УСТРОЙСТВО СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ И СПОСОБ

1. Устройство для формирования кольцевого массива текучего материала в первом кольцевом пространстве, которое частично формируется уже существующей структурой, причем устройство содержит:
первый трубчатый элемент, формирующий первый внутренний проход, причем внешняя поверхность первого трубчатого элемента выполнена таким образом, что она частично формирует первое кольцевое пространство;
второй трубчатый элемент, формирующий второй внутренний проход, причем второй трубчатый элемент проходит внутри первого внутреннего прохода;
первый канал, проходящий в продольном направлении, который формируется на внешней поверхности второго трубчатого элемента; и
первый компонент, отходящий от первого трубчатого элемента и входящий в первый канал, проходящий в продольном направлении, причем первый компонент противодействует вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга;
причем второй трубчатый элемент выполнен с возможностью перемещения относительно первого трубчатого элемента и первого компонента из первого положения во второе положение.
2. Устройство по п.1, в котором при перемещении второго трубчатого элемента из первого положения во второе положение он направляется первым компонентом, который продолжает при этом противодействовать вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга.
3. Устройство по п.1, в котором уже существующая структура является скважиной, которая проходит через подземный пласт;
причем первый трубчатый элемент содержит проход для потока, который не закрывается вторым трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом или во втором положении; и
второй трубчатый элемент закрывает проход для потока, когда второй трубчатый элемент находится в ином положении, нежели первое или второе положения.
4. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит также:
фиксатор, по меньшей мере частично расположенный в первом канале, проходящем в продольном направлении, и содержащий пластинчатый элемент; и
пружину, расположенную радиально между пластинчатым элементом и вторым трубчатым элементом;
причем, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, первый компонент взаимодействует с пластинчатым элементом, удерживая пружину в сжатом состоянии; и
когда второй трубчатый элемент находится во втором положении:
пружина разжимается в достаточной степени, чтобы устанавливать фиксатор в такое положение в радиальном направлении, в котором первый компонент находится в продольном направлении между фиксатором и первой поверхностью второго трубчатого элемента, формируемой первым каналом, проходящим в продольном направлении; и
первый компонент противодействует любому дополнительному перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга, продолжая при этом противодействовать вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга.
5. Устройство по п.4, в котором пластинчатый элемент имеет первую и вторую стороны, расположенные на некотором расстоянии друг от друга и проходящие параллельно друг другу;
причем первый компонент взаимодействует с первой стороной пластинчатого элемента, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении; и
фиксатор дополнительно содержит:
первый и второй выступы, отходящие от второй стороны пластинчатого элемента на его противолежащих концах; и
зону, проходящую в продольном направлении, которая формируется пластинчатым элементом вместе с первым и вторым выступами;
и пружина по меньшей мере частично расположена внутри зоны, проходящей в продольном направлении.
6. Устройство по п.5, в котором пружина включает:
первый и второй концы, расположенные между первым и вторым выступами фиксатора и взаимодействующие со второй стороной пластинчатого элемента; и
дугообразную часть, расположенную между первым и вторым концами и взаимодействующую со второй поверхностью второго трубчатого элемента, формируемой каналом, проходящим в продольном направлении.
7. Устройство по п.5, в котором канал, проходящий в продольном направлении, имеет углубление, в котором расположена по меньшей мере часть пружины.
8. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит:
отверстие, формируемое во внешней поверхности второго трубчатого элемента; и
второй компонент, содержащий:
корпус, соединенный с первым трубчатым элементом;
срезную часть, отходящую от корпуса и проходящую в отверстие; и
выступ, прилегающий к ближнему концу срезной части и формирующий плоскую поверхность;
причем, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, срезная часть противодействует перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга; и
при перемещении второго трубчатого элемента из первого положения во второе положение срезная часть второго компонента срезается по плоскости среза, которая отстоит на некотором расстоянии от плоской поверхности, формируемой выступом, и в целом параллельна ей.
9. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит:
третий трубчатый элемент, формирующий третий внутренний проход, причем третий трубчатый элемент проходит внутри первого внутреннего прохода;
второй канал, проходящий в продольном направлении, который формируется на внешней поверхности третьего трубчатого элемента;
второй компонент, отходящий от первого трубчатого элемента и входящий во второй канал, проходящий в продольном направлении, причем второй компонент противодействует вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга;
третий трубчатый элемент выполнен с возможностью перемещения относительно первого трубчатого элемента и второго компонента из третьего положения в четвертое положение; и
при перемещении третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение он направляется вторым компонентом, который продолжает при этом противодействовать вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга.
10. Устройство по п.9, в котором уже существующая структура является скважиной, которая проходит через подземный пласт;
первый трубчатый элемент содержит первый проход для потока, который закрыт третьим трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в третьем положении;
первый проход для потока не закрыт третьим трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении; и
первый проход для потока закрыт вторым трубчатым элементом, когда он находится во втором положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении.
11. Устройство по п.9, которое дополнительно содержит:
четвертый трубчатый элемент, который соединен с первым трубчатым элементом и имеет конец, который проходит внутри первого внутреннего прохода; и
второе кольцевое пространство, которое формируется между первым и четвертым трубчатыми элементами и в котором перемещается третий трубчатый элемент при его перемещении из третьего положения в четвертое положение;
причем первый трубчатый элемент содержит второй проход для потока, через который второе кольцевое пространство сообщается с первым кольцевым пространством и который предотвращает возникновение гидравлического замка при перемещении третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение.
12. Устройство для формирования кольцевого массива текучего материала в первом кольцевом пространстве, которое частично формируется уже существующей структурой, причем устройство содержит:
первый трубчатый элемент, формирующий первый внутренний проход, причем внешняя поверхность первого трубчатого элемента выполнена таким образом, что она частично формирует первое кольцевое пространство;
второй трубчатый элемент, формирующий второй внутренний проход, причем второй трубчатый элемент проходит внутри первого внутреннего прохода;
отверстие, формируемое во внешней поверхности второго трубчатого элемента; и первый компонент, содержащий:
корпус, соединенный с первым трубчатым элементом;
срезную часть, отходящую от корпуса и проходящую в отверстие; и
выступ, прилегающий к ближнему концу срезной части и формирующий плоскую поверхность;
причем второй трубчатый элемент выполнен с возможностью перемещения относительно первого трубчатого элемента из первого положения во второе положение;
когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, срезная часть противодействует перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга; и
при перемещении второго трубчатого элемента из первого положения во второе положение срезная часть второго компонента срезается по плоскости среза, которая отстоит на некотором расстоянии от плоской поверхности, формируемой выступом, и в целом параллельна ей.
13. Устройство по п.12, в котором уже существующая структура является скважиной, которая проходит через подземный пласт;
первый трубчатый элемент содержит проход для потока, который не закрывается вторым трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом или во втором положении; и
второй трубчатый элемент закрывает проход для потока, когда второй трубчатый элемент находится в ином положении, нежели первое или второе положения.
14. Устройство по п.12, которое содержит:
первый канал, проходящий в продольном направлении, который формируется на внешней поверхности второго трубчатого элемента; и
второй компонент, отходящий от первого трубчатого элемента и входящий в первый канал, проходящий в продольном направлении, причем первый компонент противодействует вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга;
причем при перемещении второго трубчатого элемента из первого положения во второе положение он направляется первым компонентом, который продолжает при этом противодействовать вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга.
15. Устройство по п.14, которое дополнительно содержит:
фиксатор, по меньшей мере частично расположенный в первом канале, проходящем в продольном направлении, и содержащий пластинчатый элемент; и
пружину, расположенную радиально между пластинчатым элементом и вторым трубчатым элементом;
причем, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, второй компонент взаимодействует с пластинчатым элементом, удерживая пружину в сжатом состоянии; и
когда второй трубчатый элемент находится во втором положении:
пружина разжимается в достаточной степени, чтобы устанавливать фиксатор в такое положение в радиальном направлении, в котором второй компонент находится в продольном направлении между фиксатором и первой поверхностью второго трубчатого элемента, формируемой первым каналом, проходящим в продольном направлении; и
второй компонент противодействует любому дополнительному перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга, продолжая при этом противодействовать вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга.
16. Устройство по п.15, в котором пластинчатый элемент имеет первую и вторую стороны, расположенные на некотором расстоянии друг от друга и проходящие параллельно друг другу;
причем второй компонент взаимодействует с первой стороной пластинчатого элемента, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении; и
фиксатор дополнительно содержит:
первый и второй выступы, отходящие от второй стороны пластинчатого элемента на его противолежащих концах; и
зону, проходящую в продольном направлении, которая формируется пластинчатым элементом вместе с первым и вторым выступами;
и пружина по меньшей мере частично расположена внутри зоны, проходящей в продольном направлении.
17. Устройство по п.16, в котором пружина включает:
первый и второй концы, расположенные между первым и вторым выступами фиксатора и взаимодействующие со второй стороной пластинчатого элемента; и
дугообразную часть, расположенную между первым и вторым концами и взаимодействующую со второй поверхностью второго трубчатого элемента, формируемой каналом, проходящим в продольном направлении.
18. Устройство по п.16, в котором канал, проходящий в продольном направлении, имеет углубление, в котором расположена по меньшей мере часть пружины.
19. Устройство по п.12, которое дополнительно содержит:
третий трубчатый элемент, формирующий третий внутренний проход, причем третий трубчатый элемент проходит внутри первого внутреннего прохода;
второй канал, проходящий в продольном направлении, который формируется на внешней поверхности третьего трубчатого элемента;
второй компонент, отходящий от первого трубчатого элемента и входящий во второй канал, проходящий в продольном направлении, причем второй компонент противодействует вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга;
третий трубчатый элемент выполнен с возможностью перемещения относительно первого трубчатого элемента и второго компонента из третьего положения в четвертое положение; и
и при перемещении третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение он направляется вторым компонентом, который продолжает при этом противодействовать вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга.
20. Устройство по п.19, в котором уже существующая структура является скважиной, которая проходит через подземный пласт;
первый трубчатый элемент содержит первый проход для потока, который закрыт третьим трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в третьем положении;
первый проход для потока не закрыт третьим трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении; и
первый проход для потока закрыт вторым трубчатым элементом, когда он находится во втором положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении.
21. Устройство по п.19, которое дополнительно содержит:
четвертый трубчатый элемент, который соединен с первым трубчатым элементом и имеет конец, который проходит внутри первого внутреннего прохода; и
второе кольцевое пространство, которое формируется между первым и четвертым трубчатым элементами и в котором перемещается третий трубчатый элемент при его перемещении из третьего положения в четвертое положение;
причем первый трубчатый элемент содержит второй проход для потока, через который второе кольцевое пространство сообщается с первым кольцевым пространством и который предотвращает возникновение гидравлического замка при перемещении третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение.
22. Устройство для формирования кольцевого массива текучего материала в первом кольцевом пространстве, которое частично формируется скважиной, проходящей через подземный пласт, причем устройство содержит:
первый трубчатый элемент, формирующий первый внутренний проход и содержащий проход для потока, причем внешняя поверхность первого трубчатого элемента выполнена таким образом, что она частично формирует первое кольцевое пространство;
второй трубчатый элемент, формирующий второй внутренний проход, причем второй трубчатый элемент проходит внутри первого внутреннего прохода;
первый канал, проходящий в продольном направлении, который формируется на внешней поверхности второго трубчатого элемента;
первый компонент, отходящий от первого трубчатого элемента и входящий в первый канал, проходящий в продольном направлении, причем первый компонент противодействует вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга;
фиксатор, по меньшей мере частично расположенный в первом канале, проходящем в продольном направлении, и содержащий:
пластинчатый элемент, имеющий первую и вторую стороны, расположенные на некотором расстоянии друг от друга и проходящие параллельно друг другу;
первый и второй выступы, отходящие от второй стороны пластинчатого элемента на его противолежащих концах; и
зону, проходящую в продольном направлении, которая формируется пластинчатым элементом вместе с первым и вторым выступами;
пружину, расположенную радиально между пластинчатым элементом и вторым трубчатым элементом и по меньшей мере частично расположенную внутри зоны, проходящей в продольном направлении, фиксатора, причем пружина включает:
первый и второй концы, расположенные между первым и вторым выступами фиксатора и взаимодействующие со второй стороной пластинчатого элемента; и
дугообразную часть, расположенную между первым и вторым концами и взаимодействующую с первой поверхностью второго трубчатого элемента, формируемой каналом, проходящим в продольном направлении;
отверстие, формируемое во внешней поверхности второго трубчатого элемента;
второй компонент, содержащий:
корпус, соединенный с первым трубчатым элементом;
срезную часть, отходящую от корпуса и проходящую в отверстие; и
выступ, прилегающий к ближнему концу срезной части и формирующий плоскую поверхность;
третий трубчатый элемент, формирующий третий внутренний проход, причем третий трубчатый элемент проходит внутри первого внутреннего прохода;
второй канал, проходящий в продольном направлении, который формируется на внешней поверхности третьего трубчатого элемента; и
третий компонент, отходящий от первого трубчатого элемента и входящий во второй канал, проходящий в продольном направлении, причем третий компонент противодействует вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга.
23. Устройство по п.22, в котором второй трубчатый элемент выполнен с возможностью перемещения относительно первого трубчатого элемента и первого компонента из первого положения во второе положение.
причем, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении:
первый компонент взаимодействует с первой стороной пластинчатого элемента, удерживая пружину в сжатом состоянии; и
срезная часть противодействует перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга;
и при перемещении второго трубчатого элемента из первого положения во второе положение:
первый компонент направляет второй трубчатый элемент, продолжая при этом противодействовать вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга; и
срезная часть второго компонента срезается по плоскости среза, которая отстоит на некотором расстоянии от плоской поверхности, формируемой выступом, и в целом параллельна ей;
причем когда второй трубчатый элемент находится во втором положении:
пружина разжимается в достаточной степени, чтобы устанавливать фиксатор в такое положение в радиальном направлении, в котором первый компонент находится в продольном направлении между фиксатором и второй поверхностью второго трубчатого элемента, формируемой первым каналом, проходящим в продольном направлении; и
первый компонент противодействует любому дополнительному перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга, продолжая при этом противодействовать вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга;
третий трубчатый элемент выполнен с возможностью перемещения относительно первого трубчатого элемента и третьего компонента из третьего положения в четвертое положение;
при перемещении третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение он направляется третьим компонентом, который продолжает при этом противодействовать вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга;
первый проход для потока закрыт третьим трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в третьем положении;
первый проход для потока не закрыт третьим трубчатым элементом, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении; и
первый проход для потока закрыт вторым трубчатым элементом, когда он находится во втором положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении.
24. Способ формирования кольцевого массива текучего материала в первом кольцевом пространстве, которое частично формируется скважиной, проходящей через подземный пласт, причем способ включает:
обеспечение узла, содержащего первый трубчатый элемент, который формирует первый внутренний проход;
введение внутрь первого внутреннего прохода второго трубчатого элемента, который является частью узла;
установку узла в скважине таким образом, чтобы внешняя поверхность первого трубчатого элемента частично формировала первое кольцевое пространство;
обеспечение противодействия вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга;
перемещение второго трубчатого элемента относительно первого трубчатого элемента из первого положения во второе положение; и
при перемещении второго трубчатого элемента во второе положение обеспечение направления его перемещения с поддержанием при этом противодействия вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга.
25. Способ по п.24, дополнительно включающий:
после перемещения второго трубчатого элемента во второе положение обеспечение запирания трубчатого элемента путем противодействия дополнительному перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга, с поддержанием при этом противодействия вращению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга.
26. Способ по п.25, дополнительно включающий:
обеспечение противодействия перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении; и
устранение противодействия перемещению первого и второго трубчатых элементов относительно друг друга, прежде чем второй трубчатый элемент займет второе положение.
27. Способ по п.25, дополнительно включающий:
введение внутрь первого внутреннего прохода третьего трубчатого элемента, который является частью узла, перед установкой узла в скважине;
обеспечение противодействия вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга;
перемещение третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение; и
при перемещении третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение обеспечение направления его перемещения с поддержанием при этом противодействия вращению первого и третьего трубчатых элементов относительно друг друга.
28. Способ по п.27, дополнительно включающий:
предотвращение вытекания текучего материала из первого внутреннего прохода в первое кольцевое пространство, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в третьем положении;
обеспечение вытекания текучего материала из первого внутреннего прохода в первое кольцевое пространство, когда второй трубчатый элемент находится в первом положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении; и
предотвращение вытекания текучего материала из первого внутреннего прохода в первое кольцевое пространство, когда второй трубчатый элемент находится во втором положении, и третий трубчатый элемент находится в четвертом положении.
29. Способ по п.28, дополнительно включающий:
перед установкой узла в скважину, введение внутрь первого внутреннего прохода четвертого трубчатого элемента, так что между первым и четвертым трубчатыми элементами формируется второе кольцевое пространство, причем четвертый трубчатый элемент является частью узла, и третий трубчатый элемент перемещается внутри второго кольцевого пространства, когда он перемещается из третьего положения в четвертое положение; и
предотвращение возникновения гидравлического замка при перемещении третьего трубчатого элемента из третьего положения в четвертое положение.