用于井下工具的進給裝置以及使井下工具沿軸向進給的方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于可轉(zhuǎn)動的井下工具(5)的進給裝置(3)，該進給裝置(3)設(shè)有多個進給輪(32)，這些進給輪位于相對于與井下工具(5)的中心軸線垂直的平面傾斜的平面內(nèi)。本發(fā)明還描述了一種當對周圍管體(12)的一部分進行作業(yè)時，通過使用該進給裝置使井下工具(5)沿軸向進給的方法。
【專利說明】用于井下工具的進給裝置以及使井下工具沿軸向進給的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明描述了一種用于能轉(zhuǎn)動的井下工具的進給裝置(feeding device)。本發(fā)明還描述了一種當對周圍管體的一部分進行作業(yè)時，通過使用該進給裝置使井下工具沿軸向進給的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當使用對于軸向進給的精確度要求極高的井下工具時，例如當對套管進行作業(yè)時使用切削工具，常常存在著大的問題而不能足夠精確地完成這種作業(yè)。軸向進給在很大程度上是在工具進行作業(yè)的同時將管柱向前移動或縮回而進行的，這樣可能容易導(dǎo)致工具過載，以至于將不得不拔起整個管柱以便維護或更換工具。由于這種類型的管柱可能具有相當大的長度，這涉及到大的成本，特別是在海底油氣產(chǎn)出中并且使用具有水平部段的井時更是如此。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是糾正或減少至少一個現(xiàn)有技術(shù)的缺點，或至少提供一種針對現(xiàn)有技術(shù)可用的替代品。
[0004]該目的通過下文的說明和隨附的權(quán)利要求中詳述的特征來實現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明提供一種用于井下工具的進給裝置，設(shè)于管柱上的進給裝置和井下工具被設(shè)置為插入到地下的井孔中。該進給裝置設(shè)有多個進給輪，每個進給輪均可在縮回的非工作位置與伸展的工作位置之間沿徑向移位，在該工作位置處這些進給輪支靠在圍繞進給裝置的管體的內(nèi)壁表面(例如套管)上。進給輪的中心軸線相對于所述周圍管體的中心軸線傾斜。當進給裝置圍繞其本身的中心軸線轉(zhuǎn)動時，進給輪的傾斜會使進給輪沿循一螺旋線，從而無需施加推力于管柱，進給裝置就能沿軸向移動。連接的井下裝置跟隨進給裝置軸向移動。通過為進給裝置選擇合適的傾斜度，井下工具可以由此達到期望的進給速率。
[0006]進給輪的傾斜度可以調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)可以是遠程控制的。由此，可以彌補例如周圍管體的內(nèi)壁表面的摩擦特性的變化。
[0007]進給輪的軸向移位優(yōu)選沿著一傾斜平面進行，該平面在進給裝置的軸向長度上具有其最大程度(extent)。這是有利的，對于井下工具而言，在徑向方向上要比在軸向方向上具有更大的約束(阻力)。
[0008]在第一方面，本發(fā)明更具體地涉及用于可轉(zhuǎn)動的井下工具的進給裝置，其特征在于，該進給裝置設(shè)有多個進給輪，這些進給輪位于相對于與井下工具的中心軸線垂直的平面傾斜的平面中，且這些進給輪可在縮回的非工作位置與工作位置之間移位，在該工作位置處這些進給輪支靠在圍繞進給裝置的管體的內(nèi)壁表面上。
[0009]進給輪懸掛裝置被連接至徑向引導(dǎo)部和第一致動器，該致動器被設(shè)為當啟動時使進給輪與徑向方向構(gòu)件一起移位。徑向引導(dǎo)部可以是傾斜平面。或者，徑向引導(dǎo)部可以是進給裝置殼體中的徑向切割部。
[0010]進給裝置和井下工具可以通過傳動單元互連，該傳動單元被設(shè)置為向井下工具提供與進給裝置的轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)速。
[0011]進給裝置和井下工具可被設(shè)置于可轉(zhuǎn)動的管柱、不可轉(zhuǎn)動的管柱或纜線(wireline)上。
[0012]在第二方面，本發(fā)明更具體地涉及一種當對周圍管體的一部分進行作業(yè)時使井下工具沿軸向進給的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0013]a)將井下工具和相關(guān)聯(lián)的進給裝置放置于管體中的期望位置；
[0014]b)使多個進給輪移位而支靠在管體的內(nèi)壁表面上，這些進給輪設(shè)置于進給裝置中，并位于相對于與井下工具中心軸線垂直的平面傾斜的平面內(nèi)；
[0015]c)借助相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動馬達使井下工具和相關(guān)聯(lián)的進給裝置進行旋轉(zhuǎn)運動；
[0016]d)通過進給輪沿著內(nèi)壁表面上的假想螺旋線移動，井下工具沿其軸向方向移動。
[0017]驅(qū)動馬達可被設(shè)置在可轉(zhuǎn)動管柱的遠端部中。或者，驅(qū)動馬達可被設(shè)置為與纜線或不可轉(zhuǎn)動的管柱的井下端部相連。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]以下對附圖中所繪示的一優(yōu)選實施例的示例進行說明，在附圖中:
[0019]圖1示出了設(shè)置于有套管井孔內(nèi)的可轉(zhuǎn)動管柱上的根據(jù)本發(fā)明的井下切削工具和進給裝置的原理圖的側(cè)剖視圖；
[0020]圖2示出了與圖1對應(yīng)的原理圖，但其中在井下工具與進給裝置之間插設(shè)有傳動單元，用以為井下工具提供與進給裝置的轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)速；
[0021]圖3a和圖3b以較大的比例示出了處于非工作位置I (圖3a)和工作位置11(圖3b)的進給裝置的軸向部段的剖視圖；
[0022]圖4a以較小的比例示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的原理圖，該裝置與圖1對應(yīng)，但設(shè)置于不可轉(zhuǎn)動的管柱上；以及
[0023]圖4b與圖4a類似地示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置，該裝置懸置于纜線上。

【具體實施方式】
[0024]在圖中，附圖標記I指代地下地層，其中設(shè)有井孔11，該井孔以本身公知的方式被設(shè)置套管12。在管柱2上以旋轉(zhuǎn)剛性(rotat1nally rigid)的方式設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的進給裝置3，并且還設(shè)有井下工具5，該井下工具在被轉(zhuǎn)動時對套管12的一部分進行作業(yè)，就此而言該套管是管柱的一個實例，該管柱在操作工況下至少圍繞進給裝置3并與內(nèi)壁表面121 —起形成用于設(shè)置在進給裝置3中的進給輪32的支靠表面。在此示出的井下工具5為切削工具，但其可以是在其工作狀態(tài)下需要軸向位移的任何類型的工具。
[0025]圖中示出了在套管12和地下地層I之間的空間被水泥13填充，但這對于進給裝置3的應(yīng)用而言并不重要。
[0026]此外，圖1和圖2示出了驅(qū)動馬達6，其連接至管柱2，并被設(shè)置為用以轉(zhuǎn)動管柱2。
[0027]圖2中示出了這樣一個實施例，其中在進給裝置3和井下工具5之間插設(shè)一傳動單元4，例如行星齒輪單元，其目的是為井下工具5提供與進給裝置3的轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)速。
[0028]現(xiàn)在參照圖3a和圖3b。進給裝置3設(shè)有包括進給輪弓丨導(dǎo)部34的進給裝置殼體31，該進給輪引導(dǎo)部在圖中被示出為一圓錐體，其形成用于多個輪懸掛裝置33的傾斜平面，每個輪懸掛裝置均形成用于多個進給輪32的支撐部和附接部。致動器35被連接至進給裝置殼體31和進給輪懸掛裝置33，使得進給輪32可以在非工作位置I和工作位置II之間移動，在非工作位置I進給輪32從周圍管體12(在該例中為套管)的內(nèi)壁表面121被沿徑向拉出，而在工作位置II進給輪32被沿徑向向外推入與內(nèi)壁表面121支靠的位置。
[0029]進給輪32的徑向中間面相對于與進給裝置3的轉(zhuǎn)動軸線垂直的平面傾斜，這一點由圖1中的角度標志a示出。此傾斜度導(dǎo)致進給輪32沿著內(nèi)壁表面121上的螺旋線移動，而且選擇此傾斜度是用來提供期望的、特定的軸向位移，亦即通過轉(zhuǎn)動進給裝置3產(chǎn)生的特定的軸向向前的進給。進給輪32的此傾斜度可通過更換進給輪懸掛裝置33來改變，也可以通過將進給輪32圍繞大體沿徑向的軸線(未示出)可轉(zhuǎn)動地附接在進給輪懸掛裝置33中來改變。
[0030]在圖1和圖2以及前文的說明中，與管柱2相關(guān)聯(lián)地示出并描述了進給裝置3和井下工具5。本發(fā)明不限于這樣的結(jié)合，例如，可以設(shè)想將進給裝置3、井下工具5和驅(qū)動馬達6設(shè)置為一個單元，該單元能夠借助本身已知的纜線2”而被插入套管12中以及從套管12中取出，這種單元包括工具7，用于以遠程操作方式將該單元附接在套管12中，以便吸收由于借助驅(qū)動馬達6使進給裝置3和井下工具5進行旋轉(zhuǎn)運動而產(chǎn)生的反作用力。
[0031]還可設(shè)想將一個相應(yīng)設(shè)計的單元連接至不可轉(zhuǎn)動的管2’，例如連續(xù)油管(見圖4a)。當與錨定到表面設(shè)施(未示出)的不可轉(zhuǎn)動的管2’ 一起使用時，進給裝置3和井下工具5 (可能與相連接的元件，例如傳動單元4 一起)被可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在管2的端部上，由于反作用力(其在驅(qū)動進給裝置3和井下工具5進行旋轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生)被不可轉(zhuǎn)動的管2’吸收，因此可以不使用通過遠程操作方式將該單元附接在套管12中的工具7。
[0032]有利的是，進給裝置3和井下工具5 (可能與相連接的元件，例如傳動單元4 一起)并不相對于管柱2、2’(可以是通過纜線2”操作的單元)沿軸向固定，這使得軸向向前的進給不會被管柱2、2’、纜線2”或附接工具7阻擋。
[0033]顯而易見的是，進給裝置3可以被置于井下工具5之前或井下工具5之后(如圖1和圖2中所示)，這不會影響本發(fā)明的構(gòu)思。
【權(quán)利要求】
1.一種進給裝置(3)，用于在對周圍管體(12)的一部分進行作業(yè)的同時使能轉(zhuǎn)動的井下工具(4)軸向移位，其特征在于，所述進給裝置(3)設(shè)有多個進給輪(32)，所述進給輪位于相對于與所述井下工具(5)的中心軸線垂直的平面傾斜的平面內(nèi)，且所述進給輪(32)能在縮回的非工作位置(I)與工作位置(II)之間移位，在所述工作位置所述進給輪支靠在圍繞所述進給裝置(3)的管體(12)的內(nèi)壁表面(121)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進給裝置(3)，其中，進給輪懸掛裝置(33)被連接至徑向引導(dǎo)部(34)和第一致動器(35)，所述致動器被設(shè)置為當啟動時使所述進給輪(32)與徑向方向構(gòu)件一起移位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的進給裝置(3)，其中，所述徑向引導(dǎo)部(34)是傾斜平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的進給裝置(3)，其中，所述徑向引導(dǎo)部(34)是進給裝置殼體(31)中的徑向切割部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進給裝置(3)，其中，所述進給裝置(3)和所述井下工具(5)通過傳動單元(4)互連，所述傳動單元被設(shè)置為向所述井下工具(5)提供與所述進給裝置(3)的轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進給裝置(3)，其中，所述進給裝置(3)和所述井下工具(5)被設(shè)置在能轉(zhuǎn)動的管柱(2)、不能轉(zhuǎn)動的管柱(2’)或纜線(2”)上。
7.一種當對周圍管體(12)的一部分進行作業(yè)時使井下工具(5)沿軸向進給的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: a)將所述井下工具(5)和相關(guān)聯(lián)的進給裝置(3)放置于所述管體(12)中的期望位置； b)使若干進給輪(32)移位而與所述管體(12)的內(nèi)壁表面(121)鄰靠，所述進給輪設(shè)置在所述進給裝置中，并位于相對于與井下工具中心軸線垂直的平面傾斜的平面內(nèi)； c)借助相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動馬達(6)使所述井下工具(5)和所述相關(guān)聯(lián)的進給裝置(3)進行旋轉(zhuǎn)運動； d)通過所述進給輪(32)沿著所述內(nèi)壁表面(121)上的假想螺旋線移動，所述井下工具(5)沿其軸向方向移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述驅(qū)動馬達(6)被設(shè)置在能轉(zhuǎn)動管柱(2)的遠端部中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述驅(qū)動馬達(6)被設(shè)置為與纜線(2”)或不能轉(zhuǎn)動的管柱(2’)的井下端部相連。
【文檔編號】E21B23/00GK104136703SQ201380010770
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月28日
【發(fā)明者】奧德·B·斯凱爾塞特, 耶勒·韋紹維德 申請人:西部產(chǎn)品科技有限公司