Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и патенты)"
Бюллетень 11´2017

  

(11) 

028447 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

201291305

(22) 

2011.05.20

(51) 

E21B 10/30 (2006.01)

(31) 

61/347,318

(32) 

2010.05.21

(33) 

US

(43) 

2013.05.30

(86) 

PCT/US2011/037340

(87) 

WO 2011/146836 2011.11.24

(71) 

(73) СМИТ ИНТЕРНЭШНЛ, ИНК. (US)

(72) 

У Цзянь, Ху Цзюньбин, Терресина Дуэйн П., Рэй Томми Дж. (US)

(74) 

Медведев В.Н. (RU)

(54) 

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ СБОРКИ СКВАЖИННОГО ИНСТРУМЕНТА

(57) 1. Сборка скважинного инструмента для использования в нефте- и газоразведке и нефте- и газоразработке, содержащая

корпус скважинного инструмента, приспособленный для соединения с бурильной колонной,

втулку, установленную в корпусе инструмента и имеющую по меньшей мере одно отверстие, приспособленное для управления потоком текучей среды и выборочной активации и деактивации функционирования инструмента,

направляющие штифты, обращенные вверх и вниз по стволу скважины, установленные в соответствующих радиальных отверстиях, сформированных в корпусе инструмента, и раскрывающиеся радиально внутрь корпуса инструмента,

поршневой узел, установленный во втулке и выполненный с возможностью перемещения относительно втулки, указанный поршневой узел имеет сквозной канал и включает, по меньшей мере, клапанный поршень и кулачковый поршень в сквозном канале, причем клапанный поршень и кулачковый поршень в ответ на изменения в расходе бурового раствора в сквозном канале приспособлены для совершения возвратно-поступательного движения в осевом направлении во втулке между первым осевым положением и вторым и третьим осевыми положениями, противоположными первому осевому положению, причем кулачковый поршень включает первую и вторую кулачковые канавки, выполненные с возможностью приема указанных направляющих штифтов, когда поршневой узел совершает возвратно-поступательное движение между первым, вторым и третьим осевыми положениями, причем указанные направляющие штифты выполнены с возможностью зацепления с указанными кулачковыми канавками и, таким образом, с возможностью поворота кулачкового поршня и клапанного поршня при осевом возвратно-поступательном перемещении поршневого узла,

пружинный элемент, установленный в корпусе инструмента и предназначенный для смещения поршневого узла по направлению к первому осевому положению, и

по меньшей мере одно отверстие втулки сообщено со сквозным каналом по текучей среде, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении, причем по меньшей мере одно отверстие втулки не центрировано в осевом направлении по меньшей мере с одним отверстием поршневого узла для предотвращения сообщения по текучей среде между сквозным каналом поршневого узла и по меньшей мере одним отверстием втулки, когда поршневой узел находится в каждом из первого осевого положения и второго осевого положения таким образом, что

когда направляющий штифт находится в первой кулачковой канавке и расход бурового раствора является низким расходом, указанный поршневой узел находится в первом осевом положении и сквозной канал поршневого узла не находится в сообщении по меньшей мере с одним отверстием втулки,

когда направляющий штифт находится в первой кулачковой канавке и расход бурового раствора является высоким расходом, поршневой узел находится во втором осевом положении и сквозной канал поршневого узла не находится в сообщении по текучей среде по меньшей мере с одним отверстием втулки, и

когда направляющий штифт находится во второй кулачковой канавке и расход бурового раствора является высоким расходом, поршневой узел находится в третьем осевом положении и сквозной канал поршневого узла находится в сообщении по текучей среде по меньшей мере с одним отверстием втулки.

2. Сборка инструмента по п.1, дополнительно содержащая множество режущих структур, установленных в корпусе инструмента и приспособленных для радиального выдвижения наружу из корпуса инструмента, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении, и для радиального втягивания внутрь, когда поршневой узел находится в первом осевом положении или во втором осевом положении.

3. Сборка инструмента по п.1, в которой поршневой узел приспособлен смещаться потоком бурового раствора в сквозном канале против смещения пружинного элемента.

4. Сборка инструмента по п.1, в которой когда направляющий штифт находится во второй кулачковой канавке и расход бурового раствора является низким, клапанный поршень и кулачковый поршень находятся в первом осевом положении и сквозной канал поршневого узла не находится в сообщении по текучей среде по меньшей мере с одним отверстием втулки.

5. Сборка инструмента по п.4, в которой когда направляющий штифт находится в первой кулачковой канавке и расход бурового раствора является индексирующим расходом между низким расходом и высоким расходом, уменьшение расхода бурового раствора до низкого расхода переводит направляющий штифт из первой кулачковой канавки во вторую кулачковую канавку.

6. Сборка инструмента по п.4, в которой поршневой узел приспособлен для возвратно-поступательного движения из второго осевого положения в первое осевое положение и затем в третье осевое положение, когда расход бурового раствора циклически изменяется от высокого расхода к низкому расходу и обратно к высокому расходу.

7. Сборка инструмента по п.1, в которой первая и вторая канавки образованы в радиально обращенной внешней поверхности кулачкового поршня.

8. Сборка инструмента по п.7, в которой кулачковый поршень содержит разнесенные по периферии чередующиеся кулачковые пазы и кулачковые выступы, образованные на одном осевом конце кулачкового поршня, и корпус инструмента содержит, по меньшей мере, первый ограничитель хода, приспособленный для зацепления по меньшей мере с одним из кулачковых выступов, когда поршневой узел находится во втором осевом положении, и по меньшей мере с одним из кулачковых пазов, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении.

9. Сборка инструмента по п.8, в которой поршневой узел приспособлен для возвратно-поступательного движения от второго осевого положения в первое осевое положение и обратно во второе осевое положение, когда расход бурового раствора циклически изменяется от высокого расхода к низкому расходу и обратно к высокому расходу.

10. Сборка инструмента по п.8, в которой поршневой узел приспособлен для возвратно-поступательного движения от второго осевого положения в первое осевое положение и затем в третье осевое положение, когда расход бурового раствора циклически изменяется от высокого расхода к низкому расходу и индексирующему расходу, обратно к низкому расходу и затем к высокому расходу.

11. Сборка инструмента по п.1, в которой клапанный поршень содержит по меньшей мере одно отверстие поршневого узла и указанное по меньшей мере одно отверстие клапанного поршня и по меньшей мере одно отверстие втулки обеспечивают сообщение между сквозным каналом и кольцевой областью между корпусом инструмента и частью поршневого узла, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении.

12. Сборка инструмента по п.11, в которой по меньшей мере одно отверстие клапанного поршня обеспечивает поток текучей среды вокруг сопла, установленного в поршневом узле, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении, посредством направления бурового раствора из сквозного канала через кольцевую область и обратно в сквозной канал.

13. Сборка инструмента по п.12, в которой кулачковый поршень включает множество отверстий, обеспечивающих сообщение между кольцевой областью и сквозным каналом.

14. Сборка скважинного инструмента для использования в нефте- и газоразведке и нефте- и газоразработке, содержащая

корпус скважинного инструмента, приспособленный для соединения с бурильной колонной,

втулку, установленную в корпусе инструмента и включающую по меньшей мере одно отверстие,

направляющие штифты, обращенные вверх и вниз по стволу скважины, установленные в соответствующих радиальных отверстиях, сформированных в корпусе инструмента, и раскрывающиеся радиально внутрь корпуса инструмента,

поршневой узел, установленный в корпусе инструмента, имеющий сквозной канал и включающий, по меньшей мере, клапанный поршень и кулачковый поршень, причем кулачковый поршень включает первую и вторую кулачковые канавки, выполненные с возможностью приема направляющих штифтов, причем направляющие штифты выполнены с возможностью зацепления с указанными кулачковыми канавками и, таким образом, с возможностью поворота кулачкового поршня и клапанного поршня при осевом возвратно-поступательном перемещении поршневого узла во втулке в ответ на изменения в расходе бурового раствора в сквозном канале, причем поршневой узел выполнен с возможностью перемещения между первым осевым положением и вторым и третьим осевыми положениями, противоположными первому осевому положению, причем поршневой узел выполнен с возможностью установки в первое осевое положение при первом расходе бурового раствора, когда направляющий штифт находится в первой или второй кулачковых канавках, во второе осевое положение при втором расходе бурового раствора, который больше, чем первый расход бурового раствора, и когда направляющий штифт находится в первой кулачковой канавке, и в третье осевое положение при втором расходе бурового раствора и когда направляющий штифт находится во второй канавке, при этом поршневой узел дополнительно выполнен с возможностью приема направляющих штифтов из первой кулачковой канавки во вторую кулачковую канавку при третьем расходе бурового раствора, между первым и вторым расходами бурового раствора, и

пружинный элемент, установленный в корпусе инструмента и предназначенный для смещения поршневого узла в направлении к первому осевому положению, причем

указанный клапанный поршень, содержит, по меньшей мере, первое радиальное отверстие, образованное в нем, центрированное в осевом направлении по меньшей мере с одним отверстием втулки и сообщенное с ним по текучей среде, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении, таким образом, что сквозной канал находится в сообщении по текучей среде по меньшей мере с одним отверстием втулки, и радиальное отверстие не центрировано в осевом направлении с отверстием втулки так, что сквозной канал не находится в сообщении по текучей среде по меньшей мере с одним отверстием втулки, когда поршневой узел находится в каждом из первого осевого и второго осевого положений.

15. Сборка инструмента по п.14, дополнительно содержащая множество режущих структур, установленных в корпусе инструмента и приспособленных для радиального выдвижения наружу из корпуса инструмента, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении, и для радиального втягивания вовнутрь, когда поршневой узел находится в первом или во втором осевом положении.

16. Сборка инструмента по п.14, в которой первая и вторая кулачковые канавки образованы в радиально обращенной внешней поверхности кулачкового поршня.

17. Сборка инструмента по п.16, в которой

кулачковый поршень содержит разнесенные по периферии чередующиеся кулачковые пазы и кулачковые выступы, образованные на одном осевом конце кулачкового поршня, и

корпус инструмента содержит, по меньшей мере, первый ограничитель хода, приспособленный для вхождения в зацепление по меньшей мере с одним из кулачковых выступов, когда поршневой узел находится во втором осевом положении, и по меньшей мере с одним из кулачковых пазов, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении.

18. Сборка инструмента по п.17, в которой кулачковая канавка содержит множество верхних и нижних осевых концевых частей, первая группа которых по периферии выровнена с соответствующим одним из кулачковых выступов, а вторая группа которых по периферии выровнена с соответствующим одним из кулачковых пазов.

19. Сборка инструмента по п.18, в которой направляющий штифт способен зацепиться с верхней концевой частью первой группы, когда поршневой узел находится во втором осевом положении, и способен зацепиться с верхней концевой частью второй группы, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении.

20. Сборка инструмента по п.17, в которой поршневой узел приспособлен для возвратно-поступательного движения от второго осевого положения в первое осевое положение и обратно во второе осевое положение, когда расход бурового раствора циклически изменяется от высокого расхода к низкому расходу и обратно к высокому расходу.

21. Сборка инструмента по п.17, в которой поршневой узел приспособлен для возвратно-поступательного движения от второго осевого положения в первое осевое положение и затем в третье осевое положение, когда расход бурового раствора циклически изменяется от высокого расхода к низкому расходу и индексирующему расходу, обратно к низкому расходу и затем к высокому расходу.

22. Сборка инструмента по п.14, в которой клапанный поршень содержит, по меньшей мере, второе радиальное отверстие, образованное в нем, отстоящее в осевом направлении от первого радиального отверстия и выровненное в осевом направлении с кольцевой областью между корпусом инструмента и частью поршневого узла, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении.

23. Сборка инструмента по п.22, в которой второе радиальное отверстие обеспечивает поток текучей среды вокруг сопла, установленного в поршневом узле, когда поршневой узел находится в третьем осевом положении, тем самым направляя буровой раствор из сквозного канала в поршневом узле через кольцевую область и обратно в сквозной канал.

24. Сборка инструмента по п.23, в которой кулачковый поршень содержит множество отверстий, обеспечивающих сообщение между кольцевой областью и сквозным каналом, причем указанные отверстия отстоят в осевом направлении от второго радиального отверстия.

Увеличить масштаб


наверх