向下鉆進工具中的改進或有關的改進的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及向下鉆進工具中的改進或有關的改進，具體來說，盡管不是排外地，但本發明涉及擴孔器工具。
【背景技術】
[0002]地層鉆探使用長的鉆管柱以及偶聯在一起的工具。鉆柱的所有元件一起轉動，以便轉動鉆柱端部處的切削鉆頭。切削鉆頭在地層中形成孔，鉆柱的其余部分通過該孔沿著鉆探方向移動。偶聯在鉆柱的兩個其它元件之間的管下擴孔器，用來拓寬鉆頭所形成的孔壁。管下擴孔器也被稱作擴孔器，其在撤回位置中通常具有總體的直徑，該直徑等于或小于被鉆探的孔的直徑。當處于展開的位置中時，切削元件從管下擴孔器的本體中移出，以形成大于被鉆探的孔直徑的直徑。當管下擴孔器隨著鉆柱轉動而向下鉆進地移動時，其在鉆頭后面拓寬地層中的孔。此外，管下擴孔器可在其向上返回到地面的路上用來打開坍塌的地層O
[0003]W0-A-2005/124094描述了一個如此的管下擴孔器或擴孔器工具。擴孔器工具包括管形本體，本體具有軸向內腔和圍繞其外圍布置的外殼，以形成外部開口。在每個這些開口中，割刀元件被容納在其中，割刀元件包括兩個割刀臂，割刀臂可在縮進位置和伸展位置之間移動，在縮進位置中，每個割刀元件完全被保持在其相關的外殼內，而在伸展的位置中，每個割刀元件延伸到其開口外，以使更多材料可從地層中的孔壁上切削下來，由此擴大了孔的直徑。驅動機構設置在管形本體內，以在縮進和伸展位置之間移動割刀元件。
[0004]在W0-A-2005/124094所描述的擴孔器工具中，一個割刀臂可樞轉地連接到管形本體的一端上，本體的另一端連接到另一個割刀臂，該另一個割刀臂連接到驅動機構，以使兩個割刀臂可縮進和伸展。兩個割刀臂所形成布置在展開時呈“V”形，其中，V的頂點在開口的外面。
[0005]一般地，如此的擴孔器工具借助于通過鉆柱的流體壓力來操作，尤其是，通過工具部分自身的流體。流體壓力由與鉆柱相連的泵的操作來控制。在US-A-201/0006339中，流過工具的流體壓力用來操作擴孔器，使得擴孔器根據流體壓力伸展或縮進。這里，擴孔器組件包括割刀元件和用于在槽上滑動而安裝的穩定器墊。在縮進位置中，擴孔器組件容納在凹陷內，擴孔器組件借助于沿著槽的運動而移至伸展的位置，使它位于凹陷外面。流體壓力可被感知而致動擴孔器的伸展和縮進。
[0006]US-A-2010/0096191披露了管下擴孔器和穩定工具，其中，刀片元件通過偶聯到驅動管上的楔形元件從縮進位置移動到伸展位置，楔形元件與刀片元件的傾斜面互相作用，以實現刀片元件相對于導向通道抬起(伸展)和下降(縮進)運動。當驅動管沿著工具本體的長度移動時，楔形元件連同驅動管一起被曳拉，它們在刀片元件的傾斜面下滑動，致使刀片元件作徑向運動而抬起(伸展)到其導向通道之外。驅動管沿著工具本體的長度沿相反方向運動，則從刀片元件的傾斜面下抽拔楔形元件，允許刀片元件作徑向運動而下降(縮回)到其導向通道內。刀片元件的伸展受致動機構限制，即，驅動管和楔形元件與致動機構偶聯。
【發明內容】
[0007]因此，本發明的目的是提供改進的擴孔器工具，其中，在擴孔器工具的縮進和伸展位置中，割刀臂或刀片保持平行于擴孔器工具的軸線，同時提供較高的打開范圍。
[0008]本發明的另一目的是提供擴孔器工具，其中，打開可在地面上根據打開范圍內的某一值進行調整，同時提供更加有效的擴孔器工具。
[0009]根據本發明的第一方面，提供一種擴孔器工具，其包括:
[0010]基本上中空的本體，本體具有縱向軸線并包括具有第一外直徑的外部壁；
[0011]至少一個臂空檔，其形成在圍繞本體外圍的外部壁的一部分內；
[0012]至少一個可擴張的臂，其位于相關的臂空檔內和安裝成可在縮回位置和擴張位置之間擴張，縮回位置在本體內，在擴張位置中，每個可擴張的臂描述了第二外直徑，第二外直徑大于第一外直徑；以及
[0013]至少一個擴張機構，用于在縮回位置和擴張位置之間擴張相關的可擴張的臂；
[0014]其特征在于，每個擴張機構包括兩個細長的連接件，細長連接件在一端部位置處可樞轉地連接到相關的可擴張的臂上，而在另一端部位置處連接到其相關的臂空檔，每個可擴張臂相對于其相關的臂空檔可樞轉地安裝在兩個端部位置處，使得每個可擴張臂在縮進和擴張兩個位置中以及其在縮進和擴張位置之間實施擴張和縮進的過程中，保持基本上與本體的縱向軸線平行。
[0015]通過讓連接件將各個可擴張臂連接到其相關的臂空檔，便可使可擴張臂保持基本上平行于擴孔器工具的縱向軸線，由此，提供打開范圍，該范圍大于包括楔形構件或類似構件的擴張機構可能的打開范圍。
[0016]在向下鉆進工具包括擴孔器工具的情形中，使可擴張臂保持平行于本體縱向軸線的優點在于，每個切割刀片的攻點是可靠的，攻點是這樣的點，即，前導的切割元件在該點與待要切割的材料或地層相嚙合。
[0017]自然，還提供致動機構來致動擴張機構，每個可擴張臂在另一端部位置處可樞轉地連接到致動機構。
[0018]有利地是，擴張機構還包括第三細長的連接件，其可樞轉地連接到每個可擴張臂和致動機構。
[0019]這樣，致動機構直接移動可擴張臂，而其它的細長連接件用來保持與縱向軸線基本上平行。在一優選的實施例中，致動機構包括活塞。
[0020]向下鉆進工具還可包括至少一個返回構件，用來停止致動每個伸展機構。在一個實施例中，每個返回機構包括抵抗致動機構作用偏置的彈簧。
[0021]可設置臺肩塊，其位于各個臂空檔內以限制可擴張臂的擴張。通過選擇合適尺寸的臺肩塊，便可確定可擴張臂的擴張，以提供用于與地層嚙合的理想的外直徑。
[0022]在一優選的實施例中，第二外直徑可以高達第一外直徑的1.3倍。例如，如果向下鉆進工具的外直徑是100cm，則可擴張臂可擴張而描繪出達到130cm的外直徑。
[0023]較佳地，向下鉆進工具便可擴孔器工具，而每個可擴張臂便可割刀臂。
[0024]根據本發明另一方面，提供用于向下鉆井工具的可擴張臂，該可擴張的割刀臂包括至少一個前切割刀片和后切割刀片，每個切割刀片包括多個切割元件，每個前切割刀片和后切割刀片上的一個切割元件對相關的切割刀片提供了攻點。
[0025]如此的可擴張割刀臂還可包括位于平面的各側的第一側和第二側，每側離平面相應的預定距離，以使用于前刀片的攻點和用于后刀片攻點離該平面等距離。
[0026]通過讓每個割刀臂的攻點離該平面等距離，則可提高擴孔器工具的效率。此外，提供更加柔性的擴孔器工具，打開尺寸的范圍可容納在其中。
[0027]用于第一側的預定距離可不同于用于第二側的預定距離。
[0028]在一個實施例中，切割元件可包括多晶金剛石切割元件。
[0029]根據本發明另一方面，提供一種擴孔器工具，具有至少一個如上所述的可擴張割刀臂。
[0030]根據本發明另一方面，提供具有縱向軸線的擴孔器工具，該擴孔器工具包括至少一個具有多個切割元件的可擴張的割刀臂，切割元件布置成形成至少一個前切割刀片和后切割刀片，前切割刀片上的切割元件和后切割刀片上的切割元件之一提供用于其相關切割刀片的攻點，其特征在于，用于前切割刀片的攻點和用于后切割刀片的攻點離延伸通過縱向軸線的平面等距離。
[0031]擴孔器工具較佳地還包括至少一個擴張機構以及致動機構，擴張機構用于在縮回位置和擴張位置之間擴張相關的可擴張割刀臂，而致動機構用于致動各個擴張機構。
[0032]在一優選的實施例中，各個擴張機構包括至少兩個細長的連接件，連接件在一端部位置處可樞轉地連接到相關的可擴張割刀臂，并在另一端部位置處連接到其相關的臂空檔，每個可擴張的割刀臂相對于其相關的臂空檔可樞轉地安裝在兩個端部位置處，于是，在縮進位置和擴張位置中，并在縮進位置和擴張位置之間實施擴張和縮進的過程中，每個可擴張的割刀臂保持基本上平行于縱向軸線。
[0033]擴張機構有利地還包括第三細長的連接件，其可樞轉地連接到各個可擴張的割刀臂和致動機構，各個可擴張的割刀臂在另一端部位置處可樞轉地連接到致動機構。
[0034]致動機構較佳地包括活塞。擴孔器工具還可包括至少一個用于停止致動各個擴張機構的返回構件。
[0035]可設置臺肩塊，其位于各個臂空檔內以限制可擴張割刀臂的擴張。割刀臂的打開范圍可高達擴孔器工具外直徑的1.3倍，根據臺肩塊的尺寸，臺肩塊可限制打開。
[0036]根據本發明另一方面，提供用于向下鉆進工具控制模塊，向下鉆進工具包括具有縱向軸線的基本上中空的本體；圍繞基本上中空本體外圍形成的至少一個臂空檔；至少一個位于相關臂空檔內并安裝成在縮進位置和擴張位置之間實施擴張的可擴張臂，縮進位置位于基本上中空的本體之內，在擴張位置中，可擴張臂描繪出大于第一外直徑的第二外直徑；至少一個擴張機構，用于在縮進位置和擴張位置之間擴張相關的可擴張臂；以及用于操作每個可擴張臂的活塞，該控制模塊包括:
[0037]安裝在本體內的元件，其可在第一位置和第二位置之間移動；
[0038]控制該元件運動的馬達；以及
[0039]與馬達相關連的齒輪機構，用于將來自馬達的驅動力傳遞到該元件；
[0040]其特征在于，控制模塊還包括腔室和端口，該腔室與活塞相連，端口具有打開位置和關閉