專利名稱：自動控制管線插入工具和系統的制作方法
自動控制管線插入工具和系統
相關申請的交叉引用
本申請要求享有2006年2月6日申請的臨時申請60〃65，900的優 先權，這里全文引用所述的臨時申請作為參考。
背景技術：
在油氣勘探和開釆領域，常常需要將一種或另外一種控制管線安 裝在下入井內的管柱上。通常希望以某種方式將這種控制管線連接到 所述管柱上，以避免連接到其上的管線損壞。盡管已經具有手動或機 械地插入所述管線的不同嘗試，但是，仍然非常希望控制管線的有效 和適宜安裝。到目前為止，所屬領域一直需要提高效率和可靠性的替 代方式。
發明內容
本發明公開一種使控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收 器的系統。所述系統包括上引導件，該上引導件具流道結構接合輥； 控制管線插入輪和控制管線旁路空間，所述系統還包括同上引導件分 離的下引導件，該下引導件具有流道結構接合輥、控制管線插入輪， 所述流道結構接合輥和控制管線插入輪被彈性地偏置至某一位置，所 述流道結構接合輥和所述控制管線插入輪處于接合位置時，使控制管 線插入所述交替流道結構。
本發明還公開了一種使控制管線插入交替流道結構處的控制管線 接收器的控制管線插入工具。所述工具包括框架、與所述框架操作連 通的流道結構接合輥、與所述框架操作連通的柄。所述工具還包括與 所述柄操作連通的控制管線插入輪和保持裝置，所述保持裝置在脫離 位置允許所述柄相對于所述框架移動，而在接合位置限制所述柄相對
6本發明還公開了 一種使控制管線插入交替流道結構處的控制管線 接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具。所述工具包括控制管線插入輪、 交替流道結構接合輥、與所述輪和輥可操作連通的偏壓裝置、和所述 偏壓裝置以及與所述輪和輥朝向彼此相互連通的偏壓裝置。
本發明還公開了 一種使多個控制管線插入交替流道結構處的控制
管線接收器的方法。所述方法包括使由遠處供應源供應來的多個控 制管線分離；使所述多個控制管線中的一個控制管線與控制管線上引 導件的控制管線插入輪接合；并使接合的控制管線插入控制管線接收 器；使所述多個控制管線中至少一個其它控制管線繞過所述控制管線 上引導件的插入輪；使所述至少一個其它控制管線中的一個控制管線 與控制管線下引導件的控制管線插入輪接合，并促使所述至少一個其 它控制管線中的所述一個控制管線插入控制管線接收器。
圖1示出了具有交替流道的一段管形件和處于接合位置的一套引 導件的示意圖2為圖1中所示的具有一套引導件處于未接合位置的示意圖； 圖3為沿圖1中的剖面線3-3所作的上引導件的剖面圖； 圖4為下引導件的透視圖5為沿圖4中的剖面線5-5所作的下引導件的剖面圖。
具體實施例方式
參看圖1，用于將控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收 器的系統通常以標記10示出。標記12表示管形件，交替流道結構14 就安裝在所述管形件14上。管形件12可為任意類型的管形件，或者 為其它設置，但是，在使用礫石充填裝置時通常使用交流流道結構， 因此，所述管形件通常為篩管。對于這里所述的實施例來說，所述交 替流道結構14包括通道16，該通道16可用于物質的流動，并且所述交替流道結構14包括至少一個控制管線接收器18 (這里示出了兩個 接收器18)。這里所用交替流道結構的類型類似于公開號為 No.2006/0219404A1的美國7>開專利申請文本中所述的類型，所述美 國7>開專利申請的申請日為2006年1月12日，這里對其全文引用作 為參考。此外，圖1還可視地示出了兩條控制管線20和22,它們通 過上導引件(或工具)24和下導引件(或工具)26安裝在所述控制管 線接收器18內。在所述系統的一個實施例中，上導引件24(使用"上" 僅僅是為了區別的目的)插入第一控制管線，但是繞過第二控制管線。 之后通過下引導件26 (使用"下"僅僅是為了區別的目的)將第二控制 管線插入。在一個實施例中，通過系繩28將上引導件24系到間隔一 定距離的固定結構上，如系到控制管線套(未示出)上。系繩28使上 引導件24保持于縱向固定位置上，但是允許所述引導件24較為容易 地側向移動。通過系繩30將上引導件24系到下引導件26上，以便在 上引導件24與下引導件26之間維持一便利距離。在一個實施例中已 經確定，少于18英寸為適于合適操作的便利距離。還應當注意地是， 在該種接合中，系繩30在樞銷32處連接到下引導件26上。應注意的 是這一點是很重要的，因為如果系繩30在銷32處連接，下引導件26 受到的沿控制管線和交替流道結構14的正常摩擦阻力會有效地轉換 為施加到交替流道結構14上的下引導件26的附加夾持力。當下引導 件26被更加詳細地描述時，下引導件26的所述夾持力和結構在隨后 將會變得更加清晰。針對圖l還需要說明的一點是，上引導件24包括 分離銷34,其用途是為了防止所述控制管線在插入之前相互交叉。如 果這種交叉發生，所述控制管線將會在插入期間破碎。
參看圖2，管形件12類似于交替流道結構14。它們在結構和位置 上沒有變化。應注意到應注意到上引導件24處于相對于圖1中所處的 位置改變的位置。還應當理解，所示的下引導件26處于相對于圖1 中所處的位置改變的位置。圖2中所示的上引導件24和下引導件26 的位置處于開放位置，這一位置在引導件24和26接合之前允許將它 們設置在交替流道結構14的上方。應當理解，上引導件24的控制管
8線插入輪36和交替流道接合輥38沒有定位在與交替流道結構14接合 或與控制管線22或20接觸的位置。還應當認識到，下引導件26的第 一控制管線插入輪40和下引導件26的第二控制管線插入輪42不與控 制管線20或22接觸，如圖2所示。為了將下引導件26插到交替流道 結構14上，不接觸使得可以在下引導件26與交替流道結構14接合之 前將下引導件26安放在交替流道結構14的上方。還應當理解，上引 導件24和下引導件26相互不同地接合交替流道結構14。然而，當被 安裝時，上引導件24的輪36和輥28都不與交替流道結構14接合， 所示的下引導件26具有一對輥44和46，它們已經與交替流道結構14 接合。只有控制管線插入輪44和42在下引導件26中脫離。這是因為 下引導件26根據彈簧原理工作，這將在后面當對下引導件26進行詳 細描述時進行討論。
現在同時參看圖l、 2和圖3對上引導件26進行詳細描述，可以 理解，上引導件26包括框架48，兩個柄50和52鉸接在所述框架48 上。每一個柄通過銷54 (如帽螺釘)連接到框架48上，并且每一柄 52和50包括與框架48上的通孔58對準的孔口 56，釋放銷60通過該 孔口可選擇地插入或保持。在一個實施例中，柄50和52包括底切口 60，以用來容納釋放銷60的保持裝置62。如上所述，在圖2所示的 實施例中，上引導件24被示為處于開放位置，然而在圖1中被示為處 于關閉位置并且釋放銷60處于合適位置。在每一柄50和52上和銷 54與孔口 56之間的位置上具有輪保持裝置64。在一個實施例中，保 持裝置64利用套筒頭有肩螺釘(socket head shoulder screw ) 66和軸 承68來樞轉地保持控制管線插入輪36,所述控制管線插入輪36包括 筒狀部分70和具有凹口 74的凸緣部分72，所述凹口有助于控制管線 (如控制管線20或控制管線22 )通過上引導件24插入控制管線接收 器18。應當指出，圖3示出了上引導件24的控制管線插入側，并且 沒有示出上引導件24的接合輥側。然而除了凹口 74被不具有凹口的 凸緣外圍所取代之外，所述視圖幾乎相同。筒70既使凸緣74相對于 上引導件24的其余部分位于合適的位置，又為控制管線旁路區域76內的控制管線旁路提供空間。
如上所述，上引導件24用于插入與交替流道結構14配合的多個 控制管線中的一個。在這里所示的實施例中，兩條控制管線被示出， 然而應當理解，如果控制管線接收器的尺寸足以接收多于兩個的控制 管線，可以使用更多的控制管線。
由于上引導件24僅僅插入第一控制管線，所以在接收器18內具 有大量的富余空間。因此，上引導件沒有必要具有任何彈性。因此需 要所述銷結構。
一旦上引導件24關閉并且銷60處于合適位置，上引導件24將會 非常有效地插入控制管線中的一個，同時允許第二控制管線在旁路區 域26內繞過上引導件24。繞過上引導件24的控制管線保持在接收器 18的外側，直到遇到下引導件26為止，在遇到下引導件26時，其插 入接收器18中而與借助于上引導件24而已經插入的控制管線相鄰。
現在同時參看圖l、 2、 4和5，其中示出了下引導件26。下引導 件26根據彈簧原理進行操作，以便允許在控制管線和交替流道接頭內 具有公差。在一個實施例中，下引導件26利用弓形彈簧80,弓形彈 簧80的各端連接到下引導臂82和84。彈簧80通過弓形彈簧保持銷 86連接到下引導臂82和84上，所述保持銷86螺紋地容納在下引導 臂82和84內。在一個實施例中， 一卡環(未示出)位于弓形彈簧80 與保持銷86上的下引導臂82和84之間，以便當將保持銷從下引導臂 82和84上擰下時使弓形彈簧和保持銷保持為一個組件，當控制管線 20和22插入到流道結構14的相對側接收器18內時使用這種能力， 這可在附圖中看出。在該實施例中，下引導臂82和84臂對換，以便 插入控制管線的相同功能可在結構14的相對側接收器18上實現。
安裝在保持銷86上的部件還有下引導件鎖定臂88 (可具有一個 鎖定臂88或兩個鎖定臂88，如圖所示)和下引導柄臂90。這些臂鉸 接在保持銷86上，并且在銷32處相互鉸接。鎖定臂88和柄臂90的 作用是當需要使下引導件26與交替流道結構14接合或脫離時向外推 動所述弓形彈簧。從圖4中可明顯看到，鎖定臂88和柄臂90在銷32處相互成角度設置。如果柄臂90在某一方向上被推動以便對準鎖定臂 88和柄臂90，保持銷86之間的距離將會增加，從而迫使弓形彈簧80 屈服，并迫使控制管線插入輪40和42分別距離接合輥44和46更遠。 在一個實施例中，如圖所示，柄臂90的角度這樣設置并當向銷86 推動柄90時銷32將"不同心(overcenter)"，以便下引導件26鎖定 在開放位置。當處于接合位置時，弓形彈簧80向其余未安裝控制管線 提供彈性夾持力，以將所述其余未安裝控制管線推入控制管線接收器 18。上引導件24與下引導件26之間的區別與控制管線的數目對接收 器18的尺寸的關系直接相關。如上所述，上引導件24將單個控制管 線插入接收器18，該接收器18的尺寸能夠容納多余一個的控制管線。 因此，具有大量容納控制管線的空間，以便使其在不考慮累計公差 (tolerance stack-up)的情況下移動。然而，在所示的實施例中，接 收器18趨于容納兩個控制管線。由于下引導件使第二控制管線插入控 制管線接收器18，累計公差實際上是一個問題并且必需要被考慮。為 了避免由于累計公差所引起的潛在問題，下引導件26已被賦予彈性， 以便如果所述公差增長大于預期，所述下引導件26可向外彎曲。
關于下引導件26最終和重要地是，下引導臂82和84用于提供特 定的軸線角，該軸線角適于安裝兩個控制管線插入輪40和42以及兩 個交替流道結構接合輥44和46,以確保其中每一個的凸緣相對于垂 直于所述輪和輥的軸線的切線正確定位。為了對前述內容進行理解， 識別入口銷92、輥軸承94和輪40是有益的，輪40包括筒狀部分96、 凸緣部分98和凹口 100。輪40具有底面102。相對于施加到控制管線 上力的角度，該底面102的角度是重要的，所述控制管線插入控制管 線接收器18。為了優化插入過程，需要提供向內朝向控制管線接收器 18和朝向管形件方向的力矢量，交替流道結構安裝在所述管形件上。 采用切線作為起點，該切線垂直于輪40的軸線92,輪40的期望切角 為向基座管形件(base tubular ) 12傾斜在0度到約20度之間，在一 個實施例中低于所述切角約IO度。接合輥44與之相同。
在圖5中可以容易地注意到，輪42和接合輥46的角度明顯不同于輪40和接合輥44的角度。這是一種錯覺，因為交替流道結構在基 座管形件上為螺旋形，因此下引導件26基本為螺旋結構，這就使所述 角度顯得不同。輪42和輥46在與輪40和輥44具有相同的角度范圍 內設置。
盡管已經示出和描述了優選實施例，但是，在不脫離本發明的主 旨和范圍的情況下仍可作出各種改變和替換方式。因此可以理解，本 發明以接合示例的方式被描述，但這些示例不是限制。
權利要求
1. 一種用于將控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收器的系統，其包括上引導件，該上引導件具有流道結構接合輥、控制管線插入輪和控制管線旁路空間；與所述上引導件分離的下引導件，該下引導件具有流道結構接合輥和控制管線插入輪，該流道結構接合輥和控制管線插入輪彈性地偏向某一位置，當流道結構接合輥和控制管線插入輪處于接合位置時使控制管線插入所述交替流道結構。
2. 如權利要求1所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控 制管線接收器的系統，其特征在于所述上引導件和下引導相互之間 具有受限的距離。
3. 如權利要求1所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控 制管線接收器的系統，其特征在于所述系統包括控制管線分離器。
4. 如權利要求3所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控 制管線接收器的系統，其特征在于所述分離器位于上引導件處。
5. —種用于將控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收器的 控制管線插入工具，其包括框架；與所述框架操作連通的流道結構接合輥；與所述框架操作連通的柄；與所述柄操作連通的控制管線插入輪；保持裝置，所述保持裝置在脫離位置允許所述柄相對于所述框架 移動而在接合位置限制所述柄相對于所述框架移動。
6. 如權利要求5所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控 制管線接收器的工具，其特征在于所述流道結構接合輥包括筒狀部 分和凸緣部分，當將引導件安裝到交替流道結構上時，所述凸緣部分 能夠伸入所述控制管線接收器。
7. 如權利要求5所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控 制管線接收器的工具，其特征在于所述柄樞轉地連接到所述框架。
8. 如權利要求5所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控 制管線接收器的工具，其特征在于所述插入輪旋轉地連接到所述柄。
9. 如權利要求5所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控 制管線接收器的工具，其特征在于所述插入輪包括筒狀部分和凸緣 部分，所述凸緣部分具有有助于控制管線與所述凸緣部分接合的凹口 外緣，所述凸緣部分的直徑大于筒狀部分的直徑。
10. 如權利要求5所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的 控制管線接收器的工具，其特征在于所述插入輪運動的軸線垂直于 與管形件相切的直線，所述管形件上安裝有交替流道結構。
11. 如權利要求5所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收器的工具，其特征在于所述保持裝置為可重新復位的 銷和銷容納凹槽裝置。
12. —種用于將控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收器 的彈簧偏壓控制管線插入工具，其包括控制管線插入輪； 交替流道結構接合輥；與所述輪和輥以及所述偏壓裝置可操作連通的偏壓裝置； 與所述輪和輥相互連通的偏壓裝置。
13. 如權利要求12所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的 控制管線接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具，其特征在于所述工 具還包括與所述偏壓裝置可操作連通的鎖定臂，該鎖定臂布置成與所 述偏壓裝置相互作用而使所述偏壓裝置在第一位置擴張并使所述偏壓 裝置處于未受偏壓位置。
14. 如權利要求12所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的 控制管線接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具，其特征在于所述鎖 定臂在每一臂的第一位置相互鉸接，并在每一臂的第二位置鉸接所述 偏壓裝置。
15. 如權利要求12所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的 控制管線接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具，其特征在于所述工 具還包括框架段，該框架段具有框架體；第一框架體延伸件，其用于使控制管線插入輪與管形件的夾角為 0度或更大，所述交替流道結構在控制管線的方向上安裝在所述管形 件上。
16. 如權利要求15所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的 控制管線接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具，其特征在于所述夾 角小于約20度。
17. 如權利要求12所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的 控制管線接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具，其特征在于所述工 具使所述輪定位成與其上安裝有交替流道結構的管形件成一角度且處 于在朝向將被插入的控制管線的方向上。
18. 如權利要求12所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的 控制管線接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具，其特征在于所述工 具還包括第二控制管線插入輪和第二交替流道結構接合輥。
19. 如權利要求18所述的用于將控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收器的彈簧偏壓控制管線插入工具，其特征在于所述插 入輪和第二插入輪相互之間以大致相同的角度設置。
20. —種用于將多個控制管線插入交替流道結構處的控制管線接 收器的方法，其包括使由遠處供應源供應來的多個控制管線分離；使所述多個控制管線中的一個控制管線與控制管線上引導件的控 制管線插入輪接合，并使接合的控制管線插入控制管線接收器；使所述多個控制管線中至少 一個其它控制管線繞過所述控制管線 上引導件的插入輪；使所述至少一個其它控制管線中的一個控制管線與控制管線下引 導件的控制管線插入輪接合，并引導所述至少一個其它控制管線中的一個控制管線插入控制管線接收器。
21.如權利要求20所述的用于將多個控制管線插入交替流道結構 處的控制管線接收器的方法，其特征在于通過控制管線下引導件進 行的引導是在朝向控制管線接收器的方向上進行的且具有朝向管形件 的方向矢量，所述交替流道結構安裝在所述管形件上。
全文摘要
一種使控制管線插入交替流道結構處的控制管線接收器的系統，所述系統包括上引導件，該上引導件具流道結構接合輥、控制管線插入輪和控制管線旁路空間，所述系統還包括同上引導件分離的下引導件，該下引導件具有流道結構接合輥、控制管線插入輪，所述流道結構接合輥和控制管線插入輪彈性地偏向某一位置，當所述流道結構接合輥和控制管線插入輪處于接合位置時使控制管線插入所述交替流道結構。
文檔編號E21B43/04GK101490361SQ200780010895
公開日2009年7月22日 申請日期2007年2月1日 優先權日2006年2月6日
發明者C·W·施特什, S·L·克羅 申請人:貝克休斯公司