[发明专利]阶段式管下扩眼器刀翼

说明书

一种刀翼包括具有阶段式切削轮廓的面向地层的表面，并且一个或多个稳定器座垫可位于扩眼部分之间。较短的稳定器座垫或没有稳定器座垫可位于刀翼的保径处。位于刀翼上的并由井下切削设备使用以移动所述刀翼的花键可以与所述面向地层的表面相交。所述花键可以形成延伸部，所述延伸部增加所述面向地层的表面的宽度。所述延伸部可以位于稳定器座垫处以扩展所述稳定器座垫，使得所述延伸部旋转地引导或跟随所述刀翼的切削结构。当所述刀翼扩展时，稳定器座垫可以处于井筒的先导直径处，而一些切削元件可以在所述井筒的所述先导直径的径向以外，并且其他的在径向以内。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年1月28日提交的美国专利申请号62/288,214的权益和优先权，该申请的全文通过引用明确地并入本文。

背景技术

在石油和天然气井的钻井中，随着钻井进行到增加的深度，同心套管柱被安装在井筒中并进行固井。每个新的套管柱可以从地面延伸，或者可以包括悬挂在先前安装的套管柱上的衬里。新的套管柱可以位于先前安装的套管柱内，从而限制了可用于固井操作的环形区域。此外，随着使用直径依次减小的套管柱，减少了用于生产石油和天然气的流动面积。为了增加用于固井操作的环形空间，并且为了增加生产流动面积，可能需要在井筒的先前下套管的部分的末端下方扩大井筒。通过扩大井筒，为随后安装和固井比以其他方式可能更大的套管柱提供了更大的环形区域。因此，通过在井筒的先前下套管的部分下方扩大井筒，可以在增加的深度处使用相对较大直径的套管，从而为生产石油和天然气提供更多的流动面积。

已经设计了各种方法用于使钻井组件穿过井筒的现有的下套管的部分并且扩大套管下方的井筒。一种这样的方法是使用具有两种基本操作状态的管下扩眼器。第一状态是闭合、缩回或收缩状态，其中该工具的直径足够小以允许该工具穿过井筒的现有的下套管的部分。第二状态是打开、活动或扩展状态，其中臂或刀翼(cutter block)从工具的主体延伸。在该第二状态中，当工具在井筒中旋转并轴向降低及移动时，管下扩眼器扩大井筒直径。

发明内容

根据本公开的一些实施方案，切削设备包括刀臂，该刀臂具有邻近刀臂的扩眼部分的第一稳定器部分和第二稳定器部分。第一稳定器部分与第一扩眼部分相邻，且第二稳定器部分在第一扩眼部分和第二扩眼部分之间。刀臂的保径部分邻近第二扩眼部分定位，并且要么不具有稳定器部分，要么具有比第一稳定器部分、第二稳定器部分或两者都更短的第三稳定器部分。切削元件位于刀臂的第一扩眼部分和第二扩眼部分中。

根据本公开的另外的实施方案，井下组件可以包括钻头和钻头的井口方向侧的切削工具。切削工具可具有可扩展的刀臂。可扩展的刀臂可包括稳定器部分，当可扩展的刀臂处于扩展位置时该稳定器部分的径向位置与钻头的保径大致相同。

在另外的实施方案中，用于井下工具的刀臂包括主体，该主体限定面向地层的表面、引导(leading)侧表面和跟随(trailing)侧表面。切削元件联接到该面向地层的表面。引导侧表面上的花键(spline)或跟随侧表面上的花键与面向地层的表面相交并形成面向地层的表面的横向延伸部。

在另一个示例性实施方案中，一种用于扩大井筒直径的方法包括在管下扩眼器处于缩回位置时将管下扩眼器下钻到井筒中。刀翼被扩展以将管下扩眼器转换到扩展位置，并且扩展所述刀翼包括扩展包括一个或多个特征的刀翼。示例性特征包括在稳定器座垫处的花键延伸部，该花键延伸部旋转地引导或跟随刀翼的切削结构；稳定器座垫，当刀翼扩展时，其径向位置大约等于井筒的先导(pilot)尺寸；切削结构，当刀翼扩展时，其径向位置小于井筒的先导尺寸；或者由稳定器座垫分隔开的多阶段扩眼部分，所述刀翼的保径不包括稳定器座垫或者包括具有小于另一个稳定器座垫的长度的长度的稳定器座垫。通过在井筒内轴向和旋转地移动管下扩眼器，井筒周围的地层也会被剥蚀。

提供本发明内容是为了介绍将在以下详细说明中进一步描述的所选概念。本发明内容既不意在识别所要求保护主题的关键或必要特征，也不意在用来帮助限制所要求保护主题的范围。

附图说明