[發明專利]井下設備的遠程控制設備、用于這種設備的部件、用于這種設備的遠程狀態指示裝置以及相關方法

無效

• 申請號: 201180055065.0
• 申請日: 2011-10-04
• 公開（公告）號: CN103210176A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: S·R·雷德福;C·T·朱利卡;李麗;T·米勒;M·奧斯特伯格;K·Q·鄭
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: E21B34/06
• 分類號: E21B34/06;E21B23/04;E21B10/32;E21B44/00;E21B7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦振

優先權

本申請要求于2011年6月27日申請的、名稱為“REMOTELY?CONTROLLED?APPARATUS?FOR?DOWNHOLE?APPLICATIONS,COMPONENTS?FOR?SUCH?APPARATUS,REMOTE?STATUS?INDICATION?DEVICES?FOR?SUCH?APPARATUS,AND?RELATED?METHODS”的待審美國專利申請序列號13/169,743的優先權。

本申請還要求于2010年10月4日申請的、名稱為“STATUS?INDICATORS?FOR?USE?IN?EARTH-BORING?TOOLS?HAVING?EXPANDABLE?MEMBERS?AND?METHODS?OF?MAKING?AND?USING?SUCH?STATUS?INDICATIORS?AND?EARTH-BORING?TOOLS”的美國臨時申請序列號61/389,578的優先權。

本申請還要求于2010年11月12日申請的、名稱為“REMOTELY?CONTROLLED?APPARATUS?FOR?DOWNHOLE?APPLICATIONS?AND?RELATED?METHODS”的美國臨時申請序列號61/412,911的優先權。

技術領域

本發明的實施方式總體上涉及用在地下井孔中的遠程控制設備及其元件。一些實施方式涉及用于擴大地下井孔的可擴張擴孔設備，一些實施方式涉及用于在鉆進操作期間穩定底部鉆具組合的可擴張穩定器設備，其他實施方式涉及用在地下井孔中的其他設備，在其他實施方式涉及致動設備和系統。實施方式另外涉及用于遠程檢測這種遠程控制設備的操作狀態的裝置和方法。

背景技術

用于碳氫化合物（石油和天然氣）開采以及用于其他目的，比如地熱能開采的井眼（也稱做井孔）是利用鉆柱鉆出的，所述鉆柱包括具有鉆進組件（也稱做鉆探組件或底部鉆具組合或“BHA”）的管狀構件（也稱做“鉆柱”），所述鉆進組件包括連接到其底端的鉆頭。使所述轉動轉動來剪切或碎裂巖層材料以鉆出井孔。所述鉆柱通常包括在鉆進操作期間需要遠程實現工作和停止工作的工具或其他裝置。這些工具和裝置包括擴孔器、穩定器或者用于操縱鉆頭的力施加構件。采油井包括諸如閥、入流控制裝置等等之類的受遠程控制的裝置。這里所披露的內容提供了一種用于控制這些裝置以及其他井下工具或裝置的新穎設備。

可擴張工具一般用在鉆進油井、天然氣井和地熱井的井下操作中。例如，可擴張擴孔器一般用于擴大地下井孔。在鉆進油井、天然氣井和地熱井中，套管柱（該術語廣義上包括襯管）安裝并用水泥粘結在井孔內井孔壁塌方到井孔中，同時為后續鉆進操作提供必要的支撐以獲得更大的深度。套管還可以安裝成將不同的地層隔離，以防止地層流體的交叉流動，并在鉆進井孔時能夠實現對地層流體的控制。為了增加之前鉆出的井孔的深度，將新的套管放入之前安裝好的套管內并伸到之前安裝好的套管下方。雖然添加另外的套管能夠使井孔達到更大的深度，但是其具有使井孔變窄的缺點。使井孔變窄限制了井的任意后續部分的直徑，這是因為鉆頭和任意另外的套管必須通過現存的套管。因為井孔直徑的減小是不理想的，這是由于它們限制了通過該井孔進行的石油和天然氣開采的流速，所以通常擴大地下井孔是可取的以提供更大的井孔直徑用于安裝超出之前安裝好的套管的另外的套管并且能夠實現通過該井孔的更好的開采流速。

已經使用多種方法來擴大井孔直徑。一種用于擴大地下井孔的傳統方法包括使用偏心和雙心鉆頭。例如，使具有橫向延伸或擴大切削部的偏心鉆頭相對于其軸轉動以產生擴大的井孔直徑。雙心鉆頭組件使用兩個縱向疊加的鉆頭部分，它們具有橫向偏置的縱軸線，當使鉆頭轉動時產生擴大的井孔直徑。

另一種用于擴大地下井孔的傳統方法包括使用在遠端部上具有導向鉆頭的延伸底部鉆具組合和在上方一定距離處的擴孔器組件。這種構造允許使用任何類型的標準轉動鉆頭，即牙輪鉆頭或刮刀鉆頭，因為導向鉆頭以及該組件的延伸性質在通過縮小點時具有更大的靈活性以及有效地穩定導向鉆頭的可能性以便于導向鉆頭以及隨后的擴孔器將橫貫為井孔準備的路徑。延伸底部鉆具組合的該方法在定向鉆進中是尤其顯著的。為此目的的一種設計包括所謂的“擴孔器翼”，其一般包括具有打撈頸的管狀本體，在其頂部具有螺紋連接部，在其底部具有吊鉗牙板表面，也具有螺紋連接部。擴孔器翼工具的上中部包括一個或多個縱向延伸的刮刀片，它們自所述管狀本體基本徑向向外伸出，刮刀片的外邊緣承載PDC切削元件。