适应性锚、系统和方法与流程

适应性锚、系统和方法


背景技术：

1.在资源回收工业中，通常需要将工具和管柱锚固在地下地层的钻孔中，以使工具例如能够执行其预期功能或定位和支撑管柱。为此，许多工具都制造有锚，作为工具的一部分。这些中的大部分使用流体压力进行设置。流体压力设定方案需要密封件，并且有时需要流体运输，诸如毛细管线等。这些可能增加操作费用，并且在某些情况下，由于用于各种特定工具的液压流体的体积，占用了宝贵的表面空间。
2.本领域将很好地接收能够更好适应的锚固系统，所述锚固系统避免了现有技术的缺点。


技术实现要素：

3.一种适应性锚，该适应性锚包括机架；臂，该臂铰接到机架；垫，该垫与机架铰接处相距一定距离连接到臂；楔形件，该楔形件可移动地安装到机架并且与臂楔入接触；偏置构件，该偏置构件被设置成在机架与楔形件之间选择性地施加偏置能量；以及可降解的保持器，该可降解的保持器防止施加偏置能量直到降解。
4.一种钻孔系统，该钻孔系统包括地下地层中的钻孔；管状构件，该管状构件被设置在钻孔中；以及适应性锚，该适应性锚包括机架；臂，该臂铰接到机架；垫，该垫与机架铰接处相距一定距离连接到臂；楔形件，该楔形件可移动地安装到机架并且与臂楔入接触；偏置构件，该偏置构件被设置成在机架与楔形件之间选择性地施加偏置能量；以及可降解的保持器，该可降解的保持器防止施加偏置能量直到与管状构件能够操作地接触的情况下降解。
5.一种用于在钻孔中锚固工具的方法的一个实施方案，包括运行适应性锚，该适应性锚包括机架；臂，该臂铰接到机架；垫，该垫与机架铰接处相距一定距离连接到臂；楔形件，该楔形件可移动地安装到机架并且与臂楔入接触；偏置构件，该偏置构件被设置成在机架与楔形件之间选择性地施加偏置能量；以及可降解的保持器，该可降解的保持器防止施加偏置能量直到降解；降解该可降解的保持器；用偏置构件推动楔形件与臂接触；以及移位垫。
附图说明
6.以下描述不应被认为以任何方式进行限制。参考附图，相同元件以相同附图标记表示：
7.图1是如本文所公开的适应性锚的透视图；
8.图2是如图1所示的处于下入位置的锚的侧视图；
9.图3是如图1所示的处于展开位置的锚的侧视图；
10.图4是如图3所示的仍处于展开位置的锚的横截面图；
11.图5是图4中的外接区域5-5的放大视图；
12.图6是如图4所示的锚的视图，该锚定位在管状件内所示锚锚固的位置；并且
13.图7是钻孔系统的示意图，其中展开了如本文所述的适应性锚。
具体实施方式
14.本文所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述以参照附图举例而非限制的方式呈现。
15.参考图1，在透视图中示出了适应性锚10。应理解，锚10被设想在钻孔环境中使用，诸如地下地层中的资源回收钻孔。锚在开放式或套管式钻孔中以及在钻孔内或钻孔外的其它管状构件中也是有效的。当致动时，适应性锚将保持其在钻孔或管状构件中的位置。适应性锚10简单、根据资源回收标准相对较小且重量轻并且可靠。适应性锚10还有助于模块化，从而使锚可用于各种工具，而无需特定工程和大量库存。
16.参考图2，解决了适应性锚10的侧视图以识别锚10的部件。机架12通过铰接16支撑臂14，允许臂14围绕机架12内的空隙13中的铰接16旋转(在图1中最容易理解)。在一个实施方案中，铰接可以包含销。安装到臂14的是垫18，该垫被配置为接合结构，诸如钻孔壁(开放式钻孔或套管式钻孔)或其它管状构件，以将锚10固定在适当位置。在一个实施方案中，垫18在垫铰接20处铰接到臂，该垫铰接例如可以是销或可以是在各种迭代中的通用接头。与臂14互动的是楔形件22。楔形件22能够沿机架12从图2中所示的下入位置移动到图3所示的展开位置。还应注意，当楔形件已经假设图3的位置时，臂14从机架12向外旋转到展开的锚固位置中。将楔形件22从下入位置移动到展开位置的是偏置构件24，该偏置构件在下入期间通过保持器26(例如销)维持在压缩状态，并且直到保持器26不再阻碍偏置构件24延伸。当保持器26降解到构件24将压制保持器26的状态时，保持器26不再阻碍构件24延伸。此时，偏置构件的存储能量被释放以朝向臂14推动楔形件22，从而引起臂14的旋转。保持器26的降解可能是由于暴露于天然井筒流体的时间、应用的流体、按需输入的降解(参见以全文引用的方式并入本文的美国专利号10，450，840)等。
17.因为适应性锚的致动是通过保持器26的降解来驱动的，所以避免了工业中非常普遍用于致动锚的液压方法以及围绕使用流体压力进行致动的所有伴随问题。这使得构造更简单且驱动更简单，从而节省时间和金钱。
18.参考图4，解决了一些附加部件和操作。在作为图3的剖视图的图4中，可以清楚地看到楔形件22的移动如何由机架12控制。机架12包括容纳引导件30(或更多如图所示)的狭槽28。如果需要，也可以替换更长的引导件30(在机架12的纵向轴线的方向上)。由于狭槽28，楔形件22沿机架12线性地移动。楔形件22与帽32接触，该帽被设置成与偏置构件24偏置接触。在实施方案中，帽32还包括凹槽34，保持器26可以在降解之前驻留在该凹槽内。应当理解，当保持器26可以不再含有储存在下入位置的偏置构件24中的能量时，帽32将朝向臂14移动，从而将楔形件22推到其之前。楔形件推动鼻部36抵靠臂14的凸轮面38。这一动作在臂14中引起围绕铰接16的旋转力矩，并且因此使垫18展开抵靠管状件的壁(参见图6)或与机架12将阀座相对的钻孔，从而将适应性锚10锚固在适当位置。在实施方案中，垫18可以包括被配置为增强在迭代中可以是锯齿(wicker)的夹持力40的表面。
19.在实施方案中，鼻部36和/或凸轮面38可分别设置有齿42和齿44(参见图5)以确保促进单向移动并抑制反向移动。这将倾向于确保适应性锚10一旦被锚固，就将保持该方式。
20.参考图6和图7，可以理解采用适应性锚10的钻孔系统。系统包括被设置在地下地
层54中的钻孔52中的管状件50。虽然图6示出了设置在管状件50内的适应性锚10，但是还可以设想，管状件50是用于适应性锚10的输送装置，并且锚10被设置在管状件50的径向向外的另一管状件中或开孔中。图6中值得注意的是表示为“工具”并且给出数字56的部分。这可以是需要井下锚固的任何类型的工具。可以设想的是，适应性锚10包括互接特征60，以便将锚10附接到目标工具。互接特征60的特定配置可以根据需要而定，并且包括螺纹、压力配合、夹头连接、j槽型连接、焊接连接等。旨在适应性锚10能够适用于使用相同互接特征的多种工具。
21.下面示出了前述公开的一些实施方案：
22.实施方案1：适应性锚，所述适应性锚包括机架；臂，所述臂铰接到所述机架；垫，所述垫与所述机架铰接处相距一定距离连接到所述臂；楔形件，所述楔形件可移动地安装到所述机架并且与所述臂楔入接触；偏置构件，所述偏置构件被设置成在所述机架与所述楔形件之间选择性地施加偏置能量；以及可降解的保持器，所述可降解的保持器防止施加所述偏置能量直到降解。
23.实施方案2：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述臂在所述臂的一端处铰接到所述机架，并且所述楔形件设置在所述臂的相对端处。
24.实施方案3：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述垫铰接到所述臂。
25.实施方案4：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述垫进一步包括被配置为增强夹持力的表面。
26.实施方案5：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述表面包括锯齿。
27.实施方案6：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述楔形件包括在其上的与所述臂相互作用的齿。
28.实施方案7：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述臂包括与所述楔形件相互作用的齿。
29.实施方案8：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述楔形件进一步包括引导件。
30.实施方案9：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述引导件是与所述机架中的狭槽相互作用的销。
31.实施方案10：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述偏置构件是弹簧。
32.实施方案11：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，进一步包括被配置为将所述适应性锚与另一工具相互接合的互接特征。
33.实施方案12：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，进一步包括被配置为接触楔形件的偏置构件帽。
34.实施方案13：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中可降解的保持器在井下流体的存在下是可降解的。
35.实施方案14：如在任一先前实施方案中所述的适应性锚，其中所述可降解的保持器是按需降解保持器。
36.实施方案15：一种钻孔系统，所述钻孔系统包括：钻孔，所述钻孔位于地下地层中；
管状构件，所述管状构件被设置在所述钻孔中；以及适应性锚，如在任一先前实施方案中的所述适应性锚与管状构件能够操作地接触。
37.实施方案16：如在任一先前实施方案中所述的钻孔系统，其中所述适应性锚通过所述管状构件下入所述孔中。
38.实施方案17：如在任一先前实施方案中所述的钻孔系统，其中所述适应性锚在所述管状构件内部运行并且被配置为在其中锚固。
39.实施方案18：一种用于在钻孔中锚固工具的方法，包括运行如在任一先前实施方案中所述的适应性锚；降解所述可降解的保持器；用所述偏置构件推动所述楔形件与所述臂接触；以及移位所述垫。
40.实施方案19：如在任一先前实施方案中所述的方法，其中所述移位是驱动所述垫与另一结构接触以将所述适应性锚锚固到所述结构。
41.实施方案20：如在任一先前实施方案中所述的方法，其中所述降解通过允许时间或通过采取将降解所述保持器的行动来进行。
42.在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)，术语“一个”、“一种”和“该”以及类似指代的使用应被解释为涵盖单数和复数，除非在本文另外指明或与上下文明显地矛盾。此外，应当指出的是，本文的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用来将一个元素与另一个元素区分开。与数量结合使用的修饰语“约”包含所陈述的值并且具有由上下文决定的含义(例如，其包括与特定数量的测量相关联的误差度)。
43.本公开的教导内容可用于多种井操作。这些操作可涉及使用一种或多种处理剂来处理地层、地层中驻留的流体、井筒、和/或井筒中的设备，诸如生产管材。处理剂可以是液体、气体、固体、半固体、以及它们的混合物的形式。例示性的处理剂包括但不限于压裂液、酸、蒸汽、水、盐水、防腐剂、粘固剂、渗透性调节剂、钻井泥浆、乳化剂、破乳剂、示踪剂、流动性改进剂等。例示性的井操作包括但不限于水力压裂、增产、示踪剂注入、清洁、酸化、蒸汽注入、注水、固井等。
44.虽然已参考一个或多个示例性实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可作出各种改变并且可用等同物代替其元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可作出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教导内容。因此，预期的是，本发明不限于作为设想用于实现本发明的最佳模式而公开的特定实施方案，而是本发明将包括落入权利要求书的范围内的所有实施方案。另外，在附图和具体实施方式中，已公开了本发明的示例性实施方案，并且尽管已采用了特定术语，但除非另外指明，否则它们仅以一般性和描述性意义使用，而非出于限制的目的，否则本发明的范围因此并不限于此。