用于固井操作及之類(lèi)操作的快速連接用聯(lián)接件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】用于快速地將導(dǎo)管與端口連接和脫連的裝置和方法。在理想的實(shí)施例中，描述了用于快速地將水泥供給導(dǎo)管與頂部驅(qū)動(dòng)水泥旋轉(zhuǎn)接頭連接和脫連的快速連接用聯(lián)接件。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于固井操作及之類(lèi)操作的快速連接用聯(lián)接件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參照
[0002]本申請(qǐng)要求2012年4月29日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.61/639，949的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體上涉及和油田井口設(shè)備一起使用的固井設(shè)備，并且在具體的方面，涉及用于此類(lèi)設(shè)備的聯(lián)接件。

【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)油氣井已經(jīng)鉆成后，沿鉆孔的長(zhǎng)度典型地封固進(jìn)一套管。固井設(shè)備用于進(jìn)行該操作，并且典型地包括頂部驅(qū)動(dòng)水泥頭，其允許球或橡膠件在固井操作中落入井眼。所述水泥頭還必須能夠使水泥從水泥供給源向下流入井眼。針對(duì)這些要求的合適的固井設(shè)備包括頂部驅(qū)動(dòng)水泥頭，該水泥頭可以通過(guò)商業(yè)手段從貝克休斯公司(德克薩斯州，休士頓)獲得。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供用于將導(dǎo)管與端口快速連接或斷開(kāi)的方法和裝置。在描述的一實(shí)施例中，描述了一種快速連接用聯(lián)接件，其用于將水泥供給導(dǎo)管與頂部驅(qū)動(dòng)水泥旋轉(zhuǎn)接頭的端口快速連接或脫連。示例性的快速連接用聯(lián)接件包括插頭組件，其可逆地連接至水泥旋轉(zhuǎn)接頭上的炮栓式鎖止連接器。在炮栓式鎖止管上凸起的鍵將與炮栓式鎖止連接器的孔內(nèi)的互補(bǔ)的脊部相互配合。
[0006]在一實(shí)施例中，一鎖止裝置用于固定所述插頭組件而使其不在炮栓式鎖止連接器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用了鎖止銷(xiāo)以鎖住插頭組件使其就位，并阻止插頭組件相對(duì)水泥旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)。描述了一示例性的鎖止銷(xiāo)，其由水泥旋轉(zhuǎn)接頭保持，并且該鎖止銷(xiāo)可在解鎖位置和鎖定位置之間軸向運(yùn)動(dòng)。在鎖定位置，該鎖止銷(xiāo)將容納在插頭組件內(nèi)的互補(bǔ)的凹槽內(nèi)，由此阻止插頭組件旋轉(zhuǎn)。
[0007]在操作中，使用者可以快速并容易地將插頭組件和水泥旋轉(zhuǎn)接頭連接，而不需要使用錘子或其他工具。可以使用起重機(jī)來(lái)吊起并移動(dòng)插頭組件和附連的水泥導(dǎo)管至貼近水泥旋轉(zhuǎn)接頭的用于容納的炮栓式鎖止連接器(breech lock box connector)的位置。操作者可以隨后定向插頭組件，以便使插頭組件的鍵與孔內(nèi)的脊部形成有角度的偏移。插頭和炮栓式鎖止管隨后被插入該孔中。之后，使用者旋轉(zhuǎn)插頭組件以使插頭組件的鍵與所述孔內(nèi)的脊部對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)兩者對(duì)準(zhǔn)后，每個(gè)鍵優(yōu)選地位于一個(gè)脊部的后面并與脊部排成線(xiàn)，以阻止插頭組件從炮栓式鎖止連接器被抽出。隨后接合所述鎖止裝置以使插頭組件鎖定就位，以便其不能和炮栓式鎖止連接器一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)及另外的方面對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是容易理解的，同樣的，當(dāng)結(jié)合附圖考慮本發(fā)明時(shí)，通過(guò)參考下文詳細(xì)的描述，將更好理解本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)及另外的方面，在所有附圖中，類(lèi)似或相同的元件用類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示，其中:
[0009]圖1是示例性井眼固井操作的部分的側(cè)視圖；
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性插頭組件的等距視圖；
[0011]圖3是圖2中顯示的插頭組件的側(cè)視圖；
[0012]圖4是沿圖3中線(xiàn)4-4截取的截面圖；
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明在連接了插頭組件的狀態(tài)下的示例性水泥旋轉(zhuǎn)接頭的正視圖；
[0014]圖6是沿圖5中線(xiàn)6-6截取的截面圖；
[0015]圖7水泥旋轉(zhuǎn)接頭和插頭組件的正視圖，其顯示插頭組件正在被連接至旋轉(zhuǎn)接頭;
[0016]圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性聯(lián)接件的部分的放大的截面圖；
[0017]圖9是顯示為處于解鎖狀態(tài)的示例性水泥旋轉(zhuǎn)接頭和插頭組件的側(cè)視圖；
[0018]圖10是圖9的水泥旋轉(zhuǎn)接頭和插頭組件的側(cè)視圖，兩者顯示為目前處于鎖定狀態(tài)；
[0019]圖11是顯示處于未固定狀態(tài)的插頭組件和水泥旋轉(zhuǎn)接頭的部分的截面圖(局部用虛線(xiàn)表示)；
[0020]圖12是是顯示處于固定狀態(tài)的插頭組件和水泥旋轉(zhuǎn)接頭的部分的截面圖(局部用虛線(xiàn)表示)；
[0021]圖13是顯示為與聯(lián)接件的其他組件分離開(kāi)的示例性炮栓式鎖止管的等距視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1顯示了用于井眼的示例性固井操作的部分。管狀工作管柱10向下延伸進(jìn)井口 12。工作管柱10結(jié)合了固井裝置14，該固井裝置典型地包括球和/或栓塞，在固井操作過(guò)程中，將該球和/或栓塞送入工作管柱10內(nèi)。頂部驅(qū)動(dòng)水泥旋轉(zhuǎn)接頭16附裝至固井裝置14的上端。操作頂部驅(qū)動(dòng)水泥旋轉(zhuǎn)接頭16以接收水泥并將水泥傳輸通過(guò)固井裝置14中的流動(dòng)通道，以便水泥能夠向下流進(jìn)工作管柱10。圖1還顯示了具有附裝的插頭組件20的水泥管18。當(dāng)插頭組件20連接至水泥旋轉(zhuǎn)接頭16時(shí)，水泥能夠流動(dòng)至水泥旋轉(zhuǎn)接頭16。水泥管18和插頭組件20顯示為由滑車(chē)設(shè)備22吊起。
[0023]借助進(jìn)一步參考圖2至4，能更好的理解示例性插頭組件20的結(jié)構(gòu)和操作。插頭組件20包括附裝至管18的弧形剛性管部分24。具有吊裝部28的凸緣26從管部分24向上延伸。插頭30從管部分24向外延伸。在管部分24和插頭30內(nèi)限定有水泥流動(dòng)路徑32。炮栓式鎖止管34徑向地圍繞插頭30，并且如能從圖4和8中清楚地看到的那樣，炮栓式鎖止管通過(guò)套管36固定至插頭30，該套管優(yōu)選地允許炮栓式鎖止管34圍繞插頭30旋轉(zhuǎn)。圖13顯示了與插頭組件20的其他組件分離開(kāi)的炮栓式鎖止管34。凸緣38從炮栓式鎖止管34徑向地向外凸出，并且具有至少一個(gè)凹槽40。在顯示的實(shí)施例中，存在6個(gè)凹槽40。在優(yōu)選的實(shí)施例中，放大的可抓握把手42也徑向地圍繞插頭30，并且由螺栓44 (圖2)固定至炮栓式鎖止管34，以便當(dāng)把手42旋轉(zhuǎn)時(shí)將使插頭30旋轉(zhuǎn)。
[0024]炮栓式鎖止管34的外徑表面優(yōu)選地具有多個(gè)凸起的鍵46。關(guān)于圖2、3、4和8需要理解的是，鍵46排列成排(A、B和C)和豎直的列。所述鍵46沿各排A、B和C彼此間隔開(kāi)，同時(shí)沿各列彼此間隔開(kāi)。在一些實(shí)施例中，每排A、B和C存在六個(gè)鍵46，所述六個(gè)鍵以大致30度的角度彼此有角度地間隔開(kāi)。在某些實(shí)施例中，炮栓式鎖止管34還包括一排凸起的反旋轉(zhuǎn)止擋部47。在顯示的實(shí)施例中，存在六個(gè)止擋部，它們以大致30度角度的彼此間隔的關(guān)系布置。
[0025]借助參考圖5至10，能更好理解示例性的水泥旋轉(zhuǎn)接頭16的結(jié)構(gòu)。可以看到，水泥旋轉(zhuǎn)接頭16具有總體上箱型的主殼體50。中央軸向流動(dòng)孔52沿豎向穿過(guò)主殼體50。橫向流體流動(dòng)開(kāi)口 54、56延伸穿過(guò)主殼體50，并且允許中央軸向流動(dòng)孔52和水泥旋轉(zhuǎn)接頭16的外部之間的流體連通。管狀的炮栓式鎖止連接器58從主殼體50向外延伸。如圖11和12顯示的，用于容納的炮栓式鎖止連接器58限定內(nèi)孔60，內(nèi)孔60具有多個(gè)向內(nèi)突伸的脊部62。在孔60內(nèi)，脊部62彼此徑向地并軸向地間隔開(kāi)。優(yōu)選地，內(nèi)孔60還包括環(huán)形流體密封件63(圖8)，當(dāng)將插頭30插入孔60中時(shí)，環(huán)形流體密封抵接該插頭而形成流體密封。此外，內(nèi)孔60還具有一排向內(nèi)突伸的反旋轉(zhuǎn)鎖止止擋部48。止擋部48用于配合炮栓式鎖止管34的反旋轉(zhuǎn)止擋部47。
[0026]圖9和10顯示了鎖止銷(xiāo)64，其優(yōu)選地和水泥旋轉(zhuǎn)接頭16—起使用，并且用于將插頭組件20鎖定在相對(duì)于水泥旋轉(zhuǎn)接頭連接的位置。鎖止銷(xiāo)64優(yōu)選地由套管66保持，并且可在兩個(gè)位置間軸向地移動(dòng)。在如圖9所示的解鎖位置，鎖止銷(xiāo)64不阻止插頭組件20相對(duì)于水泥旋轉(zhuǎn)接頭16的旋轉(zhuǎn)。在如圖10所述的鎖定位置，鎖止銷(xiāo)64插在凸緣38的凹槽40中，并且將阻止插頭組件20相對(duì)于水泥旋轉(zhuǎn)接頭16的旋轉(zhuǎn)。在具體的實(shí)施例中，鎖止銷(xiāo)64具有把手部分68，可用于在解鎖位置和鎖定位置之間旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)鎖止銷(xiāo)64。
[0027]在操作中，使用者可以快速地將水泥導(dǎo)管18和水泥旋轉(zhuǎn)接頭16連接或脫連。為將插頭組件20連接至水泥旋轉(zhuǎn)接頭16，滑車(chē)設(shè)備22用于通過(guò)吊裝部28吊起并移動(dòng)插頭組件20，直到插頭組件20靠近水泥旋轉(zhuǎn)接頭16的炮栓式鎖止連接器58。使用者可以隨后抓住插頭組件20的把手42并旋轉(zhuǎn)插頭組件20至圖7顯示的大致位置。如圖7所示，在圖7中插頭組件20從豎直位置旋轉(zhuǎn)了大致30度。如圖11所示，該旋轉(zhuǎn)將使插頭組件20的鍵46成角度地布置在炮栓式鎖止連接器的孔60的脊部62之間，以便能夠?qū)⑴谒ㄊ芥i止管34完全地插入孔60。當(dāng)炮栓式鎖止管完全插入后，使用者將回向旋轉(zhuǎn)插頭組件20大致30度而回到如圖5所示的位置。該旋轉(zhuǎn)將使炮栓式鎖止管34的凸起鍵46移動(dòng)到如圖12所示的位置，其中，在孔60內(nèi)，每個(gè)鍵46位于一個(gè)脊部62的后面。并且，鍵46的每排A、B和C均位于成排的脊部62的后面。鎖止止擋部47將徑向地抵接孔60的止擋部48 (如圖12所示)，以阻止插頭組件進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)超過(guò)30度。在該位置中，插頭組件20不能從孔60軸向地抽出?，F(xiàn)在插頭組件20被連接至水泥旋轉(zhuǎn)接頭16。如上文描述的，現(xiàn)在使用者可以將鎖止銷(xiāo)64從解鎖位置(圖9)移動(dòng)至鎖定位置(圖10)。將鎖止銷(xiāo)64插進(jìn)凹槽40將阻止插頭組件20意外地旋轉(zhuǎn)并從水泥旋轉(zhuǎn)接頭16脫連?，F(xiàn)在水泥能夠沿水泥流動(dòng)路徑32從水泥導(dǎo)管18流入水泥旋轉(zhuǎn)接頭的橫向流動(dòng)開(kāi)口 54，并流入水泥旋轉(zhuǎn)接頭16的中央流動(dòng)孔52。
[0028]為將插頭組件20從水泥旋轉(zhuǎn)接頭16脫連，使用者將逆向進(jìn)行上述操作。將鎖止銷(xiāo)64從鎖定位置(10)移動(dòng)至解鎖位置(圖9)。使用者可以隨后旋轉(zhuǎn)插頭組件20大致30度至圖7所示的位置。隨后可以將插頭組件20從炮栓式鎖止連接器58的孔60軸向地抽出。
[0029]上文的描述參考了本發(fā)明的具體的實(shí)施例，用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，可以不脫離本發(fā)明的范圍和精神對(duì)對(duì)上文顯示的實(shí)施例進(jìn)行多種的改進(jìn)和變換。
【權(quán)利要求】
1.用于將流體導(dǎo)管可釋放地連接至端口的一種聯(lián)接件，所述聯(lián)接件包括: 附裝至所述流體導(dǎo)管的插頭組件，所述插頭組件具有:大致圓筒形插頭，所述圓筒形插頭用于將流體從所述流體導(dǎo)管運(yùn)送至所述端口 ；以及徑向地圍繞所述圓筒形插頭的大致圓筒形炮栓式鎖止管，在所述大致圓筒形炮栓式鎖止管上具有至少一個(gè)凸起的鍵； 與所述端口關(guān)聯(lián)的炮栓式鎖止連接器，所述炮栓式鎖止連接器包括形狀和尺寸成形為在其中容納所述圓筒形插頭和所述圓筒形炮栓式鎖止管的孔，并且所述孔具有至少一個(gè)徑向向內(nèi)突伸的脊部，以及； 其中，所述插頭組件通過(guò)如下方式而能夠固定至所述炮栓式鎖止連接器，即:將所述插頭組件以一旋轉(zhuǎn)角度插入所述孔中且使得所述至少一個(gè)凸起的鍵與所述至少一個(gè)徑向向內(nèi)突伸的脊部成角度地錯(cuò)開(kāi)；隨后旋轉(zhuǎn)所述插頭組件，以便所述至少一個(gè)凸起的鍵位于所述至少一個(gè)徑向向內(nèi)突伸的脊部的后面，并且從所述至少一個(gè)凸起的鍵與所述至少一個(gè)徑向向內(nèi)突伸的脊部所成的角度來(lái)看，所述至少一個(gè)凸起的鍵和所述至少一個(gè)徑向向內(nèi)突伸的脊部線(xiàn)性布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接件，其還包括一種鎖止裝置，所述鎖止裝置用于將所述插頭組件固定住而阻止所述插頭組件在所述炮栓式鎖止連接器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)接件，其中，所述鎖止裝置包括: 與所述端口關(guān)聯(lián)的鎖止銷(xiāo)，所述鎖止銷(xiāo)能夠在第一位置即解鎖位置和第二位置即鎖定位置之間運(yùn)動(dòng)；以及 與所述插頭組件關(guān)聯(lián)的凹槽，當(dāng)處于鎖定位置時(shí)，所述鎖止銷(xiāo)處于所述凹槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接件，其還包括徑向地圍繞所述插頭的把手。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接件，其中，存在多個(gè)鍵和多個(gè)脊部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接件，其還包括用于吊起所述插頭組件的吊裝部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接件，其還包括: 布置在所述圓筒形炮栓式鎖止管上的反旋轉(zhuǎn)止擋部；以及 在所述孔內(nèi)的反旋轉(zhuǎn)止擋部，所述圓筒形炮栓式鎖止管的反旋轉(zhuǎn)止擋部和所述孔內(nèi)的反旋轉(zhuǎn)止擋部的形狀和尺寸成形為彼此徑向地抵接，以限制所述插頭組件在所述孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
8.用于將水泥導(dǎo)管可釋放地連接至與井眼固井裝置關(guān)聯(lián)的水泥旋轉(zhuǎn)接頭的一種聯(lián)接件，所述聯(lián)接件包括: 附裝至所述水泥導(dǎo)管的插頭組件，所述插頭組件具有大致圓筒形插頭，用于將水泥從所述水泥導(dǎo)管運(yùn)送至所述水泥旋轉(zhuǎn)接頭；以及徑向地圍繞所述圓筒形插頭的大致圓筒形炮栓式鎖止管，在所述圓筒形炮栓式鎖止管上具有多個(gè)凸起的鍵； 位于所述水泥旋轉(zhuǎn)接頭上的炮栓式鎖止連接器，所述炮栓式鎖止連接器包括其形成和尺寸成形為在其中容納所述圓筒形插頭和所述圓筒形炮栓式鎖止管的孔，并且所述孔具有多個(gè)向內(nèi)突伸的脊部，以及； 其中，所述插頭組件通過(guò)如下方式而能夠固定至所述炮栓式鎖止連接器，即:將所述插頭組件以一旋轉(zhuǎn)角度插入所述孔中且使得所述鍵與所述脊部成角度地錯(cuò)開(kāi)；隨后旋轉(zhuǎn)所述插頭組件，以便所述鍵均位于所述脊部的后面，并且從所述鍵與所述脊部所成的角度來(lái)看，所述鍵和所述脊部線(xiàn)性布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)接件，其還包括一種鎖止裝置，所述鎖止裝置用于將所述插頭組件固定住，阻止所述插頭組件在所述炮栓式鎖止連接器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)接件，其中，所述鎖止裝置包括: 與所述端口關(guān)聯(lián)的鎖止銷(xiāo)，所述鎖止銷(xiāo)能夠在第一位置即解鎖位置和第二位置即鎖定位置之間運(yùn)動(dòng)；以及 與所述插頭組件關(guān)聯(lián)的凹槽，當(dāng)處于所述鎖定位置時(shí)，所述鎖止銷(xiāo)處于所述凹槽中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)接件，其還包括徑向地圍繞所述插頭的把手。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)接件，其還包括用于將所述插頭組件吊起的吊裝部。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)接件，其還包括: 布置在所述圓筒形炮栓式鎖止管上的反旋轉(zhuǎn)止擋部；以及 在所述孔內(nèi)的反旋轉(zhuǎn)止擋部，所述圓筒形炮栓式鎖止管的反旋轉(zhuǎn)止擋部和所述孔的反旋轉(zhuǎn)止擋部的形狀和尺寸成形為彼此徑向地抵接，以限制所述插頭組件在所述孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
14.一種用于將水泥導(dǎo)管的插頭組件可釋放地連接至與井眼固井裝置關(guān)聯(lián)的水泥旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的孔的方法，所述方法包括: 將所述插頭組件移動(dòng)至靠近所述水泥旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的孔，所述插頭組件具有插頭，所述插頭具有炮栓式鎖止管，所述炮栓式鎖止管具有徑向向外凸起的鍵； 定向所述插頭組件，以便所述徑向向外凸起的鍵與所述孔內(nèi)的向內(nèi)突伸的脊部成角度地錯(cuò)開(kāi)； 將所述插頭組件的插頭和炮栓式鎖止管軸向移動(dòng)進(jìn)所述孔中；以及 旋轉(zhuǎn)所述插頭組件，使得從所述徑向向外凸起的鍵與所述向內(nèi)突伸的脊部所成的角度來(lái)看，所述徑向向外凸起的鍵布置在所述向內(nèi)突伸的脊部后面，以阻止所述插頭組件從所述孔被抽出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括鎖住所述插頭組件，而阻止其相對(duì)于所述水泥旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，鎖住所述插頭組件的步驟包括:使與所述水泥旋轉(zhuǎn)接頭關(guān)聯(lián)的鎖止銷(xiāo)移動(dòng)而形成與位于所述插頭組件上的凹槽相接合的狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】E21B33/13GK104395551SQ201380022574
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月29日
【發(fā)明者】D·F·勞雷爾, D·K·鮑爾, C·J·佩特, K·R·凱尼格 申請(qǐng)人:貝克休斯公司