[发明专利]井下工具的液压控制

说明书

技术领域

本申请总体涉及钻探操作中的井下工具，并且涉及操作井下工具的方法。一些实施方案更具体地涉及用于控制井下工具的操作的钻井液启动的控制系统、设备、机构和方法。本公开还涉及通过控制由钻柱传送的钻井液(例如钻井泥浆)的井下压力条件实现的井下扩孔器展开控制。

背景技术

用于碳氢化合物(油和天然气)开采的以及用于其他目的的钻孔通常利用钻柱进行钻探，所述钻柱包括具有钻探组件的管状构件(也称为钻杆)，所述钻探组件包括附接到其底端的钻头。钻头旋转以剪切岩石地层的材料或使其破裂来钻探井眼。钻柱通常包括在操作时位于井下并且因此在钻探操作期间需要远程启动和停止的工具或其他装置。此类工具和装置包括例如扩孔器、稳定器或用于使钻头转向的施力构件。

机电控制系统(例如)在此类钻探环境中通常是不可靠的。通过钻柱中的流体压力远程控制井下工具启动通常仅允许有限数量的启动/停止循环(在此之后控制系统需重置)，同时在一些系统中导致有效钻柱直径减小。例如，一些扩孔器启动设备利用落球机构，所述落球机构允许单个启动循环，在此之后需要重置控制系统。

使用钻井液(例如，循环到钻柱下方并且沿钻孔环空反升的泥浆)作为展开机构可能引入无意的工具启动或停止的风险。

附图说明

一些实施方案在附图的各图中以示例性而非限制性的方式示出，在附图中：

图1描绘根据示例性实施方案的包括钻探工具组件的钻探设施的示意性正视图，所述钻探工具组件包括井下工具和钻井液可操作控制机构，所述钻井液可操作控制机构用于选择性的液压致动工具启动和液压致动工具停止。

图2描绘根据示例性实施方案的包括扩孔器和控制器的扩孔器组件的三维视图，所述控制器被配置用于选择性的液压致动工具启动和停止。

图3是根据示例性实施方案的用于井下工具的控制器组件的部分示意性三维视图，出于说明性目的，图3中省略控制器组件的壳体以暴露示例性控制器组件的内部部件。

图4A和图4B是根据示例性实施方案的用于井下工具的控制器组件的侧视图，出于说明性目的，图4A中省略控制器组件的壳体，而图4B则示出包括其壳体的控制器组件的截面侧视图。

图5A和图5B分别是形成与图4A的示例性控制器组件类似或相似的控制器组件的部分的液压缸(hydraulic ram)的三维视图，图5A中示出所述液压缸处于联接状态，并且图5B中示出其处于脱离联接状态。

图6A-6H分别是根据示例性实施方案的用于井下工具的控制器组件的部分截面侧视图，其中为了清楚说明而省略控制器组件的壳体。

图7是示出操作员控制的井下钻井液条件的变化的示例性表示的示意性曲线图，操作员控制井下钻井液条件的变化以控制与图6A-6H的示例性实施方案类似或相似的工具控制器组件。

具体实施方式

以下详述参照附图来描述本公开的示例性实施方案，所述示例性实施方案描绘示出如何可实践本公开的实例的各种细节。本讨论参照这些附图提出新颖方法、系统和设备的各种实例，并且足够详细地描述所描绘实施方案，以使得本领域的技术人员能够实践所公开的主题。除本文所讨论的说明性实例之外的许多实施方案可用于实践这些技术。在不脱离本公开的范围的情况下，除本文明确讨论的替代方案之外可以做出结构上和操作上的改变。

在本说明书中，对本说明书中“一个实施方案”或“实施方案”或“一个实例”或“实例”的参考并不旨在一定是指同一个实施方案或实例；然而，这类实施方案并不相互排斥，除非这样说明或如受益于本公开的本领域的普通技术人员将显而易见的。因此，本发明可包括本文所述的实施方案和实例的多种组合和/或综合，以及如限定在基于本公开的所有权利要求和此类权利要求的所有法律等效物的范围内的其他实施方案和实例。

本公开的一方面描述一种井下工具控制机构，其被配置为通过钻井液的液压作用来启动井下工具并且通过钻井液的液压作用来停止井下工具，所述控制机构可通过操作员对钻井液条件的控制而在启动模式与停止模式之间切换。

这种液压驱动的停止利用停止机构提供启动和停止的可重复循环，所述停止机构展现出比现有停止机构优越的可靠性和可控制性，其中工具停止是通过偏置机构(例如像压缩弹簧)来实现。