本發(fā)明涉及一種井下工具管柱，其用于使至少工具區(qū)段在井中沿徑向方向在金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部中移位，該金屬井管結(jié)構(gòu)沿垂直于所述徑向方向的軸向延伸方向延伸。此外，本發(fā)明還涉及一種井下系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)在油井或氣井中、在套管中進(jìn)行鉆孔時(shí)，包括鉆頭的工具區(qū)段在垂直于套管的軸向延伸方向的徑向方向上移位。然而，試驗(yàn)表明鉆頭有時(shí)會(huì)斷裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)和不足。更特別地，一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的井下工具管柱，該井下工具管柱具有操作用加工工具如鉆頭，其能夠沿徑向方向延伸并且能在不斷裂的情況下執(zhí)行加工操作。

2、從下面的描述中將變得顯而易見的上述目的以及眾多的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征由根據(jù)本發(fā)明的方案來實(shí)現(xiàn)，即通過一種井下工具管柱來實(shí)現(xiàn)，該井下工具管柱用于使至少工具區(qū)段在井中沿徑向方向在金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部中移位，該金屬井管結(jié)構(gòu)沿垂直于/相對(duì)于徑向方向的軸向方向延伸，該井下工具管柱包括：

3、-工具主體，其具有外表面和沿軸向方向的工具中心軸線，中央平面沿著所述工具中心軸線延伸并且包含所述工具中心軸線，從而將所述工具主體劃分為第一主體半部和第二主體半部；

4、-操作用加工工具，用于在金屬井管結(jié)構(gòu)中執(zhí)行加工操作，例如在壁部上鉆孔，并且能沿垂直于/相對(duì)于所述工具中心軸線的第一徑向方向從所述第一主體半部的外表面伸出；以及

5、-第一移位元件，該第一移位元件能從工具主體的第二主體半部的外表面伸出，以用于使所述工具主體朝向所述壁部移位，從而將所述操作用加工工具布置成靠近所述壁部，所述第一移位元件能在縮回位置和突伸位置之間伸縮，

6、其中井下工具管柱還包括第一定距元件，所述第一定距元件能從所述第一主體半部的外表面伸出，以用于當(dāng)所述第一移位元件處于所述突伸位置時(shí)確保所述外表面與所述金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部之間的距離，所述第一定距元件具有縮回位置和突伸位置。

7、因此，用于使至少工具區(qū)段在井中沿徑向方向在沿垂直于徑向方向的軸向方向延伸的金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部中移位的井下工具管柱可包括:

8、-工具主體，其具有外表面和沿軸向方向的工具中心軸線，中央平面沿著所述工具中心軸線延伸并且包含所述工具中心軸線，從而將所述工具主體劃分為第一主體半部和第二主體半部；

9、-操作用加工工具，用于在金屬井管結(jié)構(gòu)中執(zhí)行加工操作如在壁部上鉆孔，并且能沿垂直于所述工具中心軸線的第一徑向方向從所述第一主體半部的外表面伸出；以及

10、-第一移位元件，該第一移位元件能從工具主體的第二主體半部的外表面伸出，以用于使所述工具主體朝向所述壁部移位，從而將所述操作用加工工具布置成靠近所述壁部，所述第一移位元件能在縮回位置和突伸位置之間伸縮，

11、其中井下工具管柱還包括第一定距元件，所述第一定距元件能從所述第一主體半部的外表面伸出，所述第一定距元件具有縮回位置和突伸位置，在所述第一定距元件的突伸位置，在所述外表面與所述金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部之間提供一距離。

12、操作用加工工具可以是鉆頭，用于通過圍繞其自身的中心軸線旋轉(zhuǎn)而在金屬井管結(jié)構(gòu)中切削出孔。

13、因此，井下工具管柱可以是鉆孔用井下工具管柱，用于在金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部中鉆出至少一個(gè)孔。

14、此外，該距離可小于10mm、優(yōu)選小于5mm。

15、此外，操作用加工工具可以是鉆頭。

16、此外，操作用加工工具可具有研磨插入件或切削插入件。

17、此外，處于突伸位置的第一移位元件可從外表面突伸出第一長(zhǎng)度，處于突伸位置的第一定距元件從外表面突伸出第二長(zhǎng)度，并且第一長(zhǎng)度比第二長(zhǎng)度長(zhǎng)。

18、此外，第一長(zhǎng)度可大于第二長(zhǎng)度的200％、優(yōu)選大于第二長(zhǎng)度的300％、更優(yōu)選大于第二長(zhǎng)度的400％、甚至更優(yōu)選大于第二長(zhǎng)度的500％。

19、此外，在加工操作開始之前，處于突伸位置的操作用加工工具可具有第三長(zhǎng)度，第二長(zhǎng)度小于第三長(zhǎng)度的50％。

20、此外，在加工操作開始之前，處于初始突伸位置的操作用加工工具可具有第四長(zhǎng)度，第四長(zhǎng)度等于或短于第二長(zhǎng)度。

21、此外，第四長(zhǎng)度可小于10mm、優(yōu)選小于5mm。

22、此外，所述第一定距元件可沿著工具主體的圓周與操作用加工工具成0°至±90°的角度地布置，優(yōu)選地與所述操作用加工工具成5°至±45°的角度地布置。

23、此外，第一移位元件和第一定距元件能通過在所述工具主體中的相同的軸向移動(dòng)而突伸出。

24、此外，第一移位元件和第一定距元件可借助于液力突伸出。

25、此外，第一移位元件和第一定距元件可借助于工具主體內(nèi)部的活塞而突伸出。

26、此外，第一移位元件和第一定距元件可通過在工具主體內(nèi)部的軸桿或楔形件而突伸出。

27、本發(fā)明還可包括第二移位元件，所述第二移位元件從所述第二主體半部突伸出，并且布置成沿著工具主體的圓周與所述第一移位元件成0-120°的角度、優(yōu)選地與所述第一移位元件成5-120°的角度、更優(yōu)選地與所述第一移位元件成20-120°的角度。

28、此外，本發(fā)明還可包括第二定距元件，所述第二定距元件從所述第一主體半部突伸出，并且布置成沿著所述工具主體的圓周與所述第一定距元件成0-120°的角度、優(yōu)選地與所述第一定距元件成5-120°的角度、更優(yōu)選地與所述第一定距元件成20-120°的角度。

29、此外，所述第一定距元件和所述第二定距元件可布置成距離所述第一徑向方向的距離相等。

30、此外，移位元件和定距元件可通過圍繞它們各自的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)樞轉(zhuǎn)而從外表面突伸出。

31、此外，移位元件和定距元件可通過徑向向外移位而從外表面突伸出。

32、此外，工具主體的外徑可小于79mm、優(yōu)選小于54mm，即小于2.125英寸。

33、此外，井下工具管柱可包括第一工具區(qū)段和第二工具區(qū)段，操作用加工工具布置在第一工具區(qū)段中，移位元件和定距元件布置在第二工具區(qū)段中。

34、此外，第二工具區(qū)段可以是錨固區(qū)段，移位元件和定距元件是錨固元件。

35、此外，移位元件和定距元件可具有與工具主體連接的第一端部和用于抵靠金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部的第二端部。

36、此外，移位元件和定距元件中的每一者的第二端部可包括摩擦增強(qiáng)元件，例如齒。

37、此外，井下工具管柱可包括具有第一開口和第二開口的工具殼體，定距元件經(jīng)由第一開口突伸出，移位元件經(jīng)由第二開口突伸出。

38、此外，移位元件圍繞其旋轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)可以是可旋轉(zhuǎn)地連接到工具殼體的軸的形式。

39、此外，定距元件圍繞其旋轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)可以是可旋轉(zhuǎn)地連接到工具殼體的軸的形式。

40、最后，本發(fā)明還涉及一種井下系統(tǒng)，其包括井下工具管柱和驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元用于推進(jìn)井下工具管柱在井中前進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)工具例如為井下牽引器。

技術(shù)特征：

1.一種井下工具管柱(1)，其用于使至少工具區(qū)段在井(2)中沿徑向方向(r)在金屬井管結(jié)構(gòu)(4)的壁部(3)中移位，該金屬井管結(jié)構(gòu)沿垂直于所述徑向方向的軸向方向(l)延伸，該井下工具管柱包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具管柱，其中，所述距離小于10mm、優(yōu)選小于5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下工具管柱，其中，所述操作用加工工具是鉆頭。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具管柱，其中，處于突伸位置的所述第一移位元件從所述外表面突伸出第一長(zhǎng)度(l1)，處于突伸位置的所述第一定距元件從所述外表面突伸出第二長(zhǎng)度(l2)，所述第一長(zhǎng)度比所述第二長(zhǎng)度長(zhǎng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下工具管柱，其中，所述第一長(zhǎng)度大于所述第二長(zhǎng)度的200％、優(yōu)選大于所述第二長(zhǎng)度的300％、更優(yōu)選大于所述第二長(zhǎng)度的400％、甚至更優(yōu)選大于所述第二長(zhǎng)度的500％。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，在加工操作開始之前，處于突伸位置的所述操作用加工工具具有第三長(zhǎng)度(l3)，所述第二長(zhǎng)度小于所述第三長(zhǎng)度的50％。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，在加工操作開始之前，處于初始突伸位置的所述操作用加工工具具有第四長(zhǎng)度(l4)，所述第四長(zhǎng)度等于或短于所述第二長(zhǎng)度。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，所述第一定距元件沿著所述工具主體的圓周(15)與所述操作用加工工具成0°至±90°的角度(α)布置、優(yōu)選地與所述操作用加工工具成5°至±45°的角度布置。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，所述第一移位元件和所述第一定距元件能通過在所述工具主體中的相同的軸向移動(dòng)而突伸出。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，所述第一移位元件和所述第一定距元件能借助于液力而突伸出。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，所述第一移位元件和所述第一定距元件能借助于所述工具主體內(nèi)部的活塞(16)而突伸出。

12.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，所述第一移位元件和所述第一定距元件能借助于在所述工具主體內(nèi)部的軸桿(17)或楔形件(18)而突伸出。

13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，還包括第二移位元件(12b)，所述第二移位元件從所述第二主體半部突伸出，并且布置成沿著所述工具主體的圓周(15)與所述第一移位元件成0°至120°的角度(v)、優(yōu)選地與所述第一移位元件成5°至120°的角度、更優(yōu)選地與所述第一移位元件成20°至120°的角度。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，還包括第二定距元件(14b)，所述第二定距元件從所述第一主體半部突伸出，并且布置成沿著所述工具主體的圓周與所述第一定距元件成0°至120°的角度(β)、優(yōu)選地與所述第一定距元件成5°至120°的角度、更優(yōu)選地與所述第一定距元件成20°至120°的角度。

15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，所述移位元件和所述定距元件能通過圍繞它們的相應(yīng)樞轉(zhuǎn)點(diǎn)(19，20)樞轉(zhuǎn)而從所述外表面突伸出。

16.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，其中，所述移位元件和所述定距元件能通過徑向向外移位而從所述外表面突伸出。

17.一種井下系統(tǒng)(100)，其包括驅(qū)動(dòng)單元(30)和根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的井下工具管柱，所述驅(qū)動(dòng)單元用于推進(jìn)所述井下工具管柱在井中前進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)單元例如為井下牽引器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種井下工具管柱，用于使至少工具區(qū)段在井中沿徑向方向在金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部中移位，金屬井管結(jié)構(gòu)沿相對(duì)于徑向方向的軸向方向延伸，該井下工具管柱包括：工具主體，具有外表面和沿軸向方向的工具中心軸線，中央平面沿著工具中心軸線延伸并且包含工具中心軸線，從而將工具主體劃分為第一主體半部和第二主體半部；操作用加工工具，用于在金屬井管結(jié)構(gòu)中執(zhí)行加工操作如在壁部上鉆孔，并且能沿相對(duì)于工具中心軸線的第一徑向方向從第一主體半部的外表面伸出；以及第一移位元件，其能從工具主體的第二主體半部的外表面伸出，以用于使工具主體朝向壁部移位，從而將操作用加工工具布置成靠近壁部，第一移位元件能在縮回位置和突伸位置之間伸縮，其中井下工具管柱還包括第一定距元件，其能從第一主體半部的外表面伸出，第一定距元件具有縮回位置和突伸位置，在第一定距元件的突伸位置，在外表面與金屬井管結(jié)構(gòu)的壁部之間提供一距離。此外，本發(fā)明還涉及一種井下系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：T·S·安德森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：韋爾泰克有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19