БЫСТРОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ТРУБ СТВОЛА СКВАЖИНЫ
FAST CONNECTION FOR PIPES OF WELL TUBES

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к соединительным узлам, используемым в нефтегазовой отрасли, а, в частности, к соединительному узлу, функционально присоединяющему бурильную трубу к обсадной трубе и выполненному с возможностью сопротивления осевой и скручивающей нагрузкам.
[0002] Во время бурения и заканчивания скважин, содержащих углеводороды, обсадную трубу как правило вставляют в ствол скважины и используют для прокладывания стенок ствола скважины. Обсадная труба может затем быть перемещена к ее окончательному месту расположения в стволе скважины с использованием, например, бурильной трубы или других типов труб ствола скважины, отходящих от участка на поверхности. В некоторых случаях обсадная труба и бурильная труба изготовлены на буровой площадке одновременно таким образом, чтобы спускать сдвоенную колонну в ствол скважины, причем бурильная труба изготовлена и расположена в колонне обсадных труб. Однако одновременное создание соединений одной трубы, вставленной в другую, и соединений обсадной трубы во время введения сдвоенной колонны в ствол скважины является сложным.
[0003] Для исключения необходимости одновременного изготовления обсадной трубы и бурильной трубы, обсадную трубу обычно сначала изготавливают и вводят в ствол скважины первой, а затем подвешивают в стволе скважины на заранее заданном участке. Затем бурильную трубу изготавливают и вводят в ствол скважины и проводят до возможности соединения с обсадной трубой на инструменте для спуска колонны обсадных труб, соответствующем обсадной трубе. Осуществление присоединения бурильной трубы к обсадной трубе может являться сложным и обычно требует заранее заданного уровня крутящего момента и/или давления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0004] Приведенные ниже фигуры включены для иллюстрации некоторых аспектов настоящего изобретения и не должны рассматриваться в качестве исчерпывающих вариантов реализации изобретения. Раскрываемый объект изобретения допускает значительные модификации, изменения, комбинации и эквиваленты по форме и функции без отклонения от объема настоящего изобретения.
[0005] На фиг.1 показана морская нефтегазовая платформа, которая может реализовать один или большее количество принципов настоящего изобретения в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0006] На фиг.2 показан разобранный изометрический вид соединительного узла, показанного на фиг. 1, в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0007] На фиг. 3A и 3B показаны последовательные виды сбоку в разрезе соединительного узла, показанного на фиг. 1, в первой конфигурации в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0008] На фиг. 4A и 4B показаны последовательные виды сбоку в разрезе соединительного узла, показанного на фиг. 1, во второй конфигурации в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
[0009] На фиг.5 представлен вид сбоку в увеличенном масштабе с частичным разрезом винтовой втулки, показанной на фиг.2, в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Настоящее изобретение относится к соединительным узлам, используемым в нефтегазовой отрасли, а, в частности, к соединительному узлу, функционально присоединяющему бурильную трубу к обсадной трубе и выполненному с возможностью сопротивления осевой и скручивающей нагрузкам.
[0011] Раскрыт соединительный узел, выполненный с возможностью использования для присоединения бурильной трубы к колонне обсадных труб. Соединительный узел может содержать верхний переходник и нижний переходник, причем верхний переходник выполнен с возможностью введения в нижний переходник или вставки в него другим способом для завершения соединения. После присоединения надлежащим образом соединительный узел может выдерживать осевые нагрузки (натяжение и сжатие), скручивающие нагрузки (скручивание или вращение сочетания бурильной трубы и обсадной трубы) и гидравлического давления. Раскрытые варианты реализации могут являться преимущественными в применениях, в которых сдвоенные колонны (обсадная труба, содержащая бурильную трубу внутри) спускают от участка на поверхности. В соответствии с настоящим изобретением полная колонна обсадных труб может быть собрана, спущена в скважину и подвешена, а бурильная труба может быть собрана и спущена в колонну обсадных труб до обеспечения соединительным узлом ее соединения. После присоединения надлежащим образом соединительного узла бурильная колонна может перемещать обсадную трубу дальше в ствол скважины.
[0012] Со ссылкой на фиг. 1 изображена морская нефтегазовая платформа 100, которая может реализовать один или большее количество принципов настоящего изобретения в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. Несмотря на то, что на фиг. 1 изображена морская нефтегазовая платформа 100, специалистам в данной области техники будет понятно, что раскрываемые в настоящем изобретении принципы и варианты реализации одинаково подходят для использования в или на нефтегазовых платформах других типов, таких как наземные нефтегазовые платформы или платформы, расположенные в других географических участках. Кроме того, раскрываемые в настоящей заявке принципы и варианты реализации могут являться полезными в любом применении, в котором требуется быстрое присоединение приспособления к находящейся в стволе скважины трубе.
[0013] Как показано, платформа 100 может являться полупогружной буровой платформой, содержащей палубу 102 и подводный трубопровод или водоотделительную колонну 104, отходящую от палубы 102 к подводному устью 106 скважины, расположенному на морском дне 108. Подводное устье 106 скважины может содержать одно или большее количество противовыбросного оборудования 110. Платформа 100 содержит вышку 112 и подъемное устройство 114 для подъема и спуска бурильной трубы или бурильной колонны 116. Стол ротора и ведущая труба 118 также расположены на палубе 102 для облегчения установки и опускания бурильной колонны 116. Термин “бурильная колонна”, используемый в настоящем описании, может относиться к одному или большему количеству типов известных в данной области техники соединенных протяженностей труб ствола скважины и может без ограничения включать бурильную трубу, загрузочную колонну или насосно-компрессорную колонну.
[0014] Ствол 120 скважины проходит под подводным устьем 106 скважины и был пробурен через различные пласты 122 почвы. Обсадная труба или колонна 124 обсадной трубы может быть расположена внутри ствола 120 скважины и другим способом быть закреплена (например, подвешена) с возможностью освобождения на подводным устье 106 скважины или воле него. Термин "обсадная труба" в настоящем описании использован для обозначения трубчатой колонны, обычно используемой для прокладывания стволов скважины. Обсадная труба фактически может быть известного специалистам в данной области техники типа «хвостовик», и может быть изготовлена из любого материала, такого как сталь или композитные материалы, и может быть разделена на участки или непрерывна.
[0015] В изображенном варианте реализации инструмент 126 для спуска колонны обсадных труб может быть присоединен или другим образом прикреплен к внутренней части колонны 124 обсадных труб. Инструмент 126 для спуска колонны обсадных труб может обеспечивать возможность прикрепления бурильной колонны 116 к колонне 124 обсадных труб таким образом, что бурильная колонна 116 может быть использована для перемещения колонны 124 обсадных труб дальше вниз скважины в стволе 120 скважины. Для достижения этого может быть задействован соединительный узел 128, причем соединительный узел 128 содержит нижний переходник 130 и верхний переходник 132. Как показано, нижний переходник 130 может быть соединен с инструментом 126 для спуска колонны обсадных труб или другим образом присоединен к нему. В некоторых вариантах реализации, например, нижний переходник 130 может быть посредством резьбы присоединен к инструменту 126 для спуска колонны обсадных труб. В других вариантах реализации нижний переходник 130 может быть механически прикреплен к инструменту 126 для спуска колонны обсадных труб, например путем использования одного или большего количества механических крепежных элементов (например, болтов, винтов, штифтов, пружинящих колец и т.д.), или одного или большего количества выступов или ключей. В других вариантах реализации сочетание резьбовых и механических крепежных элементов может быть использовано для присоединения нижнего переходника 130 к инструменту 126 для спуска колонны обсадных труб. По меньшей мере в одном варианте реализации нижний переходник 130 может быть заранее установлен на инструменте 126 для спуска колонны обсадных труб перед развертыванием в скважине.
[0016] Верхний инструмент 132 для спуска может быть присоединен и другим образом прикреплен к дальнему концу бурильной колонны 116 и отходить в скважину от платформы 100. Каждый из нижнего и верхнего переходников 130, 132 может быть выполнен в трубчатой форме и проходящее через них осевое отверстие. Наружный диаметр верхнего переходника 132 может быть меньше внутреннего диаметра нижнего переходника 130 так, чтобы обеспечивать возможность по меньшей мере частичного размещения верхнего переходника 132 в нижнем переходнике 130 для соединения двух переходников 130, 132. Соответственно, верхний переходник 132 может быть описан как стингер, а нижний переходник 130 может быть описан как гнездо, выполненное с возможностью приема и закрепления стингера в себе.
[0017] После соединения нижнего и верхнего переходников 130, 132 надлежащим образом, бурильную колонну 116 затем прикрепляют к колонне 124 обсадных труб или другим образом присоединяют к ней с возможностью освобождения. Кроме того, в соответствии со следующим более подробным описанием, после соединения нижнего и верхнего переходников 130, 132 надлежащим образом соединительный узел 128 может выдерживать осевые нагрузки (натяжение и сжатие), скручивающие нагрузки (скручивание или вращение бурильной колонны 116 совместно с колонной124 обсадных труб) и гидравлического давления. По меньшей мере одно преимущество соединительного узла 128 заключается в возможности присоединения бурильной колонны 116 к колонне 124 обсадных труб просто путем введения верхнего переходника 132 в нижний переходник 130.
[0018] Со ссылкой на фиг. 2, а также с продолжающейся ссылкой на фиг. 1, можно увидеть проиллюстрированный разобранный изометрический вид соединительного узла 128 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. Более конкретно, представлен изометрический вид верхнего переходника 132 и изометрический вид нижнего переходника 130 с частичным разрезом. Верхний переходник 132 может содержать удлиненный корпус 202, содержащий первый конец 204a и второй конец 204b, а нижний переходник 132 может также содержать удлиненный корпус 206, содержащий первый конец 208a и второй конец 208b. Первый конец 204a верхнего переходника 132 может содержать соединение бурильной трубы, выполненное с возможностью присоединения к бурильной колонне 116 (фиг. 1). Второй конец 204b верхнего переходника 132 может быть выполнен с возможностью прохождения через первый конец 208a нижнего переходника 130 или вставки в него другим образом. В некоторых вариантах реализации второй конец 204b верхнего переходника 132 может содержать или включать башмак 210 или поверхность со скошенным концом другого типа, выполненную с возможностью направления и/или ориентации второго конца 204b верхнего переходника 132 в первый конец 208a нижнего переходника 130. Второй конец 208b нижнего переходника 130 может быть выполнен таким образом, чтобы присоединять нижний переходник 130 к инструменту 126 для спуска колонны обсадных труб (фиг. 1), как в общем описано ранее.
[0019] Верхний переходник 132 может содержать или другим способом включать защелкивающуюся втулку 212, винтовую втулку 214 и один или большее количество сальниковых уплотнений 216. В изображенном варианте реализации защелкивающаяся втулка 212 изображена расположенной в осевом направлении над винтовой втулкой 214 на корпусе 202. Однако в других вариантах реализации относительные положения защелкивающейся втулки 212 и винтовой втулки 214 могут быть обращены, причем защелкивающаяся втулка 212 расположена в осевом направлении под винтовой втулкой 214 на корпусе 202 без отклонения от объема изобретения. Одно или большее количество сальниковых уплотнений 216 может являться уплотнительным устройством любого типа, без ограничения включая О-образные кольца, v-образные кольца или другие подходящие конфигурации уплотнителей (например, уплотнители, выполненные в круглой, v-образной, u-образной, прямоугольной, овальной, t-образной форме и т.д.), известные специалистам в данной области техники.
[0020] Нижний переходник 130 может содержать или другим способом включать несколько резьб 218 сопряжения посредством защелки, профиль 220 винтовой втулки и отверстие 222 уплотнителя. Резьбы 218 сопряжения посредством защелки могут быть образованы на внутренней поверхности корпуса 206 и, как более подробно описано далее, могут быть выполнены с возможностью сопряжения с защелкивающейся втулкой 212 верхнего переходника 132. Отверстие 222 уплотнителя может быть выполнено с возможностью сопряжения с сальниковыми уплотнениями 216 верхнего переходника 132 и, таким образом, обеспечивать герметичное уплотнение в нижнем переходнике 130. Более конкретно, внутренний диаметр отверстия 222 уплотнителя может иметь размер, чтобы обеспечивать возможность приема сальниковых уплотнений 216 и, таким образом, образовывать по существу уплотненную поверхность взаимодействия между ними.
[0021] Профиль 220 винтовой втулки может содержать один или большее количество продольных пазов 224, образованных в корпусе 206 и отделенных соответствующими продольными пластинами 225. Продольные пазы 224 могут быть выполнены с возможностью сопряжения с винтовой втулкой 214. Более конкретно, винтовая втулка 214 может содержать множество проходящих в осевом направлении элементов 226 кручения, причем каждый элемент 228 кручения определяет или включает другим образом соответствующий выступ 228 кручения. Каждый выступ 228 кручения может быть выполнен с возможностью сопряжения с соответствующим пазом 224 профиля 220 винтовой втулки и/или прохождения в него, и, таким образом, обеспечивая передачу крутящего момента через соединительный узел 128. В некоторых вариантах реализации пазы 224 могут быть образованы на внутренней поверхности корпуса 206, но не проходят через корпус 206 полностью. Однако в других вариантах реализации пазы 224 могут проходить через весь корпус 206 от наружной радиальной поверхности до его внутренней радиальной поверхности, как показано.
[0022] Со ссылкой на фиг. 3A и 3B, а также со ссылкой на фиг. 1 и 2, можно увидеть проиллюстрированные последовательные виды сбоку соединительного узла 128 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации с разрезом. Одинаковые цифровые обозначения фиг. 3A-3B и фиг. 2 обозначают одинаковые компоненты или элементы, детально вновь не указываемые. На фиг. 3A изображен верхний участок соединительного узла 128, а на фиг. 3B представлено продолжение фиг. 3A, и изображен нижний участок соединительного узла 128. Как изображено на фиг. 3A и 3B, соединительный узел 128 находится в первой конфигурации, в которой верхний переходник 132 по меньшей мере частично введен в нижний переходник 130 или другим образом проходит в него. В соответствии со следующим далее подробным описанием первая конфигурация может также быть охарактеризована как растянутая конфигурация для соединительного узла 128, в которой верхний переходник 132 оттягивают по направлению к поверхности (т.е., влево на фиг. 3A и 3B), и, таким образом, отделяют на небольшое расстояние от нижнего переходника 130.
[0023] Как показано, корпус 202 (фиг. 2) верхнего переходника 132 может в целом содержать верхнюю оправку 302a, промежуточную оправку 302b и трубу-переходник 302c (фиг. 3B). Верхняя оправка 302a может быть расположена на первом конце 204a верхнего переходника 132, а промежуточная оправка 302b может быть расположена в осевом направлении между верхней оправкой 302a и трубой-переходником 302c. Верхняя оправка 302a может быть выполнена с возможностью присоединения верхнего переходника 132 к бурильной колонне 116 (фиг. 1), как описано ранее. Промежуточная оправка 302b может быть резьбовым или механическим способом (или обоими) прикреплена к верхней оправке 302a на одном конце, и резьбовым или механическим способом (или обоими) прикреплена к трубе-переходнику 302c на своем противоположном осевой конце. В некоторых вариантах реализации, один или большее количество уплотняющих элементов 304 может быть использования для уплотнения соответствующих поверхностей взаимодействия между верхней и промежуточной оправками 302a,b, и между промежуточной оправкой 302b и трубой-переходником 302c. В некоторых вариантах реализации уплотняющие элементы 304 могут являться О-образными кольцами, но эквивалентно могут содержать или другим образом включать одну или большее количество v-образных колец или другие конфигурации уплотнителей, выполненные в подходящей форме (например, круглая, u-образная, прямоугольная, овальная, t-образная форма и т.д.).
[0024] На своем дальнем конце труба-переходник 302c может быть присоединена к уплотнителю 302d в сборе, содержащему или другим образом включающему сальниковые уплотнения 216, описанные ранее. Труба-переходник 302c может быть резьбовым или механическим способом (или обоими) прикреплена к уплотнителю 302d в сборе, а уплотнитель 302d в сборе может быть присоединен к башмаку 210 на своем дальнем конце. Кроме того, поверхность взаимодействия между трубой-переходником 302c и уплотнителем 302d в сборе может являться уплотненной поверхностью взаимодействия, или посредством резьбового уплотняющего взаимодействия или путем использования одного или большего количества уплотняющих элементов.
[0025] На первом конце 204a корпуса 202 (фиг. 2) или рядом с ним верхняя оправка 302a определяет и/или включает радиальный выступ 306. Радиальный выступ 306 может выполнять функцию стопора для первого конца 208a нижнего переходника 130. Более конкретно, диаметр радиального выступа 306 может превышать или равняться диаметру первого конца 208a нижнего переходника 130. В результате, верхний переходник 132 может быть вставлен в нижний переходник 130 в направлении A до предотвращения дальнейшего продвижения в осевом направлении при взаимодействии первого конца 208a нижнего переходника 130 с радиальным выступом 306. Такой вариант показан на фиг. 4A и будет описан далее.
[0026] Защелкивающаяся втулка 212 может быть определена верхней оправкой 302a или образована на ней. Как показано, защелкивающаяся втулка 212 может содержать множество отходящих в осевом направлении пальцев 308 (показаны два). Каждый отходящий в осевом направлении палец 308 может определять несколько защелкивающихся резьб 310 на своей наружной поверхности. При продвижении верхнего переходника 132 в нижний переходник 130 в направлении A, защелкивающиеся резьбы 308 могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с резьбами 218 сопряжения посредством защелки, образованными на внутренней поверхности корпуса 206 нижнего переходника 130, или их зацепления другим способом. После введение во взаимодействие с резьбами 218 сопряжения посредством защелки, отходящие в осевом направлении пальцы 308 могут обеспечивать перемещение защелкивающейся втулки 212 в осевом направлении в направлении B (противоположном направлению A) до взаимодействия с радиальным выступом 306.
[0027] Защелкивающаяся втулка 212 может дополнительно определять радиальный буртик 312 и радиальную канавку 314, смещенную в осевом направлении от радиального буртика 312. При нахождении соединительного узла 128 в первой конфигурации, как показано на фиг. 3A, отходящие в осевом направлении пальцы 308 поддерживаются в радиальном направлении радиальным буртиком 312 или другим образом воздействуют на него. Однако при перемещении защелкивающейся втулки 212 в направлении B до взаимодействия с радиальным выступом 306, отходящие в осевом направлении пальцы 308 могут быть выведены из радиального взаимодействия с радиальным буртиком 312 и смещены другим образом в радиальном направлении от радиальной канавки 314. Эта конфигурация показана на фиг. 4A, описанной далее. После смещения в радиальном направлении от радиальной канавки 314, может быть обеспечена возможность изгибания отходящих в осевом направлении пальцев 308 внутрь таким образом, что защелкивающиеся резьбы 310 могут прерывисто перемещаться вплотную к противоположным резьбам 218 сопряжения посредством защелки, во время продолжения продвижения верхнего переходника 132 в нижний переходник 130 в направлении A.
[0028] Винтовая втулка 214 может быть определена на промежуточной оправке 302b или содержаться в ней другим образом. Как показано, отходящие в осевом направлении элементы 226 кручения (показан один) могут опираться на каждом конце и, следовательно, изгибаться в радиальном направлении в своих средних участках. Кроме того, так как отходящие в осевом направлении элементы 226 кручения поддерживаются на каждом конце, они выполнены без возможности передачи крутящего момента через выступы 228 кручения. В некоторых вариантах реализации выступы 228 кручения (показан один) могут быть скошенными на одном или обоих осевых концах 316a и 316b для способствования введению в пазы 224, образованные профилем 220 винтовой втулки, и выведению из них. Более конкретно, и в сочетании с возможностью каждого элемента 226 кручения изгибаться в радиальном направлении, скошенный нижний осевой конец 316b может способствовать изгибанию выступа 228 кручения в радиальном направлении внутрь и введению в соответствующий паз 224 при введении верхнего переходника 132 в нижний переходник 130 в направлении A. Аналогично, скошенный верхний осевой конец 316a может способствовать изгибанию выступов 228 кручения в радиальном направлении внутрь таким образом, чтобы обеспечивать возможность выведения каждого из них из пазов 224 при необходимости отделения верхнего переходника 132 от нижнего переходника 130 в направлении B.
[0029] Дополнительно со ссылкой на фиг. 4A и 4B, а также со ссылкой на фиг. 3A и 3B, далее будет описана типовая эксплуатация соединительного узла 128. На фиг. 4A и 4B представлены последовательные виды сбоку с разрезом соединительного узла 128 во второй или сжатой конфигурации в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. Аналогично фиг. 3A и 3B, на фиг. 4A изображен верхний участок соединительного узла 128, а на фиг. 4B представлено продолжение фиг. 4A, и иным образом изображен нижний участок соединительного узла 128. Одинаковые цифровые обозначения, использованные на предыдущих чертежах, снова будут соответствовать одинаковым компонентам или элементам, вновь не описываемым.
[0030] Для присоединения верхнего переходника 132 к нижнему переходнику 130 верхний переходник 132 может проходить в осевом направлении в нижний переходник 130 в направлении A или может быть другим образом введен в него. Скошенный край или поверхность башмака 210 может направлять второй конец 204b верхнего переходника 132 в первый конец 208a нижнего переходника 130, и другим способом обеспечивать его должную ориентацию. Уплотнитель 302d в сборе может впоследствии быть введен в отверстие 222 уплотнителя, а сальниковые уплотнения 216 могут образовывать уплотненную поверхность взаимодействия с внутренней стенкой отверстия 222 уплотнителя. Уплотненная поверхность взаимодействия может являться преимущественной для передачи гидравлического давления через соединительный узел 128. Например, инструменты, расположенные ниже по скважине от соединительного узла 128 (например, инструмент 126 для спуска колонны обсадных труб по фиг. 1), могут быть приведены в действие с использованием гидравлического давления, передаваемого через соединительный узел 128.
[0031] Верхний переходник 132 может быть перемещен далее в направлении A до взаимодействия защелкивающихся резьб 310 отходящих в осевом направлении пальцев 308 с резьбами 218 сопряжения посредством защелки, образованными на внутренней поверхности корпуса 206 нижнего переходника 130, или до их взаимодействия другим способом. Как описано ранее, взаимодействие между защелкивающимися резьбами 310 и резьбами 218 сопряжения посредством защелки обеспечивает перемещение защелкивающейся втулки 212 в направлении B до введения во взаимодействие с радиальным выступом 306, таким образом выводя отходящие в осевом направлении пальцы 308 из радиального взаимодействия с радиальным буртиком 312 и смещаясь в радиальном направлении от радиальной канавки 314. После смещения в радиальном направлении от радиальной канавки 314, как показано на фиг. 4A, может быть обеспечена возможность изгибания отходящих в осевом направлении пальцев 308 внутрь относительно внутренней поверхности корпуса 206 нижнего переходника 130, таким образом, что защелкивающиеся резьбы 310 могут прерывисто перемещаться вплотную к резьбам 218 сопряжения посредством защелки, и другим образом пересекать их в осевом направлении.
[0032] При продвижении верхнего переходника 132 в направлении A винтовая втулка 214 может впоследствии взаимодействовать с профилем 220 винтовой втулки. Более конкретно, при продвижении верхнего переходника 132 в направлении A выступы кручения 228, образованные на каждом отходящем в осевом направлении элементе 226 кручения, могут взаимодействовать со скошенной поверхностью 318, образованной на внутренней части корпуса 206 нижнего переходника 130. Скошенные нижние осевые концы 316b каждого выступа 228 кручения могут взаимодействовать со скошенной поверхностью 318 с возможностью скольжения, и обеспечивать возможность изгиба элементов 226 кручения в радиальном направлении внутрь. В некоторых вариантах реализации дальнейшее продвижение верхнего переходника 132 в направлении A может обеспечить прохождение выступов 228 кручения в соответствующий паз 224, образованный в профиле 220 винтовой втулки.
[0033] Однако в других вариантах реализации выступы 228 кручения могут необязательно быть выровнены по углу с пазами 224, и, следовательно, могут не проходить в них. Вместо этого, элементы 226 кручения могут оставаться согнутыми внутрь при толкании выступов кручения 228 в радиальном направлении к продольным пластинам 225 (фиг. 2), образованным между каждой парой примыкающих пазов 224. В таких вариантах реализации верхний переходник 132 может все же продвигаться в направлении A, однако выступы 228 кручения не будут расположены таким образом, чтобы передавать крутящий момент на соединительный узел 128. Для выравнивания выступов 228 кручения с пазами 224 и, таким образом, обеспечения передачи крутящего момента через соединительный узел 128, верхний переходник 132 могут поворачивать в угловом направлении с поверхности (например, с платформы 100 по фиг. 1) до расположения выступов 228 кручения в соответствующих пазах 224 и изгибания наружу в сопрягающее взаимодействие с ними.
[0034] Как показано на фиг. 4A, верхний переходник 132 может быть перемещен далее в направлении A до введения первого конца 208a нижнего переходника 130 во взаимодействие с радиальным выступом 306, образованным на верхней оправке 302a. После введения первого конца 208a во взаимодействие с радиальным выступом 306, затем может быть обеспечена возможность передачи соединительным узлом 128 осевой силы от бурильной колонны 116 (фиг. 1) к обсадной трубе 124 (фиг. 1). Более конкретно, и со ссылкой на фиг. 1, бурильная колонна 116 может затем иметь возможность перемещения обсадной трубы 124 далее в ствол 120 скважины.
[0035] Кроме того, при расположении или размещении другим образом выступов 228 кручения в соответствующих пазах 224 профиля 220 винтовой втулки, бурильная колонна 116 может быть выполнена с возможностью передачи кручения к обсадной трубе 124 через соединительный узел 128 по меньшей мере в одном угловом направлении. Следует понимать, что возможность приложения крутящего момента к обсадной трубе 124 через соединительный узел 128 может являться преимущественным по нескольким причинам. Например, может требоваться угловой поворот обсадной трубы 124 для ориентации заранее вырезанного окна (не показано), образованного в обсадной трубе 124, в заранее заданную угловую ориентацию в стволе 120 скважины. Кроме того, может требоваться угловой поворот обсадной трубы 124 для приведения в действие обсадной трубы через скважинные препятствия, такие как осколки, или радиальные препятствия, расположенные в стволе 120 скважины.
[0036] В других вариантах реализации может требоваться угловой поворот соединительного узла 128 для убирания инструмента 126 для спуска колонны обсадных труб от обсадной трубы 124 или его отделения другим образом. Например, поворот инструмента 126 для спуска колонны обсадных труб в одном угловом направлении (т.е., поворот влево) может обеспечивать срезание одного или большего количества срезных винтов или других срезаемых устройств, соответствующих инструменту 126 для спуска колонны обсадных труб, и, таким образом, активировать вторичный механизм высвобождения для инструмента 126 для спуска колонны обсадных труб.
[0037] Преимущественно, соединительный узел 128 может быть надлежащим образом собран просто путем введения верхнего переходника 132 в нижний переходник 130, как в общем описано ранее. Поворачивание верхнего переходника 132 относительно нижнего переходника 130 требуется, пока есть необходимость в крутящем моменте на конце обсадной трубы 124, или для отделения инструмента 126 для спуска колонны обсадных труб (или другого приспособления ствола скважины). Причем осевой нагрузка может быть приложена через соединительный узел 128 после введения первого конца 208a нижнего переходника 130 во взаимодействие с радиальным выступом 306 верхней оправки 302a. Однако при необходимости крутящего момента верхний переходник 132 может быть незначительно повернут в одном угловом направлении (например, поворот вправо) для надлежащего расположения выступов 228 кручения в соответствующих пазах 224 профиля 220 винтовой втулки. После надлежащего расположения в соответствующих пазах 224 выступы 228 кручения и соответствующие продольные элементы 226 кручения могут обеспечивать возможность передачи крутящего момента через соединительный узел 128 в любом из этих двух угловых направлений.
[0038] Снова со ссылкой на фиг. 3A, изображен соединительный узел 128 в первой конфигурации, которая может быть охарактеризована как растянутая конфигурация. Более конкретно, соединительный узел 128 выполнен не только с возможностью передачи сжатия между нижним и верхним переходниками 130, 132, а соединительный узел 128 может также быть выполнен с возможностью выдерживать растягивающие нагрузки между нижним и верхним переходниками 130, 132. После оттягивания бурильной колонны 116 (фиг. 1) назад по направлению к поверхности в направлении B защелкивающаяся втулка 212 может снова быть перемещена в направлении A относительно радиального выступа 306. В результате, отходящие в осевом направлении пальцы 308 могут быть повторно введены в радиальное взаимодействие с радиальным буртиком 312, таким образом толкая защелкивающиеся резьбы 310 в захватное или резьбовое взаимодействие с резьбами 218 сопряжения посредством защелки, образованными на внутренней поверхности корпуса 206 нижнего переходника 130. Обеспеченное в результате взаимодействие между защелкивающимися резьбами 310 и резьбами 218 сопряжения посредством защелки может обеспечивать возможность передачи растяжения через соединительный узел 128.
[0039] Кроме того, обеспеченное в результате взаимодействие между защелкивающимися резьбами 310 и резьбами 218 сопряжения посредством защелки может обеспечивать резьбовое взаимодействие между защелкивающейся втулкой 212 и корпусом 206 нижнего переходника 130. Соответственно, поворот верхнего переходника 132 в заранее заданном угловом направлении (например, поворот влево) относительно нижнего переходника 130 может приводить к резьбовому отделению двух переходников 130, 132 друг от друга. Такое резьбовое взаимодействие может являться полезным в разборе соединительного узла 128, например при возвращении соединительного узла 128 к участку на поверхности и при возможности резьбового отделения переходников 130, 132 друг от друга.
[0040] Со ссылкой на фиг. 5, а также со ссылкой на фиг. 3A-3B и фиг. 4A-4B, представлен вид сбоку с частичным разрезом в увеличенном масштабе винтовой втулки 214 в соответствии с одним или большим количеством вариантов реализации. В одном или большем количестве вариантов реализации выступы 228 кручения могут быть скошенными или закругленными другим способом на одной продольной стороне или крае 502. Скошенный продольный край 502 может являться преимущественным в обеспечении возможности свободного прерывистого перемещения винтовой втулки 212 в одном угловом направлении. Более конкретно, со скошенным продольным краем 502 винтовая втулка 212 может быть выполнена с возможностью свободного поворота в направлении продольных краев 502 без передачи крутящего момента. Скошенные продольные края 502 будут взаимодействовать с продольными пластинами 225 (фиг. 2) и, таким образом, толкать выступы 228 кручения в радиальном направлении внутрь и под продольные пластины 225. В результате, винтовая втулка 214 может быть выполнена с возможностью складывания в радиальном направлении при ее повороте в одном угловом направлении, таким образом не передавая крутящий момент в указанном направлении. Так как противоположные продольные края 504 не закруглены или скошены другим способом, крутящий момент может быть передан через винтовую втулку 214 путем поворота в противоположном угловом направлении.
[0041] Следует понимать, что вариант реализации может являться преимущественным в применениях, в которых требуется передача инструментом (не показано), расположенным ниже по скважине от соединительного узла 128, крутящего момента в одном направлении, но который высвобожден (т.е., выведен из резьбового взаимодействия) из продвигающейся бурильной колонны 116 вращением в противоположном направлении. С винтовой втулкой 214, выполненной с возможностью прерывистого перемещения в одном направлении, скважинный инструмент не будет высвобожден непреднамеренным поворотом бурильной колонны 116 в направлении, в результате которого было бы обеспечено выведение скважинного инструмента из резьбового взаимодействия. Вместо этого, скошенные продольные края 502 могут обеспечивать изгибание выступов 228 кручения в радиальном направлении внутрь и под продольные пластины 225, таким образом обеспечивая прерывистое перемещение винтовой втулки 214 в одном направлении без передачи крутящего момента вниз по скважине. Следует понимать, скошенные продольные края 502 могут быть образованы на любом из двух продольных краев 502, 504 выступов 228 кручения, таким образом обеспечивая эффект храповика для винтовой втулки 214 в любом из двух угловых направлений согласно описанию.
[0042] Варианты реализации изобретения, раскрываемые в данной заявке, включают:
[0043] A. Соединительный узел, который может содержать верхний переходник, содержащий корпус верхнего переходника, содержащий защелкивающуюся втулку и винтовую втулку, расположенную на расстоянии от защелкивающейся втулки в осевом направлении, при этом винтовая втулка содержит множество отходящих в осевом направлении элементов кручения и соответствующие выступы кручения, образованные в каждом отходящем в осевом направлении элементе кручения, и нижний переходник, содержащий корпус нижнего переходника, выполненный с возможностью приема корпуса верхнего переходника и содержащий несколько резьб сопряжения посредством защелки, образованных на внутренней поверхности корпуса нижнего переходника и профиле винтовой втулки, при этом резьбы сопряжения посредством защелки выполнены с возможностью сопрягаемого взаимодействия с защелкивающейся втулкой и профилем винтовой втулки, содержащим один или большее количество продольных пазов, образованных в корпусе нижнего переходника и выполненных с возможностью приема выступов кручения в себя. При размещении верхнего переходника в нижнем переходнике нагрузки сжатия и растяжения могут быть приложены между верхним и нижним переходниками. При размещении выступов кручения в продольных пазах крутящий момент может быть приложен между верхним и нижним переходниками по меньшей мере в одном угловом направлении.
[0044] B. Способ, который может включать продвижение верхнего переходника по меньшей мере частично в нижний переходник, верхний переходник содержит защелкивающуюся втулку, содержащую множество отходящих в осевом направлении пальцев, и винтовую втулку, расположенную на расстоянии от защелкивающейся втулки в осевом направлении, а нижний переходник содержит профиль винтовой втулки, содержащий множество продольных пазов, взаимодействие нескольких резьб сопряжения посредством защелки, образованных на внутренней поверхности верхнего переходника, с защелкивающимися резьбами, образованными на каждом из множества отходящих в осевом направлении пальцев, размещение множества выступов кручения, образованных винтовой втулкой, во множестве продольных пазов, при этом каждый выступ кручения образован на соответствующем множестве отходящих в осевом направлении элементов кручения, и приложение скручивающих нагрузок на нижний переходник от верхнего переходника при размещении множества выступов кручения во множестве продольных пазов.
[0045] Каждый из вариантов осуществления изобретения А и В может включать один или несколько из следующих дополнительных элементов в любом сочетании: Элемент 1: в котором верхний переходник присоединен к бурильной колонне, а нижний переходник присоединен к инструменту для спуска колонны обсадных труб, установленному в колонне обсадных труб, и в котором присоединение верхнего и нижнего переходников обеспечивает присоединение бурильной колонны к колонне обсадных труб таким образом, чтобы передавать осевую и скручивающую нагрузки от бурильной колонны к колонне обсадных труб. Элемент 2: в котором верхний переходник дополнительно содержит уплотнитель в сборе, содержащий одно или большее количество сальниковых уплотнений, а нижний переходник дополнительно содержит отверстие уплотнителя, выполненное с возможностью приема одного или большего количества сальниковых уплотнений при размещении верхнего переходника в нижнем переходнике, и, таким образом, образования уплотненной поверхности взаимодействия. Элемент 3: дополнительно содержащий радиальный выступ, образованный на корпусе верхнего переходника, радиальный выступ имеет диаметр по меньшей мере настолько большой, как диаметр корпуса нижнего переходника таким образом, чтобы обеспечить остановку продвижения верхнего переходника в нижний переходник при взаимодействии корпуса нижнего переходника с радиальным выступом. Элемент 4: в котором защелкивающаяся втулка содержит множество отходящих в осевом направлении пальцев, каждый отходящий в осевом направлении палец содержит защелкивающиеся резьбы, образованные на его наружной поверхности, причем защелкивающиеся резьбы выполнены с возможностью взаимодействия с резьбами сопряжения посредством защелки нижнего переходника, и радиальный буртик и радиальную канавку, смещенную в осевом направлении от радиального буртика, в котором при нахождении в первой конфигурации, отходящие в осевом направлении пальцы в радиальном направлении поддерживаются радиальным буртиком, а при нахождении во второй конфигурации отходящие в осевом направлении пальцы в радиальном направлении смещены от радиальной канавки. Элемент 5: в котором при нахождении во второй конфигурации отходящие в осевом направлении пальцы выполнены с возможность изгибания внутрь таким образом, что защелкивающиеся резьбы могут прерывисто перемещаться вплотную к резьбам сопряжения посредством защелки, при продвижении верхнего переходника в нижний переходник. Элемент 6: в котором каждый отходящий в осевом направлении элемент кручения поддерживают на противоположных концах, и каждый из которых выполнен с возможностью изгиба в радиальном направлении в своем среднем участке. Элемент 7: в котором каждый выступ кручения имеет по меньшей мере один скошенный осевой конец, выполненный с возможностью взаимодействия со скошенной поверхностью, образованной на внутренней стороне корпуса нижнего переходника, и, таким образом изгиба отходящих в осевом направлении элементов кручения в радиальном направлении внутрь таким образом, что каждый выступ кручения может быть введен в соответствующий один из одного или большего количества продольных пазов. Элемент 8: в котором по меньшей мере один скошенный осевой конец является нижним осевым концом, и в котором каждый выступ кручения содержит скошенный верхний осевой конец, выполненный с возможностью взаимодействия с внутренней стороной корпуса нижнего переходника и, таким образом, изгиба отходящих в осевом направлении элементов кручения в радиальном направлении внутрь таким образом, что каждый выступ кручения может быть выведен из соответствующего одного из одного или большего количества продольных пазов. Элемент 9: в котором по меньшей мере одно угловое направление является первым угловым направлением, и в котором каждый выступ кручения содержит скошенный продольный край, обеспечивающий возможность свободного прерывистого перемещения винтовой втулки во втором угловом направлении, противоположном первому угловому направлению.
[0046] Элемент 10: в котором защелкивающаяся втулка дополнительно определяет радиальный буртик и радиальную канавку, смещенную в осевом направлении от радиального буртика, способ дополнительно содержит перемещение отходящих в осевом направлении пальцев от опоры радиальным буртиком в радиальном направлении до смещения в радиальном направлении от радиальной канавки при введении защелкивающихся резьб во взаимодействие с несколькими резьбами сопряжения посредством защелки, и прерывистое перемещение защелкивающихся резьб вплотную к резьбам сопряжения посредством защелки, при продвижении верхнего переходника в нижний переходник. Элемент 11: дополнительно содержащий приложение осевой растягивающей нагрузки между верхним и нижним переходниками, и введение отходящих в осевом направлении пальцев в радиальное взаимодействие с радиальным буртиком, и, таким образом, предотвращение убирания защелкивающихся резьб из резьб сопряжения посредством защелки. Элемент 12: дополнительно содержащий продвижение верхнего переходника в нижний переходник до введения конца нижнего переходника во взаимодействие с радиальным выступом, образованным на верхнем переходнике, и приложение осевой сжимающей нагрузки к нижнему переходнику от верхнего переходника. Элемент 13: дополнительно содержащий присоединение верхнего переходника к бурильной колонне, присоединение нижнего переходника к инструменту для спуска колонны обсадных труб, прикрепленному к колонне обсадных труб, и продвижение колонны обсадных труб в ствол скважины в бурильной колонне с верхним переходником, закрепленным в нижнем переходнике. Элемент 14: дополнительно содержащий передачу осевой и скручивающей нагрузок от бурильной колонны к колонне обсадных труб через верхний и нижний переходники. Элемент 15: в котором верхний переходник дополнительно содержит уплотнитель в сборе, содержащий одно или большее количество сальниковых уплотнений, а нижний переходник дополнительно содержит отверстие уплотнителя, способ дополнительно содержит размещение уплотнителя в сборе в отверстие уплотнителя и образование уплотненной поверхности взаимодействия между отверстием уплотнителя и уплотнителем в сборе посредством одного или большего количества сальниковых уплотнений. Элемент 16: в котором каждый выступ кручения имеет по меньшей мере один скошенный осевой конец, а способ дополнительно включает взаимодействие по меньшей мере с одним скошенным осевым концом на скошенной поверхности, образованной на внутренней стороне нижнего переходника, и изгиб соответствующего множества отходящих в осевом направлении элементов кручения в радиальном направлении внутрь таким образом, что каждый выступ кручения может быть введен в соответствующий один из одного или большего количества продольных пазов. Элемент 17: дополнительно содержащий поворот верхнего переходника относительно нижнего переходника до расположения множества выступов кручения во множестве продольных пазов. Элемент 18: в котором каждый выступ кручения содержит скошенный продольный край, а приложение скручивающей нагрузки к нижнему переходнику от верхнего переходника дополнительно содержит поворот верхнего переходника в первом угловом направлении и, таким образом, поворот нижнего переходника в первом угловом направлении, поворот верхнего переходника во втором угловом направлении, противоположном первому угловому направлению, и прерывистое перемещение верхнего переходника во втором угловом направлении без передачи крутящего момента нижнему переходнику при взаимодействии скошенных продольных краев каждого выступа кручения с продольными пластинами, образованными между одним или большим количеством продольных пазов, и, таким образом, выведение отходящих в осевом направлении элементов кручения из взаимодействия с профилем винтовой втулки.
[0047] Следовательно, раскрытые системы и способы хорошо подходят для достижения целей и получения преимуществ, указанных выше, а также присущих им. Конкретные варианты реализации, раскрытые ранее, являются лишь иллюстрацией, поскольку идеи настоящего изобретения могут быть модифицированы и реализованы и другими, но эквивалентными, способами, очевидными для специалистов в данной области техники, у которых есть возможность ознакомления с настоящим описанием. Кроме того, какие-либо ограничения в отношении подробностей разработки или конструкции, приведенных в данной заявке, не налагаются, за исключением тех, что описаны в приведенной ниже формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что те или иные иллюстративные варианты реализации изобретения, раскрытые ранее, могут быть изменены, скомбинированы или модифицированы, при этом считается, что все подобные изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения. Системы и способы, иллюстративно описанные в настоящей заявке, могут быть соответствующим образом реализованы при отсутствии любого элемента, явным образом не описанного в данном документе, и/или любого необязательного элемента, описанного в данном документе. Несмотря на то, что сочетания и способы описаны при помощи терминов «содержащие», «вмещающие» или «включающие» различные компоненты или этапы, сочетания и способы могут также «состоять главным образом из» или «состоять из» различных компонентов и этапов. Все числа и диапазоны, описанные ранее, могут варьироваться на некоторую величину. В каждом случае описания числового диапазона с нижним пределом и верхним пределом конкретно описывается любое число и любой включенный диапазон, попадающие в объем указанных характеристик. В частности, каждый диапазон значений (в виде «от около a до около b» или, что то же самое, «приблизительно от a до b» или, что то же самое, «приблизительно от a-b»), описанный в данном документе, следует понимать как описывающий каждое число и диапазон, входящие в более широкую область значений. Также, термины в формуле изобретения использованы в их простом, обычном значении, если обратное явным образом не указано заявителем. Кроме того, применяемая в формуле изобретения форма единственного числа предполагает наличие одного или большего количества выражаемых в ней элементов. При наличии противоречий в использовании слова или термина в настоящем описании и одном или большем количестве патентов или других документов, которые могут быть включены в настоящее описание посредством ссылки, следует принимать определения, соответствующие настоящему описанию.
[0048] Как использовано в данной заявке, выражение «по меньшей мере один из», предшествующее последовательности наименований, со словами «и» или «или» для отделения любого наименования в перечислении, изменяет перечисление в целом, а не каждый элемент перечисления (т.е., каждое наименование). Выражение «по меньшей мере один из» не требует выбора по меньшей мере одного наименования; наоборот, это выражение допускает значение, включающее по меньшей мере одно из любого наименования, и/или по меньшей мере одно из наименований в любой комбинации наименований, и/или по меньшей мере одно из каждого наименования. Для примера: в выражениях «по меньшей мере один из A, B и C» или «по меньшей мере один из A, B или C» имеется в виду только A, только к B или только к C; любая комбинация A, B и C и/или по меньшей мере одно из A, B и C.
[0049] Термины направления, такие как над, под, верхний, нижний, по направлению вверх, по направлению вниз, влево, вправо, вверх по скважине, вниз по скважине и т. п., использованы относительно иллюстративных вариантов реализации в соответствии с их изображением на чертежах, причем направление вверх является направлением вверх соответствующего чертежа, а направление вниз является направлением вниз соответствующего чертежа, направление вверх по скважине является обращенным к поверхности скважины, а направление вниз скважины является обращенным к забою скважины.