控制系统的联通及锁通工具以及用于对安全阀进行锁通并与地面进行联通的方法

专利名称：控制系统的联通及锁通工具以及用于对安全阀进行锁通并与地面进行联通的方法
控制系统的联通及锁通工具 以及用于对安全阀进行锁通并与地面进行联通的方法
本分案申请是基于申请号为2004800275460、申请日为2004年10 月27日、发明名称为"控制系统的联通及锁通工具以及用于对安全阀 进行锁通并与地面进行联通的方法"的中国专利申请的分案申请。 与相关申请的交叉引用
本申请要求享有如下申请的优先权于2002年10月3日提交的 第60/514946号美国专利申请，该申请的全部公开内容都被结合到本 申请中作为参考；于2003年10月27日提交的第60/514883号美国专 利申请，其全部内容都被结合到文中作为参考。 技术领域及
背景技术：
在烃类物的勘探和开采领域，常常希望将一些阀应用在井下环境 中，以控制流体的迁移。在某些情况下，这些阀包括一关闭部件，该 部件可被定位成越过管柱的流通面积，从而遮断关闭部件下方的井筒。 这样的阀通常被称为安全阀。位于得克萨斯州休斯顿市的Baker Oil Tools公司出品了油管回收式安全阀(TRSV)，这种安全阀的零件号 码是H826103H0。这样的安全阀广泛而又可靠地应用在全世界范围 内。但是，由于井下的恶劣条件，所有井下部件的工作寿命都是有限 的。当TRSV无法以最佳状态工作时，要达到可贏利的烃采收率而涉 及的成本就会增加。在此情况下，希望将原先的TRSV锁定在通流状 态，并与一个依赖于测井电缆的安全阀联通，进而对其实施控制，其 中，安装该安全阀是为了承担原TRSV的功能。用于实现该联通的装 置在本领域中是公知的，但每种此类装置都存在缺点。本领域中的技 术进步始终能带来收益，并被充分地采纳。

发明内容
本申请公开了一种联通及通流锁定(锁通)装置。该装置包括一锁通(lock叩en)部分，其包括一锁卡件，该锁卡件被用来与安全阀 关闭构件上的转换型廓体相接合。装置还包括一联通部分，其被用来 旋转地使一个切割器与安全阀中的一个非环形液压腔筒相对正，并利 用该切割器在轴向上切入到液压腔筒中。
本申请还公开了一种选择性的夹套，其包括 一套管，该套管具 有一个或多个指状物，其中的至少一个指状物具有一连接特征部；以 及一粗大端，其中的粗大端向套管的径向外侧延伸。夹套还包括一锁 卡阻抑件，其可与锁卡件相接合，以阻止其与其它结构接合起来。
此外，本申请还公开了一种油管回收式安全阀，其包括 一壳体；
一安装在壳体上的流管； 一关闭构件，其利用可被选择性剪断的螺紋 安装在壳体上，该关闭构件可对流管作出响应而进行工作； 一偏置构 件，其与流管保持可操作连通；以及一种液压控制流体，其与流管保 持可加压的联通关系。
本申请还公开了一种方法，该方法用于在利用原有控制管线的条 件下取代油管回收式安全阀的功能，该方法包括步骤将一联通及锁 通工具下放到井筒中；将所述工具定位在油管回收式安全阀中；以及 剪断油管回收式安全阀中的螺紋，以使油管回收式安全阀的 一个关闭 构件在纵向上移动。该方法还包括操作对关闭构件进行切换，以将 该构件锁定在通路状态；对一切割器进行定向，并与油管回收式安全 阀的活塞腔筒在纵向上建立流体联通关系。


下面参见附图，在这些附图中，相同的元件具有同样的数字标号， 其中
图1A-1C中的剖视图表示了一种TRSV，该TRSV是对本申请 文件背景技术部分中所指出的现有TRSV略微进行改动而获得的；
图2A國G、 3A画G、 4A國G、 5A國G、 6A-G、 7A-G、 8A-G、 9A-G、 IOA-G、以及11A-G都是一些延长的连续图，表示的是联通及锁定装 置的一种实施方式在处于各个依次作动状态时的情形；
图12是对突出部110所作的放大视图，该视图表示出了凿状的边图13- 16表示了图2A-G到11A-G中某些部件的替代部件。
具体实施例方式
参见图1A-C，本领域技术人员应当能认识到图中表示出了 TRSV10的大部分部件。除了在对联通及锁通工具进行讨论以及针对 TRSV中那些本身即为新特征的特征进行讨论时顺便提及之外，文中 不对大部分部件作具体的描述。所示TRSV上那些与现有TRSV存在 区别、且代表了本发明组成部分的部件包括螺紋12和一型廓体14。 从图中看不出螺紋12与现有技术TRSV中的螺紋有何改变，但实质 上，该螺紋经过了改动。在一种实施方式中，螺紋12被制成了窄截面 的螺紋(其厚度例如约为标准方螺紋型面的1/2)。该螺紋可由镍合金 等合金制成，且可经过退火处理，以到达指定的屈服强度(低于配对 部件的强度)。另外，在某些应用条件下，可将螺紋的某些区段去掉(将 螺紋从内径尺寸向外径尺寸进行研磨，以便于基本上磨平螺紋或完全 磨透)以达到所需的切力值。可获得任何切力值。这样的设计还允许 将工具拆卸下来，进而允许去掉被剪切的部分。在执行切断时，舌板 (关闭构件)16相对于TRSV壳体11在纵向上移动。通过将舌板相 对于壳体11转换(移动)到使一部分舌板位于TRSV10中一锁定突 出部18后方的位置处。舌板16无法再次关闭，因而被锁定在通路状 态。应当指出的是螺紋12的剪切强度被选定为与舌板组件上任何现 有其它构件的强度相等。这可防止出现意外的剪断以及相关的问题。
如上文提到的那样，在市售TRSV上增加的另一个新特征是型廓 体14。型廓体本身与文中所述的功能相关，而不是与支撑该型廓体的 部件相关。在图示的实施方式中，型廓体14是由一套管104实现的， 但如果需要的话，可以很容易地将该型廓体制为TRSV10壳体11的 一个一体部分。设置型廓体14是为了对一个对正装置进行定向，其中 的对正装置例如是一个对位夹套，该对位夹套对一个切割器进行定向， 而切割器是联通及锁通工具的一个组成部件，下文将对此作进一步的 讨论。型廓体14确保了切割器通过切入到 一个非环形的液压室中而形
7成连通，其中的液压室包括原有TRSVIO的一个活塞腔筒20(液压室)。 本领域技术人员能够领会到原有TRSVIO的活塞腔筒20与控制管 线22保持流路连接一通常是液压连接，而控制管线22则与控制场所 保持联通，控制场所可以位于远处，且可以是地面上的场所。通过切 入到活塞腔筒20中，就能使活塞腔筒20所使用的联通介质(例如液 压流体)进入到TRSVIO的内部中，因而可被用来与后来安装的替代 阀进行联通，其中的替代阀例如是一个井缆回收式安全阀(WRSV)。 与后安装阀的这种联通就意味着可利用原先的控制管线22、从原先的 远程场所或地面场所对该后安装阀进行控制。
参见图2A-G,图中表示了文中所述的联通及锁通装置30，其被 布置在TRSVIO的内部，在图中，该装置处于非作动状态，且已被一 合适的钻杆送到此处(图中未示出)，设置该装置是为了取代TRSVIO 的功能。装置30包括许多相互配合、并能按照预定的次序相对运动的 部件，其中，例如位于装置30上端的部件和更靠近装置30井下部分 的部件可同时动作或依次动作。为了清楚起见，首先对各个部件之间 的相互连接关系进行描述，对这些部件的工作过程也只是顺便提到， 而且只有在该顺便提到有助于更好理解时才这样作。在先对部件进行 描述之后，再详细地介绍装置30的工作过程。在对部件进行描述时， 参照图2A-G就足够了，无需再参见其它附图。但应当指出的是由 于该工具的运动，某些视图能更容易地表示某些部件。在每个附图中， 部件上都标注有数字标号，以避免表达模糊。参照其它附图也是有利 的。
从装置30的上端(图中的左侧)开始， 一打捞颈32与一上部轴 套34处于联通状态。打捞颈32的下端处还包括一弹簧垫圏36,其用 于减轻工具被完全打击时的冲击力。在螺紋40处，打捞颈32与上部 轴杆38螺紋连接。上部轴杆38的下端与轴杆42在螺紋44处螺紋连 接起来。在一种实施方式中，为了防止无意中脱开螺紋44，采用了一 个或多个调节螺钉46。在上部轴杆38的外部上，在靠近螺紋44(其 位于上轴杆的内部)的位置处设置了具有斜坡边缘50的止动爪凹陷
848。边缘50与止动爪54上的斜坡边缘52存在联系。止动爪54与上部锁卡心轴56存在联系。上部锁卡心轴56还包括一上部C形圏58，并沿下井方向延伸向一个或多个剪切螺钉60。剪切螺钉60将上部锁卡心轴56可释放地附接在上部锁卡夹套62上，而上部锁卡夹套62则通过螺紋66和调节螺钉68与上部锁卡延长部64实现螺紋连接。上部锁卡延长部64的内部具有凹陷(或多个凹陷)70，用于在装置30的作动过程中容纳止动爪54的一部分。
上部锁卡夹套62沿井下方向延伸，其终点位于夹套的型廓体72处，该夹套型廓体72被用来与TRSV10上的一个锁止型廓体74相接合。可以认识到锁止型廓体74包括一凸肩76，当该凸肩与夹套型廓体72上的凸肩78相结合时就实现了止动。在一种实施方式中，两凸肩的切割方向相反，以便于在不受支撑时能保持一个工作位置。当装置30被驱动时，夹套型廓体72被锁卡支撑件80支撑着而处于与锁止型廓体74相接合的状态。该支撑作用是由锁卡支撑件80的表面82施加的。可以理解引道坡84有助于锁卡支撑件80运动到位于夹套型廓体72下方的支撑位置处。
相对于上部锁卡夹套62的动作，装置30可选择性地或非选择性地运行。这效果是由选择夹套81完成的，选择夹套81具有一粗大端83、 一夹套连接件85、以及锁卡夹套阻抑件87。连接件85按照两种形式中的一种与锁卡心轴56上的凹陷91相联系。其中的一种形式是指开始时连接件85与凹陷91相接合，且工具未处于选择性接合模式。第二种形式是指连接件85未与凹陷91相接合。在这种构造中，锁止夹套阻抑件87与将夹套型廓体72向内促顶的上部锁卡夹套62保持联系，其中，该促顶作用可防止其与TRSV型廓体74进行接合。在油井中安装有多个TRSV,且所针对的那个TRSV的位置比第 一个TRSV的位置深，则就可以采用这种构造。在选择模式下，利用粗大端83在合适的深度上将夹套62释放。由于TRSV中密封孔的内部尺寸是最小的，所以粗大端将卡在该密封孔中。如果是在向上运动时卡住的，则选择夹套81将移动而与型廓体72脱离联系，从而允许型廓体72与TRSV的型廓体74相接合。因而，在使用中，装置30运行到刚好低于目标TRSV的位置处，然后再被拉回以选择性地与该TRSV进行接合。在选择夹套81的促动作用下，连接件85与凹陷91接合，以防止在随后选择夹套81干扰锁卡夹套56的工作。
上部锁卡心轴56通过剪切螺钉86驱动锁卡支撑件80。 一旦锁卡支撑件80处于所需的位置之后，角平面88将抵靠在斜面90上。随后，作用在上部锁卡心轴56上的向下作用力将剪断螺钉86。
上部锁卡心轴56的下端92与引导件94 (图中在两处标注了该部件的数字标号，以清楚地表示其范围)相互接合。引导件94为切割器保持器96和切割器的止动爪98提供支撑，并与保持器和止动爪铰接着。在图示的实施方式中，切割器止动爪98包括一緩冲器99,用于限制径向运动。切割器止动爪98被设计成可转动到与非环形的液压活塞腔筒20对正的位置，并直至转动到大约180° (在一实施方式中)，与此同时，将切割器的刀片IOO延伸到一个位置处，该位置与一个大于装置30外部尺寸的较大直径尺寸相当，且具有一个与TRSV10活塞腔筒20的上位孔相对正的位置。切割器止动爪98被设计成与装置30中一些部件的轴向向下运动相一致，其可仅沿轴向(如图所示)或轴向与径向同时运动地(在对相关部件相互作用定时的操纵下)切入到活塞腔筒20中，其中，装置30的部件包括上部锁卡心轴56以及随之运动的部件，下文将对此进行讨论并作详细描述。
切割器止动爪98的运动是由套管104中的型廓体102造成的，其中的套管104通过对位夹套108而布置在TRSV10的内部，其中的对位夹套108包括对位突出部110。对位夹套108被心轴112向外促顶，从而追随着型廓体102的动作，心轴112包括锥台形(frustoconial)的区段114、 116。设置两倾斜的截头锥段是为了将切割器止动爪促顶到切割位置。对于引导件94与心轴112之间的间隙，设置了两个相对的角度，以增强初始时的径向切割运动，并确保在切入到腔筒20之前完成径向运动。心轴112被保持在适当的位置，同时，对位夹套108被向下促顶，以实现将对位夹套108向外分裂。心轴112保持在适当位置的效果是由其上端实现的，在上端处，心轴112在螺紋118和调节螺钉120处与锁卡支撑件80实现螺紋接合。因而，心轴120悬挂在锁卡支撑件80上。应当指出的是套管104还包括一槽缝106，以明确地确定对位突出部110的位置。
对位夹套108的运动通过在引导件94槽缝124中的对位夹套滑动件122使得引导件94产生运动。
在穿过对位夹套108下端的有头螺钉126处，引导件94的下端可轴向滑动地安装到一套环128上，该套环在心轴112上滑动，并具有对夹套108和引导件94进行对中的功能。引导件94还具有与有头螺4丁 126相配合的槽缝127。
在一种实施方式中，心轴112向下延伸的距离约为27英寸，以适应TRSV中流管和储能弹簧的长度。心轴112的下端通过螺紋130和调节螺钉132与内套管134实现螺紋连接。内套管134的下端通过剪切螺钉146与外套管148实现连接。外套管148的下端通过螺紋152和调节螺4丁154与下部锁卡心轴150相连接。在心轴112的内部，轴杆42向下延伸超出心轴112的下端而到达滑动件140处，轴杆42的末端是制有螺紋的连接部136和调节螺钉138。滑动件140被滑动地容纳在内套管134中。弹簧销142和滑动件140的下端144被安装在内套管134中。在滑动件142的内部安装了下部轴杆156，其与滑动件140在144用剪切螺钉158连接起来。在凹陷145处，弹簧销142带着滑动件140进行滑动。下部轴杆156继续向下而穿过下部锁卡心轴150，并到达一个尺寸扩大的井下末端处，该末端处具有两个斜面160、 164，两斜面具有在合适的时刻、按照作动次序(下文将进行描述)将下部锁卡夹套162向外促顶的功能，以使表面163与TRSV的转换型廓体165相接合。表面160和164限定被一机加工槽分割开的单个斜面，在制造装置时利用该机加工槽来简化制造(在加工所需的空间方面)。
下部轴杆的延长部170通过螺紋166和调节螺4丁 168与下部轴杆156螺紋连接着。下部轴杆延长部170 ^皮布置在心轴延长部172中，而心轴延长部172自身则通过有头螺4丁 174与下部锁卡心轴150进行 连接。在心轴延长部172的外部设置了止动爪支撑件174。止动爪支 撑件174包括一具有一定型廓的上部段176，其具有分别面向上方和 下方的斜面178、 180。斜面178、 180具有驱动定位止动爪182的作 用。当型廓体176向止动爪的枢轴点184的上方或下方移动时，止动 爪182产生致动作用。止动爪182自身包括一上方作用表面186和一 下方回缩表面188，这两个表面与型廓体176相互作用，它们的作用 分别是驱动止动爪和使止动爪回缩。在止动爪支撑件174上安装了一 个C形圏190。 C形圏190与沟槽192和194相互作用，以1更于在用 足够大的作用力使C形圈l卯越过凸肋196塌缩、由此将支撑件移动 到所需位置之后，能保持着止动爪支撑件174的作动位置和回缩位置。 环绕着心轴延长部172还设置了一个卡环195，用于在其它部件向下 运动时移动止动爪支撑件174，从下文对工作过程的讨论能清楚地理 解其中所述的运动。沟槽192、 194被设置在止动爪壳体197上。止动 爪壳体197通过螺紋200与端帽198相连接。端帽198还通过螺紋202 和调节螺钉204与下部轴杆延长部170连接。另外，端帽198包括一 O形圏206。 操作
上文对联通及锁通工具从上端到下端进行了描述，并稍微提到了 各个部件之间的相互作用。在下文的章节中，申请人将参照全部附图 对装置的完整工作过程进行描述。可以理解该装置将被送入到井下， 并到达一个TRSV10处，该TRSV10具有区别于现有TRSV的、文中 所述的独特特征。参见图2A-G，工具处于下井位置，但尚未开始产 生任何动作。参见图3A-G，在这些图中，已经开始执行动作，表现 为夹套型廓体72已自然地向外卡入到TRSV10上的锁止型廓体74 中。在图示的实施方式中，选择夹套81尚未被用到，因而，其被表示 为在连接件85处伸入到凹陷91中而与其接合。应当指出的是由于 夹套型廓体72上的凸肩78与TRSV10的锁紧型廓体74上的凸肩76 是反切的，所以，处于该状态的工具可以并且也的确能保持一定的重
12量。由反切结构保持的重量足以允许上部轴杆38的斜角50压在止动 爪54上，从而〗吏得止动爪54和上部锁卡心轴56向井下移动。该运动 过程将使得剪切螺钉60受载而剪断。直到止动爪54径向向外移动而 进入到上部锁卡延长部64的凹陷70中时，用来剪断剪切螺钉60的栽 荷才出现。在止动爪54移动到凹陷54中之后，斜边50不再承压在止 动爪54上，因而，载荷^皮去掉。此时，止动爪54和上部锁卡心轴56 简单地位于图3D所示的位置上，直到受到下文描述的作用为止。上 部轴杆38与上方的部件一事实上还包括其下方的部件(下文将进行讨 论)继续向下运动。应当指出的是在止动爪54嵌卡到凹陷70中的 同时，锁卡支撑件80将在夹套型廓体72的下方移动。 一旦锁卡支撑 件80被正确地定位在夹套型廓体72下方之后，联通及锁通装置实际 上就被锁定在了 TRSV10中，且不会从该位置移走，直到夹套型廓体 72不再受到锁卡支撑件80的支撑时为止。
与此同时，利用夹套型廓体72的支撑，轴杆42继续向下移动， 使得滑动件140带着弹簧销142、下部轴杆156、下部轴杆延长部170、 端帽198、止动爪壳体197、以及止动爪182向井下移动。应当指出的 是心轴延长部172并不向下移动，且由于卡环125位于心轴延长部 172的下端，所以止动爪支撑件174无法带着止动爪壳体197向下移 动。由于止动爪支撑件174不能向下移动，所以止动爪支撑件174上 具有一定型廓的上部段176被促顶着而与枢转点184上方的止动爪 182作动表面186相接触，从而使得止动爪向外移动。止动爪的向外 移动具有两个功能首先，在螺紋12被剪断的情况下，将舌板16完 全开启，从而使其位于TRSV10中突出部18的后方；其次，可对与 TRSV10凸肩183有联系的止动爪182凸肩185上的重量进行定位和 保持。C形圏190有助于将止动爪保持在所需的位置上，其中的C形 圈从其原先位于凹陷192中的回缩位置越过凸肋196而进入凹陷194 中。
随着定位止动爪182定位在确定的位置上，部件156、 170、 198、 197和182不再向井下移动。因而，滑动件140在下井方向上的进一
13步运动将会剪断剪切螺钉158，而该螺钉预先将滑动件140与下部轴 杆156连接起来，并允许滑动区域145经弹簧销142进行滑动，直到 滑动件140的下端144与下部锁卡心轴150接触为止。下部锁卡心轴 150的向下运动使得下部锁卡夹套162在表面160、 164上向外移动， 由此增大了外径尺寸一直到表面163与TRSV10中的转换型廓体165 相接合为止。与此同时，下部锁卡心轴150通过带头螺钉174使心轴 延长部172以及下部锁卡夹套162进一步向下移动。直接参见图3F 和图4F可见，在该运动之后，螺紋12被剪断，由此使得舌板16移 动到突出部18的后方，从而将舌板16锁定在通路状态。如上文提到 的那样，心轴延长部172在此同时也向下运动。这种没有其它效果的 向下运动由将与止动爪支撑件174的凸肩175相接触的凸肩173进行 限制。在两凸肩173、 175相互接触之后，C形圏190被从凹陷194 移回到凹陷192中，使得止动爪支撑件174上带有型廓的上部段176 与止动爪182的回缩表面188相互作用，由此使得止动爪182与TRSV 凸肩183脱开，并回缩到作动之前的状态。在止动爪182回缩的同时， 下部锁卡夹套162到达下部轴杆156面向下方的表面167处，下部轴 杆156允许下部锁卡夹套162嵌卡回其作动前的尺寸中，但却处于表 面167下方的不同位置上。该运动使工具的下端与TRSV脱离开，并 结束了锁通操作过程。对于操作人员而言，锁通操作结束的标志就是 一旦止动爪182和夹套162与TRSV10脱开之后，工具将下降约8英 寸。图4A-4G表示了在下降了约8英寸之后工具上各部件的位置。
随着锁通操作完成，就到了与旧的活塞腔筒20联通的时间，以便 于可安装一个新的井缆回收式安全阀，并从原先的控制管线22进行操 作。可以看到利用位于图4A和图4B所示位置的工具，上部轴套 34与止动爪54相接触，由此重新对这些止动爪施加了载荷，而这些 止动爪在开始执行锁通操作时通过移动进入到凹陷70中而被卸栽。参 见图6，可以领会到随着上方部件32、 36、 34、 38进一步向下运动， 止动爪54纟皮促顶向下方，由此将上部锁卡心轴56也向下促顶。该运 动对剪切螺钉86施加了载荷，并在选定的载荷下将螺钉剪断，从而使
14得引导件94开始向下运动，而该引导件94自身将对位夹套108向下 促顶。在这一点上应当指出的是将对位夹套108的向下促顶并非是 在对位突出部110处对位夹套108的上边缘进行作用，而是在夹套的 短端109处进行促顶，在各个附图中，短端用虚线表示以标注其位置， 而且在图8D、 9D、 10D中，还用偏斜的虚线来表示短端109是如何 相对于心轴112产生作用的。由此可清楚地看出通过斜角95和心轴 颈缩113的组合作用将夹套上的短的指状物向内促顶。
对位夹套108随着向下移动，其将在原先TRSV10的凹陷区域lll 中向外移动，由此使得对位突出部IIO位于对位型廓体14上。为了使 附图能最为清楚地表示出装置的运动，将对位突出部表示在与其所需 的最终对正位置转过180度的原先位置上。可以理解对位型廓体14 环绕着TRSV的周长，其形状如同一前密后开的拖鞋，从而，不论初 始下放时联通及锁通装置处于什么样的定向姿态，对位突出部110都 将被对位型廓体14上的某一部分托住，由此能转动到对正位置，以允 许切割装置形成所需的联通。还需要指出的是通常是不使用装置30 的，直到从原先的完井后经过足够长的时间才使用该装置，足够长的 时间后，井下表面上易于形成积垢。由于易于出现这样的状况，所以 希望在工具突出部110上设置凿状的切割边缘，以切割穿过积垢，从 而使得突出部能与预期的那样紧随着型廓体14。在图12中用标号208 示意性地表示了凿状的切割特征。
参见图7C和图7D,在图示的状态下，装置已将对位夹套108旋 转，由此使引导件94位于合适的位置中。在该合适的对正位置上，切 割器止动爪98和切割器IOO被定位在原先TRSV10活塞腔筒20的纵 向上方。上部轴杆38及其相关部件的进一步向下移动使得上部锁卡心 轴56、引导件94、以及切割器止动爪98与切割器IOO—起继续向下 移动，从而与心轴112的锥台形区段114、 116接触，以对切割器进行 定位，由此开启了与活塞腔筒20的联通通道。 一旦切割器被正确地定 位之后，槽缝127的用途就变得明显了。在这一点上，在此过程中， 对位夹套108已被旋转，并掉落到其位于TRSV10上的保持槽缝中，从而无法再向下运动，但切割器100仍然位于活塞腔筒20的上方。上 部锁卡心轴56及其相关部件(上文已作介绍)进一步的向下运动使得 切割器100沿纵向向下移动到锥台部分114、 116上，并进入TRSVIO 的活塞腔筒20中，从而切入到活塞腔筒20中的路径中，由此将 TRSV10的内部与来自于原控制管线表面或其它远程地点联通。为了 使引导件94向下运动以允许切割器进入到活塞腔筒20中，引导件94 必须能相对于对位夹套108移动。槽缝127使这样的运动变为可能。 图8D表示了位于活塞腔筒20内部空间内的切割器。在这一点上，参 见图9，工具将被从井下环境中拉出，因而为随后送入的WRSV或其 它替代阀或工具让路。在开始利用打捞颈32向井上牵拉之后，上部轴 杆38在上部锁卡心轴56中向上移动，直到上部轴杆38的底端斜角 48托在环体58上为止，从而，上部轴杆38可向上拉上部锁卡心轴70。 另外，切割器止动爪未受到锥台结构114、 116的支撑，并被切割器保 持器96恢复到其原先未作动时的位置。图9、 10、以及图ll表示了 这样的情形。随着打捞颈达到最大延伸，上部锁卡心轴56移动返回到 其原先位置，在该位置上，上部锁卡延长部64上的凸肩与引导件94 重新与锁卡支撑件80接触。进一步的向上牵拉解除了对夹套型廓体 72的支撑，从而型廓体将塌缩，进而与TRSV10脱开，这样，工具可 从井孔中撤出。
作为对上文讨论的控制系统联通及锁通工具第一实施方式的进一 步描述，可用替代部件来取代某些部件。这些替代部件可以单独地取 代上述的那些部件，也可成组地或全部集中地取代上述的部件。
在一种备选部件中，图2C所示的切割器止动爪98被改动为在心 轴112的外部上滑动。切割器止动爪98a (参见图13)被制成包括滑 动区域400，其具有一个角度，该角度被计算成与心轴112相对于切 割器角度的外部尺寸相配合。在使用过程中，该区域400在心轴112 的外部上滑动。这样的结构设计为切割器止动爪98a提供了更大的稳 定性，这是由于使止动爪在其全部运动过程中更大比例的表面积受到 支撑。在某些应用中，这样的设计是有利的。在其它方面，工具的工作过程与上述的过程相同。
在另一种备选部件中，对图2E所示的下部轴杆156进行了改动， 且图14表示出了改型的下部轴杆156a。 一组扇段404被布置成与一 凹陷402相接合，同时在界面406处保持着与滑动件140的接触。扇 段404被内套管134的内部保持在接合位置上。在内套管134a的内部 设置了一个凸部407，以允许扇段404向外移动而脱离下部轴杆156a 上的凹陷402。 一旦脱离之后，该装置的工作过程就与上述相同了。
该备选构造使得工具能承受下部轴杆上的冲击载荷，同时，可以 在不将剪切螺钉158过早剪断的情况下将工具送入井下。
参见图15,图中表示了又一种部件，其是对图2F所示部件的改 型一即下部轴軒156和下部轴杆延长部170。如上所述，并如图2F所 示，下部轴杆156利用螺紋与下部轴杆延长部170进行连接。还采用 了调节螺钉168来防止两部件之间产生相对转动。如图15所示，下部 轴杆和下部轴杆延长部被一延长的下部轴杆408取代。轴杆408包括 一夹套支撑件410，其利用剪切构件412连接到轴杆408上。夹套支 撑件410提供了原来由图2F所示表面160和164提供的斜角。因而， 可以理解，夹套支撑件410的作用在于在装置的工作过程中，在合 适的时刻将下部锁卡夹套162向外促顶。如上文提到的那样，夹套支 撑件410通过剪切螺钉等剪切构件412连接到轴杆408上，因而，如 果需要的话，通过在剪切螺钉上施加足够大的预定载荷以将它们剪断， 就能实现二者的分离。如果工具遇到 一个阻碍锁卡件正确地扩张到预 期沟槽中的障碍物时，上述的设计就具有重要作用。除了其它因素之 外，出现上述阻碍的原因可以是岩屑或定位错误的问题。在此情形下， 图2F所示的工具可能会被卡住。图15所示的详细改型则解决了这种 潜在的问题，其通过将螺钉412剪断而允许延长的下部轴杆408相对 于夹套支撑件410移动，进而允许装置继续工作。
参见图16，在前文所述实施方式的最后一种替代部件中，图2G 所示的端帽198被改成了两个部件 一端帽安装件414和一个端帽头 416。端帽安装件414被安装到下部轴杆延长部170或延长的下部轴杆408上一这取决于采用的是那一种实施方式。为了对图16进行讨论， 表示的是轴杆408，但可以理解能采用任一种轴杆。在螺紋418和调 节螺钉410处进行安装，所述安装阻止这些部件之间出现相对运动。 与图3G所示的上述实施方式相同，端帽安装件414上带有螺紋200。 端帽安装件414被连接到端帽头416上。如图所示，端帽头416利用 螺紋422紧固起来。端帽头416包括流体旁通口 424,以减小下放工 具时的流体阻力。还要指出的是端帽头可由黄铜或其它较软的材料 制成，以便于在井孔中下放工具时能减轻对密封孔的损伤。
可以理解本申请中上文所述的工具可釆用这些替代部件中的任 一部件、任何一组部件、或全部替代部件。
尽管上文已表示并描述了本发明的优选实施方式，但在不悖离本 发明思想和保护范围的前提下，可作出多种形式的改动和替换。因而， 不难理解上文对本发明的描述是例示性的，而非限定性的。
权利要求
1.一种油管回收式安全阀，其包括一壳体；一安装在壳体上的流管；一关闭构件，其利用可被选择性剪断的构件安装在壳体上，该关闭构件可对流管作出响应而进行工作；一偏置构件，其与流管保持工作联系；以及一液压控制流体，其与流管保持可加压的联通关系。
2. 根据权利要求1所述的油管回收式安全阀，其特征在于壳体 还包括一个位于其中的对位型廓体。
3. 根据权利要求l所述的油管回收式安全阀，其特征在于壳体 还包括一个锁定突出部，其被设计成在将可剪断构件剪断之后将关闭 构件保持在通路位置。
4. 根据权利要求l所述的油管回收式安全阀，其特征在于壳体 还包括一锁止型廓体，其被设计为与一个随后下放的、具有互补型廓 体的联通及锁定工具相接合。
5. 根据权利要求2所述的油管回收式安全阀，其特征在于所述 对位型廓体位于一套管上，该套管被安装在该油管回收式安全阀上。
6. —种方法，该方法用于在利用原控制管线的条件下取代油管回 收式安全阀的功能，该方法包括步骤将一联通及锁通工具下放到井筒中； 将所述工具定位在油管回收式安全阀中；剪断油管回收式安全阀中的可剪切构件，以使油管回收式安全阀 的关闭构件可动；对关闭构件进行转换，以将该构件锁定在通流状态； 对一切割器进行定向；以及与油管回收式安全阀的活塞腔筒在纵向上建立流体联通关系。
7. 根据权利要求6所述的、用于在利用原控制管线的条件下取代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于还包括步骤去掉联通及 锁通工具。
8. 根据权利要求6所述的、用于在利用原控制管线的条件下取代 油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于还包括步骤下放一井缆 回收式安全阀。
9. 根据权利要求8所述的、用于在利用原控制管线的条件下取代 油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于还包括步骤用来自于原 控制管线的液压流体压力控制井缆回收式安全阀。
10. 根据权利要求6所述的、用于在利用原控制管线的条件下取 代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于所述剪断步骤包括将 工具上的一型廓体接合到关闭构件上的一转换型廓体上，并向下促顶 型廓体，以向可剪切构件施加载荷并将其剪断。
11. 根据权利要求6所述的、用于在利用原控制管线的条件下取 代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于所述转换步骤包括使 关闭构件在一油管回收式安全阀壳体中位于一突出部的后方，以便于 将关闭构件锁定在通路状态。
12. 根据权利要求6所述的、用于在利用原控制管线的条件下取 代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于对切割器进行定向的步 骤包括操作使油管回收式安全阀中的一型廓体与一对位装置相接合； 旋转所述对位装置；相对着对位装置旋转切割器，以将其转动到一个与非环形液压腔 实现旋转对正的位置。
13. 根据权利要求6所述的、用于在利用原控制管线的条件下取 代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于建立流体联通关系的步 骤包括操作驱动切割器使其进入到液压腔内，以切断其中的一个开 n 。
14. 根据权利要求13所述的、用于在利用原控制管线的条件下取 代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于所述驱动作用只是轴向上的。
15. 根据权利要求13所述的、用于在利用原控制管线的条件下取 代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于所述驱动作用是沿轴 向和径向同时进4t的。
16. 根据权利要求8所述的、用于在利用原控制管线的条件下取 代油管回收式安全阀功能的方法，其特征在于下放井缆回收式安全阀 的步骤包括操作在井缆回收式安全阀的上端和下端设置密封件，所 述密封件靠着油管回收式安全阀中的密封孔进行密封。
全文摘要
本发明公开了一种联通及锁通装置，其包括一锁通部分，其包括一锁卡件，该锁卡件被设计为与一安全阀关闭构件上的转换型廓体相接合。该装置还包括一联通部分，其被设计为使切割器与安全阀中的一个非环形液压腔筒旋转对正，并利用该切割器在轴向上切入到液压腔筒中。本发明还公开了一种方法，该方法用于在利用原控制管线的条件下取代安全阀的功能，该方法包括步骤将一联通及锁通工具下放到井筒中；将所述工具定位在油管回收式安全阀中；剪断安全阀中的螺纹，以使油管回收式安全阀的一个关闭构件成为可动的。该方法还包括步骤对关闭构件进行转换，以将该构件锁定在通流状态；对一切割器进行定向；并与安全阀的活塞腔筒在纵向上建立流体联通关系。
文档编号E21B29/08GK101493002SQ20091000786
公开日2009年7月29日 申请日期2004年10月27日 优先权日2003年10月27日
发明者S·C·斯特拉坦, T·S·迈尔利 申请人:贝克休斯公司