專(zhuān)利名稱(chēng)：井下導(dǎo)引工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將裝置導(dǎo)引至井眼的旁軌中的井下工具，所述工具具有工具軸并且包括連接至能源的工具外殼。本發(fā)明還涉及一種將所述井下工具移動(dòng)至旁軌中的方法。
背景技術(shù)：
從美國(guó)專(zhuān)利5，415，238已知一種用于將井眼維修工具管柱導(dǎo)引至井眼的旁軌中的裝置。這個(gè)專(zhuān)利中公開(kāi)的所述裝置具有用于自由移動(dòng)越過(guò)初級(jí)井眼與側(cè)部之間的隔墻的一個(gè)點(diǎn)，并且因此進(jìn)入側(cè)部。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述裝置具有兩個(gè)移動(dòng)區(qū)域/接頭；一個(gè)用于提供所述裝置圍繞其自身的中心軸的旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)——鉸鏈——其中所述裝置被移位而不與外殼軸向?qū)R。 這兩個(gè)移動(dòng)接頭使所述裝置更為復(fù)雜，而且由于圍繞所述軸的旋轉(zhuǎn)，故不可能移動(dòng)電線(xiàn)越過(guò)這個(gè)接頭而到達(dá)下一個(gè)接頭——鉸鏈——因?yàn)檫@將造成電線(xiàn)的纏繞。因此，所述裝置的移動(dòng)僅僅會(huì)因在所述裝置中并入多個(gè)電源而發(fā)生；一個(gè)用于圍繞所述裝置的中心軸移動(dòng)所述裝置，而另一個(gè)用于在橫向方向上移動(dòng)所述裝置。此外，不可能有相對(duì)于所述導(dǎo)引裝置配置的不同的輔助工具，因?yàn)檫@些輔助工具也需要電力而且可能因此僅僅在到達(dá)第一接頭并且在到達(dá)接頭之后而不在所述工具的頂部，但距所述導(dǎo)引裝置的頂部有較大距離時(shí)才被安置。
發(fā)明概要本發(fā)明的一個(gè)方面是至少部分地克服以上提及的裝置的缺點(diǎn)，并且提供一種被簡(jiǎn)單構(gòu)造而且容許在所述構(gòu)造的僅僅一個(gè)部分中在三個(gè)平面/方向(X平面、Y平面和Z平面) 上移動(dòng)的工具。另一方面是提供一種適于將工具向下導(dǎo)引至橫向井眼中的裝置，所述裝置可以被安置接近導(dǎo)引裝置的頂部或甚至在所述導(dǎo)引裝置的頂部的前方。另一個(gè)方面是提供導(dǎo)引裝置，其中測(cè)井工具可以配置在所述工具的前方。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)將從下文描述中了解的以上目的以及許多其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，根據(jù)本發(fā)明的解決方案是一種用于將裝置導(dǎo)引至井眼的旁軌中的井下工具，所述工具具有工具軸并且包括-連接至能源的工具外殼，所述工具外殼包括-用于將所述工具導(dǎo)引至所述旁軌中的導(dǎo)引尖部，和-用于提供所述導(dǎo)弓I尖部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的接頭，其中所述工具包括第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件包括面向所述接頭并且相對(duì)于垂直于所述工具軸的平面傾斜的終止表面，和其中所述第二構(gòu)件能夠沿著所述工具軸滑動(dòng)來(lái)將所述導(dǎo)引尖部固定在所述尖部相對(duì)于所述工具軸傾斜的位置。
此外，本發(fā)明涉及一種用于將裝置導(dǎo)引至井眼的旁軌中的井下工具，所述工具具有工具軸并且包括-連接至能源的工具外殼，所述工具外殼包括-用于將所述工具導(dǎo)引至所述旁軌中的導(dǎo)引尖部，和-用于提供所述導(dǎo)引尖部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的接頭，其中所述接頭包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括與所述第二部分中的楔接合的凹部。所述井下工具被安置于井眼中，而且與所述井下工具一起被導(dǎo)引至所述井眼中的感測(cè)器探測(cè)橫向井眼(也被稱(chēng)為旁軌)的位置。隨后，所述井下工具停止并且在到達(dá)所述旁軌之前移動(dòng)回一個(gè)位置，而且所述接頭以一種容許所述導(dǎo)引尖部在所述旁軌的方向上移動(dòng)的方式啟動(dòng)，其中所述接頭能夠在兩個(gè)方向上或三個(gè)方向上或這兩個(gè)方向的組合方向上移動(dòng)，這取決于所述旁軌相對(duì)于所述導(dǎo)引尖部的位置。所述尖部能夠在球的圓錐截面上移動(dòng)。在兩個(gè)方向上的移動(dòng)應(yīng)被理解為在X、Y坐標(biāo)系統(tǒng)中的X方向和Y方向上的移動(dòng)， 其中工具外殼的縱向方向是Z方向。在三個(gè)方向上的移動(dòng)應(yīng)被理解為在X、Y、Z坐標(biāo)系統(tǒng)中的X方向、Y方向和Z方向上的移動(dòng)，甚至是圍繞其自身軸的旋轉(zhuǎn)。因?yàn)閷?dǎo)引頂部的整個(gè)移動(dòng)發(fā)生于這個(gè)單一接頭中，所以與已知的裝置相比，所述構(gòu)造較不易碎，并且因此適于在穿過(guò)井下工具或至少到達(dá)所述接頭的位置的全程傳送電線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述工具還包括由能源供電的用于至少提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第一部分和第二部分的一個(gè)可以是球窩而另一個(gè)可以是球窩節(jié)頭。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述接頭可以包括球窩接頭。因此，所述接頭可以包括窩。此外，所述接頭可以包括球窩節(jié)頭。此外，所述接頭可以是萬(wàn)向接頭、U形接頭、卡登接頭、哈代斯派塞接頭或胡克接頭。所述導(dǎo)引尖部也可以具有面向所述接頭的第一端部，而且所述接頭可以包括用于防止所述導(dǎo)引構(gòu)件的所述第一端部圍繞所述導(dǎo)引尖部的中心軸旋轉(zhuǎn)的附屬構(gòu)件。若測(cè)井或測(cè)量設(shè)備連接在所述工具的前方，則所述附屬構(gòu)件確保連接至所述設(shè)備的電線(xiàn)不會(huì)纏繞而且不需要集電環(huán)的解決方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述接頭可以包括確保所述導(dǎo)引尖部?jī)H在兩個(gè)方向(X方向和Y方向)上移動(dòng)的附屬構(gòu)件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述附屬構(gòu)件包括定形在所述球窩節(jié)頭中的至少一個(gè)凹槽和被配置成與所述球窩連接的一個(gè)楔，所述楔與所述凹槽接合。
如此，所述接頭可以?xún)H執(zhí)行在垂直于所述工具外殼的縱向軸的橫向平面中的X方向和Y方向上的移動(dòng)。然而，由于所述導(dǎo)引尖部是連接至所述球窩節(jié)頭的長(zhǎng)形構(gòu)件，故仍可以提供在三個(gè)平面中的移動(dòng)同時(shí)防止圍繞其自身軸的旋轉(zhuǎn)。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述工具可以包括第二構(gòu)件，所述第二構(gòu)件包括用于固定或界定所述工具的位置的構(gòu)件。
此外，所述工具還可以包括用于移動(dòng)所述第二構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)單元。所述工具也可以包括用于旋轉(zhuǎn)所述第二構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)單元，諸如步進(jìn)馬達(dá)。此外，所述第二構(gòu)件可以包括圍繞所述工具外殼的所述軸同心地配置在所述工具外殼中的軸向可滑動(dòng)套管。此外，所述軸向可滑動(dòng)套管可以包括面向所述接頭的終止表面，所述套管的所述終止表面傾斜并且相對(duì)于垂直于所述工具外殼的所述中心軸的一條線(xiàn)形成一個(gè)角度。所述工具外殼也可以包括用于通過(guò)相互作用的構(gòu)件提供所述第二構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)的齒狀輪緣套管，所述齒狀輪緣套管可相對(duì)于所述外殼旋轉(zhuǎn)并且圍繞所述工具外殼的所述中心軸同心地安置。 此外，所述位置可以是所述導(dǎo)引尖部的橫向位置，即所述導(dǎo)引尖部的中心軸可以與所述工具的中心軸形成一個(gè)角度。此外，所述附屬構(gòu)件可以包括定形在球窩節(jié)頭中的至少一個(gè)凹槽和被配置成與所述球窩連接的一個(gè)楔，所述楔與所述凹槽接合。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述套管可以安置于球窩外殼內(nèi)，所述球窩外殼包圍所述套管和所述接頭。這個(gè)解決方案提供不同的構(gòu)造部分之間的明確關(guān)系。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述角度可以是10°至25°，優(yōu)選的是15°至20°。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述齒狀輪緣套管可以與齒輪相互作用。此外，所述齒輪可以由驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)單元可以是步進(jìn)馬達(dá)。所述相互作用的構(gòu)件也可以是包括在所述第二構(gòu)件中形成的抬高區(qū)域的公/母配置，所述相互作用的構(gòu)件被可滑動(dòng)地配置在鄰接的圓筒套管中。這是一種將旋轉(zhuǎn)力傳遞至所述軸向可滑動(dòng)套管的簡(jiǎn)單方式。此外，所述第二構(gòu)件的軸向可滑動(dòng)的移動(dòng)可以通過(guò)推動(dòng)所述第二構(gòu)件的至少一個(gè)活塞桿來(lái)提供。這是一種將軸向力傳遞至所述軸向可滑動(dòng)套管的簡(jiǎn)單方式。根據(jù)本發(fā)明，活塞桿的數(shù)目可以是至少一個(gè)而且優(yōu)選的是三個(gè)。在一個(gè)實(shí)施方案中，活塞桿可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)活塞并且連接至所述活塞的驅(qū)動(dòng)單元來(lái)移動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述驅(qū)動(dòng)單元可以是馬達(dá)或液壓泵。在又一個(gè)實(shí)施方案中，能源可以是電線(xiàn)。本發(fā)明還涉及一種將如上所述的井下工具移動(dòng)至旁軌中的方法，所述方法包括以下步驟-將所述工具移動(dòng)至所述井眼中，-探測(cè)旁軌，-與所述旁軌相對(duì)地定位所述導(dǎo)引尖部，-將所述第二構(gòu)件定位在開(kāi)始位置，和-通過(guò)用所述套管構(gòu)件在所述工具外殼的軸向方向上移動(dòng)所述第二構(gòu)件朝向所述接頭來(lái)將所述導(dǎo)引尖部移動(dòng)至所述位置，因此所述導(dǎo)引尖部因所述第二構(gòu)件的移動(dòng)而移動(dòng)。所述方法還可以包括向前移動(dòng)所述工具的步驟，因此所述導(dǎo)引尖部擊中所述旁軌的墻壁，從而將所述工具導(dǎo)引至所述旁軌中。
本發(fā)明也涉及一種包括上述井下工具的井下系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括井下?tīng)恳鳌Ｗ詈?，本發(fā)明涉及一種上述井下工具與牽引器結(jié)合的用途。附圖簡(jiǎn)述下文將參考示意性的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明以及本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)，附圖為圖示說(shuō)明的目的來(lái)示出一些非限制性的實(shí)施方案而且其中圖I示出根據(jù)本發(fā)明的工具的外形圖，圖2示出穿過(guò)圖I的線(xiàn)AA的工具的橫截面，圖3示出穿過(guò)圖2的線(xiàn)EE的工具的橫截面，圖4示出穿過(guò)圖2的線(xiàn)BB的工具的橫截面，
圖5A和圖5B示出包括球窩的接頭的一部分的透視圖，圖6示出包括球窩節(jié)頭的接頭的一部分的透視圖，圖7示出球窩外殼的透視圖，圖8A和圖8B示出第二構(gòu)件、軸向可滑動(dòng)套管的透視圖，圖9示出球窩節(jié)頭和軸向可滑動(dòng)套管的透視圖，

圖10示出與導(dǎo)引尖部和軸向可滑動(dòng)套管整合的球窩的透視圖，其中外殼被移除，圖11是根據(jù)本發(fā)明的工具的原理圖和所述工具與牽引器和輔助工具的關(guān)系，和圖12是根據(jù)本發(fā)明的工具的原理圖和所述工具與牽引器和輔助工具的關(guān)系，所述工具被安置于具有旁軌的井眼中。所有這些附圖是高度示意性的并且不需要按規(guī)定比例，而且所述附圖僅示出闡明本發(fā)明所需的部分，其它部分被省略或僅被提出。
具體實(shí)施例方式圖I示出根據(jù)本發(fā)明的井下工具1，所述井下工具I包括工具外殼4。球窩外殼23 圍繞所述工具的中心軸51同心地配置在所述外殼的延伸部中。球窩外殼23圍繞接頭10， 接頭10提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述接頭包括第一部分61和第二部分62。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)被理解為圍繞中心點(diǎn)的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，甚至是圍繞導(dǎo)引尖部6的中心軸 53的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。在所述實(shí)施方案中，接頭10被構(gòu)造為球窩接頭12，然而接頭10可以是任何接頭類(lèi)型，諸如萬(wàn)向接頭、U形接頭、卡登接頭、哈代斯派塞接頭或胡克接頭，接頭10容許導(dǎo)引尖部6移動(dòng)，從而造成至少在X平面和Y平面中并且偶然也在Z方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)引尖部6形成在球窩外殼23的延長(zhǎng)部分中并且與球窩節(jié)頭14 一體式連接。 所述導(dǎo)引尖部6能夠進(jìn)行圍繞工具軸51呈圓錐模式的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和繞軸運(yùn)動(dòng)。圖2示出沿著截面線(xiàn)A-A的圖I中所示的井下工具I的橫截面。井下工具I包括外圓筒部分，所述外圓筒部分是圍繞井下工具I的中心軸51同心地配置的工具外殼4。球窩外殼23配置在工具外殼4的延長(zhǎng)部分中，球窩外殼23也包括工具外殼4的一部分，球窩外殼23也是圓筒裝置或圍繞工具I的中心軸51同心地配置的窩套管56。圓筒齒狀輪緣套管24是圍繞井下工具I的中心軸51同心地配置在球窩外殼23內(nèi)部。輪緣套管24能夠旋轉(zhuǎn)超過(guò)360°并且是圍繞中心軸54、51可旋轉(zhuǎn)地配置。如圖2和圖3中可見(jiàn)，由于齒狀輪緣24’被配置在套管24的內(nèi)部并且與由步進(jìn)馬達(dá)26驅(qū)動(dòng)的齒輪25相互作用，故發(fā)生旋轉(zhuǎn)。齒輪25通過(guò)軸32連接至步進(jìn)馬達(dá)26。齒狀輪緣套管24是與另一個(gè)套管19、20(也被稱(chēng)為第二構(gòu)件19)相互嚙合的公/母配置27。在所述實(shí)施方案中，第二構(gòu)件19形成為軸向可滑動(dòng)的圓筒套管19、20。所述軸向可滑動(dòng)套管 19,20也能夠圍繞其自身的中心軸53旋轉(zhuǎn)，中心軸53與工具外殼4的中心軸51重合。由于在輪緣套管24轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輪緣套管24的移動(dòng)而引起的公/母配置27的相互作用，故發(fā)生第二構(gòu)件19的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由輪緣套管24引起的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)因公/母配置27的相互作用而被傳送至第二構(gòu)件19。通常可以通過(guò)提供在指向軸向可滑動(dòng)套管19、20的端部具有凹部的齒狀輪緣套管24來(lái)形成公/母配置27。軸向可滑動(dòng)套管19、20形成有與齒狀輪緣套管24中形成的相應(yīng)凹部相互作用的矩形舌片。這也在圖8A、圖SB和圖9中示出并且還在下文結(jié)合圖8A和圖SB的描述予以解釋。指向齒狀輪緣套管24軸向可滑動(dòng)套管19、20的終止表面22呈平面切口被切斷， 而指向?qū)б獠?的另一個(gè)終止表面21形成為在終止表面21的平面與垂直于所述工具的中心軸51的線(xiàn)條之間形成一個(gè)角度A的傾斜終止表面21。所述角度A通常是在10°至 25°之間，優(yōu)選的是在15°至20°之間。套管19、20的傾斜的終止表面21指向接頭10，接頭10是球窩接頭12。因此，接頭10包括為球窩13的第一部分61，第一部分61圍繞為球窩節(jié)頭14的第二部分62可旋轉(zhuǎn)地配置。球窩節(jié)頭14是以一種使得球窩節(jié)頭14的中心軸54與工具外殼的中心軸重合的方式配置在所述工具外殼中。球窩節(jié)頭14是不可移動(dòng)地配置在軸45上，軸45具有提供球窩節(jié)頭14相對(duì)于軸向可滑動(dòng)套管19、20的矯正位置的圓周突出區(qū)域44。球窩節(jié)頭14、軸 45和突出區(qū)域44可以被模制成為一個(gè)部分。軸45具有通孔52，電線(xiàn)可以穿過(guò)通孔52配置。
圓周突出區(qū)域44鄰接軸向可滑動(dòng)套管19、20的內(nèi)表面。球窩13部分地圍繞球窩節(jié)頭14并且在與鄰接軸向可滑動(dòng)套管19、20的傾斜終止表面的表面相對(duì)的球窩的端部與導(dǎo)引尖部6連接或完全整合。當(dāng)球窩13移動(dòng)時(shí)(所述移動(dòng)可以是鉸鏈移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)或這兩種移動(dòng)或這兩種移動(dòng)的組合)，導(dǎo)引尖部6將與球窩13 —起移動(dòng)或跟隨球窩13的移動(dòng)而移動(dòng)。這歸因于軸向可滑動(dòng)套管19、20的移動(dòng)以及軸向可滑動(dòng)套管19、20的傾斜表面21 與球窩13的平面終止表面55之間的界面。導(dǎo)引尖部6可以被加長(zhǎng)有包圍導(dǎo)引尖部6的另一個(gè)圓筒，優(yōu)選的是形成為圓筒部分。導(dǎo)引尖部6優(yōu)選地也可以是前方呈錐形。此外，導(dǎo)引尖部6具有通道6’，電線(xiàn)可以穿過(guò)通道6’安置以便在井下工具I的前方配備輔助工具38，諸如測(cè)井設(shè)備。指向軸向可滑動(dòng)套管19、20的球窩13的端面55是平面以便精確地跟隨軸向可滑動(dòng)套管19、20的移動(dòng)。當(dāng)軸向可滑動(dòng)套管19、20軸向移位而且所述傾斜表面指向球窩13 的平面表面時(shí)，所述球窩移動(dòng)至所需位置，而且導(dǎo)引尖部6將因此移動(dòng)至其位置。導(dǎo)引尖部6的移動(dòng)是在三個(gè)方向(X、Y和Ζ)或這三個(gè)方向的組合方向上的大規(guī)模移動(dòng)，從而提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，球窩接頭12宜在球窩13中具有楔/銷(xiāo)，所述楔/銷(xiāo)與配置在球窩節(jié)頭14中的凹槽17相互作用。如此，將球窩接頭12的移動(dòng)且因此將導(dǎo)引尖部6的移動(dòng)減少至僅在X方向和Y方向以及這兩個(gè)方向的組合方向上的移動(dòng)，因此避免了導(dǎo)引尖部6圍繞其自身軸53的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)安置于由步進(jìn)馬達(dá)26旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸32上的齒輪25的旋轉(zhuǎn)來(lái)提供齒狀輪緣套管24的旋轉(zhuǎn)。這意謂當(dāng)齒輪25轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒狀輪緣套管24旋轉(zhuǎn)，而且齒狀輪緣套管24的移動(dòng)通過(guò)公/母配置27被傳送至軸向可滑動(dòng)套管19、20。如此，軸向可滑動(dòng)套管19、20的成角度的表面采取其中傾斜表面指向安置有旁軌2的套管57的側(cè)面的位置。因此，軸向可滑動(dòng)套管19、20的軸向移動(dòng)由驅(qū)動(dòng)單元9 (諸如馬達(dá)或液壓泵)來(lái)執(zhí)行，從而確?；钊?0在導(dǎo)引尖部6的方向上被向前推動(dòng)，所述馬達(dá)和可滑動(dòng)活塞30安置于工具外殼4的內(nèi)部。活塞30通過(guò)至少一個(gè)活塞桿31將力傳送至軸向可滑動(dòng)套管19、20，而且所述活塞桿的終止表面在軸向可滑動(dòng)套管20的平面表面22上具有靜止表面?；钊麠U31的數(shù)目可以是一個(gè)或多個(gè)，優(yōu)選的是三個(gè)。由于軸向可滑動(dòng)套管19、20的軸向移動(dòng)，故套管20的傾斜終止表面21被推抵到球窩13的平面端面55，從而確保球窩13移位，而且導(dǎo)引尖部6因此在所需方向上移動(dòng)。由于井下工具I的部分的這些機(jī)械移動(dòng)，故發(fā)生導(dǎo)引尖部6的最后定位，而且導(dǎo)引尖部6現(xiàn)在旁軌2的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)并且在套管57中向前移動(dòng)時(shí)導(dǎo)引井下工具I。通常以一種使感測(cè)器能夠探測(cè)旁軌2的位置的方式將感測(cè)器配置在井下工具I中，而且井下工具I安置于主套管的右邊位置處，從而確保導(dǎo)引尖部6與旁軌2相對(duì)地定位。發(fā)生在井下工具I 的頂部的導(dǎo)引尖部6的移動(dòng)確?？梢栽诠ぞ咄鈿?的內(nèi)部提供電線(xiàn)而不會(huì)使電線(xiàn)纏繞，至少直到安置有接頭的位置。此外，至少發(fā)生在傳統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)(其中工具軸51是Z方向)的X 方向或Y方向上的尖部6的移動(dòng)也使得能夠在工具外殼4的內(nèi)部提供電線(xiàn)而不會(huì)使電線(xiàn)纏繞，至少直到安置有接頭的位置。若所述接頭也具有防止導(dǎo)引尖部6圍繞其軸54的旋轉(zhuǎn)超過(guò)360°的構(gòu)件，則電線(xiàn)可以延長(zhǎng)越過(guò)移動(dòng)接頭并且進(jìn)入可以安置在導(dǎo)引尖部6的延長(zhǎng)部分中的輔助工具38或測(cè)井工具中，因此雖然所述尖部旋轉(zhuǎn)，但電線(xiàn)將不會(huì)纏繞。 圖3示出沿著圖2的截面E-E的細(xì)節(jié)圖，所述細(xì)節(jié)圖示出工具外殼4和配置在工具外殼4內(nèi)部的步進(jìn)馬達(dá)26。步進(jìn)馬達(dá)26驅(qū)動(dòng)連接至齒輪25的軸32，當(dāng)齒輪25與配置在齒狀輪緣套管24的內(nèi)表面上的輪緣24’相互作用時(shí)，齒輪25驅(qū)動(dòng)齒狀輪緣套管24。圖4示出沿著圖2的線(xiàn)B-B的截面圖，這是在齒輪25與齒狀輪緣套管24的輪緣 24’的相互作用期間。圖4也示出軸向可滑動(dòng)套管19、20的底部，所述底部具有較大摩擦力的區(qū)域41。在這種情況下，提供三個(gè)這樣的區(qū)域。這些區(qū)域在軸向可滑動(dòng)活塞與軸向可滑動(dòng)套管20的終止表面22之間建立良好的連接。參考圖5A、圖5B和圖6，現(xiàn)將解釋如何使移動(dòng)減少成在X方向和Y方向上的移動(dòng)。 圖5A示出包括球窩13和導(dǎo)引尖部6或?qū)б獠?的一部分兩者的一個(gè)部分。這個(gè)部分圍繞球窩節(jié)頭14同心地安置并且圍繞球窩節(jié)頭14可旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。所述球窩的終止表面55 是平面并且形成到軸向可滑動(dòng)套管20的界面表面43，因?yàn)樗霰砻婷嫦蚩苫瑒?dòng)套管20的終止傾斜表面21。楔/銷(xiāo)配置在球窩13中。這可以是配置在所述窩的內(nèi)側(cè)上的徑向指向軸的中心的一體式部分，或簡(jiǎn)單的可以是配置在球窩13中的孔中的可更換的銷(xiāo)。所述楔/ 銷(xiāo)介入配置在球窩接頭12中的凹部，圖6中示出凹部17。在圖5A中，包括球窩13和導(dǎo)引尖部6兩者的所述部分是從所述部分的一端被示出，而在圖5B中，包括球窩13和導(dǎo)引尖部6兩者的所述部分是從所述部分的另一端被示出。圖5A和圖5B的實(shí)施方案與圖I和圖 2的實(shí)施方案的不同點(diǎn)在于導(dǎo)引尖部6具有呈凹槽形式的多個(gè)凹部而能夠與配置在所述工具前方的其它工具或裝置簡(jiǎn)單地連接。在圖6中，凹部17被安置或形成為與工具外殼4的中心軸平行。優(yōu)選的是存在兩個(gè)凹部17，在球窩節(jié)頭14的兩側(cè)上各存在一個(gè)，從而確保當(dāng)所述楔介入所述凹部時(shí)，球窩13僅可以在X方向和Y方向上移動(dòng)而不能?chē)@Z方向旋轉(zhuǎn)。如此，避免了在穿過(guò)接頭10的通道6’和孔52中的電線(xiàn)纏繞，也避免了 360° XN (N=I:①)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，所述楔和凹槽配置也可以相反，其中所述楔可以被安置于球窩節(jié)頭14中，而凹部17可以被安置于球窩 13的內(nèi)表面上。優(yōu)選的是在球窩節(jié)頭14的兩側(cè)上存在兩個(gè)楔。圖7是球窩外殼23的細(xì)節(jié)圖并且示出窩套管的錐形端部46，所述端部部分地圍繞球窩13并且阻止包括球窩13和導(dǎo)引尖部6兩者的所述部分移動(dòng)離開(kāi)球窩節(jié)頭14。圖8A示出形成為軸向可滑動(dòng)套管19、20的第二構(gòu)件19的透視圖，軸向可滑動(dòng)套管19、20包括一個(gè)終端為平面的圓筒式形成的外殼，所述端部指向輪緣套管24。另一個(gè)終端21以一種使得端面與垂直于套管19、20的中心軸的線(xiàn)形成角度A的方式傾斜，所述中心軸與工具外殼4的中心軸重合。在圖8A中，呈套管19、20形式的第二構(gòu)件是從所述套管的一個(gè)端部被示出，而在圖8B中，所述套管是從其另一端部被示出。在平面端部，套管19、20配置有與旋轉(zhuǎn)輪緣套管24相互作用的區(qū)域，所述區(qū)域包括被抬高且形成舌片28’的矩形區(qū)域，而且在這些區(qū)域之間形成厚度減小的矩形區(qū)域28， 輪緣套管的凸緣將滑動(dòng)至矩形區(qū)域28中并且因此形成公/母鎖定系統(tǒng)。圖9示出安置于軸45上的球窩節(jié)頭14的透視圖。所述軸45被軸向可滑動(dòng)套管 19,20圍繞，而且軸向 可滑動(dòng)套管19、20的成角度的終止表面21指向節(jié)頭14。另一終止表面22指向輪緣套管24并且因上述的公/母配置27而與齒狀輪緣套管24相互嚙合。所述相互嚙合的配置可以通過(guò)多個(gè)其它方式予以構(gòu)造，例如，可以是相互嚙合至圓筒小孔中的小銷(xiāo)。重要的是所述界面確保輪緣套管24的旋轉(zhuǎn)被傳送至可滑動(dòng)套管19、20，而且當(dāng)可滑動(dòng)套管20的傾斜表面21已經(jīng)到達(dá)所需位置時(shí)，輪緣套管24和可滑動(dòng)套管19、20可以相對(duì)于彼此軸向移位。圖10示出與導(dǎo)引尖部6和軸向可滑動(dòng)套管19、20整合的球窩的透視圖，其中球窩外殼23已被移除。導(dǎo)引尖部6連接至球窩13，而且導(dǎo)引尖部6和球窩13可以是模制在一起的一體式部分，或者尖部6可以是緊固至窩13的分離部分。導(dǎo)引尖部6的長(zhǎng)度也可以變化并且可伸縮地形成。伸縮功能可以通過(guò)與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件來(lái)定位導(dǎo)引尖部6的電源單元相同的電源單元來(lái)啟動(dòng)。由球窩13的平面終止表面55和可滑動(dòng)套管20的傾斜終止表面21形成的界面決定導(dǎo)引尖部6的位置。圖11示出根據(jù)本發(fā)明的井下工具I的原理圖和井下工具I與井下?tīng)恳?7和輔助工具40的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的井下工具I通常由井下?tīng)恳?7操作。導(dǎo)引工具I配置在井下?tīng)恳?7的前方，且輔助工具38通常配置在這兩者之間或在導(dǎo)引井下工具I的前方。輔助工具38可以是因?qū)бぞ?井下工具I而被安全地向下傳送至旁軌2中的壓力感測(cè)器。井下?tīng)恳?7用以牽拉及/或推動(dòng)套管中的整個(gè)構(gòu)造并且由來(lái)自電線(xiàn)5的能量供電。井下?tīng)恳魇悄軌蛲苿?dòng)或拉動(dòng)井下閥中的工具的任何類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)工具，諸如井牽引器⑩，在導(dǎo)引工具I的前方可以安置測(cè)井或測(cè)量設(shè)備或另一個(gè)輔助工具，即銑削工具40 或過(guò)濾器。在這種情況下，輔助工具38通常由安置在導(dǎo)引尖部6的中心通道6’和孔52中并且穿過(guò)接頭和導(dǎo)引尖部的電線(xiàn)予以供電。圖12示出包括井下工具I、井下?tīng)恳?7和輔助工具38的井下系統(tǒng)的原理圖。所述井下系統(tǒng)配置在具有旁軌2的套管57中，而且尖部6移動(dòng)至適當(dāng)位置以便將工具I導(dǎo)弓I至芳軌2中。根據(jù)本發(fā)明的井下工具I安置于頂部接近井口 50的井眼3中的套管57中。導(dǎo)引尖部6的移動(dòng)由驅(qū)動(dòng)單元9(諸如馬達(dá)或液壓泵)來(lái)驅(qū)動(dòng)，而井下工具I由井下?tīng)恳?7來(lái)驅(qū)動(dòng)，井下?tīng)恳?7由電線(xiàn)5供能。電線(xiàn)5連接至電源供應(yīng)器，例如位于表面上的石油鉆塔。所述電源供應(yīng)器也為工具I供電。當(dāng)導(dǎo)引尖部6與旁軌2相對(duì)時(shí)，在工具I于套管57中向前移動(dòng)時(shí)尖部6移動(dòng)至右邊位置并且被旁軌2的墻壁擋住。因?yàn)檎麄€(gè)工具I被向下推得更深，所以尖部6確保所述工具被導(dǎo)引至旁軌2中并且向下更深入旁軌2。
由玻璃纖維制成的電線(xiàn)可以配置在通道6’和孔52中并且固定于活塞30中。當(dāng)導(dǎo)引尖部6不由套管19、20固定在傾斜位置時(shí)，導(dǎo)引尖部6可以懸掛而與井下工具I的其余部分松開(kāi)。通過(guò)在通道6’和孔52中配置玻璃纖維電線(xiàn)，所述電線(xiàn)將導(dǎo)引尖部6導(dǎo)引至其中導(dǎo)引尖部6盡可能不傾斜而且其中中心軸53更平行于所述軸的中心軸54的位置。這是由于當(dāng)尖部6傾斜時(shí)，所述電線(xiàn)可以撓曲并且可以彎曲，但所述電線(xiàn)仍具剛性而且將撓曲回至其松弛位置，從而迫使尖部6采取不傾斜的位置的事實(shí)。套管意謂與石油或天然氣生產(chǎn)有關(guān)的井下所使用的任何類(lèi)型的管道、管道系統(tǒng)、 管狀物、內(nèi)管、管柱等。雖然上文已結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解可能有多個(gè)修改方案而不脫離由以上權(quán)利要求所定義的本發(fā)明。元件符號(hào)清單I井下工具2 旁軌3 井眼4工具外殼5 能源6導(dǎo)引尖部6’ 通道7 接頭8 位置9驅(qū)動(dòng)單元10 接頭11第二位置12球窩接頭13 球窩14球窩節(jié)頭15 中心軸16附屬構(gòu)件17 凹槽18 楔
19第二構(gòu)件20套管21終止表面22終止表面23球窩外殼24齒狀輪緣套管
24’齒狀輪緣25齒輪26步進(jìn)馬達(dá)27公母配置28’抬高區(qū)域29下凹凹槽30活塞31活塞桿32軸33電線(xiàn)37牽引器38輔助工具40銑削工具41活塞桿的摩擦區(qū)域43界面表面44圓周突出區(qū)域45軸/球窩節(jié)頭軸50鉆塔51工具的中心軸52孔53導(dǎo)引尖部的中心軸55窩的終止表面56裝置/窩外殼57套管61第一部分62第二部分
權(quán)利要求
1.ー種用于將裝置導(dǎo)引至井眼(3)的旁軌(2)中的井下工具(1)，所述工具具有工具軸(51)并且包括 -連接至能源(5)的工具外殼(4)， 所述工具外殼包括 -用于將所述工具導(dǎo)引至所述旁軌中的導(dǎo)引尖部，和 -用于提供所述導(dǎo)弓I尖部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的接頭(10)， 其中所述工具包括第二構(gòu)件(19、20)，所述第二構(gòu)件(19、20)包括面向所述接頭并且相對(duì)于垂直于所述工具軸的平面傾斜的終止表面(21)，和 其中所述第二構(gòu)件能夠沿著所述工具軸滑動(dòng)來(lái)將所述導(dǎo)引尖部固定在所述尖部相對(duì)于所述工具軸傾斜的位置。
2.ー種用于將裝置導(dǎo)引至井眼(3)的旁軌(2)中的井下工具(1)，所述工具具有工具軸(51)并且包括 -連接至能源(5)的工具外殼(4)， 所述工具外殼包括 -用于將所述工具導(dǎo)引至所述旁軌中的導(dǎo)引尖部，和 -用于提供所述導(dǎo)引尖部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的接頭(10)，其中所述接頭包括第一部分(61)和第二部分(62)，所述第一部分包括與所述第二部分中的楔(18)接合的凹部(17)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具，其中所述第一部分和所述第二部分的ー個(gè)是球窩(13)而另ー個(gè)是球窩節(jié)頭(14)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具，其中所述接頭是球窩接頭(12)、萬(wàn)向接頭、U形接頭、卡登接頭、哈代斯派塞接頭或胡克接頭。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具，其中所述導(dǎo)引尖部具有面向所述接頭的第一端部，而且所述第一構(gòu)件包括用于防止所述導(dǎo)引構(gòu)件的所述第一端部圍繞所述導(dǎo)引尖部的中心軸(15)旋轉(zhuǎn)的附屬構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下工具，其中所述附屬構(gòu)件包括定形在所述球窩節(jié)頭中的至少ー個(gè)凹槽(17)和配置成與所述球窩連接的ー個(gè)楔(18)，所述楔與所述凹槽接合。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具，其還包括用于移動(dòng)所述第二構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)單元(9)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具，其還包括用于旋轉(zhuǎn)所述第二構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)單元(26)(諸如步進(jìn)馬達(dá))。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具，其中所述第二構(gòu)件包括圍繞所述工具外殼的所述軸同心地配置在所述工具外殼中的軸向可滑動(dòng)套管(20)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的井下工具，其中所述軸向可滑動(dòng)套管包括面向所述接頭的終止表面(21)，所述套管(22)的所述終止表面傾斜并且相對(duì)于垂直于所述工具外殼的所述中心軸的一條線(xiàn)形成一個(gè)角度(A)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的井下工具，其中所述工具外殼還包括用于通過(guò)相互作用的構(gòu)件提供所述第二構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)的齒狀輪緣套管(24)，所述齒狀輪緣套管可相對(duì)于所述外殼旋轉(zhuǎn)并且圍繞所述工具外殼的所述中心軸同心地安置。
12.一種用于將根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具移動(dòng)至旁軌中的方法，其包括以下步驟 -將所述工具移動(dòng)至所述井眼中， -探測(cè)旁軌， -與所述旁軌相對(duì)地定位所述導(dǎo)引尖部， -將所述第二構(gòu)件定位在開(kāi)始位置，和 -通過(guò)用所述套管構(gòu)件在所述工具外殼的軸向方向上移動(dòng)所述第二構(gòu)件朝向所述接頭來(lái)將所述導(dǎo)引尖部移動(dòng)至第二位置，因此所述導(dǎo)引尖部因所述第二構(gòu)件的移動(dòng)而移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括向前移動(dòng)所述工具的步驟，因此所述導(dǎo)引尖部擊中所述旁軌的墻壁，從而將所述工具導(dǎo)引至所述旁軌中。
14.ー種包括根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的井下工具的井下系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括井下?tīng)恳鳌?br> 15.ー種根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的井下工具和根據(jù)權(quán)利要求12至15所述的方法與井下?tīng)恳鹘Y(jié)合的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將裝置導(dǎo)引至井眼的旁軌中的井下工具，所述工具具有工具軸并且包括連接至能源的工具外殼。本發(fā)明還涉及一種將所述井下工具移動(dòng)至旁軌中的方法。
文檔編號(hào)E21B41/00GK102713138SQ201080059668
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者J·豪路德巴克, T·S·安徒生 申請(qǐng)人:韋爾泰克有限公司