CN107429557A - 井下井管结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及构造成布置在地层中的井孔内的井下井管结构，其包括：具有开口和内表面的井管部件，井管部件具有轴向延伸方向；构造成沿内表面的至少一部分在井管部件内滑动的第一套筒，其该第一套筒具有第一端面和第二端面，第一套筒具有背向井管部件的第一套筒凹槽，第一套筒的第一套筒凹槽具有径向地延伸并且背向第一端面的第一凹槽面，且第一套筒的第一套筒凹槽具有远离第一凹槽面倾斜的第二凹槽面，其中井管部件具有面向第一套筒的第一端面的第一倾斜面，第一倾斜面从内表面远离第一套筒地倾斜，其中井管部件包括面向第一倾斜面的第二倾斜面，第二倾斜面从内表面远离第一套筒地倾斜，并且第一套筒构造成朝向第一倾斜面滑动，同时露出或覆盖开口。本发明还涉及包括根据本发明的井下井管结构的井下系统并涉及用于露出或覆盖根据本发明的井下井管结构中的开口的套筒操作方法。

Description

井下井管结构

技术领域

本发明涉及一种井下井管结构，该井下井管结构被构造成布置在地层中的井孔中。本发明还涉及一种包括根据本发明的井下井管结构的井下系统并且涉及一种用于露出或覆盖根据本发明的井下井管结构中的开口的套筒操作方法。

背景技术

在井下打开或关闭滑动套筒往往通过具有可突伸扳手的操作工具来执行，其中，每个套筒具有与扳手的轮廓相匹配的轮廓。当具有拥有多于两个位置的多个套筒时，多个滑动套筒的操作不得不在多次运行中执行；针对每个套筒的位置运行一次，因为所述多个套筒具有不同的轮廓以便能够就位于不同的位置，并且因此操作工具需要更换扳手来与另一滑动套筒轮廓匹配。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种通过能够在一次运行中打开和/或关闭多个多位置滑动套筒而使滑动套筒的操作更容易的改进的井管结构和井下系统。

从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过一种构造成布置在地层中的井孔内的井下井管结构来实现，该井下井管结构包括：

-具有开口和内表面的井管部件，该井管部件具有轴向延伸方向；以及

-第一套筒，该第一套筒构造成沿所述内表面的至少一部分在该井管部件内滑动，该第一套筒具有第一端面和第二端面，该第一套筒具有背向该井管部件的第一套筒凹槽，该第一套筒的第一套筒凹槽具有径向地延伸并且背向所述第一端面的第一凹槽面，并且该第一套筒的第一套筒凹槽具有远离所述第一凹槽面倾斜的第二凹槽面，其中，该井管部件具有面向所述第一套筒的第一端面的第一倾斜面，所述第一倾斜面从所述内表面远离所述第一套筒地倾斜，并且其中所述井管部件包括面向所述第一倾斜面的第二倾斜面，所述第二倾斜面从所述内表面远离所述第一套筒地倾斜，并且所述第一套筒构造成朝向所述第一倾斜面滑动，同时露出或覆盖所述开口。

通过具有第一倾斜面和第二倾斜面，随着井下工具的突伸部件沿第一倾斜面或第二倾斜面滑动并且突伸部件被迫径向向内地脱开与第一套筒凹槽的接合，与第一套筒凹槽接合的井下工具的突伸部件从该凹槽自动滑出并脱离接合。

所述第一套筒的第一端面和/或第二端面可以是倾斜的。

通过具有倾斜的端面，该工具的与所述凹槽接合的突伸部件能够从该凹槽滑出并与之脱离接合。

此外，该井管部件可包括管部件凹槽，该第一套筒在该管部件凹槽中滑动并且该第一倾斜面形成为该管部件凹槽的一部分。

此外，该井管部件可包括突出构件，该突出构件具有第一倾斜面。

此外，该第一套筒可包括第二套筒凹槽，该第二套筒凹槽具有径向延伸的第一凹槽面和朝向所述第一倾斜面倾斜的第二凹槽面。

通过使第一和第二套筒凹槽各自分别具有远离和朝向第一倾斜面倾斜的第二凹槽面，井下工具能够在沿第一方向移动时打开该套筒并且在沿与第一方向相反的第二方向移动时关闭该套筒。

此外，所述第一套筒凹槽的第二凹槽面和所述第二套筒凹槽的第二凹槽面可朝向彼此倾斜。

进一步地，该第二凹槽面可远离井管部件的内表面地并朝向第一倾斜面地倾斜。

此外，该第一套筒的该第一端面和/或第二端面可以是倾斜的。

进一步地，该井管部件可包括沿轴向延伸方向相对于第一开口隔开/移位的第二开口。

此外，根据本发明的井下井管结构还可包括构造成沿所述内表面的至少一部分在该井管部件内滑动的第二套筒，该第二套筒具有第一端面和第二端面，并且该第二套筒具有为所述第一端面或所述第二端面的倾斜套筒面，所述倾斜套筒面面向所述第一倾斜面并且远离所述第一套筒地倾斜。

此外，所述第一套筒和所述第二套筒可在同一管部件凹槽中滑动。

此外，该第二套筒可在第一位置处邻近第一套筒的第二端面布置。并且该第一套筒可布置在该第一倾斜面与该第二套筒之间。

该第二套筒可包括背向所述井管部件的第一套筒凹槽，该第二套筒的第一套筒凹槽具有径向延伸并且背向所述第一端面的第一凹槽面。

此外，该第二套筒凹槽可具有朝向所述第一倾斜面倾斜的第二凹槽面。

进一步地，该第一套筒的第二端面可以是倾斜的。

此外，该第二套筒的第二端面可以是倾斜的。

此外，该井管部件可包括沿轴向延伸方向相对于该第二开口间隔开/移位的第三开口。

上述井下井管结构还可包括构造成沿所述内表面的至少一部分在所述井管部件内滑动的第三套筒，该第三套筒具有第一端面和第二端面，并且该第三套筒具有为第一端面或第二端面的倾斜套筒面，所述倾斜套筒面面向所述第一倾斜面并且远离所述第一套筒地倾斜。

此外，所述第三套筒可布置在所述第一套筒和所述第二套筒之间。

此外，该第一倾斜面和/或该第二倾斜面可相对于该轴向延伸方向倾斜20°-70°的角度。

该第二开口可大于该第一开口。

此外，可对着开口在所述井管部件的外表面上设置筛子。

此外，可在套筒上设置筛子。

进一步地，可在开口中设置阀如恒流量阀或入流控制阀。

此外，可在所述套筒和/或井管部件上设置识别标记。

自关闭机构可构造成使所述套筒移动远离所述第一倾斜面。

此外，所述套筒可具有周向凹口和布置在该周向凹口中的密封元件。

所述一个或多个套筒可包括锁定至井管部件中的凹口中以在轴向延伸方向上锁定该套筒的锁定机构。

此外，该井下井管结构可由金属制成并因此是井下金属井管结构。

此外，该井管部件可由金属制成并因此是金属井管部件。

此外，该套筒可由金属制成并因此是金属套筒。

本发明还涉及一种井下系统，该井下系统包括根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构和沉入该井管结构中的井下工具，该井下工具具有工具本体和能从该工具本体伸出的第一突伸部件，该突伸部件具有轮廓部，该轮廓部包括在第一接合构件与第二接合构件之间的凹部，每个接合构件均具有背向所述凹部的倾斜面，所述凹部具有径向于该轴向延伸方向延伸的两个凹部面，其中，两个接合构件中的一个接合构件构造成接合所述套筒的所述凹槽，同时另一个接合构件布置成未与所述套筒接合。

所述套筒可具有在所述第一端面与所述第一凹槽面之间延伸的第一套筒端部部分，所述突伸部件的所述轮廓部的所述凹部具有沿所述轴向延伸方向大于所述第一套筒端部部分的轴向延伸长度，从而所述突伸部件的所述凹部面被允许沿所述第一倾斜面滑动。

此外，所述突伸部件可借助弹簧被弹性地悬置在所述工具本体上，从而所述突伸部件构造成在所述井管结构内沿所述井管结构滑动以与套筒凹槽接合和脱离接合。

此外，所述弹簧可以是构造成提供所述突伸部件的弹性的悬置的螺旋弹簧。

进一步地，所述工具的突伸部件(多个突伸部件)可通过液压装置伸出。

所述工具的突伸部件(多个突伸部件)可通过弹簧回缩。

此外，该井下工具可包括与第一突伸部件周向对置地布置的第二突伸部件。

本发明还涉及一种用于露出或覆盖上述系统中的上述井下井管结构中的开口的套筒操作方法，该方法包括以下步骤：

-将该井下工具插入井管结构中；

-使该井下工具沿第一方向在该井管结构中向前移动；

-使突伸部件从工具本体中伸出；

-使所述井下工具沿所述第一方向进一步移动，以使得所述突伸部件沿所述井管结构的内表面滑动；

-使所述突伸部件的第一接合构件滑动通过第一套筒凹槽并且使所述突伸部件的第二接合构件进一步突伸至与所述第一套筒凹槽接合；

-使所述井下工具沿所述第一方向进一步移动，借此使所述套筒从第一位置移位至第二位置以覆盖或露出所述开口；以及

-使所述突伸部件沿所述井管结构的倾斜端面滑动，借此迫使所述突伸部件回缩并与所述第一套筒凹槽脱离接合。

所述套筒操作方法进一步包括以下步骤：

-使该井下工具沿与该第一方向相反的第二方向移动；

-使该突伸部件滑动通过该第一套筒凹槽而不与该第一套筒凹槽接合；

-使该井下工具沿该第二方向进一步移动；

-使该突伸部件的第二接合构件滑动通过该第二凹槽并且使该突伸部件的第一接合构件进一步地突伸至与该第二套筒凹槽接合；

-使该井下工具沿该第二方向进一步移动，借此使该套筒从所述第二位置移位至该第一位置；以及

-使该突伸部件沿该井管结构的所述第二倾斜端面滑动，借此迫使所述突伸部件回缩并与所述第一套筒凹槽脱离接合。

附图说明

下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示意图出于示例目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：

图1示出了具有覆盖开口的套筒的井下井管结构的剖视图；

图2示出了图1的井下井管结构的剖视图，其中套筒处于露出开口的位置；

图3示出了具有突出构件的另一井下井管结构的剖视图；

图4A-C示出了图1的井下井管结构的剖视图，其中，突伸部件与套筒接合并沿第一方向将该套筒从图1的位置移动至图2的位置；

图4D-G示出了图1的井下井管结构的剖视图，其中，突伸部件与套筒接合并沿与第一方向相反的第二方向将该套筒从图2的位置移动至图1的位置；

图5示出了具有井下工具和具有两个套筒的另一井下井管结构的井下系统的剖视图；

图6示出了图5的井下系统的剖视图，其中，该第二套筒已被移动；

图7示出了图5的井下系统的剖视图，其中，该第一套筒正被移动；

图8示出了图5的井下系统的剖视图，其中，两个套筒均覆盖开口；

图9A示出了具有锁定机构的另一井下井管结构的剖视图；

图9B示出了具有另一锁定机构的另一井下井管结构的剖视图；

图10示出了另一井下井管结构的剖视图；

图11A示出了具有三个套筒的另一井下井管结构的剖视图，此时，第一开口被露出并且第二开口和第三开口被覆盖，

图11B示出了图11A的系统，此时，第二开口被露出且第一开口和第三开口被覆盖；

图11C示出了图11A的系统，此时，第三开口被露出且第一开口和第二开口被覆盖；

图11D示出了图11A的系统，此时，所有开口都被覆盖；

图12示出了在开口具有阀的另一井下井管结构的剖视图；

图13示出了图12的阀的局部放大图；以及

图14示出了在阀的另一实施例中的插入件的剖视图。

所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。

具体实施方式

图1示出了布置在地层3中的井孔2内的井下井管结构1。该井管结构包括也称为基础管的井管部件4，该井管部件4具有开口5，开口5用于允许流体从地层流入井管结构中或者例如在压裂地层或进行酸化作业时从井管结构的内部流入地层中。井管结构1具有内表面6和与井管部件的轴向延伸方向7一致的轴向延伸方向。井管结构1包括第一套筒8，该第一套筒构造成沿内表面6的至少一部分在井管部件4内滑动。第一套筒8具有第一端面9和第二端面10，并且第一套筒8具有背向井管部件4的第一套筒凹槽11。第一套筒的第一套筒凹槽11包括第一凹槽面12，该第一凹槽面大致垂直于轴向延伸方向7地径向延伸并且背向第一端面9。第一套筒凹槽11还具有与轴向延伸方向平行的底面和从底面沿远离第一凹槽面12的方向倾斜的第二凹槽面17。井管部件4还包括面向第一套筒8的第一端面9的第一倾斜面14，并且该第一倾斜面14从井管部件4的内表面6远离第一套筒8地倾斜。第一套筒在图1中覆盖开口5并且构造成能沿内表面6滑动以露出开口5并允许流体穿过该开口，如在图2中所示。

通过具有第一倾斜面14，随着井下工具的突伸部件沿第一倾斜面14滑动并且突伸部件42被迫径向向内地脱开与第一套筒凹槽11的接合，与第一套筒凹槽11接合的井下工具的突伸部件42(在图4B和4C中示出)从该第一套筒凹槽自动滑出并脱离接合。

图1中的井管部件包括管部件凹槽15，第一套筒8在该管部件凹槽中滑动并且第一倾斜面14形成为管部件凹槽15的一部分。井管部件4在第一倾斜面14的相对端处包括第二倾斜面21，该第二倾斜面面向该第一倾斜面14并且从内表面6远离第一套筒地倾斜。在图1中，第一套筒8包括第二套筒凹槽18，该第二套筒凹槽具有大致垂直于轴向延伸方向7地径向延伸的第一凹槽面20。第二套筒凹槽18还包括平行于所述轴向延伸方向的底面和从该底面朝向第一倾斜面14倾斜的第二凹槽面19。通过具有第一套筒凹槽11和第二套筒凹槽18且各凹槽均具有分别从内表面6远离和朝向第一倾斜面14倾斜第二凹槽面17、19，井下工具能够在沿第一方向运动时打开该套筒并且能够在沿与第一方向相反的第二方向运动时关闭该套筒。因此，第一套筒凹槽的第二凹槽面与第二套筒凹槽的第二凹槽面朝向彼此倾斜。

作为具有管部件凹槽的替代，该井管结构可包括突出构件16，从而第一倾斜面14形成突出构件的一部分，如在图3中所示。

为了将第一套筒从图1中示出且在图4A中局部示出的第一位置滑动至图2所示的第二位置，具有突伸部件42的井下工具被插入到井管结构中。突伸部件42具有轮廓部(profile)43，该轮廓部43包括在第一接合构件61与第二接合构件62之间的凹部44。每个接合构件包括背离该凹部的倾斜面45、45a、45b。当该井下工具再次向上运动时，突伸部件42被伸出以沿井管结构1并因此沿第一套筒8滑动。当到达第一套筒凹槽11时，第一接合构件61因其倾斜面45a而滑动通过该套筒凹槽并且第二接合构件62接合该套筒凹槽，并且突伸部件42与此同时径向地伸出。随着井下工具进一步运动，如在图4B中所示，第一接合构件61的倾斜面45a碰撞井管部件4的倾斜面14并且突伸部件42被迫回缩(如在图4C中所示)，并且第二接合构件62与套筒凹槽脱离接合，将套筒留在图4C中所示位置处。

在图4D中，当突伸部件42被伸出且随着突伸部件42沿井管部件4滑动，井下工具进一步向井中运动，该突伸部件甚至进一步向第一倾斜面14与第一端面9之间的间隙以及进一步向第一套筒凹槽11中突伸。随着井下工具和突伸部件42向井下进一步运动，第二接合构件62的倾斜面45b抵靠倾斜的第二凹槽面17并沿第二凹槽面17滑动，从而迫使突伸部件42略微向工具本体中回缩并与凹槽脱离接合，如在图4E中所示。当向井下进一步运动时，突伸部件沿套筒滑动直至第一接合构件61对着第二套筒凹槽18并且突伸到凹槽18中，如图4F中所示。当沿相同方向进一步向井下移动时，突伸部件42的第一接合构件61抵靠第一凹槽面20并因此接合第二套筒凹槽18并将第一套筒移动至图1中所示的位置。随着工具的突伸部件42保持进一步向井下移动，第二接合构件62的倾斜面45b沿井管部件的第二倾斜面21滑动，这迫使突伸部件42向工具本体中回缩，如在图5G中所示，其中，突伸部件42的轮廓部不再与第二套筒凹槽18接合。

在图5中，井下井管结构还包括第二套筒22，该第二套筒构造成如第一套筒8那样地沿所述内表面的至少一部分在井管部件中的同一管部件凹槽内滑动。通过在同一滑动套筒组件80中具有两个套筒，每个套筒仅具有两个位置并且不是具有已知的多个位置。多位置套筒以显示出缺陷，并且每个多位置套筒需要不同多个的扳手/轮廓部来改变位置，并因此套筒无法在一次运行中在所有位置被操作。具有多位置套筒的原因是为了打开一个套筒组件中的多于一个开口。通过在同一滑动套筒组件80中具有两个套筒，需要在一个突伸部件42上具有一个轮廓/轮廓部的一个工具，并因此由于每个套筒的设计，这两个套筒可使用相同的工具并且在同一次运行中打开和/或关闭两个开口。

如能在图5中看到的，第二套筒22具有第一端面23和第二端面24。第二套筒具有为第一端面23的倾斜套筒面25。倾斜套筒面从井管部件4的内表面6朝第二套筒22的第一套筒凹槽26倾斜，并因此倾斜套筒面25面向第一倾斜面14并远离第一套筒8地倾斜。第二套筒22的第一套筒凹槽26具有第一凹槽面27，第一凹槽面27垂直于所述轴向延伸方向地径向延伸并背向所述第一端面。第二套筒凹槽还包括大致平行于所述轴向延伸方向的底面和从该底面朝向第一倾斜面14倾斜的第二凹槽面29。

在图5中，具有工具本体41的井下工具40对着第二套筒22的第一套筒凹槽26布置在井管结构中。第一套筒8和第二套筒22布置的如此之近以使得在突伸部件42在其已伸出位置沿套筒8、22的内表面和井管部件4移动时，突伸部件42无法与第一套筒8的第二凹槽18接合。一个接合构件61、62无法与第一套筒的第二凹槽接合，因为另一个接合构件在同一时间对着没有凹槽的套筒部分布置。

因此，第二套筒22的第一套筒凹槽26是第一凹槽，突伸部件42的第一接合构件61能够在该工具从第一倾斜面14朝第二倾斜面21移动时接合在该第一凹槽中。当接合时，第二接合构件62在第二套筒的前方外侧布置在第二套筒的第二端面24与井管部件4的第二倾斜面21之间的间隙中。在图5中，第二套筒22覆盖井管结构中的第二开口28，并且随着突伸部件42朝倾斜面21移动，第二套筒移动以露出第二开口28，如在图6中示出的。通过工具向井下的进一步移动，第二接合构件62的在图6中示出的第二倾斜面45b沿倾斜面21滑动，并且突伸部件42被迫稍微回缩，借此迫使第一接合构件61与套筒凹槽26脱离接合。因此允许流体流动穿过第二开口28，同时第一开口5被第二套筒22覆盖并关闭。第一开口5大于第二开口28并且开口尺寸可以这种方式通过第二套筒的移位来改变。为了也关闭第二开口28，井下工具向上移动并且突伸部件42沿套筒的内表面滑动直至第二接合构件62被允许伸入第二套筒22的第二套筒凹槽38。随着突伸部件42进一步朝向第二开口移动，第一接合构件61的第一倾斜面抵靠第一套筒的第二端面10，并且第一接合构件61沿倾斜的第二端面10滑动并且第二接合构件62被迫与第二套筒凹槽38脱离接合，将第二套筒留在图5中所示的位置处，从而关闭该第二开口。

第一套筒8的第二端面10和第二套筒22的第一端面23倾斜成使得突伸部件42沿倾斜端面滑动并被迫使部分地回缩并与错误的套筒脱离接合。通过在同一凹槽15中具有带反向的倾斜端面的两个套筒，工具的突伸部件42在所述两个套筒8、22靠近彼此地布置在图5所示的第一位置时或靠近彼此地布置在第三位置时无法与第一套筒8的第二套筒凹槽17或与第二套筒22的第二套筒凹槽38接合，在该第一位置，第一开口5被露出并因此是打开的，在该第三位置，两个开口均被覆盖并因此是关闭的。在图6所示的第二位置，工具的突伸部件42能接合第一套筒的第二套筒凹槽18(如在图7中所示)，以将第一套筒移动至第三位置(如在图8中所示)，或者工具的突伸部件42能与第二套筒22的第二套筒凹槽38接合以将第二套筒移动至第一位置。因此，工具无法与错误的套筒接合而仅能与要移动的套筒接合。当工具沿如图5所示的第一方向移动时，由于倾斜面45b和倾斜端面17、25、39的缘故，工具仅能与第二套筒的第一凹槽接合并将第二套筒移动至图6所示的第二位置。在其中套筒就位于第二位置的情况下，沿第一方向移动的工具仅能与第一套筒8的第二套筒凹槽18接合，如在图7中所示。在其中套筒就位于如图6所示的第二位置时，沿与第一方向相反的第二方向(因此沿图6中箭头所示方向的相反的方向)移动的工具由于沿倾斜的第二凹槽面29滑动的工具的倾斜面45a的缘故而仅能与第二套筒22的第二凹槽38接合，并因此该工具在能移动套筒22之前被迫与第一套筒凹槽26脱离接合。因此，具有相同突伸部件的轮廓/轮廓部的相同工具在无需从井中撤出以更换轮廓/轮廓部的情况下能够在一次运行中打开和关闭所述第一开口和所述第二开口二者。

所述第一倾斜面和/或所述第二倾斜面相对于轴向延伸方向倾斜20°-70°的角度。以这种方式，突伸部件能够在工具在井中进一步移动的同时朝向工具本体滑动并因此回缩。

尽管未示出，但可对着其中一个开口在井管部件的外表面上布置筛子。

为了正确鉴别要从哪个生产区域进行生产以及因此哪个套筒要打开以便流动穿过开口，在套筒和/或井管部件上布置有识别标记63，如在图10中所示。井下井管结构包括用于探测该识别标记的探测单元。如图所示，井管部件套筒包括自关闭机构57，自关闭机构57构造成朝第一倾斜面移动套筒，从而当该套筒被移动为打开以用于流动穿过开口5时，自关闭机构57的弹簧65被在腔室66中移动的柱塞64压缩。因此，当突伸部件停止接合套筒的凹槽时，该自关闭机构通过将套筒移动至图10所示的初始位置而关闭该开口。

在图9A中，第一套筒具有周向凹口50和布置在该周向凹口中的密封元件51，以便在套筒与井管部件4之间提供密封。第二套筒还包括锁定机构52，该锁定机构锁定至井管部件4的凹口53中以用于在轴向延伸方向上锁定该套筒。该锁定机构是弹簧爪，该弹簧爪在可能时径向向外地突伸在凹口53中。通过具有锁定套筒的锁定机构，防止了该套筒在其它工具通过套筒时发生非故意的移动。

在图9B中，第二套筒包括锁定至井管部件4中的凹口53中以在轴向延伸方向上锁定该套筒的另一锁定机构52。锁定机构52包括在套筒的凹口对着锁定机构52布置时将元件55径向向内地迫压至凹口53中的弹簧59。该元件包括接合该凹口的陶瓷球体或金属球体。

在图5和6中示出了包括井下井管结构1和沉入井管结构中的井下工具40(在图11A中示出)的井下系统100。该井下工具具有工具本体41且第一突伸部件42可从该工具本体伸出，并且，该突伸部件具有轮廓部43，该轮廓部包括在第一接合构件与第二接合构件之间的凹部44，每个接合构件具有背向凹部的倾斜面45、45a、45b，该凹部具有径向于该轴向延伸方向延伸的第一和第二凹部面，其中，一个接合构件构造成接合套筒的凹槽，同时另一个接合构件布置成未与套筒接合。

如在图4D中所示，该套筒具有在第一端面9与第一凹槽面12之间延伸的第一套筒端部部分58，并且突伸部件42的轮廓部的凹部44具有沿轴向延伸方向大于第一套筒端部部分58的轴向延伸长度，从而突伸部件42的倾斜面45被允许沿第一倾斜面或如在图4G中所示沿第二倾斜面滑动。

为使突伸部件42能沿套筒滑动并与套筒的凹槽脱离接合或接合，如图5所示，突伸部件借助弹簧59如螺旋弹簧被弹性地悬置在工具本体上。

如图5所示，该井下工具包括与第一突伸部件周向对置地布置的第二突伸部件42b。

当移动突伸部件42、42b以移动套筒时，可能仅仅是工具的一部分相对于另一固定工具部分移动。所述固定工具部分可借助锚固区段在轴向延伸方向上被固定，并且移动的所述部分可通过冲程工具移动，冲程工具是沿轴向延伸方向提供轴向力的工具。冲程工具包括用于驱动泵的电动马达。该泵将流体泵送至活塞壳体中以移动在其内活动的活塞。活塞布置在冲程杆上。泵可在一侧上将流体泵送到活塞壳体中并且同时在活塞的另一侧上抽吸出流体。

在图11A中，井下井管结构1包括三个套筒，第一套筒8、第二套筒22和第三套筒68。井管部件4具有三个开口，第一开口5、第二开口28和第三开口67。在图11A中，这三个套筒布置在第一位置，覆盖了第二和第三开口28、67，并且第一开口5打开。第一开口5大于第二和第三开口并且主要用于压裂地层或向裂缝中提供酸以增加地层接触。在图11A中，沿第一方向朝向倾斜面21移动的工具40的突伸部件42仅能够接合第一套筒凹槽72，因为当滑动经过第一和第二套筒时，第一和第二套筒的倾斜面迫使突伸部件缩回并脱离接合。

在图11B所示的第二位置中，这三个套筒布置在第二位置，覆盖了第一和第三开口5、67并且第二开口28打开。在该位置，沿第一方向移动的工具的突伸部件42仅能与第二套筒的第二套筒凹槽26接合以将该第二套筒移动至为第三位置的第二套筒的第二位置(在图11C中示出)，或者工具的突伸部件能接合第三套筒68的第二套筒凹槽73以将该第三套筒移动至第一位置。因此，该工具无法接合错误的套筒而仅能接合要移动的套筒，或者是在沿第一方向移动时的第二套筒，或者是在沿与第一方向相反的第二方向移动时的第三套筒。

在图11C所示的第三位置，这三个套筒布置在第三位置，覆盖了第一和第二开口5、28，并且第三开口67打开。在该位置，沿第一方向移动的工具的突伸部件仅能接合第一套筒8的第二套筒凹槽18以将其移动至为图11D所示的第四位置的第一套筒的第二位置，从而也关闭第三开口67，或者沿第二方向移动的工具的突伸部件能够接合第二套筒22的第二套筒凹槽38以将第二套筒22移动至如图11B所示的第二位置。因此，该工具无法接合错误的套筒，而仅能与要移动的套筒接合，或者是在沿第一方向移动时的第一套筒，或者是当沿与第一方向相反的第二方向移动时的第二套筒。

在图11D中所示的第四位置，这三个套筒布置在第四位置，覆盖了所有开口。在该位置，沿第一方向移动的工具的突伸部件无法与该套筒组件80的任何套筒接合，而只能移动通过这些套筒而到达下一个套筒组件。当该工具沿第二方向移动经过该套筒组件时，该工具的突伸部件仅能与第一套筒8的第一套筒凹槽11接合，以用于将该第一套筒移动至为套筒组件80的第三位置的第一套筒的第一位置，如在图11C中所示。因此，还是在第四位置，该工具无法与错误的套筒接合而仅能与要移动的套筒接合，该要移动的套筒是当沿与第一方向相反的第二方向移动时的第一套筒。

在图12中，在开口28中设置有阀82。阀82可以是恒流量阀或者另一种类型的入流控制阀。该阀被示出位于第二开口中，但其可以布置在井管部件4中的任何一个开口中。阀82在图13中以放大视图示出，从中可以看出，该阀具有由陶瓷制成的插入件83。陶瓷插入件83具有径向即垂直于轴向延伸方向7(在图12中示出)延伸的通孔。在图14中，插入件83具有成角度倾斜的通孔，该成角度倾斜的通孔相对于轴向延伸方向7成角度v以将流体流引入井管结构中。

通过具有倾斜面并且通过使多个套筒在某一位置几乎彼此接靠，这些套筒防止了突伸部件接合到错误的套筒中。因此，具有相同的突伸部件的轮廓部或相同的扳手的相同工具能用于将任一套筒从其第一位置移动至其第二位置以覆盖或露出开口。

套筒组件80可具有多于三个套筒，并且类似地，井管部件4可具有待打开或关闭的相应数量的开口。

流体或井筒流体是指存在于油井或气井井下的任何类型的流体，如天然气、石油、油基泥浆、原油、水等。气体是指存在于井、完井、或裸井中的任何类型的气体组分，并且油是指任何类型的油组分，例如原油，含油流体等。气体、油和水流体可因此均分别包括除气体、油和/或水之外的其它元素或物质。

井管结构是指井下使用的与油或天然气生产有关的任何类型的管、管道、管结构、衬管、管柱等。

在该工具不是完全浸没入套管中的情况下，井下牵引器可用来推动所述工具完全进入井中的位置。井下牵引器可具有带轮子的可突伸的臂部，其中，轮子接触套管的内表面，用于在套管内推进该牵引器和该工具前进。井下牵引器是能够在井下推动或拉动工具的任何类型的驱动工具，例如Well

尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (17)

1.一种井下井管结构(1)，其构造成布置在地层(3)中的井孔(2)内，该井下井管结构包括：

-具有开口(5)和内表面(6)的井管部件(4)，该井管部件具有轴向延伸方向(7)；以及

-第一套筒(8)，该第一套筒构造成沿所述内表面的至少一部分在该井管部件内滑动，该第一套筒具有第一端面(9)和第二端面(10)，该第一套筒具有背向该井管部件的第一套筒凹槽(11)，该第一套筒的第一套筒凹槽具有径向地延伸并且背向所述第一端面的第一凹槽面(12)，并且该第一套筒的第一套筒凹槽具有远离所述第一凹槽面倾斜的第二凹槽面(17)，

其中，该井管部件具有面向所述第一套筒的第一端面的第一倾斜面(14)，所述第一倾斜面从所述内表面远离所述第一套筒倾斜，并且其中所述井管部件包括面向所述第一倾斜面的第二倾斜面(21)，所述第二倾斜面从所述内表面远离所述第一套筒倾斜，并且所述第一套筒构造成朝向所述第一倾斜面滑动，同时露出或覆盖所述开口。

2.根据权利要求1所述的井下井管结构，其中，该第一套筒包括第二套筒凹槽(18)，该第二套筒凹槽具有径向延伸的第一凹槽面(20)和朝向所述第一倾斜面倾斜的第二凹槽面(19)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，其中，所述第一套筒凹槽的第二凹槽面和所述第二套筒凹槽的第二凹槽面朝向彼此倾斜。

4.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，其中，该第二凹槽面远离井管部件的内表面并朝向所述第一倾斜面倾斜。

5.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，其中，该第一套筒的该第一端面和/或第二端面是倾斜的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，其中，该井管部件包括沿轴向延伸方向相对于该第一开口移位的第二开口(28)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，还包括构造成沿所述内表面的至少一部分在该井管部件内滑动的第二套筒(22)，该第二套筒具有第一端面(23)和第二端面(24)，该第二套筒具有为所述第一端面或所述第二端面的倾斜套筒面(25)，所述倾斜套筒面面向所述第一倾斜面并且远离所述第一套筒地倾斜。

8.根据权利要求7所述的井下井管结构，其中，该第二套筒包括背向所述井管部件的第一套筒凹槽(26)，该第二套筒的第一套筒凹槽具有径向地延伸并且背向所述第一端面的第一凹槽面(27)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，其中，该井管部件包括沿轴向延伸方向相对于该第二开口移位的第三开口(67)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，还包括构造成沿所述内表面的至少一部分在所述井管部件内滑动的第三套筒(68)，该第三套筒具有第一端面(69)和第二端面(70)，并且该第三套筒具有为所述第一端面或所述第二端面的倾斜套筒面(71)，所述倾斜套筒面面向所述第一倾斜面并且远离所述第一套筒地倾斜。

11.根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，其中，所述一个或多个套筒包括锁定至井管部件中的凹口(53)中以在轴向延伸方向上锁定所述套筒的锁定机构(52)。

12.一种井下系统(100)，该井下系统包括根据前述权利要求中任一项所述的井下井管结构，和沉入该井管结构中的井下工具(40)，该井下工具具有工具本体(41)和能从该工具本体伸出的第一突伸部件(42)，该突伸部件具有轮廓部(43)，该轮廓部包括在第一接合构件与第二接合构件之间的凹部(44)，每个接合构件均具有背向所述凹部的倾斜面(45、45a、45b)，所述凹部具有关于该轴向延伸方向径向延伸的两个凹部面，其中，两个接合构件中的一个接合构件构造成接合所述套筒的所述凹槽，而另一个接合构件布置成未与所述套筒接合。

13.根据权利要求12所述的井下系统，其中，所述套筒具有在第一端面(9)与第一凹槽面(12)之间延伸的第一套筒端部部分，所述突伸部件的所述轮廓部的所述凹部具有沿所述轴向延伸方向大于所述第一套筒端部部分的轴向延伸长度，从而所述突伸部件的所述凹部面被允许沿所述第一倾斜面滑动。

14.根据权利要求12或13所述的井下系统，其中，所述突伸部件借助弹簧被弹性地悬置在所述工具本体上，从而所述突伸部件构造成在所述井管结构内沿所述井管结构滑动以与套筒凹槽接合和脱离接合。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的井下系统，其中，该井下工具包括与第一突伸部件周向对置地布置的第二突伸部件(42b)。

16.一种用于露出或覆盖根据权利要求12-15中任一项所述的系统中的根据权利要求1-11中任一项所述的井下井管结构中的开口的套筒操作方法，该方法包括以下步骤：

-将该井下工具插入井管结构中；

-使该井下工具沿第一方向在该井管结构中向前移动；

-使突伸部件从工具本体伸出；

-使所述井下工具沿所述第一方向进一步移动，以使得所述突伸部件沿所述井管结构的内表面(6)滑动；

-使所述突伸部件的第一接合构件滑动通过第一套筒凹槽并且使所述突伸部件的第二接合构件进一步突伸至与所述第一套筒凹槽接合；

-使所述井下工具沿所述第一方向进一步移动，借此使所述套筒从第一位置移位至第二位置以覆盖或露出所述开口；以及

-使所述突伸部件沿所述井管结构的倾斜端面滑动，借此迫使所述突伸部件回缩并与所述第一套筒凹槽脱离接合。

17.根据权利要求16所述的套筒操作方法，进一步包括以下步骤：

-使该井下工具沿与该第一方向相反的第二方向移动；

-使该突伸部件滑动通过该第一套筒凹槽而不与该第一套筒凹槽接合；

-使该井下工具沿该第二方向进一步移动；

-使该突伸部件的第二接合构件滑动通过该第二凹槽并且使该突伸部件的第一接合构件进一步地突伸至与该第二套筒凹槽接合；

-使该井下工具沿该第二方向进一步移动，借此使该套筒从所述第二位置移位至该第一位置；以及

-使该突伸部件沿该井管结构的所述第二倾斜端面滑动，借此迫使所述突伸部件回缩并与所述第一套筒凹槽脱离接合。