому направлению, направляющий механизм следует за движением первого соединительного элемента, тем самым задерживая возврат из второго положения в первое положение. В соответствии с одним вариантом осуществления возвращение из второго положения в первое положение включает в себя вращательное обратное движение отклоняющего устройства и линии улавливания относительно друг друга.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления устройство задержки является частью скважинного инструмента (иначе говоря, скважинный инструмент содержит устройство задержки). В частности, если устройство задержки является частью скважинного инструмента, оно может быть выполнено с возможностью задержки перевода улавливающего механизма из второго режима в первый режим при обратном движении подвижного элемента, входящего в состав скважинного инструмента. Иначе говоря, в соответствии с одним вариантом осуществления при обратном движении подвижного элемента скважинного прибора перевод улавливающего механизма из второго режима в первый режим задерживается на время задержки, которое задается устройством задержки. Следовательно, в соответствии с одним вариантом осуществления даже после инициирования обратного движения подвижного элемента улавливающий механизм по-прежнему остается во втором режиме в течение времени задержки. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки выполнено с возможностью задерживать перемещение второго соединительного элемента скважинного инструмента при обратном движении подвижного элемента скважинного инструмента. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления устройство задержки выполнено с возможностью задерживать перемещение первого соединительного элемента скважинного инструмента при обратном движении подвижного элемента скважинного инструмента.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления как скважинный инструмент, так и улавливающее устройство могут содержать устройство задержки.
В соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки может отсоединяться от скважинного инструмента и/или от улавливающего устройства. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки выполнено с возможностью установки между первым соединительным элементом улавливающего механизма и вторым соединительным элементом скважинного инструмента. Например, согласно одному варианту осуществления соединение первого соединительного элемента и второго соединительного элемента осуществляется при помощи устройства задержки, например, путем установки устройства задержки на первый соединительный элемент и второй соединительный элемент.
В соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки замедляет движение по меньшей мере одного элемента, присоединенного к улавливающему механизму (например, подвижного элемента скважинного инструмента, первого соединительного элемента или второго соединительного элемента), или по меньшей мере элемента, который является частью улавливающего механизма (например, относительное движение отклоняющего устройства и клетки улавливающего устройства). Например, согласно такому варианту осуществления устройство задержки может приводиться в действие посредством гидравлики (например, функционировать аналогично гидравлическому демпферу). Тем не менее, также может быть осуществлено дополнительное или альтернативное электромагнитное и/или механическое замедление по меньшей мере одного элемента. В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающий механизм сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять переход из первого режима во второй режим или наоборот в ответ на движение по меньшей мере одного элемента. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления улавливающий механизм сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять переход из первого режима во второй режим или наоборот лишь на протяжении некоторой части движения по меньшей мере одного элемента, например, в пределах завершающей части движения по меньшей мере одного элемента. В соответствии с одним вариантом осуществления указанная часть движения может находиться, например, в диапазоне последних 5%-50% движения по меньшей мере одного элемента (например, относительного движения клетки улавливающего устройства и отклоняющего устройства).
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления улавливающее устройство содержит клетку улавливающего устройства, в частности, внутри полого корпуса улавливающего устройства (т.е. внутри пространства, ограничиваемого полым корпусом улавливающего устройства). В соответствии с одним вариантом осуществления клетка улавливающего устройства является подвижной в осевом направлении относительно полого корпуса улавливающего устройства. В соответствии с одним вариантом осуществления клетка улавливающего устройства выполнена с возможностью улавливания и удержания второго рабочего элемента. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления клетка улавливающего устройства выполнена с возможностью улавливания и удержания по меньшей мере одного третьего рабочего элемента.
В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство и клетка улавливающего устройства выполнены с возможностью вращения относительно друг друга. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство установлено с возможностью вращения в клетке улавливающего устройства. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления клетка улавливающего устройства образует часть направляющего механизма. Например, согласно одному варианту осуществления отклоняющее устройство и клетка улавливающего устройства образуют направляющий механизм.
В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент выполнен с возможностью активации вторым рабочим элементом. Например, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления скважинный инструмент представляет собой байпасный инструмент многократной активации, т.е. инструмент, который может быть активирован для обеспечения байпасного потока в кольцевое пространство вокруг скважинного инструмента, при этом указанный инструмент выполнен с возможностью многократной активации (обеспечения байпасного потока). В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент выполнен с возможностью активации вторым рабочим элементом (например, деформируемым шаром или деформируемым стреловидным элементом) и деактивации (т.е. для остановки байпасного потока) третьим рабочим элементом (например, стальным шаром). В соответствии с дополнительным вариантом осуществления скважинный инструмент выполнен с возможностью активации и приведения в действие посредством одного и того же типа рабочего элемента (второго рабочего элемента).
В соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта скважинный инструмент может быть сконфигурирован с любой степенью детализации, описанной в одном или нескольких из следующих патентов или заявок на выдачу патента: US 4889199, US 5499687, US 2006/0113115, WO 2006/134446, WO 02/14650, US 2007/0107944 Al, WO 2011/061239, WO 2013/092532 и международная заявка PCT7EP2017/071251.
Выше были описаны и далее будут описываться иллюстративные варианты осуществления раскрытого в настоящем документе объекта со ссылкой на скважинное улавливающее устройство, скважинный инструмент, комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства и способ. Следует отметить, что, разумеется, также возможна любая комбинация признаков, относящихся к различным аспектам раскрытого в настоящем документе объекта. В частности, некоторые признаки были описаны или будут описываться со ссылкой на варианты осуществления, относящиеся к устройству, тогда как другие признаки были описаны или будут описываться со ссылкой на варианты осуществления, относящиеся к способу. Однако специалисту в данной области техники будет понятно из приведенного выше или последующего описания, что, если не указано иное, в дополнение к любому комбинации признаков, относящихся к одному аспекту, любые сочетания признаков, относящихся к другим аспектам или вариантам осуществления, например даже сочетания признаков вариантов осуществления, относящихся к устройству, и признаков вариантов осуществления, относящихся к способу, также рассматриваются в качестве раскрытых в настоящей заявке. В связи с вышесказанным следует понимать, что любой признак способа, выводимый из соответствующего явно раскрытого признака устройства, должен основываться на соответствующей функции признака устройства и не должен рассматриваться в качестве ограниченного конкретными элементами устройства, раскрытыми в связи с признаком устройства. Кроме того, следует понимать, что любой признак устройства, выводимый из соответствующего явно раскрытого признака способа, может быть реализован на основе соответствующей функции, описанной в способе с любым подходящим устройством, раскрытым в настоящем документе или известным из уровня техники.
Вышеописанные аспекты и варианты осуществления, а также дополнительные аспекты и варианты осуществления раскрытого в настоящем документе объекта очевидным образом следуют из примеров, которые будут описаны далее и пояснены со ссылкой на прилагаемые фигуры, при этом следует отметить, что эти примеры не ограничивают настоящее изобретение. Вышеупомянутые определения, комментарии и пояснения, в частности, также действительны для следующего подробного описания и наоборот. Кроме того, вышеупомянутые примеры и варианты осуществления комбинируются с примерами и вариантами осуществления, описанными ниже, и наоборот.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 представлен вид в разрезе комбинации скважинного инструмента и улавливающего устройства в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта.
На фиг. 2 представлена другая комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта.
На фиг. 3 представлен улавливающий механизм в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта.
На фиг. 4 представлена дополнительная комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства, содержащее улавливающее устройство и скважинный инструмент, в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта.
На фиг. 5 представлен вид в разрезе всей комбинации скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанной на фиг. 4.
На фиг. 6 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства, показанного на фиг. 5.
На фиг. 7 представлена комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм находится во втором режиме.
На фиг. 8 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства, показанного на фиг. 7.
На фиг. 9 представлена комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм находится во втором режиме, а смещающий элемент находится в сжатом состоянии.
На фиг. 10 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства, показанного на фиг. 9.
На фиг. 11 представлена комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм находится во втором режиме, а смещающий элемент находится в расширенном состоянии.
На фиг. 12 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства, показанного на фиг. 11.
На фиг. 13 представлено комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм снова находится в первом режиме.
На фиг. 14 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства, показанного на фиг. 13.
На фиг. 15 более подробно представлена клетка улавливающего устройства, показанного на фиг. 5.
На фиг. 16 более подробно представлено отклоняющее устройство, входящее в состав улавливающего устройства, показанного на фиг. 6.
На фиг. 17 представлен более подробный вид в разрезе отклоняющего устройства, показанного на фиг. 6.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Изображения на фигурах являются схематическими. Следует отметить, что на различных фигурах одинаковые или идентичные элементы обозначены одинаковыми позициями или позициями, которые отличаются только первой цифрой. Соответственно, описание аналогичных или идентичных признаков не повторяется в описании последующих фигур в целях избежание ненужных повторений. При этом следует понимать, что описание этих признаков на предыдущих фигурах является аналогичным для последующих фигур, если явно не указано иное.
На фиг. 1 представлен вид в разрезе комбинации 100 скважинного инструмента и улавливающего устройства в соответствии с вариантами осуществления раскрытыми в настоящем документе объекта.
В соответствии с одним вариантом осуществления комбинация 100 скважинного инструмента и улавливающего устройства содержит скважинный инструмент 102, например инструмент для циркуляции с многократной активацией, и скважинное улавливающее устройство 104. В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент 102 и скважинное улавливающее устройство 104 образует часть колонны, например бурильной колонны или колонны гибких труб. В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент 102 и улавливающее устройство 104 установлены/выполнены с возможностью установки таким образом, чтобы соединяться друг с другом, например, при помощи витков резьбы 106. В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент 102 содержит полый корпус 103 инструмента, а улавливающее устройство 104 содержит полый корпус 105 улавливающего устройства. В соответствии с одним вариантом осуществления витки резьбы 106 выполнены на поверхности полого корпуса 103 инструмента и полого корпуса 105 улавливающего устройства.
В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство 104 содержит первый соединительный элемент 108, выполненный с возможностью движения относительно (например, с возможностью движения внутри) полого корпуса 105 улавливающего устройства. В соответствии с одним вариантом осуществления движение первого соединительного элемента 108 переводит улавливающий механизм 109 из первого режима во второй режим. В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающий механизм 109 содержит подвижный элемент 110 (также именуемый первым подвижным элементом; например подвижным в осевом направлении элементом или отклоняющим устройством, варианты осуществления которого будут более подробно описаны ниже). В соответствии с дополнительным вариантом осуществления первый соединительный элемент 108 прикреплен к первому подвижному элементу 110 улавливающего устройства или предоставлен посредством указанного элемента. В соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта термин «подвижный в осевом направлении» означает подвижный в осевом направлении 111, т.е. параллельно продольной оси колонны.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления скважинный инструмент 102 содержит второй соединительный элемент 112, выполненный с возможностью движения относительно (например, с возможностью движения внутри) полого корпуса 103 инструмента. В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент 102 дополнительно содержит подвижный элемент 114 (частично показанный на виде в разрезе, представленном на фиг. 1; а также именуемый вторым подвижным элементом; например, подвижной в осевом направлении активационной втулкой). В соответствии с одним вариантом осуществления подвижный элемент 114 соединен с седлом 115 (например, содержит его) для приема рабочего элемента (также именуемого вторым рабочим элементом 116; и показанного полупрозрачным на фиг. 1). В соответствии с одним вариантом осуществления второй рабочий элемент 116 вводят в колонну на поверхности земли и нагнетают вниз для введения в контакт с поверхностью седла 115, чтобы обеспечить сдвиг подвижного элемента 114 под воздействием давления текучей среды, прикладываемого ко второму рабочему элементу 116. В соответствии с одним вариантом осуществления подвижный элемент 114 скважинного инструмента 102 содержит отверстия (не показаны на фиг. 1), которые могут быть совмещены с байпасными каналами в полом корпусе 103 инструмента, чтобы активировать инструмент и обеспечить байпасную циркуляцию в кольцевом пространстве (не показано на фиг. 1) вокруг полого корпуса 103 инструмента. В соответствии с одним вариантом осуществления второй рабочий элемент 116 может представлять собой шар, стреловидный элемент или любой другой элемент, подходящий для намеченной цели.
В соответствии с одним вариантом осуществления первый соединительный элемент 108 и второй соединительный элемент 112 выполнены с возможностью соединения (или соединены) друг с другом таким образом, чтобы передавать усилия (например, осевые усилия и/или вращательные усилия (вращающий момент)) между первым соединительным элементом 108 и вторым соединительным элементом 112 в осевом направлении 111. В соответствии с одним вариантом осуществления первый соединительный элемент 108 и второй соединительный элемент 112 выполнены с возможностью соединения (или соединены) при помощи шарнирного соединения. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления первый подвижный элемент 110 улавливающего устройства 104 и подвижный элемент 114 скважинного инструмента 102 выполнены с возможностью соединения (соединены) через первый соединительный элемент 108 и второй соединительный элемент 112 таким образом, чтобы передавать усилия в осевом направлении 111 между первым подвижным элементом 110 и подвижным элементом 114.
В соответствии с одним вариантом осуществления комбинация 100 скважинного инструмента и улавливающего устройства содержит устройство 118 задержки, которое задерживает перевод улавливающего механизма 109 из второго режима в первый режим. В соответствии с одним вариантом осуществления устройство 118 задержки выполнено с возможностью задерживать перевод улавливающего механизма 109 из второго режима в первый режим относительно движения подвижного элемента 114. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления второй рабочий элемент 116 удаляют с седла 115 путем проталкивания (продавливания) второго рабочего элемента 116 через седло 115. После того как произошло высвобождение второго рабочего элемента, он больше не прикладывает усилие к подвижному элементу 114. В соответствии с одним вариантом осуществления это позволяет подвижному элементу 114 возвращаться в свое закрытое положение (например, под воздействием усилия, прикладываемого смещающим элементом). Хотя второму рабочему элементу 116 необходимо некоторое время для движения от седла 115 к улавливающему механизму 109, устройство задержки обеспечивает то, что улавливающий механизм 109 находится во втором режиме достаточное время для захвата второго рабочего элемента 116.
В соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки соединено с улавливающим механизмом, чтобы задержать перевод от второго режима в первый режим.
В соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки 118 представляет собой часть скважинного инструмента 102. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления устройство задержки 118 соединено с подвижным элементом 114 скважинного инструмента 102 (например, прикреплено к нему). В соответствии с одним вариантом осуществления устройство задержки 118 соединено со вторым соединительным элементом 112 (например, содержит его).
В соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта во втором режиме любой рабочий элемент, например, второй рабочий элемент 116, захватывается улавливающим механизмом, тогда как в первом режиме рабочие элементы пропускаются (т.е. не захватываются улавливающим механизмом).
На фиг. 2 представлено другое комбинация 200 скважинного инструмента и улавливающего устройства в соответствии с вариантами осуществления раскрытыми в настоящем документе объекта.
Если не считать устройство задержки, комбинация 200 скважинного инструмента и улавливающего устройства подобна комбинации 100 скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанной на фиг. 1.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления устройство 118 задержки представляет собой часть улавливающего устройства 104. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления устройство 118 задержки соединено с первым подвижным элементом 110 улавливающего устройства (например, прикреплено к нему). В соответствии с дополнительным вариантом осуществления устройство задержки соединено с первым соединительным элементом 108 (например, содержит его). Однако устройство задержки может быть расположено в любом другом подходящем местоположении, например, напротив первого соединительного элемента 108.
На фиг. 3 представлен улавливающий механизм 109 в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта.
В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающий механизм содержит отклоняющее устройство 120, причем отклоняющее устройство выполнено с возможностью движения из первого положения (соответствующего первому режиму) во второе положение (соответствующее второму режиму) и наоборот. В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство 109 характеризуется наличием линии 124 улавливания и байпасной линии 126, разделенных частью 125 клетки. Отклоняющее устройство 120 содержит впуск 128 и выпуск 130, которые гидравлически соединены друг с другом, например, при помощи протока, отмеченного пунктирными линиями с позицией 132. Впуск 128 гидравлически соединен со скважинным инструментом 102 (не показанным на фиг. 3), в частности, чтобы позволить второму рабочему элементу 116 пройти из скважинного инструмента 102 во впуск 128.
В соответствии с одним вариантом осуществления перевод улавливающего механизма 109 между первым положением и вторым положением осуществляется посредством вращения отклоняющего устройства 120 относительно линии 124 улавливания. В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство выполнено с возможностью вращения в плоскости, которая проходит поперек осевого направления 111, например, в окружном направлении, обозначенном позицией 122 на фиг. 3. В соответствии с одним вариантом осуществления вращение отклоняющего устройства относительно линии 124 улавливания осуществляется посредством присоединения с возможностью вращения отклоняющего устройства к вращающемуся элементу (улавливающего устройства или скважинного инструмента). В соответствии с дополнительным вариантом осуществления вращение отклоняющего устройства относительно линии 124 улавливания осуществляется посредством осевого движения отклоняющего устройства 120 и направляющего механизма (не показанного на фиг. 3), который преобразовывает осевое движение во вращение отклоняющего устройства 120 относительно линии 124 улавливания (т.е. во вращательное движение).
В соответствии с одним вариантом осуществления устройство 118 задержки содержит смещающий элемент 134, который смещает линию 124 улавливания (или клетку улавливающего устройства, которая задает линию 124 улавливания) и согласно одному варианту осуществления (и в зависимости от относительного положения) также отклоняющее устройство 120 в обратном направлении 136, т.е. в направлении, которое соответствует переводу из второго режима в первый режим.
В соответствии с одним вариантом осуществления обратное направление 136 параллельно осевому направлению 111 и соответствует направлению, в котором подвижный элемент 114 скважинного инструмента 102 возвращается из активированного положения (например, с рабочим элементом 116 в седле 115) в деактивированное положение (например, без рабочего элемента 116 в седле 115). Смещающий элемент 134 может представлять собой пружину или любое другое подходящее устройство и может быть установлен между клеткой улавливающего устройства и полым корпусом 105 улавливающего устройства. В соответствии с одним вариантом осуществления устройство 118 задержки (и, в частности, смещающий элемент 134) расположено ниже по потоку относительно линии 124 улавливания, т.е. в области торцевой грани 138 линии 124 улавливания, которая расположена напротив отклоняющего устройства 120, например, как показано на фиг. 3. В соответствии с другими вариантами осуществления устройство 118 задержки (например, смещающий элемент 134) может быть расположено в любом другом подходящем местоположении. Осевое смещение линии 124 улавливания в обратном направлении 136 обеспечивает технический результат, заключающийся в том, что при совершении отклоняющим устройством 120 обратного движения линия улавливания следует этому обратному движению, и, следовательно, отклоняющее устройство 120 и линия 124 улавливания не двигаются относительно друг друга. При отсутствии такого относительного движения отклоняющего устройства 120 и линии 124 улавливания не происходит перевода между режимами, т.е. поддерживается второй режим улавливающего механизма. Только в том случае, если линия 124 улавливания не может следовать за дальнейшим движением отклоняющего устройства 120 (например, в результате механического ограничения, такого как стопорная поверхность, или механических ограничений (например, максимального удлинения) смещающего элемента), происходит перевод из второго режима в первый режим.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления линия 124 улавливания не смещается в осевом направлении, а смещается вращательно в обратном направлении вращения, что соответствует переводу из второго режима в первый режим. Такое вращательное смещение может осуществляться, например, при помощи создающей вращательный момент пружины (установленной, например, между линией 124 улавливания/клеткой улавливающего устройства и полым корпусом 105 улавливающего устройства).
Исходя из вышеупомянутых принципов, вариантов осуществления и примеров в следующем более подробном примере приведена реализация раскрытого в настоящем документе объекта изобретения. В частности, описывается функционирование улавливающего устройства в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что конкретные варианты осуществления, описанные ниже в настоящем документе, могут быть заменены альтернативными вариантами осуществления, описанным выше в настоящем документе, без отступления от объема раскрытого в настоящем документе объекта.
На фиг. 4 представлено дополнительная комбинация 300 скважинного инструмента и улавливающего устройства, содержащая улавливающее устройство 204 и скважинный инструмент 202, в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта. Следует отметить, что на фиг. 4 некоторые из изображенных элементов показаны в разрезе.
Улавливающее устройство 204 содержит улавливающий механизм 109 в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта. В частности, улавливающий механизм 109 содержит отклоняющее устройство 120, линию 124 улавливания, байпасную линию 126 и смещающий элемент 134 в качестве устройства задержки. Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство 204 содержит блокирующий элемент 140, выполненный в форме пластинчатой пружины. Когда улавливающее устройство 204 находится в первом режиме, блокирующий элемент 140 загораживает линию 124 улавливания.
В соответствии с одним вариантом осуществления линия 124 улавливания и байпасная линия 126 задаются клеткой 141 улавливающего устройства. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления клетка 141 улавливающего устройства расположена в полости 145, ограниченной полым корпусом 105 улавливающего устройства. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления смещающий элемент 134 смещает клетку улавливающего устройства 141 и, следовательно, линию 124 улавливания вверх (т.е. в направлении вверх по потоку). В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство 120 и клетка 141 улавливающего устройства выполнены с возможностью свободного вращения внутри полости 145.
В соответствии с одним вариантом осуществления скважинный инструмент 202 содержит удлиняющий элемент 142, который присоединен между отклоняющим устройством 120 и подвижным элементом 114 (не показанным на фиг. 4) скважинного инструмента 102. Таким образом, путем использования удлиняющего элемента подходящей длины стандартные скважинные инструменты могут быть приспособлены для использования с улавливающим устройством в соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта.
В соответствии с одним вариантом осуществления улавливающее устройство 204 дополнительно содержит направляющий механизм 144, который преобразует осевое движение отклоняющего устройства 120 относительно байпасной линии 126 (т.е. относительно клетки 141 улавливающего устройства в одном варианте осуществления) во вращательное движение отклоняющего устройства 120 относительно байпасной линии 126. В соответствии с одним вариантом осуществления направляющий механизм 144 содержит канавку 146 в отклоняющем устройстве 120 и направляющий штифт клетки 141 улавливающего устройства, движущийся в канавке 146 (направляющий штифт не показан на фиг. 4). В соответствии с одним вариантом осуществления направляющий штифт неподвижно соединен с байпасной линией (например, он предусмотрен в клетке 141 улавливающего устройства).
В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство 120 содержит выступ 148, который перегораживает байпасную линию 126 во втором положении, тогда как блокирующий элемент 140 перегораживает линию 124 улавливания в первом положении улавливающего механизма 109.
На фиг. 5 представлен вид в разрезе всей комбинации 300 скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанной на фиг. 4.
На фиг. 5 улавливающий механизм 109 находится в своем первом режиме, т.е. улавливающий механизм 109 выполнен с возможностью пропускания первого рабочего элемента (не показанного на фиг. 5). В соответствии с одним вариантом осуществления первый рабочий элемент представляет собой рабочий элемент, который способен проходить через седло 115 скважинного инструмента 202 без активации подвижного элемента 114.
На фиг. 6 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства 204, показанного на фиг. 5. В соответствии с вариантами осуществления раскрытого в настоящем документе объекта улавливающее устройство 204 содержит первый соединительный элемент 108, а скважинный инструмент 202 содержит второй соединительный элемент 112. В соответствии с одним вариантом осуществления первый соединительный элемент 108 и второй соединительный элемент 112 образуют часть шарнирного соединения 150. В соответствии с одним вариантом осуществления благодаря наличию шарнирного соединения 150 отклоняющее устройство 120 способно свободно поворачиваться относительно удлиняющего элемента 142 и относительно второго соединительного элемента 112.
В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство 120 содержит направляющий механизм, выполненный в форме по меньшей мере одной направляющей канавки 146 и по меньшей мере одного соответствующего направляющего штифта 147, образующих систему направляющих штифтов и направляющих канавок. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления система направляющих штифтов и направляющих канавок содержит две или более направляющих канавки 146 и два или более направляющих штифта 147, например, три направляющих канавки 146 и три направляющих штифта 147. Два или более направляющих штифта и две или более направляющих канавки снижают механическую нагрузку на каждый направляющий штифт и направляющую канавку, а также могут снизить неравномерную нагрузку на отклоняющее устройство 120.
В соответствии с одним вариантом осуществления шарнирное соединение 150 содержит роликовые опорные элементы 152, такие как шары, которые вставлены в пространство между первым соединительным элементом 108 и вторым соединительным элементом 112 через сквозное отверстие в отклоняющем устройстве 120, которое закрыто винтом 154.
В соответствии с одним вариантом осуществления в первом режиме проток 132 между впуском 128 отклоняющего устройства и выпуском 130 отклоняющего устройства направляет первый рабочий элемент к выпуску 130 и байпасной линии 126. В частности, в первом режиме выпуск 130 обращен к байпасной линии 126. Кроме того, чтобы не дать первому рабочему элементу попасть в линию 124 улавливания, в первом режиме блокирующий элемент 140 преграждает впуск в линию 124 улавливания.
На фиг. 7 представлено комбинация 300 скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм 109 находится во втором режиме.
В соответствии с одним вариантом осуществления давление текучей среды, действующее на второй рабочий элемент 116 в седле 115, перемещает подвижный элемент 114 вниз, т.е. в нисходящем направлении, которое соответствует осевому направлению 111, показанному на фиг. 7. Это нисходящее движение подвижного элемента 114 сдвигает отклоняющее устройство 120 вниз относительно клетки 141 улавливающего устройства, которая смещается в свое исходное (верхнее) положение посредством смещающего элемента 134. Благодаря наличию направляющего механизма 146, 147 это нисходящее (осевое) движение отклоняющего устройства 120 также приводит к вращению отклоняющего устройства 120 и, следовательно, к переходу во второй режим (который показан на фиг. 7).
Следует отметить, что на фиг. 7 смещающий элемент 134 находится в несжатом состоянии и сквозные отверстия 156 в подвижном элементе 114 не перекрываются с байпасными каналами 158 байпасного инструмента 202.
На фиг. 8 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства 204, показанного на фиг. 7. В соответствии с одним вариантом осуществления нисходящее движение отклоняющего устройства 120 в направлении клетки 141 улавливающего устройства убирает блокирующий элемент 140 за пределами линии 124 улавливания, а выступ 148 перегораживает байпасную линию 126 для предотвращения вхождения рабочего элемента, в частности второго рабочего элемента 116 (см. фиг. 7), проходящего через отклоняющее устройство 120, в байпасную линию 126 во втором режиме.
На фиг. 9 представлена комбинация скважинного 300 инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм 109 находится во втором режиме, а смещающий элемент 134 находится в сжатом состоянии. В положении, показанном на фиг. 9, сквозные отверстия 156 в подвижном элементе 114 перекрываются с байпасными каналами 158. В соответствии с одним вариантом осуществления третьи рабочие элементы 160 были введены в колонну и закрывают сквозные отверстия 156, тем самым блокируя или по меньшей мере уменьшая байпасный поток. Третьи рабочие элементы 160 (которые согласно одному варианту осуществления иногда именуют деактивирующими шарами) позволяют повысить давление выше по потоку относительно второго рабочего элемента 116 и, следовательно, обеспечивают проталкивание второго рабочего элемента 116 через седло 115.
На фиг. 10 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства 204, показанного на фиг. 9. Если сравнивать с фиг. 8, то можно увидеть, что отклоняющее устройство 120 совместно с клеткой 141 улавливающего устройства были сдвинуты дальше вниз, в результате чего происходит сжатие смещающего элемента 134. Это совместное движение отклоняющего устройства 120 и клетки 141 улавливающего устройства может осуществляться посредством примыкающих граней обоих элементов, например граней, которые примыкают в окружном направлении, и/или граней, которые примыкают в осевом направлении, таких как грани, показанные позицией 162 на фиг. 10. В соответствии с одним вариантом осуществления примыкающие грани предотвращают дальнейшее вращение отклоняющего устройства, тем самым передавая направленное вниз усилие (нисходящее движение подвижного элемента 114) к смещающему элементу 134, который в результате этого сжимается.
На фиг. 11 представлена комбинация скважинного 300 инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм 109 находится во втором режиме, а смещающий элемент 134 находится в расширенном состоянии.
После проталкивания второго рабочего элемента 116 через седло 115 третьи рабочие элементы 160 следуют за вторым рабочим элементом 116 вниз по потоку, т.е. в направлении улавливающего устройства 204. Далее, после проталкивания второго рабочего элемента 116 через седло 115 происходит по меньшей мере снижение направленного вниз усилия, действующего на подвижный элемент 114, и, следовательно, подвижный элемент 114 перемещается в направлении вверх по потоку под действием смещающего элемента 164 скважинного инструмента 202. Благодаря наличию осевого соединения отклоняющего устройства 120 с подвижным элементом 114 отклоняющее устройство 120 также движется вверх вместе с подвижным элементом 114. Однако благодаря наличию расширяющегося смещающего элемента 134, который воздействует на клетку 141 улавливающего устройства, перемещая ее вслед за восходящим движением отклоняющего устройства 120, на протяжении некоторой части восходящего движения (например, длины расширения смещающего элемента 134) не будет происходить изменения относительного положения отклоняющего устройства 120 и клетки 141 улавливающего устройства. Кроме того, пока клетка 141 улавливающего устройства следует за восходящим движением отклоняющего устройства 120 (т.е. пока не изменится относительное положение отклоняющего устройства 120 и клетки 141 улавливающего устройства), улавливающий механизм 109 не перейдет из второго режима к первому режиму. Таким образом, промежуток времени, в течение которого клетка 141 улавливающего устройства повторяет восходящее движение отклоняющего устройства 120, также называется в настоящем документе временем задержки. Иначе говоря, устройство задержки, воплощенное посредством смещающего элемента 134, задерживает перевод улавливающего механизма из второго режима в первый режим после активации обратного движения (восходящего движения) подвижного элемента 114 скважинного инструмента. Это позволяет второму рабочему элементу 116 и по меньшей мере одному третьему рабочему элементу 160 (при наличии) войти в линию 124 улавливания перед тем, как улавливающий механизм 109 улавливающего устройства 204 вернется в первый режим, что более подробно изображено на фиг. 12.
На фиг. 13 представлена комбинация 300 скважинного инструмента и улавливающего устройства, показанная на фиг. 5, при этом улавливающий механизм 109 снова находится в первом режиме. После расширения смещающего элемента 134 дальнейшее восходящее движение отклоняющего устройства 120 приводит к относительному перемещению отклоняющего устройства 120 и клетки 141 улавливающего устройства, что переводит улавливающий механизм 109 снова из второго режима в первый режим, как показано на фиг. 13.
Находясь снова в первом режиме, улавливающий механизм удерживает второй и третий рабочие элементы 116, 160 в линии 124 улавливания, что позволяет первому рабочему элементу 166 войти в байпасную линию 126 и, следовательно, обойти линию 124 улавливания для управления работой, например, скважинного инструмента, находящегося ниже по потоку относительно улавливающего устройства 204.
На фиг. 14 представлен более подробный вид в разрезе улавливающего устройства 204, показанного на фиг. 13.
На фиг. 15 более подробно представлена клетка 141 улавливающего устройства 204, показанного на фиг. 5. В соответствии с одним вариантом осуществления клетка улавливающего устройства содержит отверстие 168 для извлечения, через которое захваченные рабочие элементы 116, 160 могут быть извлечены из клетки улавливающего устройства (после извлечения клетки 141 улавливающего устройства из полого корпуса 105 улавливающего устройства). Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления клетка 141 улавливающего устройства содержит торцевую грань 170, например, торцевую грань 170, ориентированную в осевом направлении, на которую сконфигурирован воздействовать смещающий элемент 134. Согласно другим вариантам осуществления торцевая грань 170 может характеризоваться другим местоположением на клетке 141 улавливающего устройства.
На фиг. 16 более подробно представлено отклоняющее устройство 120, входящее в состав улавливающего устройства 204, показанного на фиг. 6. В соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство содержит три направляющие канавки 146, которые равномерно разнесены по окружности отклоняющего устройства 120.
На фиг. 17 представлен более подробный вид в разрезе отклоняющего устройства 120, показанного на фиг. 6. В частности, в соответствии с одним вариантом осуществления отклоняющее устройство 120 содержит первый соединительный элемент 108, который содержит канавку 172 шарнирного соединения 150. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления первый соединительный элемент 108 содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие 174, через которое роликовые опорные элементы шарнирного соединения 150 могут быть вставлены в канавку 172 (роликовые опорные элементы не показаны на фиг. 17).
Следует отметить, что любой раскрытый в настоящем документе объект (например, компоненты, элементы и устройства) не ограничивается конкретным объектом, описанным в некоторых вариантах осуществления. Скорее, раскрытый в настоящем документе объект может быть реализован различными путями и с различной степенью детализации на уровне устройства или стадий способа/функций, по-прежнему предоставляя указанную функциональность. Кроме того, следует отметить, что в соответствии с вариантами осуществления отдельный объект (например, элемент, устройство и т.п.) может быть предоставлен для каждой раскрытой в настоящем документе функции. В соответствии с другими вариантам осуществления объект (например, элемент, устройство и т.п.) сконфигурирован для предоставления двух или более раскрытых в настоящем документе функций. В соответствии с еще одними вариантами осуществления два или более объектов сконфигурированы для совместного предоставления раскрытой в настоящем документе функции.
Кроме того, хотя некоторые варианты осуществления относятся к определенным объектам, например, пружине сжатия, следует понимать, что каждая из этих ссылок рассматривается в качестве дополнительно и неявно раскрывающей соответствующую ссылку на соответствующий общий термин (например, смещающий элемент, который мог быть сконфигурирован для действия при растяжении и сжатии в осевом направлении или в направлении вращения) и/или на соответствующую функцию (например, смещение). Кроме того, считается, что другие термины, которые относятся к конкретным методикам, неявно раскрывают соответствующий общий термин с указанной функциональностью.
Кроме того, следует отметить, что, хотя иллюстративные скважинные инструменты и улавливающие устройства на фигурах содержат конкретные комбинации нескольких вариантов осуществления раскрытых в настоящем документе объекта, любое другое сочетание вариантов осуществления также возможно и считается раскрытым в объеме настоящей заявки, и, следовательно, объем раскрытого в настоящем документе объекта распространяется на все альтернативные сочетания двух или более индивидуальных признаков, упомянутых или очевидных из текста описания. Все эти различные сочетания составляют различные альтернативные примеры настоящего изобретения.
Следует отметить, что термин «содержащий» не исключает возможности наличия других элементов или стадий, и формы единственного числа не и исключают множественное число. Кроме того, элементы, описанные в связи с различными вариантами осуществления, могут объединяться. Следует также отметить, что ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничение объема формулы изобретения.
В соответствии с одним вариантом осуществления термин «адаптирован» включает в себя, кроме прочего, значение «выполнен с возможностью» и наоборот.
С целью подытожить некоторые из описанных выше вариантов осуществления настоящего изобретения отметим следующее.
Скважинное улавливающее устройство содержит улавливающий механизм, который выполнен с возможностью перевода между первым режимом и вторым режимом. Улавливающий механизм дополнительно выполнен с возможностью пропускания первого рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится в первом режиме, и улавливания второго рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится во втором режиме. Перевод между первым и вторым режимом активируется (или осуществляется) скважинным инструментом, который приводится в действие вторым рабочим элементом.
1. Скважинное улавливающее устройство, причем указанное улавливающее устройство содержит: улавливающий механизм, выполненный с возможностью перевода между первым режимом и вторым режимом; причем указанный улавливающий механизм выполнен с возможностью пропускания первого рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится в первом режиме; и указанный улавливающий механизм выполнен с возможностью улавливания второго рабочего элемента, когда улавливающий механизм находится во втором режиме; при этом улавливающий механизм содержит отклоняющее устройство, а улавливающее устройство дополнительно содержит линию улавливания, а также байпасную линию помимо линии улавливания; причем отклоняющее устройство содержит впуск и выпуск; выпуск гидравлически соединен с впуском; в первом режиме выпуск расположен обращенным к байпасной линии; и во втором режиме выпуск обращен к линии улавливания.
2. Улавливающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит первый соединительный элемент для соединения улавливающего механизма со вторым соединительным элементом скважинного инструмента, расположенного выше по потоку относительно улавливающего механизма, причем движение первого соединительного элемента переводит улавливающий механизм из первого режима во второй режим, и, в частности, первый соединительный элемент образует по меньшей мере часть шарнирного соединения.
3. Улавливающее устройство по п. 2, отличающееся тем, что отклоняющее устройство выполнено с возможностью передвижения из первого положения во второе положение, причем первое положение соответствует первому режиму, а второе положение соответствует второму режиму; и, в частности, движение первого соединительного элемента представляет собой осевое движение в первом направлении, а движение отклоняющего устройства из первого положения во второе положение включает в себя вращательное движение поперек осевого движения.
4. Улавливающее устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит направляющий механизм, который преобразовывает осевое движение во вращательное движение.
5. Улавливающее устройство по п. 4, отличающееся тем, что направляющий механизм содержит систему направляющих штифтов и направляющих канавок.
6. Улавливающее устройство по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащее: блокирующий элемент; причем указанный блокирующий элемент загораживает линию улавливания в первом режиме, в частности, блокирующий элемент представляет собой пластинчатую пружину, отгибаемую от линии улавливания во втором режиме.
7. Улавливающее устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что улавливающий механизм выполнен с возможностью перевода из второго режима в первый режим; причем указанное улавливающее устройство дополнительно содержит устройство задержки, которое задерживает перевод улавливающего механизма из второго режима в первый режим.
8. Улавливающее устройство по п. 7, дополнительно содержащее признаки любого из пп. 4-6, отличающееся тем, что устройство задержки содержит смещающий элемент, который смещает направляющий механизм, так что при обратном движении первого соединительного элемента в обратном направлении направляющий механизм следует за движением первого соединительного элемента, тем самым задерживая возврат из второго положения в первое положение.
9. Улавливающее устройство по п. 7, отличающееся тем, что устройство задержки приводится в действие гидравлически, электромеханически и/или механически.
10. Улавливающее устройство по любому из пп. 7-9, отличающееся тем, что время задержки, на которое задерживается перевод улавливающего механизма из второго режима в первый режим, адаптировано для улавливания второго рабочего элемента и по меньшей мере одного третьего рабочего элемента перед возвратом в первый режим, в частности, при этом второй рабочий элемент является активирующим элементом и по меньшей мере один третий рабочий элемент является деактивирующим элементом.
11. Улавливающее устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит: полый корпус улавливающего устройства; и клетку улавливающего устройства, расположенную внутри полого корпуса улавливающего устройства; при этом, в частности, клетка улавливающего устройства является подвижной в осевом направлении относительно полого корпуса улавливающего устройства.
12. Улавливающее устройство по п. 11, отличающееся тем, что отклоняющее устройство и клетка улавливающего устройства выполнены с возможностью поворота относительно друг друга.
13. Улавливающее устройство по любому из пп. 11 или 12, дополнительно содержащее признаки по п. 4, отличающееся тем, что направляющий механизм частично обеспечивается клеткой улавливающего устройства, в частности, направляющий механизм обеспечивается отклоняющим устройством и клеткой улавливающего устройства.
14. Скважинный инструмент, причем указанный скважинный инструмент содержит: полый корпус инструмента; и соединительный элемент, выполненный с возможностью движения внутри полого корпуса инструмента, а также с возможностью соединения с соединительным элементом улавливающего механизма, входящим в состав улавливающего устройства, на которое может устанавливаться полый корпус инструмента, причем улавливающее устройство по любому из пп. 2-13.
15. Комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства, содержащая: улавливающее устройство по любому из пп. 2-13 и скважинный инструмент, содержащий второй соединительный элемент, соединенный с первым соединительным элементом, входящим в состав улавливающего устройства, в частности, где скважинный инструмент представляет собой байпасный инструмент, и подвижный элемент является клапанной втулкой, выполненной с возможностью движения для выборочного открытия или закрытия байпасных каналов байпасного инструмента.
16. Комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства по п. 15, отличающаяся тем, что роликовые опорные элементы предусмотрены между первым соединительным элементом и вторым соединительным элементом.
17. Комбинация скважинного инструмента и улавливающего устройства по п. 16, отличающаяся тем, что первый соединительный элемент содержит первую канавку; второй соединительный элемент содержит вторую канавку, причем вторая канавка обращена к первой канавке; роликовые опорные элементы перемещаются как в первой канавке, так и во второй канавке для обеспечения вращения первого соединительного элемента относительно второго соединительного элемента, а также ограничения осевого движения первого соединительного элемента и второго соединительного элемента относительно друг друга.
18. Способ функционирования скважинного улавливающего устройства по любому из пп. 1-13, причем указанный способ предусматривает: перевод улавливающего механизма между первым режимом для пропускания первого рабочего элемента и вторым режимом для улавливания второго рабочего элемента.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает: поддержание улавливающего механизма во втором режиме в течение периода времени, достаточного для улавливания второго рабочего элемента и по меньшей мере одного третьего рабочего элемента, в частности, при этом второй рабочий элемент является активирующим элементом, а по меньшей мере один третий рабочий элемент является деактивирующим элементом.
20. Способ по п. 18 или 19, отличающийся тем, что указанный способ дополнительно предусматривает перемещение отклоняющего устройства из первого положения во второе положение, при этом первое положение соответствует первому режиму, а второе положение соответствует второму режиму.
