[發明專利]自動致動的擴孔器

無效

• 申請號: 200680041100.2
• 申請日: 2006-10-10
• 公開（公告）號: CN101300400A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 羅納德·喬治·民舒爾
• 申請（專利權）人: 羅納德·喬治·民舒爾
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32;E21B10/26
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃威

技術領域

本發明涉及一種用于同時鉆井和下套管操作的擴孔器。尤其是，本發明涉及一種擴大由旋轉裝置產生的井眼的裝置。

背景技術

在同時鉆井和下套管的操作中，套管部分跟隨鉆頭進入到井眼中。位于鉆頭上游和套管下游的擴孔器用于在需要時，例如當遇到地層中的障礙時擴大井眼。這種擴孔器通常依靠彈簧或液壓致動，使所述滾刀從縮入的非工作位置轉為伸出的工作位置。當遇到堵塞時，移動所述擴孔器需要昂貴的費用，有時候移動過程需要將所述套管取出并且冒著損害井筒完整性的危險。

在Hahn等人的美國專利US6419033、Eppink等人的美國專利US6920944B2、Fanuel等人的美國專利US6929076和Dewey等人的美國專利US7048078中提供了牽引與套管一起使用的擴孔器的例子。

本發明的一個目的是提供一種擴孔器，其不需要彈簧或液壓致動，并且提供一種擴大插入套管的井筒的有效手段。尤其是，本發明的一個目的是提供一種伸入到一個插到井筒中的管子之下來對該井筒擴孔，使其擴大到比所述管子更大的直徑。

本發明的其他目的將通過參考所附的公開內容和權利要求得到理解。

發明內容

一方面，本發明提供了一種位于鉆頭上游和鉆桿下游的擴孔器，在非工作條件下，其位于所述鉆桿或套管內。

可樞轉伸出的滾刀略微超過領眼鉆頭的直徑延伸但是由所述套管保持在縮入位置。當遇到需要擴孔器工作的障礙時，鉆機操作員將所述擴孔器推出套管外部，使刀具的外部邊緣能夠與所述障礙接觸。鉆桿連續向下的壓力迫使滾刀臂朝外樞轉至完全伸出的位置，在該位置通過鉆桿的旋轉所述刀具將所述孔擴大至比套管大的直徑。

一旦障礙被清除掉，操作員使套管相對于擴孔器前進，從而迫使樞轉臂縮回到套管內，并進入到擴孔器主體內，達到縮入位置。如果需要，可通過將擴孔器從套管內完全抽出而將其全部卸下。

另一方面，根據本發明的擴孔器只有當遇到障礙時才被下降到套管內，一旦障礙被清除則將其從套管內取出。

本發明與當鉆制井筒時安裝管子的旋轉設備一起使用。這種裝置特別應用于鉆機和其他旋轉設備中。當在鉆制井筒或從井筒中退出過程中需要將管子推進到地層中或從地層中取回時，可以應用這種類型的裝置。

一個方面，本發明包括包含套管、鉆頭和擴孔器的擴孔器部件。所述擴孔器包括安裝于鉆桿上的主體和至少一個可在縮回位置和伸出位置之間樞轉的刀具。在縮回位置，所述刀具被限定在套管前端的直徑內但是位于鉆頭有效鉆孔直徑外。在伸出位置，所述刀具延伸到套管直徑之外。從縮回位置到伸出位置的移動通過使刀具伸出套管外并將其壓到障礙上而致動。通過將套管頂著刀具壓回來使刀具縮回。

本發明的另一個方面，所述擴孔器部件包括至少兩個包含至少兩個刀具的刀具部件，兩個刀具部件中的每一個彼此相對，并且包括與每個所述刀具組件匹配以便約束所述兩個刀具組件從而使其樞轉一致的兩個連接導向部件。

另一方面，本發明的擴孔器包括上部主體部分和下部主體部分，下部主體部分的直徑小于上部主體部分的直徑。安裝至少一個在縮入位置與伸出位置之間運動的刀具。在縮入位置，所述刀具基本被限制在上部主體直徑以內，但是具有延伸到下部主體直徑之外的重疊部分。在伸出位置，所述刀具延伸到上部主體直徑之外。從縮回位置到伸出位置的樞轉運動通過頂著障礙物下壓刀具的所述重疊部分來致動。

在另外一個方面，本發明包括一種使用鉆桿，鉆頭和至少一部分具有前端直徑的套管在鉆井和在井筒內下套管的同時鉆除障礙的方法，所述方法包括使用一個擴孔器，其具有至少一個在縮回位置與伸出位置之間樞軸運動的刀具。將擴孔器插入到套管內，套管將刀具保持在縮入位置。在套管中將所述擴孔器朝障礙物移動，直到刀具從套管中出來并且不再借助于與套管接觸保持在縮回位置。利用鉆頭在障礙物內鉆一個導向孔，并且頂著障礙物壓刀具，使其樞轉至超過套管前端直徑的伸出位置。然后使用刀具對導向孔進行擴孔。

在一個相關方面，通過使所述套管和擴孔器相對移動，所述刀具撤回到套管內，并且所述套管與刀具之間的接觸推動所述刀具進入縮回位置。就這樣，刀具樞轉至縮回位置。

參照優選實施例的詳細描述和所附權利要求，將會理解本發明的其它方面。

附圖說明

下面借助于附圖描述本發明的優選實施例。

圖1為按照本發明優選實施例的擴孔器的前部透視圖，其中圓錐形滾刀臂位于伸出位置。

圖2說明了具有止動銷、旋轉銷、控制輥和以分解圖示出的圓錐形刀具的擴孔器的側向豎直截面圖。