專利名稱：使用根據(jù)需要激活的可溶脹的材料的鉆井工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及結(jié)合地下井使用的設(shè)備和進(jìn)行的操作，并且在下面所述的例子中，更具體地提供使用根據(jù)需要激活的可溶脹的材料的鉆井工具。
背景技術(shù)：
過去，可溶脹的材料已經(jīng)用在鉆井工具中實(shí)現(xiàn)多種功能。例如，可溶脹的材料可用在封隔器密封元件中以提供井下(downhole)自驅(qū)動的封隔器配件。當(dāng)合適的流體接觸可溶脹的材料時，該材料溶脹并且密封井中的環(huán)空(armulus)。然而，如果流體已經(jīng)存在于井中，可溶脹的材料可能在其一安裝到井中時就開始溶脹，這可導(dǎo)致許多問題。例如，材料可能過早地溶脹，這將妨礙封隔器配件合適地定位于井中。已經(jīng)發(fā)開出技術(shù)來延遲可溶脹的材料的溶脹，但是通常，這些技術(shù)產(chǎn)生某些不精確的延遲次數(shù)，并且僅僅在一次(例如當(dāng)可溶脹的材料安裝在井中時)可以便捷地引發(fā)。 還提出響應(yīng)于施加至環(huán)繞鉆井工具的環(huán)空的壓力來引發(fā)溶脹，但是如果鉆井工具用在裸井中、或者在穿孔或滲漏的套管中，其是不可能的或不能便捷地將壓力施加至環(huán)空。因此，將意識到，期望在地下井中激活可溶脹的材料的領(lǐng)域中提供改進(jìn)。這種改進(jìn)可以用于引發(fā)封隔器配件、以及其他類型的鉆井工具的驅(qū)動。

發(fā)明內(nèi)容
在下面的公開中，提供鉆井工具和方法，其解決了本領(lǐng)域中的至少一個問題。下面描述一個例子，其中根據(jù)需要引發(fā)可溶脹的材料的溶脹，例如，在材料傳輸?shù)骄泻蟮倪x定的時間。下面描述另一個例子，其中通過將壓力施加至井下管柱或通過遙測技術(shù)傳送信號， 根據(jù)需要來引發(fā)可溶脹的材料的溶脹。在一個方面，下述鉆井工具包括通常管狀的心軸，所述通常管狀的心軸包括通過所述心軸縱向延伸的流動通道。流量控制器初始防止流體接觸可溶脹的材料，但是響應(yīng)于所述流動通道中壓力的操縱，其允許所述流體接觸所述可溶脹的材料。在另一方面，提供鉆井工具，其包括可溶脹的材料；通常管狀的心軸；以及圍繞所述心軸圓周包圍的管道。所述管道含有流體，所述流體在接觸所述可溶脹的材料時使所述可溶脹的材料溶脹。在又一方面，一種在地下井中驅(qū)動鉆井工具的方法，包括下列步驟操縱通過井下管柱延伸的流動通道中的壓力，從而開啟所述鉆井工具的至少一個流量控制器件，所述流量控制器件選擇性允許所述鉆井工具的儲罐和所述鉆井工具的可溶脹的材料之間的流體相通。按照該方式，所述儲罐中的流體接觸所述可溶脹的材料。在又一方面，通過本公開提供鉆井工具，包括可溶脹的材料；以及流量控制器， 所述流量控制器初始防止流體接觸可溶脹的材料，但是響應(yīng)于接收到從遠(yuǎn)程位置通過遙測技術(shù)傳送的信號，其允許所述流體接觸所述可溶脹的材料。遙測技術(shù)信號可選自聲學(xué)、壓力脈沖、井下管柱操縱和電磁信號。在仔細(xì)考慮下面代表性例子和附圖的詳述后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這些和其他特征、優(yōu)點(diǎn)和益處，其中在各種附圖中類似的元件使用相同的附圖標(biāo)記來表示。


圖1是具體表示本公開的原理的鉆井體系的部分橫截面示意圖；圖2是可在圖1的鉆井體系中使用的鉆井工具的放大比例示意性前視圖；以及圖3-13是可在圖2的鉆井工具中使用的流體儲罐和流量控制器的例子的放大比例橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1中示意性示出具體表示本公開的原理的鉆井體系10和相關(guān)方法。在鉆井體系10中，井下管柱12安裝到鉆井孔14中。在該例子中，鉆井孔14內(nèi)填套管16和水泥18， 但是在其他實(shí)施方案中，代替地鉆井孔可以是未內(nèi)填的或裸井。井下管柱12包括鉆井工具20和22。鉆井工具20示出為封隔器配件，并且鉆井工具22示出為閥門或扼流器配件。然而，應(yīng)該清楚地理解，這些鉆井工具20、22僅表示可引入本公開的原理的多個鉆井工具。鉆井工具20包括可溶脹的材料M，所述可溶脹的材料M用作環(huán)狀密封以選擇性防止流過井下管柱12和套管16之間形成的環(huán)空26。在保持本公開的原理的情況下，可溶脹的材料可以在其他類型的鉆井工具中用作密封材料。例如，另一類型的可溶脹的密封材料描述于美國公開申請No. 2007-0246213,以調(diào)節(jié)通過井過濾器的流量。該現(xiàn)有申請的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。鉆井工具22包括流量控制器件28 (例如閥門或扼流器等)和用于操作流量控制器件的驅(qū)動器30。可溶脹的材料可用在其他類型的驅(qū)動器中，以用于操作其他類型的鉆井工具。例如，使用可溶脹的材料來操作鉆井工具的驅(qū)動器描述于美國公開申請 No. 2007-0M6225。該現(xiàn)有申請的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。當(dāng)接觸合適的流體時，鉆井工具20、22中使用的可溶脹的材料溶脹。術(shù)語“溶脹” 和類型的術(shù)語(例如“可溶脹的”)在本文中使用來表示增加可溶脹的材料的體積。典型地，這種體積的增加是由于流體的分子組分引入到可溶脹的材料本身中，但是如果需要，可以使用其他的溶脹機(jī)理或技術(shù)。注意，溶脹和膨脹不同，盡管由于溶脹密封材料可能會膨脹。例如，在一些常規(guī)封隔器中，通過下列方式密封元件可徑向向外膨脹縱向壓縮所述密封元件，或者使所述密封元件膨脹。在這些情況的每種中，密封元件膨脹而制備密封元件的密封材料的體積沒有增加。因此，在這些常規(guī)封隔器中，密封元件膨脹但不會溶脹。引起可溶脹的材料的溶脹的流體可以是水和/或烴類流體(例如油或氣體)。所述流體可以是凝膠或半固體材料，例如含烴蠟或液體石蠟，其當(dāng)暴露于鉆井孔中的高溫時為熔融。按照該方式，材料的溶脹可以延遲，直到材料定位在井下，在該處存在預(yù)定的高溫。 隨著時間推移，所述流體可以引起可溶脹的材料的溶脹。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已知多種可溶脹的材料，當(dāng)接觸水和/或烴類流體時該材料溶脹，因此，此處并未展示這些材料的詳細(xì)列表?？扇苊浀牟牧系牟糠至斜砜砂l(fā)現(xiàn)于美國專利 No. 3385367,7059415和7143832，該全部公開內(nèi)容通過引用并入本文?？扇苊浀牟牧峡删哂写蟛糠值那欢?，在表面條件下其被壓縮或坍塌。然后，當(dāng)在高壓下放置于井中時，材料由于填充流體的腔洞而膨脹。如果期望在存在氣體而不是油或水的條件下使材料膨脹，可以使用這種類型的裝置和方法。合適的可溶脹的材料描述于國際申請No.PCT/N02005/000170(公開為 W02005/116394)，該全部公開內(nèi)容通過弓|用并入本文。因此，應(yīng)該清楚地理解，在保持本公開的原理的情況下，可以使用當(dāng)接觸任何類型的流體時溶脹的任何可溶脹的材料。另外現(xiàn)在參考圖2，示意性示出鉆井工具20的一種可能結(jié)構(gòu)的放大比例橫截面示意圖。為了方便，鉆井工具20用于證實(shí)本公開的原理如何有益地引入特定的鉆井工具中， 但是任何其他類型的鉆井工具可以使用本公開的原理，以能夠使鉆井工具的可溶脹的材料溶脹。如圖2中所示，可溶脹的材料M位于通常管狀的心軸32上?？扇苊浀牟牧螹可以例如粘合劑連接心軸32，或者可溶脹的材料可以相反固定和密封至心軸。流動通道34(圖2中看不到，參見圖3-1 通過心軸32縱向延伸。當(dāng)鉆井工具20 互連為井下管柱12的一部分時，如在圖1的系統(tǒng)10中，流動通道34也通過井下管柱縱向延伸，并且因此流動通道中的壓力可以便捷地從表面或另外的遠(yuǎn)程位置來操縱。鉆井工具20還包括含有流體38的儲罐36，當(dāng)流體38接觸可溶脹的材料M時將引起材料的溶脹。儲罐36可以采取各種形式，并且下面更詳細(xì)地描述一些例子。流量控制器40用于控制儲罐36和可溶脹的材料M之間的流體相通。按照該方式，如果需要，流體38只接觸可溶脹的材料24。優(yōu)選地，流量控制器40初始防止流體38接觸可溶脹的材料M，但是響應(yīng)于通道34中壓力的預(yù)定操縱(例如在通道中施加至少最小壓力)，其允許這種接觸。另外現(xiàn)在參考圖3，示意性示出鉆井工具20的一部分的放大比例橫截面示意圖。 在該附圖中，可以清楚地看到儲罐36和流量控制器40的細(xì)節(jié)。由于通過偏壓器件44(例如彈簧、加壓氣體腔室等)施加至活塞42的偏壓力，儲罐36中的流體38在某種程度上進(jìn)行加壓。注意，在該例子中，儲罐36和環(huán)空沈中壓力以及通道34中壓力隔離。然而，在其他例子中，環(huán)空沈或通道34中的壓力可用于使儲罐36 中的流體38加壓。流量控制器40包括流量控制器件46、48、50。器件46表示為單向閥，其運(yùn)行從通道34流動至控制器40的內(nèi)部通道52，但是防止相反方向的流動。器件48表示為單向閥， 其運(yùn)行從儲罐36流動至通道52，但是防止相反方向的流動。如果需要，可以使用其他類型的單程閥門或其他器件。器件50表示為破裂盤，其使可溶脹的材料M和通道52分離，直到通道中的壓力到達(dá)預(yù)定量(即，直到預(yù)定的壓力差施加在器件上)，在該點(diǎn)器件開啟并且允許通道52和可溶脹的材料之間流體相通。相反，器件50可包括任何類型的閥門或其他流量控制器件，所述閥門或其他流量控制器件初始防止流體相通，但是然后響應(yīng)于接收到預(yù)定的信號，可以允許流體相通。器件50的另外的例子在下面更充分地描述。當(dāng)安裝在井中時，通道52可以在器件46、48、50之間的區(qū)域中含有流體38。平衡器件54 (例如浮動活塞、膜、隔板等)可用于使通道52中的流體和通道34中的流體隔離， 以防止通道52中的流體的污染，同時允許將來自通道34的壓力傳送至通道52。當(dāng)期望引發(fā)可溶脹的材料M的溶脹時，通道34中的壓力增加至至少預(yù)定的量 (即，施加預(yù)定的壓力差到器件50上)，在該點(diǎn)器件50開啟。流體38然后允許接觸可溶脹的材料對，并且響應(yīng)于這種接觸材料溶脹。注意，可溶脹的材料M其中可設(shè)置通道，以允許流體38接觸材料的更大表面積， 從而提供流體在材料中的均勻分布等。另外，可溶脹的材料M其中可設(shè)置加強(qiáng)和/或本文中未具體描述的其他另外的特征(但其是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的)。另外現(xiàn)在參考圖4，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在大部分方面該構(gòu)造類似于圖3的構(gòu)造，不同之處在于流量控制器40響應(yīng)于環(huán)空沈中的壓力來引發(fā)流體38和可溶脹的材料M之間的接觸。當(dāng)期望引發(fā)可溶脹的材料M的溶脹時，環(huán)空沈中的壓力增加至至少預(yù)定的量 (即，施加預(yù)定的壓力差到器件50上)，在該點(diǎn)器件50開啟。流體38然后允許接觸可溶脹的材料對，并且響應(yīng)于這種接觸材料溶脹。另外現(xiàn)在參考圖5，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在大部分方面該構(gòu)造類似于圖3的構(gòu)造，不同之處在于器件46不提供從通道34至通道52的單程流動。相反，在來自儲罐36的活塞42的相對側(cè)上，器件46提供從通道34至腔室56的單程流動。按照該方式，通道34中的壓力施加至儲罐36中的流體38，并且通過器件48施加至通道52。當(dāng)期望引發(fā)可溶脹的材料M的溶脹時，通道34中的壓力增加至至少預(yù)定的量 (即，施加預(yù)定的壓力差到器件50上)，在該點(diǎn)器件50開啟。流體38然后允許接觸可溶脹的材料對，并且響應(yīng)于這種接觸材料溶脹。另外現(xiàn)在參考圖6，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，器件46、 48不是必須使用的，并且器件50為包括響應(yīng)于高溫的材料的栓或閥門的形似。當(dāng)井下達(dá)到預(yù)定的高溫時，該材料熔融或液化，從而開啟器件50并且允許儲罐36 和可溶脹的材料M之間流體相通，以引發(fā)可溶脹的材料的溶脹。在器件50熔融或液化的材料可包括例如低共熔材料。另外現(xiàn)在參考圖7，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，通過從通道34內(nèi)替換器件M，將壓力施加至通道52。當(dāng)期望引發(fā)可溶脹的材料M的溶脹時，球或其他栓塞器件58下降或輸送到通道 34中，并且將壓力施加至球上面的通道，使得所述球使柱塞60徑向向外偏斜。柱塞60的向外代替也向外取代器件54，從而增加通道52中的壓力，以開啟器件50并且允許流體38接觸可溶脹的材料M。基座或其他密封表面可設(shè)置用于通道34中的球58。球58不可直接接觸柱塞60， 相反施加在球上方的壓力可允許以使套筒轉(zhuǎn)移，進(jìn)而引起柱塞的向外取代(或尾隨、硬扯等)，其引起器件M的向外取代以增加通道52中的壓力。另外現(xiàn)在參考圖8，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，器件50不是破裂盤的形式，相反而是滑閥62的形式，所述滑閥62通過開啟破裂盤64而操作。當(dāng)期望引發(fā)可溶脹的材料M的溶脹時，通道34中的壓力增加，直到施加預(yù)定的壓力差到破裂盤64上，在該點(diǎn)破裂盤開啟。滑閥62上的所得壓力差使其開啟，從而允許儲罐 36和可溶脹的材料M之間通過通道52流體相通。另外現(xiàn)在參考圖9，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，器件46 不是必須使用，并且器件50為閥門的形式，所述閥門響應(yīng)于通道34中壓力的操縱而開啟。器件50可以是例如液壓控制式(pilot-operated)閥門，其響應(yīng)于施加至通道34 的預(yù)定的壓力而開啟。器件50可以是這樣的閥門，該閥門響應(yīng)于施加至通道34的預(yù)定的壓力脈沖方式、水平等而開啟。當(dāng)期望引發(fā)可溶脹的材料M的溶脹時，根據(jù)需要通道34中的壓力被操縱以使器件50開啟，并且允許儲罐36和可溶脹的材料M之間流體相通。然后流體38可流過通道 52至可溶脹的材料24，以引起其溶脹。另外現(xiàn)在參考圖10，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。上述流量控制器40 構(gòu)造中的任一種可用于該構(gòu)造的鉆井工具20，因此流量控制器的細(xì)節(jié)未示于圖10中。相反，圖10的構(gòu)造使用儲罐36的另外的例子。如圖10中所示，儲罐36形成于管道66的內(nèi)部，所述管道66圍繞心軸32圓周和螺旋地包圍。管道66的內(nèi)部和流量控制器40中的通道52流體相通。隨著井下環(huán)境中的溫度增加(例如，隨著鉆井工具20輸送到井中)，流體38傾向于膨脹(根據(jù)其熱膨脹系數(shù))，但是其受到管道66的限制，因此流體中的壓力增加。因此， 在圖10的構(gòu)造中，不需要活塞42和偏壓器件44對流體38進(jìn)行加壓。另外現(xiàn)在參考圖11，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，管道66 更大(相比于圖10的構(gòu)造)，并且僅僅以單層的方式圍繞心軸32包圍。另外，管道66是撓性的，使得壓力可以容易地傳送穿過其壁。活塞42用于將壓力從通道34傳送至管道66。因此，管道66中的流體38使用通道34中的壓力來進(jìn)行加壓。 更剛性和/或粗糙的管道68 (例如金屬編織線等)可用于使管道66連接通道52。另外現(xiàn)在參考圖12，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，器件48、 50用在流量控制器40中，聯(lián)合管道66來形成儲罐36用于流體38。當(dāng)儲罐36中的壓力增加至預(yù)定的水平(例如從而施加預(yù)定的壓力差到器件50 上)，器件50將開啟并且允許流體38從儲罐36通過通道52流動至可溶脹的材料24。儲罐36中的壓力可以以任何方式來增加，例如通過經(jīng)歷高溫的流體38(如圖10中的構(gòu)造)， 或者施加來自通道34的壓力(如圖11中的構(gòu)造)。另外現(xiàn)在參考圖13，示意性示出鉆井工具20的另外的構(gòu)造。該構(gòu)造非常類似于圖 12的構(gòu)造，不同之處在于管道66是矩形的，而圖12的構(gòu)造中是圓柱形的。另外，圖13中所示的鉆井工具20的操作基本上等同于圖12中所示的鉆井工具20的操作。盡管上面示出鉆井工具20的一些特定例子以證實(shí)本公開的原理可以引入鉆井工具中的多種方式，但是注意，存在更多種的鉆井工具構(gòu)造，該構(gòu)造可能利用本公開的原理。 此外，上面用于實(shí)施方案中的一種所述特征中的任一種可以用于其他實(shí)施方案中的任一種，因此在保持本公開的原理的情況下，可以使用上述特征的任意組合。例如上述鉆井工具20的實(shí)施方案使用壓力的施加來引發(fā)流體38和可溶脹的材料M之間通過流量控制器40 (及其相關(guān)流量控制器件46、48、50、閥門62和/或破裂盤64)的接觸。然而，流量控制器40可以相反或另外引入流量控制器件，所述流量控制器件響應(yīng)于通過聲學(xué)、壓力脈沖、井下管柱操縱或電磁遙測技術(shù)從遠(yuǎn)程位置傳送的信號。合適的遙測技術(shù)響應(yīng)流量控制器在2009年1月14日提交的共同申請的美國申請序列no. 12/353664中描述為驅(qū)動器、閥門和控制器件，該全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。上述公開描述了鉆井工具20，包括通常管狀的心軸32，通常管狀的心軸32包括通過心軸32縱向延伸的流動通道34。流量控制器40初始防止流體38接觸可溶脹的材料24， 但是響應(yīng)于流動通道34中的壓力的操縱，其允許流體38接觸可溶脹的材料M?？扇苊浀牟牧螹可以圍繞心軸32的外部圓周延伸。按照該方式，鉆井工具20可以是封隔器配件。然而，其他類型的鉆井工具(例如鉆井工具22)也可以引入本公開的原理。流體38可布置在鉆井工具20的儲罐36中。儲罐36可以和流動通道34中的壓力隔離。儲罐36可以和鉆井工具20外部(例如在環(huán)空沈中)的壓力隔離。偏壓器件44可以將壓力施加至儲罐36中的流體38。流動通道34中的壓力可以傳送至流量控制器40的至少一個流量控制器件50，流量控制器件50選擇性地防止和允許儲罐36和可溶脹的材料M之間流體相通。流量控制器件50可以包括破裂盤和閥門中的至少一種。鉆井工具20可包括壓力平衡器件M，其使流體38和流動通道34隔離。響應(yīng)于在流動通道34中施加預(yù)定的高壓，流量控制器40可以允許流體38和可溶脹的材料M之間的接觸。此外，上述公開還描述鉆井工具20，包括可溶脹的材料對、通常管狀的心軸32和圍繞心軸32的圓周包圍的管道66。管道66含有流體38，所述流體38在接觸所述可溶脹的材料M時使所述可溶脹的材料溶脹。管道66可以和通過所述心軸32縱向延伸的流動通道34中的壓力隔離。響應(yīng)于所述管道66內(nèi)的壓力的增加，流量控制器40可以選擇性允許所述流體38 和所述可溶脹的材料M之間的接觸。管道66內(nèi)的壓力可以響應(yīng)于其中的流體38的熱膨脹而增加。響應(yīng)于通過所述心軸32縱向延伸的流動通道34中的壓力的操縱，管道66內(nèi)的壓力可以增加。此外，上述公開還描述一種在地下井中驅(qū)動鉆井工具20的方法。該方法包括操縱通過井下管柱12延伸的流動通道34中的壓力，從而開啟鉆井工具20的至少一個流量控制器件50，流量控制器件50選擇性地允許鉆井工具20的儲罐36和所述鉆井工具的可溶脹的材料M之間流體相通，進(jìn)而儲罐36中的流體38接觸可溶脹的材料M。可溶脹的材料M可以圍繞鉆井工具20的通常管狀的心軸32的圓周延伸。心軸 32可以互連為井下管柱12的一部分。壓力操縱步驟可以包括將流動通道34中的壓力傳送至圍繞鉆井工具20的通常管狀的心軸32圓周延伸的管道66的外部，所述心軸互連為所述井下管柱12的一部分。儲罐 36可以包括管道66的內(nèi)部。流量控制器件50可以包括破裂盤和閥門中的至少一種。此外，上述公開還描述一種鉆井工具20，包括可溶脹的材料M ；以及流量控制器 40，所述流量控制器40初始防止流體38接觸可溶脹的材料M，但是響應(yīng)于接收到從遠(yuǎn)程位置通過遙測技術(shù)傳送的信號，其允許所述流體38接觸所述可溶脹的材料24。遙測技術(shù)信號可選自聲學(xué)、壓力脈沖、井下管柱操縱和電磁信號。上述公開描述鉆井工具20及其方法，其中鉆井工具可包括可溶脹的材料24、心軸 32、流動通道34、儲罐36、流體38、流量控制器40、活塞42、偏壓器件44、流量控制器件46、 48、50、通道52、平衡器件M、腔室56、球58、柱塞60、滑閥62、破裂盤64和/或管道66、 68。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，引入本公開的原理的鉆井工具和/或方法可以在不使用上述特定的可溶脹的材料對、心軸32、流動通道34、儲罐36、流體38、流量控制器40、活塞 42、偏壓器件44、流量控制器件46、48、50、通道52、平衡器件M、腔室56、球58、柱塞60、滑閥62、破裂盤64和/或管道66、68的條件下進(jìn)行構(gòu)建或?qū)嵤?。?yīng)該理解，上述各種例子可沿各種取向中使用，例如傾斜的、反轉(zhuǎn)的、水平的，垂直的取向等，并且可在各種構(gòu)造中使用，只要不偏離本公開的原理。附圖中示出的實(shí)施方案僅僅作為本公開的原理的有用應(yīng)用的例子來進(jìn)行顯示和描述，其不限于這些實(shí)施方案的任何特定細(xì)節(jié)。在本公開的代表性例子的上面描述中，方向術(shù)語例如“上面”、“下面”、“上方”、“下方”等在涉及附圖時方面地使用。通常，“上面”、“上方”、“向上”和類似的術(shù)語是指方向沿著鉆井孔朝向地面，并且“下面”、“下方”、“向下”和類似的術(shù)語是指方向沿著鉆井孔遠(yuǎn)離地 當(dāng)然，在仔細(xì)地考慮代表性實(shí)施方案的上面描述后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易意識到，可以對這些特定實(shí)施方案進(jìn)行多種修改、增加、代替、缺失和其他改變，并且這些改變在本公開的原理的范圍內(nèi)。因此，上面的詳述被清楚地理解為僅通過描述和例子的方式給出， 并且本發(fā)明的精神和范圍僅僅受到所附權(quán)利要求書和它們等同形式的限定。
權(quán)利要求
1.一種鉆井工具，包括通常管狀的心軸，所述通常管狀的心軸包括通過所述心軸縱向延伸的流動通道；以及流量控制器，所述流量控制器初始防止流體接觸可溶脹的材料，但是響應(yīng)于所述流動通道中壓力的操縱，所述流量控制器允許所述流體接觸所述可溶脹的材料。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆井工具，其中所述可溶脹的材料圍繞所述心軸的外部圓周延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的鉆井工具，其中所述流體布置在所述鉆井工具的儲罐中。
4.如權(quán)利要求3所述的鉆井工具，其中所述儲罐和所述流動通道中的壓力隔離。
5.如權(quán)利要求3所述的鉆井工具，其中所述儲罐和所述鉆井工具外部的壓力隔離。
6.如權(quán)利要求3所述的鉆井工具，其中偏壓器件將壓力施加至所述儲罐中的流體。
7.如權(quán)利要求3所述的鉆井工具，其中所述流動通道中的壓力傳送至所述流量控制器的至少一個流量控制器件，所述流量控制器件選擇性地防止和允許所述儲罐和所述可溶脹的材料之間流體相通。
8.如權(quán)利要求7所述的鉆井工具，其中所述流量控制器件包括破裂盤和閥門中的至少一種。
9.如權(quán)利要求7所述的鉆井工具，還包括使所述流體和所述流動通道隔離的壓力平衡器件。
10.如權(quán)利要求1所述的鉆井工具，其中響應(yīng)于在所述流動通道中施加預(yù)定的高壓，所述流量控制器允許所述流體和所述可溶脹的材料之間接觸。
11.一種鉆井工具，包括 可溶脹的材料；通常管狀的心軸；以及圍繞所述心軸的圓周包圍的管道，所述管道含有流體，所述流體在接觸所述可溶脹的材料時使所述可溶脹的材料溶脹。
12.如權(quán)利要求11所述的鉆井工具，其中所述管道和通過所述心軸縱向延伸的流動通道中的壓力隔離。
13.如權(quán)利要求11所述的鉆井工具，其中響應(yīng)于所述管道內(nèi)壓力的增加，流量控制器選擇性地允許所述流體和所述可溶脹的材料之間接觸。
14.如權(quán)利要求13所述的鉆井工具，其中所述管道內(nèi)的壓力響應(yīng)于其中的流體的熱膨脹而增加。
15.如權(quán)利要求13所述的鉆井工具，其中響應(yīng)于通過所述心軸縱向延伸的流動通道中的壓力的操縱，所述管道內(nèi)的壓力增加。
16.如權(quán)利要求11所述的鉆井工具，其中所述可溶脹的材料圍繞所述心軸的圓周延伸。
17.—種在地下井中驅(qū)動鉆井工具的方法，該方法包括下列步驟操縱通過井下管柱延伸的流動通道中的壓力，由此開啟所述鉆井工具的至少一個流量控制器件，所述流量控制器件選擇性地允許所述鉆井工具的儲罐和所述鉆井工具的可溶脹的材料之間流體相通，進(jìn)而所述儲罐中的流體接觸所述可溶脹的材料。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中在所述壓力操縱步驟中，所述可溶脹的材料圍繞所述鉆井工具的通常管狀的心軸的圓周延伸，并且其中所述心軸互連為所述井下管柱的一部分。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述壓力操縱步驟還包括將所述流動通道中的壓力傳送至圍繞所述鉆井工具的通常管狀的心軸的圓周延伸的管道的外部，所述心軸互連為所述井下管柱的一部分，并且所述儲罐包括所述管道的內(nèi)部。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中在所述壓力操縱步驟中，所述流量控制器件包括破裂盤和閥門中的至少一種。
21.一種鉆井工具，包括可溶脹的材料；以及流量控制器，所述流量控制器初始防止流體接觸可溶脹的材料，但是響應(yīng)于接收到從遠(yuǎn)程位置通過遙測技術(shù)傳送的信號，所述流量控制器允許所述流體接觸所述可溶脹的材料。
22.如權(quán)利要求21所述的鉆井工具，其中所述可溶脹的材料圍繞通常管狀的心軸的外部圓周延伸。
23.如權(quán)利要求21所述的鉆井工具，其中所述流體布置在所述鉆井工具的儲罐中。
24.如權(quán)利要求23所述的鉆井工具，其中所述儲罐和通過通常管狀的心軸縱向延伸的流動通道中的壓力隔離，所述可溶脹的材料圍繞所述心軸的外部圓周延伸。
25.如權(quán)利要求23所述的鉆井工具，其中所述儲罐和所述鉆井工具外部的壓力隔離。
26.如權(quán)利要求23所述的鉆井工具，其中偏壓器件將壓力施加至所述儲罐中的流體。
27.如權(quán)利要求21所述的鉆井工具，其中所述信號選自聲學(xué)、壓力脈沖、井下管柱操縱和電磁信號。
全文摘要
一種鉆井工具，包括通常管狀的心軸，其包括通過所述心軸縱向延伸的流動通道；以及流量控制器，其初始防止流體接觸可溶脹的材料，但是響應(yīng)于所述流動通道中壓力的操縱，其允許所述流體接觸所述材料。另外的鉆井工具包括可溶脹的材料；通常管狀的心軸；以及圍繞所述心軸圓周包圍的管道，所述管道含有流體，所述流體在接觸所述可溶脹的材料時使所述材料溶脹。一種在井中驅(qū)動鉆井工具的方法，包括操縱通過井下管柱延伸的流動通道中的壓力，來開啟所述鉆井工具的至少一個流量控制器件，所述流量控制器件選擇性允許所述鉆井工具的儲罐和所述鉆井工具的可溶脹的材料之間的流體相通，進(jìn)而所述儲罐中的流體接觸所述可溶脹的材料。
文檔編號E21B33/12GK102348865SQ201080011764
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者M·D·卡爾曼, 克里斯蒂安·索哈格, 阿爾夫·K·塞夫雷 申請人:哈利伯頓能源服務(wù)公司