СКОЛЬЗЯЩАЯ МУФТА
SLIDING COUPLING

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании заявок на патент Китая: CN 201610036843.6, озаглавленной «Эластичная ограничивающая положение скользящая муфта с полнопроходным отверстием» и поданной 20 января 2016 года; CN 201610037103.4, озаглавленной «Эластичная ограничивающая положение скользящая муфта с полнопроходным отверстием» и поданной 20 января 2016 года; CN 201610038915.0, озаглавленной «Эрозионно-устойчивая скользящая муфта» и поданной 20 января 2016 года; CN 201610037341.5, озаглавленной «Скользящая муфта с полнопроходным отверстием, имеющая растворяемую конструкцию» и поданной 20 января 2016 года; CN 201610037797.1, озаглавленной «Новая скользящая муфта, инструмент для открывания этой скользящей муфты и колонна бурильных труб» и поданной 20 января 2016 года; CN 201620054067.8, озаглавленной «Скользящая муфта с полнопроходным отверстием, разблокированная путем вращения» и поданная 20 января 2016 года. Перечисленные выше заявки полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.
Область техники
Настоящее раскрытие относится к технической области освоения нефтегазовых скважин и стимуляции залежи, и, в частности, к новой скользящей муфте.
Уровень техники
По мере развития нефтегазовой залежи в направлении плотной залежи с низкой проницаемостью, соответствующие традиционные инструментальные технологии больше не могут удовлетворять современным требованиям. Скользящая муфта является одним из ключевых инструментов для связи с межтрубным пространством между бурильными трубами и обсадными трубами и достижения ступенчатого разрушения во время процесса разрыва. Во время процесса испытаний по освоению нефтегазовых скважин для добычи газа, межтрубное пространством между бурильными трубами и обсадными трубами сообщается посредством действия открывания скользящей муфты, чтобы обеспечить такие операции, как циркуляция, замена жидкости, разрыв с использованием песка. Для одностадийной стимуляции требуется только одна скользящая муфта. Тем не менее, множество скользящих муфт необходимо подключать последовательно на одной колонне насосно-компрессорных труб в процессе многоступенчатой стимуляции. Во время многоступенчатой стимуляции, ступень разрушается после того, как открывается соответствующая ступень скользящей муфты, а множественные ступени разрушаются снизу вверх. С разведкой и разработкой плотной газовой залежи, горизонтальный сегмент горизонтальной скважины становится значительно длиннее, а стадий с использованием песка для разрыва становится все больше и больше. Необходимы технологии для десяти, двадцати или даже нескольких десятков стадий для скользящих муфт.
Однако, трудно открывать скользящие муфты поэтапно, и еще более трудно обеспечить, чтобы выполнение уплотнения на верхней стороне и выполнение уплотнения на нижней стороне скользящей муфты отвечали требованиям производства после того как скользящая муфта будет открыта.
В китайской патентной заявке «Скользящая муфта с полнопроходным отверстием для ступенчатого разрыва, используемая в газовых и нефтяных операциях», раскрыта новая шариковая скользящая муфта, содержащая ступенчатую структуру перемещения. Согласно технологии, скользящие муфты можно открывать поэтапно, последовательно сбрасывая шары одинакового размера. Теоретически количество ступеней не ограничено, и все скользящие муфты могут оставаться полнопроходными. Тем не менее, при фактическом использовании скользящей муфты, существует опасность прилипания песка. В результате существует вероятность того, что этап разрушения будет пропущен, потому что соответствующая скользящая муфта не может нормально открываться. Кроме того, поскольку верхняя и нижняя уплотнительные конструкции не предназначены для скользящей муфты, на верхнем и нижнем концах скользящей муфты легко возникает просачивание во время стимуляции разрыва пласта.
В этой связи, для специалистов в данной области, является неотложной задачей придумать новую скользящую муфту, которая может эффективно избежать разрушения этой скользящей муфты и просачивания на верхнем и нижнем концах скользящей муфты.
Раскрытие сущности изобретения
Основной целью настоящего раскрытия является создание новой скользящей муфты, которая может эффективно избежать разрушения этой скользящей муфты и просачивания на верхнем и нижнем концах скользящей муфты, которая может быть многократно открыта или закрыта и, которая облегчает стимуляцию.
Для достижения вышеуказанной цели, настоящее раскрытие представляет новую скользящую муфту.
Новая скользящая муфта содержит верхний соединитель, нижний соединитель, наружный корпус, внутреннюю муфту и сдвиговый штифт.
Верхний соединитель и нижний соединитель соответственно соединены с двумя концами наружного корпуса, а внутренняя гильза запирается в наружном корпусе через сдвиговый штифт.
В наружном корпусе предусмотрено отверстие для направления потока, и внутренняя гильза может открывать или закрывать отверстие для направления потока.
По меньшей мере одна канавка для зацепления с по меньшей мере одним соответствующим зубчатым элементом на инструменте для открывания скользящей муфты, расположена вдоль осевого направления во внутренней гильзе, и в этой канавке встроено эрозионно-устойчивое кольцо с внутренним диаметром кольца больше или равным внутреннему диаметру внутренней гильзы.
В соответствии с новой скользящей муфтой, внутренняя гильза содержит первую внутреннюю гильзу и вторую внутреннюю гильзу, и эти первая внутренняя гильза и вторая внутренняя гильза соединены друг с другом сваркой, резьбой или резьбой и сваркой.
В соответствии с новой скользящей муфтой, дополнительно включены уплотняющий резиновый цилиндр и стопорное кольцо, и фаска для монтажа уплотнительного резинового цилиндра, расположенная во внутренней гильзе. Уплотняющий резиновый цилиндр встроен в фаску, а положение уплотнительного резинового цилиндра ограничено стопорным кольцом, расположенным под уплотнительным резиновым цилиндром.
В соответствии с новой скользящей муфтой, подвижный элемент расположен между нижним концом внутренней гильзы, наружным корпусом и стопорным кольцом; позиционирующее кольцо расположено в нижнем положении стопорного кольца; и кольцевое пространство образовано внешним корпусом, подвижным элементом, стопорным кольцом и позиционирующим кольцом.
В соответствии с новой скользящей муфтой, нижний конец внутренней гильзы и подвижный элемент соединены друг с другом посредством резьбы, и стопорное кольцо и позиционирующее кольцо соединены друг с другом посредством резьбы.
В соответствии с новой скользящей муфтой, подвижный элемент представляет собой эластичный элемент - структуру, которая сжимает стопорное кольцо по окружности, и стопорное кольцо и позиционирующее кольцо соединены друг с другом посредством резьбы.
В соответствии с новой скользящей муфтой, подвижный элемент расположен между нижним концом внутренней гильзы, наружным корпусом и стопорным кольцом. Подвижный элемент представляет собой зажимное кольцо и используется для обеспечения возможности крепления внутренней гильзы и стопорного кольца относительно друг друга. Кольцевое пространство образовано наружным корпусом, внутренней гильзой и стопорным кольцом.
В соответствии с новой скользящей муфтой, уплотнительное кольцо расположено между позиционирующим кольцом и наружным корпусом.
В соответствии с новой скользящей муфтой, в удерживающем кольце расположено по меньшей мере одно отверстие для сброса давления, и это отверстие для сброса давления сообщается с кольцевым пространством.
В соответствии с новой скользящей муфтой, по меньшей мере одна поверхность уплотнительного резинового цилиндра неравномерна, так что между уплотнительным резиновым цилиндром и фаской и/или между уплотнительным резиновым цилиндром и стопорным кольцом существует зазор.
В соответствии с новой скользящей муфтой, поверхность фаски и/или поверхность стопорного кольца, расположенного близко к уплотнительному резиновому цилиндру, являются неровными, так что между уплотнительным резиновым цилиндром и фаской и/или между уплотнительным резиновым цилиндром и стопорным кольцом существует зазор.
В соответствии с новой скользящей муфтой, разделитель расположен по меньшей мере на одной стороне уплотнительного резинового цилиндра и по меньшей мере одна поверхность разделителя неравномерна, так что между уплотнительным резиновым цилиндром и фаской, и/или между уплотнительным резиновым цилиндром и стопорным кольцом существует зазор.
В соответствии с новой скользящей муфтой, вогнутые выпуклые зубы и/или канавка, и/или кольцевая канавка расположены по меньшей мере на одной поверхности разделителя.
В соответствии с новой скользящей муфтой, между внутренней поверхностью наружного корпуса, внутренней гильзой и нижним соединителем образуется подвижное пространство, и первая растворимая конструкция заполняется в подвижном пространстве.
В соответствии с новой скользящей муфтой, внутренний диаметр первой растворимой конструкции больше или равен внутреннему диаметру внутренней гильзы, а внутренний диаметр первой растворимой конструкции больше или равен внутреннему диаметру нижнего соединителя.
В соответствии с новой скользящей муфтой, первая растворимая конструкция состоит из магниевого сплава, фенольной смолы, смолы мочевины, эпоксидной смолы или полиимида.
В соответствии с новой скользящей муфтой, вторая растворимая конструкция дополнительно заполняется в канавке.
В соответствии с новой скользящей муфтой, внутренний диаметр второй растворимой конструкции больше или равен внутреннему диаметру внутренней гильзы.
В соответствии с новой скользящей муфтой, вторая растворимая конструкция состоит из магниевого сплава, фенольной смолы, смолы мочевины, эпоксидной смолы или полиимида.
В соответствии с новой скользящей муфтой, между внутренней гильзой и наружным корпусом расположена открывающая/закрывающая конструкция, и эта открывающая/закрывающая конструкция позволяет фиксировать внутреннюю гильзу, когда внутренняя гильза закрывает или открывает направляющее поток отверстие.
В соответствии с новой скользящей муфтой, открывающая/закрывающая конструкция представляет собой изогнутый эластичный элемент, ограничивающий положение. Выступ расположен на изогнутом по периметру эластичном элементе, и этот выступ может быть установлен в первую прорезь или вторую прорезь, соответственно расположенных на внутренней поверхности наружного корпуса.
Согласно новой скользящей муфте, открывающая/закрывающая конструкция представляет собой эластичную деталь, ограничивающую положение фиксатора. Эластичная деталь, ограничивающая положение якоря, представляет собой якорные лапы, и эти якорные лапы могут быть установлены в первую канавку или вторую канавку, соответственно расположенные на внутренней поверхности наружного корпуса.
В соответствии с новой скользящей муфтой, первый паз близок к верхнему соединителю, а второй паз близок к нижнему соединителю. Боковая стенка первого паза, расположенная близко к верхнему соединителю, постепенно наклоняется к верхнему соединителю, а угол между боковой стенкой первым пазом рядом с нижним соединителем и внутренней поверхностью наружного корпуса больше 45°. Боковая стенка второго паза, расположенная близко к нижнему соединителю, постепенно наклоняется к нижнему соединителю, а угол между боковой стенкой второго паза вблизи верхнего соединителя и внутренней поверхности наружного корпуса больше 45°.
В соответствии с новой скользящей муфтой, открывающая/закрывающая конструкция представляет собой L-образную канавку. Концом L-образной канавки, расположенной рядом с нижним соединителем, является часть закрывающей конструкции, проходящей вдоль осевого направления внутренней гильзы, а конец L-образной канавки, вблизи верхнего соединителя, является частью открывающей конструкции, проходящей перпендикулярно направлению продолжения части закрывающей конструкции. Сдвиговый штифт может быть заблокирован на части закрывающей конструкции или части открывающей конструкции.
В соответствии с новой скользящей муфтой, открывающая/закрывающая конструкция представляет собой J-образную канавку, конец J-образной канавки, расположенный рядом с нижним соединителем, представляет собой часть закрывающего устройства, проходящего вдоль осевого направления внутренней гильзы, а конец J-образной канавки, расположенной рядом с верхним соединителем, представляет собой треугольную часть открывающей конструкции, проходящей перпендикулярно направлению движения части закрывающей конструкции. Сдвиговый штифт может быть заблокирован на части закрывающей конструкции или части открывающей конструкции.
Настоящее раскрытие имеет следующие положительные эффекты.
1. Устанавливая эрозионно-устойчивое кольцо во внутренней гильзе или покрывая эрозионно-устойчивым материалом ключевые детали, способность скользящей муфты противодействовать эффекту эрозии, возникающем при прохождении высокоскоростной пескопроводящей текучей среды через канавку на внутренней гильзе, может значительно быть улучшена, так что эксплуатационная пригодность устройства может быть улучшена и срок службы устройства может быть продлен.
2. Устанавливая герметизирующий резиновый цилиндр на внутренней поверхности внутренней гильзы скользящей муфты, уплотняющий резиновый цилиндр не может быть легко изношен. Более того, просачивания на верхнем и нижнем концах скользящей муфты во время процесса стимуляции разрыва можно эффективно избежать, а эффект уплотнения является хорошим. Кроме того, путем устранения зазоров на двух концах уплотняющего резинового цилиндра можно избежать предварительного сжатия уплотняющего резинового цилиндра, благодаря чему можно повысить надежность работы. Кроме того, открывающая/закрывающая конструкция скользящей муфты проста и также проста в установке.
3. Предварительно заполняя подвижную структуру в подвижном пространстве внутренней гильзы и в канавке на внутренней стенке внутренней гильзы, неблаготворные эффекты, вызванные блокировкой суспензии цементирования скважины в подвижном пространстве и канавке, можно будет избежать. После стимуляции разрыва, ствол скважины может сохраняться полнопроходным, что особенно полезно для операций на нефтяных и газовых скважинах на более поздних стадиях, и скользящая муфта может многократно быть открыта и закрыта.
4. Скользящую муфту можно открывать с помощью инструмента для скользящей муфты, устанавливая открывающую/закрывающую конструкцию между наружным корпусом и внутренней гильзой и устанавливая соответствующий паз на наружном корпусе, а блокировать скользящую муфту можно в желаемом положении. На более позднем этапе, при необходимости, для выполнения операций закрывания и открывания можно использовать соответствующие инструменты для обмотки/закрытия гибких труб. Таким образом, скользящая муфта имеет много преимуществ, таких как удобство для стимуляции и гибкость в использовании. Это имеет важное практическое значение для сокращения времени операций, снижения эксплуатационных затрат и облегчения управления нефтяными и газовыми скважинами на более позднем этапе.
Краткое описание чертежей
Настоящее раскрытие будет подробно объяснено на основе вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах:
На фиг. 1 схематично показана структура первого варианта осуществления настоящего раскрытия;
На фиг. 1а схематически показано эрозионно-устойчивое кольцо, часть которого соединена сваркой;
На фиг. 1б схематически показано эрозионно-устойчивое кольцо, часть которого соединена через резьбу плюс уплотнительное кольцо;
На фиг. 1в схематически показано эрозионно-устойчивое кольцо, часть которого соединена резьбой и сваркой;
Фиг. 2 схематически показывает структуру второго варианта осуществления настоящего раскрытия;
На фиг. 2а схематично показана структура позиционирующего кольца, имеющего
структуру нити;
На фиг. 2б схематично показана структура позиционирующего кольца, имеющего структуру упругой детали;
На фиг. 2в схематично показана структура позиционирующего кольца, имеющего зажимную кольцевую структуру;
На фиг. 3 схематично показана структура третьего варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4а - вид спереди разделителя, на одной поверхности которого расположена канавка, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4б - вид спереди разделителя, на двух поверхностях которого расположена канавка, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4в - вид разделителя сверху, на поверхности которого расположена канавка, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4г - вид разделителя спереди, на одной поверхности которого расположена кольцевая канавка, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4д - вид разделителя спереди, на двух поверхностях которого расположена кольцевая канавка, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4е - вид разделителя сверху, на поверхности которого расположена кольцевая канавка, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4ж - вид разделителя спереди, на одной из поверхности которого расположены канавка и кольцевая канавка, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4з - вид разделителя спереди, на двух поверхностях которого канавка и кольцевая канавка расположены в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4и - вид разделителя сверху, на поверхности которого в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения расположены канавка и кольцевая канавка;
Фиг. 5 схематически показывает структуру пятого варианта осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 6а - схематический вид шестого варианта осуществления настоящего изобретения, когда используется арочный ограничивающий положение эластичный элемент и скользящая муфта закрыта;
Фиг. 6б - схематический вид шестого варианта осуществления настоящего изобретения, когда используется арочный ограничивающий положение якоря эластичный элемент, и скользящая муфта открыта;
Фиг. 7а - схематический вид седьмого варианта осуществления настоящего изобретения, когда используется арочный ограничивающий положение якоря эластичный элемент, и скользящая муфта закрыта;
Фиг. 7б - схематический вид седьмого варианта осуществления настоящего изобретения, когда арочный ограничивающий положение якоря эластичный элемент, и скользящая муфта открыта;
На фиг. 8а показан схематический вид восьмого варианта осуществления настоящего изобретения, когда используется скользящая муфта с открывающей/закрывающей конструкцией, которая должна быть разблокирована штифтом, и скользящая муфта закрыта;
На фиг. 8б показан схематический вид восьмого варианта осуществления настоящего изобретения, когда используется скользящая муфта с открывающей/закрывающей конструкцией, которая должна быть разблокирована штифтом, и скользящая муфта открыта;
На фиг. 8в схематически показана открывающая/закрывающая конструкция, которая представляет собой L-образную канавку; а также
На фиг. 8г схематически показана открывающая/закрывающая конструкция, которая представляет собой J-образную канавку.
На чертежах одни и те же компоненты представлены одинаковыми ссылками, а размер компонента не представляет собой фактический размер соответствующего компонента.
Осуществление изобретения
Настоящее раскрытие будет дополнительно подробно разъяснено со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Как показано на фиг. 1, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения предлагается новая скользящая муфта. Скользящая муфта в основном содержит: верхний соединитель 1, нижний соединитель 2, наружный корпус 3, внутреннюю гильзу 4 и сдвиговый штифт 5. Верхний соединитель 1 и нижний соединитель 2 соответственно соединены с двумя концами наружного корпуса 3, а внутренняя гильза 4 заперта в наружном корпусе 3 через сдвиговый штифт 5. В наружном корпусе 3 предусмотрено направляющее отверстие 30 для потока, а внутренняя гильза 4 может открывать или закрывать направляющее отверстие 30 потока. По меньшей мере одна канавка 41 для зацепления с по меньшей мере одним соответствующим зубчатым элементом на инструменте для открывания скользящей муфты расположена вдоль осевого направления во внутренней гильзе 4. В канавку 41 встроено эрозионно-устойчивое кольцо 42, а внутренний диаметр устойчивое к эрозии кольцо 42 равно внутреннему диаметру внутренней муфты. Другими словами, высота внутренней поверхности эрозионно-устойчивого кольца 42 согласуется с высотой внутренней поверхности внутренней гильзы 4. Когда высокоскоростная пескопроводящая текучая среда протекает через канавку 41 внутренней гильзы 4, в канавке 41 будет образована высокоскоростная вихревая ванна из-за изменения рисунка потока, а положение эрозионно-устойчивого кольца 42 будет иметь особенно большую эрозию. Способность противостоять высокоскоростной эрозии песка может быть улучшена путем встраивания эрозионно-устойчивого кольца в этом положении. Внутренний диаметр эрозионно-устойчивого кольца 42 также может быть больше внутреннего диаметра внутренней гильзы 4.
Внутренняя гильза 4 содержит первую внутреннюю гильзу 43 и вторую внутреннюю гильзу 44, а первая внутренняя гильза 43 и вторая внутренняя гильза 44 соединены друг с другом посредством сварки 45 (фиг. 1а), резьбы (фиг. 1б), или нить плюс сварка (фиг. 1в). Собранная первая внутренняя гильза 43 и вторая внутренняя гильза 44 удобны для установки. Кроме того, структура, образованная сваркой, резьбой или резьбой и сваркой, является стабильной и имеет высокую безопасность.
Предпочтительно, чтобы эрозионностойкий материал для изготовления эрозионно-устойчивого кольца 42 мог быть твердым сплавом или с нанесением алмаза, но этот материал не ограничивается перечисленными выше материалами.
Как показано на фиг. 2, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения фаска 61 для установки уплотнительного резинового цилиндра 6 расположена во внутренней гильзе 4. Уплотнительный резиновый цилиндр 6 встроен в фаску 61, а положение уплотняющего резинового цилиндра 6 ограничивается стопорным кольцом 62, расположенным под уплотнительным резиновым цилиндром 6. Когда инструмент для открывания скользящей муфты (не показан) толкает внутреннюю гильзу 4, чтобы двигаться вниз, уплотняющий резиновый цилиндр 6 легко экструдируют вдоль в осевом направлении внутренней гильзы 4, так что уплотняющий резиновый цилиндр 6 расширяется внутрь в радиальном направлении. Кроме того, кольцевой зазор между внутренней гильзой 4 и инструментом для открытия скользящей муфты герметизирован, в результате чего на верхнем и нижнем концах скользящей муфты можно эффективно избежать разрушения во время процесса стимуляции. Предпочтительно, что подвижный элемент 63 расположен между нижним концом внутренней муфты 4, наружным корпусом 3 и стопорным кольцом 62; позиционирующее кольцо 64 расположено в нижнем положении стопорного кольца 62; и кольцевое пространство 65 образовано наружным корпусом 3, подвижным элементом 63, стопорным кольцом 62 и позиционирующим кольцом 64. Кольцевое пространство 65 используется для обеспечения буферного пространства, когда резиновый цилиндр 6 сжимается радиально.
Существует множество способов соединения для стопорного кольца 62, подвижного элемента 63 и позиционирующего кольца 64. Как показано на фиг. 2а, нижний конец внутренней гильзы 4 и подвижный элемент 63 могут быть соединены друг с другом посредством резьбы, и также стопорное кольцо 62 и позиционирующее кольцо 64 могут быть соединены друг с другом посредством резьбы. Как показано на фиг. 2б, подвижный элемент 63 может быть эластичной конструкцией, которая сжимает стопорное кольцо 62 по окружности, а стопорное кольцо 62 и позиционирующее кольцо 64 могут быть соединены друг с другом посредством резьбы. Как показано на фиг. 2в, подвижный элемент 63 расположен между нижним концом внутренней гильзы 4, наружным корпусом 3 и стопорным кольцом 62. Подвижный элемент 63 является зажимным кольцом и используется для обеспечения внутренней муфты 4, и стопорное кольцо 62 фиксированы относительно друг друга. Кольцевое пространство 65 образовано наружным корпусом 3, внутренней гильзой 4 и стопорным кольцом 62.
Как показано на фиг. 3, в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно отверстие 66 для сброса давления расположено в стопорном кольце 62, а отверстие 66 для сброса давления сообщается с кольцевым пространством 65.
Кроме того, предпочтительно устанавливать уплотнительное кольцо 67 между позиционирующим кольцом 64 и наружным корпусом 3, а уплотнительное кольцо 67 в основном служит для блокирования песка.
Предпочтительно по меньшей мере одна поверхность уплотнительного резинового цилиндра 6 является неровной, так что между герметизирующим резиновым цилиндром 6 и фаской 61 и/или между уплотняющим резиновым цилиндром 6 и стопорным кольцом 62 существует зазор, а зазор служит для уравновешивания разности давлений между двумя концами уплотнительного резинового цилиндра 6. В качестве альтернативы поверхность фаски 61 и/или поверхность стопорного кольца 62, расположенная близко к уплотняющему резиновому цилиндру 6, являются неровными, так что зазор может также существовать между уплотняющим резиновым цилиндром 6 и фаской 61 и/или между уплотняющим резиновым цилиндром 6 и стопорным кольцом 62.
Кроме того, как показано на фиг. 4а-4з, согласно четвертому варианту осуществления, также может быть расположен разделитель 68. В частности, разделитель 68 расположен по меньшей мере на одной стороне уплотнительного резинового цилиндра 6, и по меньшей мере одна поверхность разделителя 68 является неровной, так что между уплотнительным резиновым цилиндром 6 и фаской 61 и/или между уплотнительным резиновым цилиндром 6 и стопорным кольцом 62 существует зазор. Предпочтительно, чтобы вогнутые выпуклые зубцы (не показаны) и/или канавка 681 (фиг. 4а-4в) и/или кольцевая канавка 682 (фиг. 4г - фиг. 4е и фиг. 4ж - фиг. 4з) были расположены по меньшей мере на одной поверхности разделителя 68.
Как показано на фиг. 5, согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения, подвижная полость образована среди внутренней поверхности наружного корпуса 3, внутренней гильзы 4 и нижнего соединителя 2, и первая растворимая конструкция 71 заполнена в подвижном пространстве. Предпочтительно, чтобы первая растворимая конструкция 71 в основном имела форму кольца. Внутренний диаметр первой растворимой конструкции 71 больше или равен внутреннему диаметру внутренней гильзы 4 и, внутренний диаметр первой растворимой конструкции 71 больше или равен внутреннему диаметру нижнего соединителя 2. Цель такого размещения заключается в обеспечении того, чтобы подвижное пространство не блокировалось цементной суспензией скважины. Это связано с тем, что после того, как первая растворимая конструкция 71 будет растворена, подвижное пространство может быть полностью опустошено, так что внутренняя гильза 4 может плавно скользить в направлении нижнего соединителя 2 и, отверстие 30 для направления потока в наружном корпусе 3 может быть открыто.
Кроме того, вторая растворимая конструкция 72 заполнена в канавке 41. Предпочтительно, чтобы вторая растворимая конструкция 72 также в основном имела форму кольца, а внутренний диаметр второй растворимой конструкции 72 был бы больше или равен внутреннему диаметру внутренней гильзы 4. Цель такого размещения заключается в обеспечении того, чтобы при использовании инструмента для открывания скользящей муфты канавка 41 во внутренней гильзе 4 не блокировалась цементной суспензией скважины. Это связано с тем, что после того, как вторая растворимая конструкция 72 будет растворена, канавка 41 может быть полностью опустошена, так что инструмент для открывания скользящей муфты может быть плавно установлен в канавке 41 на внутренней гильзе 4. Соответственно, внутренняя гильза 4 может плавно перемещаться к нижнему соединителю 2, и направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 может быть открыто.
Как первая растворимая конструкция 71, так и вторая растворимая конструкция 72 могут быть изготовлены из растворимого материала, такого как магниевый сплав, фенольная смола, смола мочевины, эпоксидная смола, полиимид, но материал не ограничивается перечисленными выше материалами.
Кроме того, открывающая/закрывающая конструкция расположена между внутренней гильзой 4 и наружным корпусом 3, и эта открывающая/закрывающая конструкция позволяет фиксировать внутреннюю гильзу, когда направляющее поток отверстие 30 открывается или закрывается внутренней гильзой 4. В частности, как показано на фиг. 6а и фиг. 6б, согласно шестому варианту осуществления открывающая/закрывающая конструкция представляет собой арочный ограничивающий положение эластичный элемент 81. Выступ 811 расположен на изогнутой по высоте эластичной части 81, и выступ 811 может быть вставлен в первый паз 31 или второй паз 32, соответственно расположенные на внутренней поверхности наружного корпуса 3. Канавки 812, количество и форма которых соответствуют количеству и форме арочного ограничивающего положение эластичного элемента 81, расположены на наружной стенке внутренней гильзы 4. Предпочтительно, что имеются два или более эластичных элемента 81, ограничивающих положение, а канавки 812, распределены по окружности.
Есть два паза. Паз, расположенный рядом с верхним соединителем 1, определяется как первый паз 31, а паз, расположенный рядом с нижним соединителем 2, определяется как второй паз 32. Когда выступ 811 на изогнутой по периметру эластичной части 81 устанавливается в первый паз 31, направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 может быть аккуратно закрыто внутренней гильзой 4. Когда выступ 811 на изогнутой по периметру эластичной детали 81 установлен во втором пазе 32, направляющее отверстие 30 в наружном корпусе 3 может быть аккуратно открыто внутренней гильзой 4. Предпочтительно, что боковая стенка первого паза 31, расположенная близко к верхнему соединителю 1, постепенно наклоняется к верхнему соединителю 1, и еще более предпочтительно, что угол наклона меньше 45°.
Угол между боковой стенкой первого паза 31 вблизи нижнего соединителя 2 и внутренней поверхностью наружного корпуса 3 больше, чем 45°. Причиной такого удаления является то, что когда выступ 811 на изогнутом по периметру эластичном элементе 81 устанавливается в первом пазе 31, внутренняя гильза 4 стремится двигаться в направлении верхнего соединителя 1, а не к нижнему соединителю 2 (следует пояснить, что для того, чтобы внутренняя гильза 4 двигалась к нижнему соединителю 2, требуется определенный тоннаж, достаточный для преодоления восходящей силы, получаемой внутренней гильзой 4 под определенной разницей давления, и это помогает сохранить скользящую муфту в закрытом состоянии во время производственного процесса). Соответственно, можно обеспечить, чтобы внутренняя гильза 4 находилась в состоянии, когда отверстие 30 для направления потока в наружном корпусе 3 закрыто. Для этой же цели боковая стенка второго паза 32, расположенная близко к нижнему соединителю 2, постепенно наклоняется к нижнему соединителю 2. Предпочтительно, что угол наклона меньше 45°. Угол между боковой стенкой второго паза 32, близ верхнего соединителя 1 и внутренней поверхностью наружного корпуса 3 больше, чем 45°. Таким образом, когда выступ 811 на изогнутой по периметру эластичной детали 81 устанавливается во вторую прорезь 32, внутренняя гильза 4 стремится двигаться к нижнему соединителю 2, а не к верхнему соединителю 1 (следует пояснить, что, для того, чтобы внутренняя гильза 4 двигалась к верхнему соединителю 1, требуется определенный тоннаж, достаточный для преодоления силы толкания вниз, принимаемой внутренней гильзой 4 под определенной разницей давления, и это помогает удерживать скользящую муфту в открытом состоянии). Соответственно, можно обеспечить, чтобы внутренняя гильза 4 находилась в таком состоянии, чтобы для направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 было открытым.
Устанавливая арочный ограничивающий положение эластичный элемент 81 между наружным корпусом 3 и внутренней гильзой 4 и устанавливая соответствующие пазы (31, 32) на наружном корпусе 3, скользящую муфту можно открывать с помощью инструмента для открытия скользящей муфты и скользящая муфта может быть заблокирована в нужном положении. На более позднем этапе, при необходимости, для выполнения операций закрывания и открывания можно использовать соответствующие инструменты для обмотки/закрытия гибких труб. Таким образом, скользящая муфта имеет много преимуществ, таких как удобство для стимуляции и гибкость в использовании. Это имеет важное практическое значение для сокращения времени операций, снижения эксплуатационных затрат и облегчения управления нефтяными и газовыми скважинами на более позднем этапе.
В частности, как показано на фиг. 7а и фиг. 7б, в соответствии с седьмым вариантом осуществления открывающая/закрывающая конструкция представляет собой эластичный элемент 82, ограничивающий положение якорных лап. Эластичный элемент 82, ограничивающий фиксацию якорных лап, имеет множество якорных лап 821, распределенных по окружности. Якорные лапы 821 могут быть установлены в первом пазу 31 или во втором пазу 32, соответственно расположенных на внутренней поверхности наружного корпуса 3.
Есть два паза. Паз, расположенный рядом с верхним соединителем 1, определяется как первый паз 31, а паз, расположенный близко к нижнему соединителю 2, определяется как второй паз 32. Когда якорные лапы 821 на эластичном элементе 82, ограничивающей фиксацию якорных лап, установлены в первый паз 31, направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 может быть аккуратно закрыто внутренней гильзой 4; и когда якорные лапы 821 на эластичном элементе 82 установлены во второй паз 32, направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 может быть аккуратно закрыто внутренней гильзой 4.
Предпочтительно, что боковая стенка первого паза 31, расположенная близко к верхнему соединителю 1, постепенно наклоняется к верхнему соединителю 1, и предпочтительно, что угол наклона меньше 45°. Угол между боковой стенкой первой прорези 31 вблизи нижнего соединителя 2 и внутренней поверхностью наружного корпуса 3 больше, чем 45°. Причиной такого удаления является то, что когда в первый паз 31 прикреплены якорные лапы 821 на эластичном элементе 82, ограничивающем фиксацию якорных лап, внутренняя гильза 4 стремится двигаться в направлении к верхнему соединителю 1, а не к нижнему соединителю. Соответственно, можно обеспечить, чтобы внутренняя гильза 4 находилась в таком состоянии, чтобы направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 было закрыто. Для этой же цели боковая стенка второго паза 32, расположенная близко к нижнему соединителю 2, постепенно наклоняется к нижнему соединителю 2, и предпочтительно чтобы угол наклона был меньше 45°. Угол между боковой стенкой второй прорези 32 вблизи верхнего соединителя 1 и внутренней поверхностью наружного корпуса 3 больше, чем 45°. Таким образом, когда на втором пазу 32 прикреплены якорные лапы 821 на эластичном элементе 82, ограничивающий фиксацию якорных лап, во внутреннем пазе 32, внутренняя гильза 4 стремится двигаться к нижнему соединителю 2, а не к верхнему соединителю 1. Соответственно, можно обеспечить чтобы внутренняя гильза 4 находилась в таком состоянии, когда направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 было открытым.
Путем размещения эластичного элемента 82, ограничивающего фиксацию якорных лап, между наружным корпусом 3 и внутренней гильзой 4 и размещением соответствующих пазов (31, 32) на наружном корпусе 3, скользящая муфта может быть открыта с помощью инструмента открывания скользящей муфты, и заблокировать скользящую муфту можно в нужном положении. На более позднем этапе, при необходимости, для выполнения операций закрывания и открывания можно использовать соответствующие инструменты для обмотки/закрытия гибких труб. Таким образом, скользящая муфта имеет много преимуществ, таких как удобство для стимуляции и гибкость в использовании. Это имеет важное практическое значение для сокращения времени операций, снижения эксплуатационных затрат и облегчения управления нефтяными и газовыми скважинами на более позднем этапе.
В частности, как показано на фиг. 8а-8в, в соответствии с восьмым вариантом осуществления открывающая/закрывающая конструкция представляет собой L-образную канавку 83, а L-образная канавка 83 расположена на боковой стенке внутренней гильзы 4 Конец L-образной канавки 83, близкий к нижнему соединителю 2, представляет собой часть 831 закрывающего блока, проходящую вдоль осевого направления внутренней гильзы 4, а конец L-образной канавки 83, расположенный близко к верхнему соединителю 1, открытую блочную часть 832, проходящую вдоль направления, перпендикулярного направлению продолжения части 831 закрывающего блока. Соответственно, позиционирующий штифт 9, выступающий в направлении открывающей/закрывающей конструкции (то есть L-образная канавка 83), расположен неподвижно на наружном корпусе 3. Когда позиционирующий штифт 9 перемещается в часть 831 закрывающего блока L-образной канавки 83, направляющее отверстие 30 для потока в наружном корпусе 3 аккуратно закрывается наружным корпусом 4. Когда позиционирующий штифт 9 перемещается к части 832 открывающего блока L-образной канавки 83, это означает, что наружный корпус 4 перемещается в направлении нижнего соединителя 2. В это время направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 аккуратно открывается наружным корпусом 4, и так может быть достигнута текучая среда, текущая между внутренней и внешней стороной скользящей муфты.
В качестве замены L-образной канавки 83 открывающая/закрывающая конструкция может представлять собой J-образную канавку 84, которая показана на фиг. 8 г. J-образная канавка 84 расположена на боковой стенке внутренней гильзы 4. Конец J-образной канавки 84 рядом с нижним соединителем 2 представляет собой закрывающую часть 841 блока, проходящую вдоль осевого направления внутренней гильзы 4, и конец J-образной канавки 84, расположенный близко к верхнему соединителю 1, представляет собой в основном треугольную часть 842 блока открывания, проходящего в направлении, перпендикулярном направлению продолжения части 841 закрывающего блока. Когда позиционирующий штифт 9 перемещается к части 841 закрывающего блока J-образной канавки 84, направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 аккуратно закрывается внешним корпусом 4. Когда позиционирующий штифт 9 перемещается в часть 842 блока открывания J-образной канавки 84, это означает, что наружный корпус 4 перемещается к нижнему соединителю 2. В это время направляющее поток отверстие 30 в наружном корпусе 3 аккуратно открывается наружным корпусом 4, и так может быть достигнута текучая среда, текущая между внутренней и внешней стороной скользящей муфты.
Следует отметить, что открывающая/закрывающая конструкция в настоящем раскрытии не ограничивается L-образной или J-образной канавками. До тех пор, пока можно достигнуть того, что позиционирующий штифт 9 на наружном корпусе 3 блокируется в разных положениях открывающей/закрывающей конструкцией, чтобы изменить взаимные положения внутренней гильзы 4 и наружного корпуса 3, открывающая/закрывающая конструкция является пригодной. Кроме того, количество открывающих/закрывающих конструкций не ограничивается одной, и могут быть две открывающие/закрывающие конструкции, расположенные симметрично на внутренней гильзе 4 (чтобы гарантировать, что внутренняя гильза 4 и наружный корпус 3 могут поддерживать желаемую позицию по отношению к друг другу) или более.
Устанавливая открывающую/закрывающую конструкцию на внутренней гильзе 4 и соответственно устанавливая позиционирующий штифт 9 на наружном корпусе 3, скользящую муфту можно открыть с помощью инструмента для скользящей муфты, а блокировку скользящую муфты можно совершать в нужном положении. На более позднем этапе, при необходимости, для выполнения операций закрывания и открывания можно использовать соответствующие инструменты для обмотки/закрытия гибких труб. Таким образом, скользящая муфта имеет много преимуществ, таких как удобство для стимуляции и гибкость в использовании. Это имеет важное практическое значение для сокращения времени операций, снижения эксплуатационных затрат и облегчения управления нефтяными и газовыми скважинами на более позднем этапе.
Подводя итог, настоящее раскрытие имеет следующие положительные эффекты.
1. Устраняя эрозионно-устойчивое кольцо во внутренней гильзе или покрывая эрозионно-стойкий материал на ключевых деталях, способность скользящей муфты противодействовать эффекту эрозии, образуемому, когда высокоскоростная пескопроводящая жидкость протекает через канавку на внутренней гильзе, значительно улучшена, так что удобство использования инструмента может быть улучшено, а срок службы инструмента может быть увеличен.
2. Устанавливая герметизирующий резиновый цилиндр на внутренней поверхности внутренней гильзы скользящей муфты, плотный резиновый цилиндр не может быть легко изношен. Кроме того, путем удаления зазоров на двух концах герметизирующего резинового цилиндра, можно эффективно избежать продувки на верхнем и нижнем концах скользящей муфты во время процесса стимуляции разрыва. Эффект уплотнения хороший, что повышает надежность работы. Кроме того, конструкция скользящей муфты проста, и также проста и установка.
3. Предварительно заполняя подвижную конструкцию в подвижном пространстве внутренней гильзы и в канавке на внутренней стенке внутренней гильзы, можно избежать неблагоприятных эффектов, вызванных блокировкой суспензии цементирования скважины в подвижном пространстве и канавке.
После стимуляции трещин ствол скважины может сохраняться полнопроходным, что особенно выгодно для более поздних операций на нефтяных и газовых скважинах, а скользящая муфта может многократно быть открыта и закрыта.
4. Устанавливая открывающую/закрывающую конструкцию между наружным корпусом и внутренней гильзой и устанавливая соответствующий паз на наружном корпусе, скользящую муфту можно открывать с помощью инструмента для открывания муфты, а блокировка скользящей муфты может осуществляться в желаемой позиции. На более позднем этапе, при необходимости, для выполнения операций закрывания и открывания можно использовать соответствующие инструменты для обмотки/закрытия гибких труб. Таким образом, скользящая муфта имеет много преимуществ, таких как удобство для стимуляции и гибкость в использовании. Это имеет важное практическое значение для сокращения времени операций, снижения эксплуатационных затрат и облегчения управления нефтяными и газовыми скважинами на более позднем этапе.
Настоящее раскрытие подробно проиллюстрировано в сочетании с предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше, но понятно, что раскрытые здесь варианты осуществления могут быть улучшены или заменены, не выходя за пределы защиты настоящего раскрытия. В частности, до тех пор, пока нет структурных конфликтов, технические характеристики, раскрытые в каждом варианте осуществления настоящего раскрытия, могут быть объединены друг с другом каким-либо образом, и объединенные функции, сформированные таким образом, находятся в пределах защиты настоящего раскрытия. Настоящее раскрытие не ограничивается конкретными вариантами осуществления, раскрытыми здесь, но включает в себя все технические решения, попадающие в сферу защиты формулы изобретения.