井下水龙头接头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于油气工业中的井下工具，且具体来说，涉及适合用于将易损坏的筛管或衬管送入到井筒中或适合用于定向钻井应用的水龙头接头。
【背景技术】
[0002]在完成油井或气井期间，防砂筛管或衬管位于井筒中。通常，筛管和衬管在工作管柱上降入井筒中，但通常不存在可供钻孔者将筛管放置到井中而不使管柱旋转以分解摩擦力的充足的工作管柱下坐重量。施加太大的井下重量可能过压缩下方的导管，由此导致损害。由于相关联的摩擦阻力在工作管柱中减少这一事实，使附接到筛管或衬管的工作管柱在插入在高角度/ERD (大位移钻井)或弯曲的井中时旋转是有利的，使得更容易观察且施加所测量的下坐重量以帮助使防砂筛管或衬管到达所计划的深度。然而，由于担心损害，通常不希望使筛管或衬管(可能具有易损坏附件)旋转。例如，如果筛管或衬管伸出，那么作为经施加扭矩的结果，可能发生屈曲。
[0003]在定向钻井应用中，使用井下钻井电机或旋转导向工具，通常将必需选择性地接合主钻柱与钻头或使其松开以允许钻头在某些时间独立于主钻柱进行旋转，以及在其它时间与钻柱一起旋转。
[0004]美国专利案第5，394，938号描述砾石填充筛管，其中流体可渗透中心管具有以可旋转方式安装在其上的筛管护套，因此可以在不向筛管护套施予扭矩的情况下使中心管或钻杆管柱旋转。此布置有利地防止将扭矩施加到筛管，但具有以下缺点:对于特定的应用，所述布置可用于能够选择性地向包含筛管和衬管的整个钻杆管柱施予全旋转。举例来说，可能希望具有通过从筛管释放送入工具且使送入工具旋转而从送入工具释放筛管的能力，以防止在部署期间筛管的不必要的向上移动。
[0005]美国专利案第5，323，852号揭示连接到钻杆管柱的螺丝钻砾石填充筛管，所述螺丝钻砾石填充筛管包含用以限制施加在筛管上的最大扭矩的扭矩限制装置。尽管此布置防止来自扭矩的过度施加的对筛管的损害，但所述装置不提供如用于送入工具的释放可能所需的等的扭矩的任何选择性施加。
[0006]美国专利案第6，244，345号描述位于转台上方的可锁定旋转设备，所述可锁定旋转设备允许操作人员选择性地使钻柱旋转同时可以在下方操纵测井电缆。此旋转设备的一个缺点是为了解锁或松开旋转以使得零件可以相对旋转，必须将重量放下在钻柱上。这在使用防砂筛管或衬管时将不是所希望的，因为在防砂筛管或衬管上放下的重量的作用可能使得所述筛管或衬管屈曲且受到损害。
[0007]美国专利案第6，516，878号描述用于切除和去除井筒壳体的区段的张力水龙头接头。压缩弹簧将位于切割机下方的矛刺维持在与管柱的旋转接合中，且所述矛刺抵靠着切割机下方的壳体安放。施加张力以克服压缩弹簧且使矛刺从管柱松开，因此可以使在矛刺上方的管柱旋转。这些工具的一个缺点是:它们不能在送入时使用，因为在接头下方的钻杆管柱必须固持在适当的位置以松开钻杆管柱且允许在上方的切割机的选择性旋转。【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目标是提供克服现有技术水龙头接头的至少一个缺点或多个缺点的水龙头接头。
[0009]本实用新型的至少一个实施例的目标是提供一种水龙头接头，其允许将接头上方的钻杆管柱的旋转选择性地通过接头传送到井下设备，例如筛管、衬管组合件、或下方的钻头。
[0010]本实用新型的至少一个实施例的另一目标是提供一种水龙头接头，其中可以实现在接头上方的钻杆管柱与接头下方的井下设备(例如筛管、衬管组合件或钻头)之间的相对旋转而没有在接头处的压缩或张力。
[0011]本实用新型的至少一个方面的另一目标是提供满足上述目标的井下水龙头接头。
[0012]本实用新型的另外的目的和目标将从以下描述变得显而易见。
[0013]根据本实用新型的第一方面，提供一种用于在工作管柱中在工作管柱和井下设备之间的连接的水龙头接头，所述接头包括第一基本上圆柱形主体，其包含具有布置在其上的一或多个第一齿的套管部分；第二基本上圆柱形主体，其部分位于所述套管部分内，且所述主体经布置以相对于彼此旋转；滑动套管，其包含布置在其上以与所述第一齿相互接合的第二齿；所述滑动套管在其中所述第一和第二齿松开的第一位置与其中所述第一和第二齿接合的第二位置之间可轴向移动；以及用以接合所述滑动套管与所述第二圆柱形主体的构件。
[0014]所述滑动套管可以可操作以与第二圆柱形主体接合，或可以与第二圆柱形主体键入口 ο
[0015]因此，在滑动套管锁定到第二主体的情况下，所述接头可以经布置使得将齿锁定在或者接合位置或者松开位置中。
[0016]优选地，滑动套管借助接头中的压差移动。压差可以通过使球落入到井下设备的球座中产生，所述井下设备例如筛管、衬管组合件或位于接头下方的钻头。
[0017]替代地，滑动套管可以通过液压系统操作。任选地，滑动套管可以通过机械系统移动。
[0018]在第一实施例中，第一圆柱形主体是顶部接头，其包含用于将所述顶部接头连接到工作管柱的构件。第二圆柱形主体可以是内部心轴，其包含用于将所述内部心轴在下部末端处连接到井下设备的构件。所述井下设备可以是用于送入或悬挂衬管或筛管的设备。替代地，所述井下设备是定向钻井设备。
[0019]优选地，所述第一和第二主体包含穿过其的中心孔，使得接头具有轴向穿过其而延伸的中心孔。此布置允许测井电缆和其它工具定位成穿过接头，且还允许流通流体等通过接头和钻杆管柱(如果需要)。
[0020]优选地，轴承套管位于所述第一和第二主体之间以提供相对于彼此的平滑旋转。
[0021]优选地，接头包含至少一个剪切销，其将滑动套管连接到第二圆柱形主体。
[0022]更优选地，滑动套管包含至少一个制动爪。以此方式，初始压差将使得剪切销进行剪切且滑动套管将移动，使得第一和第二齿相对于彼此轴向移动。
[0023]制动爪随后可以接合滑动套管与第二圆柱形主体以将接头锁定在第一或第二位置中的任一者中。
[0024]在优选实施例中，接头初始地安放在第一位置中，其中滑动套管固持到第二圆柱形主体，其中第一和第二耦合部分松开。优选地，耦合部分包括齿。在此布置中，第二圆柱形主体可以相对于第一圆柱形主体旋转。如果第一圆柱形主体连接到钻杆管柱，那么此布置允许钻杆管柱旋转，同时附接到第二圆柱形主体的设备将保持静止。通过施加差压，剪切销可以进行剪切且滑动套管将在第二主体上轴向移动直到制动爪在第二位置中接合滑动套管。第二位置具有经接合的第一和第二耦合部分，其中优选地耦合部分包括齿，且因此钻杆管柱和第一圆柱形主体的旋转将使得第二圆柱形主体随第一圆柱形主体旋转。
[0025]优选地，耦合部分包括齿。
[0026]任选地，落球座可以位于接头内，优选位于第二基本上圆柱形主体中，以便提供用于产生在接头中的压差的构件。
[0027]优选地，偏置构件位于第一圆柱形主体和滑动套管之间。优选地，偏置构件包括弹簧。以此方式，套管可以朝向第一或第二位置偏置。
[0028]有利地，滑动套管可以并有分度套管。以此方式，销和凹槽布置可以允许滑动套管选择性地围绕第二主体旋转，且轴向移动，因此接头可以选择性地接合或松开任何数目次。
[0029]在一个实施例中，井下设备包括用于衬管或筛管的送入或安放工具。替代地，井下设备包括定向钻井设备。
【附图说明】
[0030]现将仅通过举例参考以下图式描述本实用新型的实施例，在所述图式中:
[0031]图1是穿过在未锁定配置中的根据本实用新型的第一实施例的水龙头接头的截面视图；
[0032]图2是穿过在第二锁定配置中的图1的接头的截面视图；
[0033]图3是穿过图2的线A-A的截面视图；
[0034]图4是在未锁定配置中的根据本实用新型的另一实施例的水龙头接头的截面视图；
[0035]图5是穿过在未锁定配置中的根据本实用新型的另一实施例的水龙头接头的截面视图；
[0036]图6是穿过在锁定配置中