打撈筒總成和使用打撈筒總成的系統(tǒng)和方法
【專利說明】打撈筒總成和使用打撈筒總成的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本申請案要求2012年12月21日申請的美國臨時專利申請案第61/745，039號的申請日權(quán)益，其完整內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請案大致涉及用于在鉆井操作中使用的打撈筒總成。在使用中，打撈筒總成通常被定位在鉆井系統(tǒng)的電纜與頭部總成之間且可操作地耦合至鉆井系統(tǒng)的電纜和頭部總成。
[0004]發(fā)明背景
[0005]在傳統(tǒng)鉆井期間，在頭部總成的內(nèi)管充滿樣本之后，將打撈筒總成朝向鉆孔底部下放(或泵送)來取回頭部總成。傳統(tǒng)的打撈筒總成包括重型提升夾具，所述重型提升夾具被構(gòu)造來牢固地抓持耦合至頭部總成的近端的矛頭。在提升夾具與矛頭之間接合后，從鉆孔中取回打撈筒且從內(nèi)管中提取樣本。
[0006]矛頭與鎖定夾具通常通過鑄造工藝形成。由于鑄造工藝的本質(zhì)，矛頭和鎖定夾具的材料在與加工材料相比時，通常質(zhì)量降低，更容易變形且較不耐磨。此外，現(xiàn)有的矛頭和鎖定夾具僅一起在窄范圍的相對定向中起作用。由于這些限制，在鉆孔內(nèi)的條件不理想時實現(xiàn)現(xiàn)有矛頭與鎖定夾具之間的適當(dāng)接合可能具有挑戰(zhàn)性。
[0007]因此，相關(guān)領(lǐng)域中需要比現(xiàn)有打撈筒總成更穩(wěn)固且可靠的打撈筒總成。相關(guān)領(lǐng)域中進一步需要在其寬范圍的角度定向內(nèi)保持其功能性的打撈筒總成。
發(fā)明概要
[0008]本文中描述用于在鉆井地層中使用的鉆井系統(tǒng)。鉆井系統(tǒng)可具有頭部總成和打撈筒。頭部總成可具有縱軸、外表面、內(nèi)表面和近端。頭部總成的內(nèi)表面可界定頭部總成的中心孔，且頭部總成的近端可界定與中心孔可操作連通的開口。打撈筒可具有遠端部分，所述遠端部分被構(gòu)造來接收在頭部總成的中心孔內(nèi)。打撈筒的遠端部分可具有至少一個閂鎖構(gòu)件，所述至少一個閂鎖構(gòu)件被構(gòu)造來圍繞閂鎖位置和回縮位置且在閂鎖位置與回縮位置之間移動。頭部總成的內(nèi)表面可被構(gòu)造來在閂鎖構(gòu)件被定位在閂鎖位置中時與打撈筒的閂鎖構(gòu)件牢固接合。在打撈筒的閂鎖構(gòu)件與頭部總成的內(nèi)表面之間牢固接合時，頭部總成可操作地耦合至打撈筒，使得打撈筒的移動導(dǎo)致頭部總成的相應(yīng)移動。
[0009]打撈筒總成可具有細長體、驅(qū)動構(gòu)件和至少一個閂鎖構(gòu)件。細長體可具有壁和外表面，其中細長體的壁界定細長體的中心孔且至少一個遠端徑向開口從細長體的外表面延伸至中心孔。驅(qū)動構(gòu)件可至少部分被定位在細長體的中心孔內(nèi)。驅(qū)動構(gòu)件可具有縱軸和至少一個楔形部分。驅(qū)動構(gòu)件的第一楔形部分可界定至少一個驅(qū)動表面，其中第一楔形部分的每個驅(qū)動表面相對于驅(qū)動構(gòu)件的縱軸漸縮。打撈筒總成的閂鎖構(gòu)件可被構(gòu)造來接收在細長體的遠端徑向開口內(nèi)。打撈筒總成的每個閂鎖構(gòu)件可被定位成與驅(qū)動構(gòu)件的第一楔形部分的相應(yīng)驅(qū)動表面接合。在驅(qū)動構(gòu)件在基本上平行于驅(qū)動構(gòu)件的縱軸的第一方向上移動時，驅(qū)動構(gòu)件的第一楔形部分的驅(qū)動表面可被構(gòu)造來將閂鎖構(gòu)件楔入頭部總成的內(nèi)表面與驅(qū)動表面之間，使得打撈筒總成可操作地耦合至頭部總成。在驅(qū)動構(gòu)件在與第一方向相反且基本上平行于驅(qū)動構(gòu)件的縱軸的第二方向上移動時，打撈筒總成的閂鎖構(gòu)件可相對于頭部總成的內(nèi)表面回縮。
[0010]可選地，細長體的壁可界定從細長體的外表面延伸至細長體的中心孔的至少一個近端徑向開口。此外，驅(qū)動構(gòu)件可具有第二楔形部分，所述第二楔形部分界定至少一個驅(qū)動表面，其中第二楔形部分的每個驅(qū)動表面相對于驅(qū)動構(gòu)件的縱軸漸縮。第二楔形部分可相對于驅(qū)動構(gòu)件的縱軸與第一楔形部分隔開。打撈筒總成也可具有至少一個鎖定構(gòu)件，所述至少一個鎖定構(gòu)件被構(gòu)造來接收在細長體的至少一個近端徑向開口內(nèi)。打撈筒總成的每個鎖定構(gòu)件可被定位成與驅(qū)動構(gòu)件的第二楔形部分的相應(yīng)驅(qū)動表面接合。打撈筒總成可進一步包括鎖定套筒，所述鎖定套筒具有被構(gòu)造來與細長體的至少一部分的外表面接合的內(nèi)表面。鎖定套筒可被構(gòu)造來相對于細長體的外表面圍繞鎖定位置和未鎖定位置且在鎖定位置與未鎖定位置之間旋轉(zhuǎn)移動。在鎖定位置中，驅(qū)動構(gòu)件的第二楔形部分的驅(qū)動表面可被構(gòu)造來將鎖定構(gòu)件楔入鎖定套筒的內(nèi)表面與驅(qū)動表面之間，使得阻止細長體相對于鎖定套筒旋轉(zhuǎn)。在未鎖定位置中，細長體被構(gòu)造來相對于鎖定套筒旋轉(zhuǎn)。
[0011]打撈筒總成的細長體可具有被構(gòu)造來耦合至電纜的近端部分和被構(gòu)造來耦合至頭部總成的遠端部分。打撈筒可包括樞轉(zhuǎn)接頭元件，所述樞轉(zhuǎn)接頭元件被定位在打撈筒的細長體的近端部分與遠端部分之間且耦合至近端部分和遠端部分。細長體的遠端部分可被構(gòu)造來相對于細長體的近端部分在至少兩個平面中樞轉(zhuǎn)移動。
[0012]附圖簡述
[0013]本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的這些和其它特征在參考附圖的詳細描述中將變得更顯而易見。
[0014]圖1是如本文中所述的具有打撈筒總成的示例性鉆井系統(tǒng)的橫截面正視圖。
[0015]圖2是如本文中所述的具有樞轉(zhuǎn)接頭元件的示例性打撈筒總成的橫截面正視圖。
[0016]圖3是如本文中所述的具有樞轉(zhuǎn)接頭元件、鎖定套筒和閂鎖及鎖定元件的示例性打撈筒總成的橫截面正視圖。
[0017]圖4A是如本文中所述的打撈筒總成的細長體的遠端部分的特寫橫截面正視圖，其中閂鎖及鎖定元件處于回縮位置中。圖4B和圖4C是圖4A中描繪的細長體的遠端部分的部分透明俯視圖。閂鎖及鎖定元件在圖4C中隱藏(未示出)。
[0018]圖5A是如本文中所述的打撈筒總成的細長體的遠端部分的特寫橫截面正視圖，其中閂鎖及鎖定元件處于閂鎖及鎖定位置中。圖5B是圖5A中描繪的打撈筒總成的鎖定套筒的孤立俯視圖。
[0019]圖6A至圖6C是如本文中所述的當(dāng)打撈筒總成插入并接合在頭部總成內(nèi)時的示例性打撈筒總成的細長體的特寫橫截面正視圖。圖6A描繪打撈筒總成的閂鎖構(gòu)件被定位在頭部總成內(nèi)之前的打撈筒總成。圖6B描繪打撈筒總成的閂鎖構(gòu)件已被推進在頭部總成內(nèi)之后的打撈筒總成。圖6C描繪閂鎖構(gòu)件被定位在閂鎖位置中且與頭部總成的內(nèi)表面接合之后的打撈筒總成。
[0020]圖7A至圖7C描繪如本文中所述的示例性打撈筒總成的樞轉(zhuǎn)接頭元件的操作。圖7A描繪處于軸向?qū)R構(gòu)造中的打撈筒總成的細長體的近端和遠端部分。圖7B描繪細長體的遠端部分相對于細長體的近端部分在選定平面內(nèi)定位成角度定向。圖7C描繪細長體的遠端部分在選定平面內(nèi)相對于細長體的近端部分基本上垂直定位。
[0021]圖8描繪如本文中公開的具有多個向內(nèi)漸縮的驅(qū)動表面的示例性驅(qū)動構(gòu)件。
[0022]圖9A描繪如本文中公開的打撈筒總成的示例性釋放機構(gòu)。圖9B描繪圖9A的釋放機構(gòu)的示例性釋放套筒。
【具體實施方式】
[0023]參考以下詳細描述、實例、圖和權(quán)利要求和其先前及后續(xù)描述可更容易理解本發(fā)明。然而，在公開和描述本裝置、系統(tǒng)和/或方法之前，將理解本發(fā)明不限于所公開的具體裝置、系統(tǒng)和/或方法，除非另有規(guī)定且因而當(dāng)然可變化。還將理解，本文中使用的術(shù)語僅用于描述特定方面的目的且不旨在限制。
[0024]本發(fā)明的以下描述在其最佳、當(dāng)前已知的實施方案中被提供作為本發(fā)明的使能教導(dǎo)。為此目的，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認可且意識到，可對本文中描述的本發(fā)明的各種方面做出許多變化，而仍得到本發(fā)明的有益結(jié)果。還將顯而易見的是，可通過選擇本發(fā)明的某些特征而不利用其它特征而獲得本發(fā)明的一些預(yù)期益處。因此，本領(lǐng)域人員將認可，對本發(fā)明的許多修改和適應(yīng)是可能的，而且甚至在某些情況中是所期望的并且是本發(fā)明的一部分。因此，以下描述被提供作為本發(fā)明的原理的說明，并不限制本發(fā)明。
[0025]如通篇使用，單數(shù)形式的“一個(a/an) ”和“所述”包括多個參考物，除非上下文另有清楚指示。因此，例如，對“一個閂鎖構(gòu)件”的提及可包括兩個或更多個這些閂鎖構(gòu)件，除非上下文另有指示。
[0026]在本文中可將范圍表達為從“約” 一個特定值和/或至“約”另一特定值。在表達這樣的范圍時，另一方面包括從一個特定值和/或至另一特定值。類似地，當(dāng)值被表達為近似值時，通過使用先行詞(antecedent) “約”，將理解該特定值形成另一方面。將進一步理解，每個范圍的端點在與另一端點的關(guān)系以及與另一端點的獨立性兩方面是重要的。
[0027]如本文中使用，術(shù)語“可選的”或“可選地”意指后續(xù)描述的事件或情況可能發(fā)生或可能不發(fā)生，且描述包括所述事件或情況發(fā)生的實例和其中所述事件或情況不發(fā)生的實例。
[0028]如本文中使用的詞“或”意指特定列表的任一個構(gòu)件，并且還包括所述列表的構(gòu)件的任意組合。
[0029]本文中參考圖1至圖9B描述的是用于在鉆井系統(tǒng)200內(nèi)使用的打撈筒總成30。在示例性方面中，鉆井系統(tǒng)200可包括頭部總成10，諸如例如且不限于圖1至圖3中描繪的頭部總成?？深A(yù)期，頭部總成10可為任意傳統(tǒng)已知的頭部總成。然而，進一步預(yù)期，所公開的打撈筒總成30可被構(gòu)造來在移除傳統(tǒng)與已知頭部總成相關(guān)聯(lián)的矛頭總成之后與這些頭部總成接合?；蛘撸陬~外的示例性方面中，可預(yù)期，打撈筒總成30可被構(gòu)造來與匹配地接收在頭部總成10內(nèi)的一個或多個容座接合。在這些方面中，可預(yù)期，一個或多個容座可類似地被構(gòu)造來與打撈筒總成30的至少一部分接合。
[0030]在示例性方面中，頭部總成10可具有縱軸12、外表面14、內(nèi)表面16和近端18。在這些方面中，可預(yù)期，頭部總成10的內(nèi)表面16可界定頭部總成的中心孔20。進一步預(yù)期，頭部總成10的近端18可界定與中心孔20可操作連通的開口 22。還進一步預(yù)期，頭部總成10的內(nèi)表面16可界定頭部總成的內(nèi)直徑24。在一個示例性方面中，頭部總成10可包括回縮殼26，所述回縮殼26具有被構(gòu)造來與打撈筒30的一部分接合的內(nèi)表面(對應(yīng)于頭部總成的內(nèi)表面16)。在這個方面中，可預(yù)期，回縮殼26的內(nèi)表面16可選地界定相對于頭部總成10的縱軸12徑向向外延伸的至少一個槽28。進一步預(yù)期，至少一個槽28可包括多個槽。在示例性方面中，至少一個槽28可相對于頭部總成的縱軸12與頭部總成10的近端18的開口 22隔開。可預(yù)期，回縮殼26可以是現(xiàn)有的回縮殼(如本領(lǐng)域中當(dāng)前所知的)，其被改造為具有如本文中所述的至少一個槽28。
[0031]在一個方面中，打撈筒30可具有細長體32?？蛇x地，打撈筒30的細長體32可包括具有縱軸35的近端部分34和