[发明专利]井工具、钻井设备及控制钻柱工具的方法

权利要求书

1.一种井工具，所述井工具用于结合钻柱的一部分传送钻井流体，所述井工具包括：

外壳，所述外壳包括形成在所述外壳内的内孔；

所述外壳内的阀体，所述阀体包括与所述内孔和启动容积流体连通的阀口，所述启动容积被构造成与钻柱工具的液压部署机构合作；

所述外壳内的阀关闭元件，其被构造成在所述内孔与所述启动容积通过所述阀口流体连通的打开状态与所述关闭元件基本上阻止流体流动通过所述阀口的关闭状态之间切换；

所述外壳内的开关顶杆，其耦接至所述阀关闭元件并被构造成响应于预定超阈值井下钻井流体状况而在启动方向上进行液压驱动运动，以使所述阀关闭元件从所述打开状态切换至所述关闭状态；和

所述外壳内的开关调节器，其包括流动通道并被构造成通过对所述开关顶杆在启动方向上的运动施加经调节液压阻力来调节所述阀关闭元件从所述关闭状态至所述打开状态的切换，以便在超阈值井下钻井流体状况期间使切换持续时间保持基本恒定，而无论压力如何变化。

2.根据权利要求1所述的井工具，其中所述流动通道包括液压收缩部，液压介质可响应于所述开关顶杆在所述启动方向上的运动而流动通过所述液压收缩部，所述流动通道被构造成使得所述开关顶杆在所述启动方向上的运动速度受所述液压介质流动通过所述液压收缩部的速率限制。

3.根据权利要求2所述的井工具，其中所述开关调节器进一步包括安装在所述液压收缩部内并被构造成调节所述液压介质流动通过所述液压收缩部的流量的流量调节器。

4.根据权利要求3所述的井工具，其中所述流量调节器包括流速控制装置，其被构造成将所述液压介质流动通过所述液压收缩部的速率限制至预定流速限制，所述预定流速限制基本一致且与整个所述液压收缩部在超阈值钻井流体状况期间的压力差波动无关。

5.根据权利要求3所述的井工具，其中所述开关调节器包括：

调节器容积，其充满所述液压介质并被构造成响应于所述开关顶杆在所述启动方向上的运动而自动加压；和

其中，所述流动通道包括排放通道，其在所述调节器容积与排放容积之间提供流体流动连接，所述开关顶杆在所述启动方向上运动的条件是所述液压介质流动通过所述排放通道，以便所述排放通道提供所述液压收缩部，所述流量调节器安装在所述排放通道内。

6.根据权利要求1所述的井工具，其中所述阀关闭元件可相对于所述外壳绕阀轴线旋转，以在所述打开状态与所述关闭状态之间切换。

7.根据权利要求6所述的井工具，其中所述阀关闭元件大体为管状且同轴位于所述外壳内，所述阀轴线与所述外壳的纵向轴线对准，所述阀关闭元件被构造成限定所述井工具的内孔的一部分。

8.根据权利要求6所述的井工具，其进一步包括

旋转机构，以响应于所述外壳内的所述开关顶杆的纵向运动而使所述开关顶杆绕所述纵向轴线进行角位移，

其中所述开关顶杆旋转地键锁至所述阀关闭元件并被构造成相对于所述外壳进行往复纵向运动，

响应于所述开关顶杆响应于超阈值钻井流体状况而在所述启动方向上进行液压致动纵向运动而使所述阀关闭元件总是旋转至所述打开状态，以及

响应于所述开关顶杆响应于所述超阈值钻井流体状况的随后停止而在相反的返回方向上进行纵向运动而使所述阀关闭元件总是旋转至所述关闭状态。

9.根据权利要求8所述的井工具，其中所述开关顶杆可相对于所述阀关闭元件纵向滑动，所述阀关闭元件相对于所述外壳具有固定的纵向位置。

10.根据权利要求1所述的井工具，其进一步包括偏压机构，所述偏压机构被构造成在与所述启动方向相反的纵向返回方向上对所述开关顶杆施加偏压，所述偏压机构被构造成使得偏压匹配或超过在低于阈值的钻井流体状况下作用于所述开关顶杆的液压致动力，但小于在超阈值钻井流体状况下作用于所述开关顶杆的液压致动力。