專利名稱：供具有可延伸部件的鉆地工具使用的狀態(tài)指示器以及制作和使用這種狀態(tài)指示器和鉆地 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的實施例通常涉及用于適用于地下鉆孔的工具的狀態(tài)指示器，并且，更具體地涉及用于確定可延伸擴眼器裝置位于延伸位置還是回縮位置的遠程狀態(tài)指示器。
背景技術(shù)：
可延伸擴眼器通常用于擴張地下井孔。通常，在鉆探油井、天然氣井和地熱井中，安裝并且粘接套管以阻止井孔壁坍塌到地下井孔中，同時為后續(xù)鉆井操作提供必需的支撐以達到更大的深度。通常還安裝套管以隔離不同的地層，以阻止地層流體的橫向流動以及能夠在鉆鑿井孔時控制地層流體和壓力。為了增大之前鉆鑿的井孔的深度，將新的套管鋪設(shè)在先前的套管內(nèi)并且延伸至其下方。盡管增加額外的套管允許井孔達到更大的深度，但是它具有使井孔變窄的缺陷。由于鉆頭和任何進一步的套管必須穿過已有套管，因此井孔變窄限制了任何后續(xù)井段的直徑。正如人們不希望井孔直徑縮小是因為它們限制了通過井孔的油和氣的流體產(chǎn)量的那樣，人們通常希望擴張地下井孔以提供較大井孔直徑，用于在先前安裝的套管以外安裝額外的套管以及能夠通過井孔獲得更好的烴類流體產(chǎn)量。已經(jīng)采用了各種方法用于擴張井孔直徑。用于擴張地下井孔的一個常規(guī)方法包括使用偏心鉆頭和雙心鉆頭。例如，具有橫向延伸或者擴張的切削部分的偏心鉆頭圍繞它的軸旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生擴張的井孔直徑。在申請?zhí)枮?，635，738的美國專利中公開了偏心鉆頭的示例，所述專利被轉(zhuǎn)讓給本公開的受讓人。雙心鉆頭組件采用具有橫向偏移軸線的兩個縱向疊置的鉆頭部分，當所述兩個縱向疊置鉆頭部分旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生擴張的井孔直徑。在申請?zhí)枮?，957，223的美國專利中公開了雙心鉆頭的示例，所述專利也被轉(zhuǎn)讓給本公開的受讓人。用于擴張地下井孔的另一個常規(guī)方法包括采用在其遠端處具有引導鉆頭的延伸井底組件和在該引導鉆頭上方一定距離處的擴眼器組件。由于組件的延伸特性和引導鉆頭允許在其穿過井孔中的井徑縮小點時具有更大的柔韌性并且允許具有有效地穩(wěn)定引導鉆頭的機會以使得引導鉆頭和下面的擴眼器將穿過用于井孔的路徑，因此該裝置允許使用任何常規(guī)旋轉(zhuǎn)的鉆頭類型(例如，鉆巖鉆頭或者切削型鉆頭)。延伸井底組件的該方面在定向鉆井中尤其重要。本公開的受讓人為此設(shè)計為擴眼結(jié)構(gòu)(所謂的“擴眼器翼片”)，其通常包括具有在其頂部處螺紋連接的打撈頸和在其底部處同樣螺紋連接的夾鉗管芯表面的管狀主體。例如，美國專利RE36，817和5，495，899 (兩者都被轉(zhuǎn)讓給本公開的受讓人)公開了包括擴眼器翼片的擴眼結(jié)構(gòu)。擴眼器翼片工具的上中部分包括通常從管狀主體徑向地向外突起的一個或者多個縱向延伸葉片，并且在所述葉片上配置PDC切削元件。如上所述，常規(guī)可延伸擴眼器可以被用于擴張地下井孔并且可以包括樞軸地或者鉸接地固定至管狀主體并且依照例如由Warren的美國專利N0.5, 402, 856公開的通過設(shè)置在其中的活塞致動的葉片。另外,Akesson等人的美國專利N0.6，360, 831公開了包括配備有至少兩個孔開口臂的主體的常規(guī)鉆孔開啟器，所述孔開口臂具有可以通過暴露于流過主體的鉆井流體的壓力而從主體中的靜止位置移動至活動位置的切削裝置。最初縮回這些擴眼器中的葉片以使工具能夠穿過鉆柱上的井孔，并且一旦工具超出套管的端部，就延伸葉片以便可以在套管下面增加孔徑。附圖簡述盡管說明書以權(quán)利要求書來結(jié)束，該權(quán)利要求書特別指出和清楚地要求什么被視為本公開的實施例，當結(jié)合附圖閱讀時，從以下本公開的一些實施例的描述可以更容易地確定本公開的實施例的各種特征和優(yōu)點，其中:

圖1示出了本公開的可延伸擴眼器裝置的實施例的側(cè)視圖；圖2示出了由圖1中的剖面線2-2指示的平面中的可延伸擴眼器裝置的橫向剖視圖；圖3示出了在圖1中示出的可延伸擴眼器裝置的縱向剖視圖；圖4示出了當可延伸擴眼器裝置在回縮位置中時在圖1中示出的可延伸擴眼器裝置的底部部分的放大剖視圖；圖5示出了當可延伸擴眼器裝置在延伸位置中時在圖1中示出的可延伸擴眼器裝置的底部部分的放大剖視圖；圖6示出了在圖4中示出的可延伸擴眼器裝置的底部部分中的本公開的狀態(tài)指示器的實施例的放大剖視圖；圖7示出了在圖5中示出的可延伸擴眼器裝置的底部部分中的本公開的狀態(tài)指示器的實施例的放大剖視圖；圖8a_8e示出了本公開的狀態(tài)指示器的其它實施例的剖視圖；以及圖9示出了作為閥活塞移動的距離X的函數(shù)的閥活塞內(nèi)鉆井流體壓力的簡化圖。
具體實施例方式這里所提供的圖示在一些情況下不表示任何具體的鉆地工具、可延伸擴眼器裝置、狀態(tài)指示器或者鉆地工具的其它特征的實際視圖，僅僅是用于描述本公開實施例的理想化表示。另外，附圖之間相同的元件可以保持相同的附圖標記。正如這里所使用的，術(shù)語“遠端”、“近端”、“頂部”和“底部”是用于描述可延伸裝置、套筒或者接頭相對于將要鉆探的地層表面的相對術(shù)語。在鉆井或者擴眼操作期間，當可延伸裝置、套筒或者接頭設(shè)置在延伸至地層中的鉆孔中時，可延伸設(shè)備、套筒或者接頭的“遠端”或者“底部”部分是相對比較遠離地層表面的部分。在鉆井或者擴眼操作期間，當可延伸裝置、套筒或者接頭設(shè)置在延伸至地層中的鉆孔中時，可延伸裝置、套筒或者接頭的“近端”或者“頂部”部分是相對比較接近地層表面的部分。在圖1中示出了本公開的可延伸擴眼器裝置100的示例實施例。可延伸擴眼器裝置100可以包括具有縱向軸線L8的通常為圓柱形的管狀主體108?？裳由鞌U眼器裝置100的管狀主體108可以具有遠端190、近端191和外表面111?？裳由鞌U眼器裝置100的管狀主體108的遠端190可以包括用于將遠端190連接至鉆柱的另一個部分或者例如一個或者多個鉆鋌(裝有用于鉆鑿井孔的引導鉆頭)的井底組件(BHA)的另一個部件的螺紋(例如，陽螺紋構(gòu)件)。在一些實施例中，可延伸擴眼器裝置100可以包括連接至擴眼器主體108的下盒連接的下接頭109。類似地，可延伸擴眼器裝置100的管狀主體108的近端191可以包括用于將近端191連接至鉆柱的另一個部分(例如，上接頭(未示出))或者井底組件(BHA)的另一個部件的螺紋(例如，陰螺紋構(gòu)件)。三個滑動部件(例如，葉片101、穩(wěn)定器塊等)以周向隔開關(guān)系定位地保持在管狀主體108中(如下所述)，并且可以沿著可延伸擴眼器裝置100設(shè)置在位于第一遠端190與第二近端191中間的位置處。葉片101可以由鋼、碳化鎢、顆粒基體復合材料(例如，分散于整個金屬基體材料中的硬顆粒)或者本領(lǐng)域已知的其它適用材料組成。葉片101在可延伸擴眼器裝置100的管狀主體108內(nèi)保持初始回縮位置，但是可以響應于施加的液壓壓力而移動至延伸位置以及在需要時移動至回縮位置。可延伸擴眼器裝置100可以被配置為使得葉片101與井孔周圍的地層壁接合，其中可延伸擴眼器裝置100被設(shè)置用于在葉片101位于延伸位置時去除地層材料，但是不可以操作用于在葉片101位于回縮位置時與井筒內(nèi)的地層壁接合。雖然可延伸擴眼器裝置100包括三個葉片101，但是可以預期的是，可以使用一個、兩個或者多于三個葉片以使優(yōu)點凸起。此外，雖然可延伸擴眼器裝置100的葉片101沿著管狀主體108圍繞縱向軸線L8周向?qū)ΨQ布置，但是葉片還可以周向非對稱定位而且關(guān)于縱向軸線L8非對稱。可延伸擴眼器裝置100還可以包括多個穩(wěn)定器襯墊用于在鉆井或者擴眼過程期間穩(wěn)定可延伸擴眼器裝置100的管狀主體108。例如，可延伸擴眼器裝置100可以包括上部硬化表面襯墊105、中部硬化表面襯墊106和下部硬化表面襯墊107。圖2示出了在圖1中沿其中所示剖面線2-2示出的可延伸裝置100的剖視圖。如在圖2中所示，管狀主體108封閉縱向貫穿管狀主體108的流體通道192。流體通道192引導流體基本穿過內(nèi)孔151。流體可以以繞過關(guān)系穿過管狀主體108的縱向內(nèi)孔151 (和閥活塞128的縱向內(nèi)孔)中的流體通道以基本上保護葉片101避免暴露于鉆井流體，尤其是在橫向方向上或者垂直于縱向軸線L8(圖1)。夾帶顆粒流體不太可能產(chǎn)生積累或者通過保護葉片101避免暴露于流體而妨礙可延伸擴眼器裝置100的運行情況。然而，可以認識到，葉片101的有益保護對于可延伸擴眼器裝置100的操作不是必需的，其中，如在下面進一步詳細解釋的，操作(即，從初始位置、延伸位置和回縮位置的延伸)通過軸向指向力(其是流體壓力和彈簧偏置力的凈效應)進行。在該實施例中，如本文以下所述，軸向指向力通過軸向地影響致動部件(例如但不限于推動套筒115 (在圖3中示出))直接致動葉片101。參照圖2，為了更好的描述本公開的各方面，葉片101中的一個在向外或者延伸位置中示出，同時其它葉片101在初始或者回縮位置中示出?？梢耘渲每裳由鞌U眼器裝置100以使得當位于初始或者回縮位置時葉片101中的每一個的最大徑向或者橫向范圍凹進管狀主體108內(nèi)，以便不會延伸超出管狀主體108外徑的最大范圍。由于可延伸擴眼器裝置100被設(shè)置在鉆孔的套管內(nèi)，因此這種設(shè)置可以保護葉片101，并且可以使可延伸擴眼器裝置100能夠穿過鉆孔內(nèi)的這種套管。在其它實施例中，葉片101的最大徑向范圍可以符合或者稍微延伸超出管狀主體108的外徑。葉片101在位于延伸位置時可以延伸超出管狀主體108的外徑以接合擴眼操作中的鉆孔壁。
三個滑動葉片101可以保持在三個葉片軌道148中，所述葉片軌道148形成在管狀主體108中。葉片101各自配備有多個切削元件104(例如，在葉片101上的旋轉(zhuǎn)前表面182或者其它理想位置處)，用于在葉片101位于延伸位置時接合限定開放鉆孔壁的地層材料。切削元件104可以是多晶金剛石復合片(PDC)刀具或者在本領(lǐng)域中公知的其它切削元件。圖3示出了沿在圖2中示出的剖面線3-3的在圖1和圖2中示出的包括葉片101的可延伸擴眼器裝置100的另一個剖視圖?？裳由鞌U眼器裝置包括頂部部分10和底部部分12?？裳由鞌U眼器裝置100可以包括推動套筒115和閥活塞128，所述推動套筒115和閥活塞128被配置為響應于施加至推動套筒115和閥活塞128中的每一個的至少一個端面的壓力在管狀主體108內(nèi)軸向移動。在鉆井之前，推動套筒115可以通過第一彈簧133向管狀主體108的遠端190偏置，并且閥活塞128可以通過第二彈簧134向管狀主體108的近端191偏置。第一彈簧133可以阻擋推動套筒115向可延伸擴眼器100的近端191的運動，從而將葉片101保持在回縮位置中。這允許可延伸擴眼器100在不需要葉片101接合圍繞井筒的地層壁的情況下從井筒降下并且移除。可延伸擴眼器裝置100還包括軸向圍繞閥活塞128的固定閥套144。閥套144可以包括上部146和下部148。閥套144的下部148可以包括至少一個流體端口 140。圖4示出了可延伸裝置100的底部部分12的放大視圖。如在圖4中所示，可延伸裝置100 —旦被放置在鉆孔中，流體(例如鉆井流體)就可以沿箭頭157的方向流過流體通道192。如下面更詳細的描述，當流體流過流體通道192時，除了被迫通過由耦合至閥活塞128和狀態(tài)指示器200的噴口 202形成的減小面積的流體之外，流體在閥活塞128的表面136上施加壓力。當表面136和噴口 202上的壓力變得足夠大以克服第二彈簧134的力時，閥活塞128向管狀主體108的遠端190軸向移動。閥活塞128包括至少一個流體端口 129。當閥活塞128移動了足夠遠時，閥活塞128的至少一個流體端口 129至少部分對準在如圖5中所示的閥套144的下部148中形成的至少一個流體端口 140。流過流體通道192的流體中的部分流體穿過對準的流體端口 128、140進入閥套144與管狀主體108之間的環(huán)形室142中。環(huán)形室142內(nèi)的流體在推動套筒115的表面138上施加壓力。當推動套筒115的表面138上的壓力大到足以收縮第一彈簧133 (圖3)時，推動套筒115朝著近端191向上滑動，從而延伸葉片101。當需要縮回葉片101時，可以減少或者停止流體通道192中的流體的流動。這將降低施加在噴口 202和閥活塞128的表面136上的壓力，使得第二彈簧134向管狀主體108的近端191延伸和滑動閥活塞128。當閥活塞128向近端191移動時，在閥活塞128中的至少一個流體端口 129和在閥套144中的至少一個流體端口 140不再對準，并且向環(huán)形室140的流體流動停止。由于在環(huán)形室140中不再有流體流動，因此推動套筒115的表面138上的壓力停止，允許第一彈簧133延伸。當?shù)谝粡椈?33延伸時，推動套管115向管狀主體108的遠端190滑動，從而縮回葉片101。如在圖4和圖5中所示，閥活塞128可以包括耦合至閥活塞128的底端204的噴口 202。盡管下面的示例提到管狀主體108內(nèi)噴口 202的位置，但是應當理解，在一些實施例中噴口 202可以省略。例如，在一些實施例中，狀態(tài)指示器200 (如在此處詳細描述的)可以被用于產(chǎn)生指示閥活塞128的底端204相對于狀態(tài)指示器200的位置的信號。例如，信號可以包括以例如可檢測或者可測量的在鉆孔內(nèi)的鉆井流體的壓力變化或者壓力的形式的壓力信號。如在圖4中所示，狀態(tài)指示器200可以耦合至閥套144的下部148。狀態(tài)指示器200可以被配置用于向操作鉆井系統(tǒng)的人指示噴口 202相對于狀態(tài)指示器200的位置。由于噴口 202耦合至閥活塞128，因此噴口 202的位置也指示閥活塞128的位置，并且從而指示推動套筒115和葉片101的計劃和預期位置。如果狀態(tài)指示器200指示噴口 202不在狀態(tài)指示器200的上方(如在圖4中所示)，那么狀態(tài)指示器200有效地指示葉片是(或者至少應當是)回縮的。如果狀態(tài)指示器200指示噴口 202在狀態(tài)指示器200的上方(如在圖5中所示)，那么狀態(tài)指示器200有效地指示可延伸裝置100位于延伸位置中。圖6示出了當可延伸裝置100位于閉合位置時狀態(tài)指示器200的一個實施例的放大視圖。在一些實施例中，狀態(tài)指示器200包括至少兩個部分，所述至少兩個部分中的每個部分具有在垂直于縱向軸線L8 (圖1)的平面中的不同截面面積。例如，在一個實施例中，如在圖6中所述，狀態(tài)指示器200包括具有第一截面面積212的第一部分206、具有第二截面面積214的第二部分208和具有第三截面面積216的第三部分210。如在圖6中所示，第一截面面積212小于第二截面面積214，第二截面面積214大于第三截面面積216，第三截面面積216大于第一截面面積212。圖6的狀態(tài)指示器200的不同截面面積212、214、216僅僅是示例性的并且可以使用不同截面面積的任何組合。例如，如在圖6中所示，在具有三個部分206、208、210的狀態(tài)指示器200中，下面的相對截面面積的其它實施例可以包括:第一截面面積212可以大于第二截面面積214并且第二截面面積214可以小于第三截面面積216 (參照，例如圖8a);第一截面面積212可以小于第二截面面積214并且第二截面面積214可以小于第三截面面積216 (參見，例如，圖Sb);第一截面面積212可以大于第二截面面積214并且第二截面面積214可以大于第三截面面積216 (參見,例如，圖8c)。此外,如在圖6中所示，截面面積212、214、216之間的轉(zhuǎn)變可以是逐漸的，或者如在圖8a中所示，截面面積212、214、216之間的轉(zhuǎn)變可以是突然的。如在圖8a_8c中所示，每個部分206、208、210 (沿平行于縱向軸線L8 (圖1)的方向)的長度可以基本相等，或者如在圖8d中所示，部分206、208、210可以具有不同的長度。在圖6和圖8a_8d中示出的狀態(tài)指示器200的實施例僅僅是示例性的并且可以使用具有至少兩個不同截面面積的任何幾何形狀或者構(gòu)型形成狀態(tài)指示器200。在進一步的實施例中，狀態(tài)指示器200可以僅包括一個截面面積，例如在圖8e中示出的桿。如果狀態(tài)指示器200包括單個截面面積，那么當閥活塞128位于初始近端位置并且葉片位于回縮位置時，狀態(tài)指示器200可以完全位于噴口 202的外部。繼續(xù)參照圖6，狀態(tài)指示器200還可以包括基座220?；?20可以包括多個流體通道222 (以貫穿基座220的孔或者槽的形式)，所述流體通道222允許鉆井流體縱向穿過基座220。狀態(tài)指示器200的基座220可以以將狀態(tài)指示器200固定在相對于閥套144的某一位置的方式附接至閥套144的下部148。在一些實施例中，狀態(tài)指示器的基座220可以可拆卸地耦合至閥套144的下部148。例如，狀態(tài)指示器200的基座220和閥套144的下部148中的每一個可以包括一組互補的螺紋(未示出)，用于將狀態(tài)指示器200連接至閥套144的下部148。在一些實施例中，下部148可以包括環(huán)形槽218，該環(huán)形槽218被配置用于容納在狀態(tài)指示器200的基座220上形成的環(huán)形凸起。狀態(tài)指示器200和閥套144的下部148中的至少一個可以由抗腐蝕材料形成。例如，在一些實施例中，狀態(tài)指示器200可以包括硬質(zhì)材料，例如硬質(zhì)合金材料(例如，鈷結(jié)碳化鎢材料)，或者氮化的或者表面硬化的鋼。當閥活塞128從初始近端位置移動至不同的遠端位置以導致葉片的延伸時，噴口202可以被配置為通過狀態(tài)指示器200上。圖7示出了當閥活塞128位于用于葉片延伸的遠端位置時狀態(tài)指示器200上方的噴口 202。在一些實施例中，貫穿噴口 202的流體通道192可以具有均勻截面?？蛇x擇地，如在圖6和圖7中所示，噴口 202可以包括凸起224，所述凸起224是貫穿噴口 202的流體通道192的最小截面面積。在操作中，當通過貫穿噴口 202的內(nèi)部流體通道192泵送流體時，鉆柱或者井底組件內(nèi)(例如，擴眼器裝置100內(nèi))的鉆井流體的壓力可以由操作鉆井系統(tǒng)的人員或者設(shè)備進行測量和監(jiān)控。當閥活塞128從初始近端位置移動至隨后的遠端位置時，噴口將挪開(moveover)狀態(tài)指示器200中的至少一部分，這將導致當前監(jiān)控的鉆井流體的流體壓力改變。在鉆井流體的壓力的這些變化可以被用于確定噴口 202與狀態(tài)指示器200之間的關(guān)系，這就指示了閥活塞128是位于近端位置還是位于遠端位置中，以及葉片應當位于回縮位置還是位于延伸位置。例如，如在圖6中所示，當閥活塞128位于初始近端位置時，狀態(tài)指示器200的第一部分206可以被設(shè)置在噴口 202內(nèi)。穿過內(nèi)部流體通道192的流體的壓力可以是流體通道192的最小截面面積的函數(shù)，其中鉆井流體通過所述流體通道192流過噴口 102。換句話說，當流體流過噴口 102時，流體必須穿過由噴口 202的內(nèi)表面和狀態(tài)指示器200的外表面限定的環(huán)形形狀空間。該環(huán)形形狀空間可以具有與穿過噴口 202的流體通道192的截面面積與設(shè)置在噴口內(nèi)(在橫向于縱向軸線L8 (圖1)的共用平面中)的狀態(tài)指示器200的截面面積之間的差的最小值相等的最小截面面積。由于狀態(tài)指示器200的第二部分208的截面面積214與第一部分206的截面面積212不同，因此當噴口 202從狀態(tài)指示器200的第一部分206移動至狀態(tài)指示器200的第二部分208時，鉆井流體的壓力將發(fā)生改變。類似地，由于狀態(tài)指示器200的第二部分208的截面面積214與狀態(tài)指示器200的第三部分210的截面面積216不同，因此當噴口 202從第二部分208移動至第三部分210時，鉆井流體的壓力將發(fā)生改變。圖9示出了當鉆井流體流過閥活塞128時作為當閥活塞128從初始近端位置移動至隨后的遠端位置時移動的距離X的函數(shù)的閥活塞128內(nèi)的鉆井流體的壓力P的簡化圖。繼續(xù)參照圖9，針對在圖6和圖7中示出的狀態(tài)指示器200，如在圖6中所示，當狀態(tài)指示器200的第一部分206位于噴口 202內(nèi)時，可以觀察到第一壓力匕。當可延伸裝置100從閉合位置移動至開啟位置時，閥活塞128從在圖6中示出的初始近端位置移動至在圖7中示出的隨后遠端位置，當噴口 202的凸起224通過狀態(tài)指示器200的第二部分208上時將觀察到對應于第二壓力P2的可見壓力峰值。例如，當閥活塞128已經(jīng)移動了第一距離X1時，凸起224將達到狀態(tài)指示器200的第一部分206與第二部分208之間的轉(zhuǎn)變處，并且壓力將接著從第一壓力P1增加至高于P1的高壓P2。當閥活塞128已經(jīng)移動了更遠的第二距離X時，凸起224將達到狀態(tài)指示器200的第二部分208與第三部分210之間的轉(zhuǎn)變處，并且壓力將接著從第二壓力P2減小至低于P2的低壓P3。盡管在本公開的其它實施例中第三壓力P3可以等于或者小于第一壓力P1，但是在本公開的一些實施例中第三壓力P3可以高于第一壓力P”通過檢測和/或監(jiān)控由噴口 202與狀態(tài)指示器200之間的相對運動導致的閥活塞128內(nèi)(或者在鉆柱或者井底組件內(nèi)的其它位置處)的壓力的變化，可以確定閥活塞128的位置，并且，由此，可以確定葉片的位置?？梢允褂玫厣蠅毫χ甘酒鞅O(jiān)控壓力的變化。例如，壓力計、壓力傳感器、壓力數(shù)據(jù)采集和評估系統(tǒng)和伴隨的壓力顯示器(例如，LCD屏幕)可以位于地面以上并且可以向用戶指示壓力的變化。例如，在一個實施例中，狀態(tài)指示器200可以是至少基本圓柱形的。第二部分208可以具有大約等于大約第一部分206直徑的三倍的直徑并且第三部分210可以具有大約等于大約第一部分206直徑的直徑。例如，在一個實施例(僅作為說明性的)中，第一部分206可以具有大約半英寸(0.5”)(1.27cm)的直徑，第二部分208可以具有大約一又百分之四十七英寸(1.47”)(3.73cm)的直徑以及第三部分210可以具有大約十分之八英寸(0.80”)(2.03cm)的直徑。在對于給定流體密度的大約每分鐘六百加侖(600gpm)(2，2711/m)的初始流體流動速率，噴口 202內(nèi)的第一部分206生成噴口 202和狀態(tài)指示器200兩端的第一壓降。在一些實施例中，第一壓降可以小于大約100psi(0.69MPa)。然后，流體流動速率可以增加至大約每分鐘八百加侖(800gpm) (3，0281/m)，其生成噴口 202和狀態(tài)指示器200兩端的第二壓降。第二壓降可以大于大約每平方英寸一百磅(IOOpsi) (0.69MPa)，例如，第二壓降可以為大約每平方英寸一百三十磅(130psi) (0.90MPa)。在800gpm(3, 0281/m)處，閥活塞128開始向可延伸裝置100的遠端190 (圖3)移動，使得噴口 202的凸起224經(jīng)過狀態(tài)指示器200上方。當噴口 202的凸起224經(jīng)過狀態(tài)指示器200的第二部分208上方時，可用于流體流動的截面面積顯著減少，從而在噴口 202和狀態(tài)指示器200兩端的壓降中產(chǎn)生顯著的峰值。壓降的幅值可以在例如大約500psi (3.45MPa)或者更高、大約750psi(5.17MPa)或者更高或者甚至大約IOOOpsi (6.89MPa)或者更高(例如，大約每平方英寸一千兩百七十三磅(l，273psi) (8.78MPa))處達到峰值。當噴口 202的凸起224繼續(xù)至狀態(tài)指示器200的第三部分210上方的位置時，壓降可以減小至第三壓降。第三壓降可以大于第二壓降但小于壓力峰值。例如，第三壓降可以是大約每平方英寸一百五十磅(150psi)(1.03MPa)。如前所述，在一些實施例中，如在圖8e中所示，狀態(tài)指示器200可以包括單個均勻的截面面積。在該實施例中，當噴口 202通過狀態(tài)指示器200上方時僅可以觀察到在壓力中的單次增加。對應地，狀態(tài)指示器200的截面面積(例如兩個或者更多截面面積)中變化越多，可以確定的噴口 202的位置的精確度越大。雖然前述公開示出了包括可延伸擴眼器裝置的可延伸裝置的實施例，但是本公開不應該這樣被限制。例如，根據(jù)本公開的其它實施例，可延伸裝置可以包括可延伸穩(wěn)定器，其中一個或者多個可延伸部件可以包括穩(wěn)定器塊。因此，盡管對特定實施例進行了說明并且在附圖中示出了所述特定實施例，但是這些實施例僅僅是說明性的而不限制本公開的范圍，并且由于對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，對所描述的實施例進行各種其它補充和修改以及刪減是顯而易見的，因此該公開不限于所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和配置。此外，盡管此處描述的可延伸裝置包括閥活塞，但是本公開的狀態(tài)指示器200可以被用于如本領(lǐng)域公知的其它可延伸裝置中。雖然已經(jīng)示出和描述了本公開的具體實施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，還將出現(xiàn)許多變型和其它實施例。因此，意味著本發(fā)明僅通過所附的權(quán)利要求書和它們的法律等價物進行限制。結(jié)論
在一些實施例中，用于確定可延伸裝置中的可延伸部件的位置的狀態(tài)指示器包括至少兩個部分。所述至少兩個部分中的每個部分包括與所述至少兩個部分中的鄰接部分不同的截面面積。狀態(tài)指示器被配置為減小貫穿可延伸的流體路徑的一部分的截面面積以使得在可延伸裝置的可延伸部件位于延伸位置中時增加流體路徑內(nèi)的流體的壓力。在其它實施例中，供地下鉆孔使用的可延伸裝置包括具有貫穿其中的鉆井流體流動路徑的管狀主體。閥活塞被設(shè)置在管狀主體內(nèi)，所述閥活塞被配置為響應于穿過鉆井流體流動路徑的鉆井流體的壓力，在管狀主體內(nèi)向下軸向移動。狀態(tài)指示器被設(shè)置在管狀主體的縱向鉆孔內(nèi)，所述狀態(tài)指示器被配置為響應于在管狀主體內(nèi)向下軸向移動的閥活塞限定閥活塞的截面面積的一部分。在進一步的實施例中，移動鉆地工具的可延伸部件的方法包括使鉆井流體以第一流體流動速率流過貫穿管狀主體的鉆井流體通道。將鉆井流體的流動增加至第二流體流動速率并且第一壓力使得設(shè)置在管狀主體內(nèi)的閥活塞響應于在閥活塞上以第二流體流動速率的流體的壓力從向上位置向下軸向移動至向下位置，至少一個可延伸部件被配置為在閥活塞位于向下位置時延伸。當閥活塞向下軸向移動使得鉆井流體的壓力增加至第二壓力時，流體通道的截面面積中的至少一部分隨狀態(tài)指示器的一部分下降。在其它實施例中，用于確定可延伸鉆地工具的延伸和回縮元件位于延伸位置還是回縮位置中的方法包括使得工作流體經(jīng)過具有第一截面面積的狀態(tài)指示器的第一部分流過貫穿鉆地工具的管狀主體的流體通道。在接近第一部分處測量工作流體的第一壓力。第一壓力與鉆地工具的可延伸部分的回縮位置相互關(guān)聯(lián)。使得工作流體經(jīng)過具有第二、更大的截面面積的狀態(tài)指示器的第二部分流過流體通道。在接近第二部分處測量工作流體的第二、更高的壓力。第二、更高的壓力與鉆地工具的可延伸部分的延伸位置相互關(guān)聯(lián)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定可延伸裝置中的可延伸部件的位置的狀態(tài)指示器，所述狀態(tài)指示器包括: 至少兩個部分，所述至少兩個部分中的每個部分包括與所述至少兩個部分中的相鄰部分不同的截面面積，所述狀態(tài)指示器被配置為減小貫穿可延伸的流體路徑的一部分的截面面積，以使得在所述可延伸裝置的可延伸部件位于延伸位置時增加流體路徑內(nèi)的流體的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的狀態(tài)指示器，其中所述至少兩個部分中的第一部分包括第一截面面積以及所述至少兩個部分的第二部分包括更大的第二截面面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的狀態(tài)指示器，進一步包括第三部分，所述第三部分包括小于所述第二部分的所述第二截面面積的第三截面面積。
4.一種供地下鉆孔使用的可延伸裝置，包括: 管狀主體，具有貫穿該管狀主體的鉆井流體流動路徑； 閥活塞，被設(shè)置在所述管狀主體內(nèi)，所述閥活塞被配置為響應于穿過所述鉆井流體流動路徑的鉆井流體的壓力，在所述管狀主體內(nèi)軸向地向下移動； 狀態(tài)指示器，被設(shè)置在所述管狀主體的所述縱向鉆孔內(nèi)，所述狀態(tài)指示器被配置為響應于在所述管狀主體內(nèi)軸向地向下移動的所述閥活塞限制所述閥活塞的截面面積的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可延伸裝置，其中所述狀態(tài)指示器包括至少兩個部分，所述至少兩個部分中的每個部分具有與所述至少兩個部分中的相鄰部分不同的截面面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求 4所述的可延伸裝置，其中所述閥活塞通過彈簧軸向地向上偏置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可延伸裝置，其中所述閥活塞包括耦合至所述閥活塞的底部部分的噴口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可延伸裝置，其中所述噴口被配置為經(jīng)過所述狀態(tài)指示器上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可延伸裝置，其中所述噴口包括延伸至鉆井流體流動路徑中的至少一個凸起。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可延伸裝置，進一步包括軸向地圍繞所述閥活塞的固定閥套。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可延伸裝置，其中所述狀態(tài)指示器可拆卸地耦合至所述固定閥套。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可延伸裝置，進一步包括: 至少一個部件，被放置在所述管狀主體的壁的開口內(nèi)，所述至少一個部件被配置為在回縮位置與延伸位置之間移動； 推動套筒，被至少部分地設(shè)置在所述管狀主體內(nèi)并且耦合至所述至少一個部件，所述推動套筒被配置為響應于在所述管狀主體與所述閥活塞之間形成的軸向腔室中的鉆井流體的壓力而軸向地向上移動，以延伸所述至少一個部件；以及 至少一個流體端口，位于所述閥活塞中，當所述閥活塞在所述管狀主體內(nèi)軸向地向下時，所述至少一個流體端口在所述鉆井流體流動路徑與所述軸向腔室之間提供流體連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可延伸裝置，進一步包括至少一個地上壓力指示器，用于確定穿過所述鉆井流體流動路徑的所述鉆井流體的壓力。
14.一種移動鉆地工具的至少一個可延伸部件的方法，包括: 使鉆井流體以第一流體流動速率流過貫穿管狀主體的鉆井流體通道； 將所述鉆井流體的流動增加至第二流體流動速率和第一壓力，使得設(shè)置在所述管狀主體內(nèi)的閥活塞響應于在所述閥活塞上處于所述第二流體流動速率的流體的壓力從向上位置軸向地向下移動至向下位置，至少一個可延伸部件被配置為在所述閥活塞位于所述向下位置時延伸；以及 當所述閥活塞軸向地向下移動使得所述鉆井流體的壓力增加至第二壓力時，利用狀態(tài)指示器的一部分減小所述流體 通道的至少一部分截面面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括通過確定所述第二流體流動速率的所述鉆井流體在接近所述狀態(tài)指示器處是處于第一壓力還是處于第二壓力，從而確定所述閥活塞位于所述向上位置還是所述向下位置。
16.一種用于確定可延伸鉆地工具的延伸和回縮元件位于延伸位置還是位于回縮位置的方法，包括 使得工作流體流動通過流體通道，所述流體通道貫穿鉆地工具的管狀主體經(jīng)過具有第一截面面積的狀態(tài)指示器的第一部分； 在接近所述第一部分處測量所述工作流體的第一壓力； 將所述第一壓力與所述鉆地工具的可延伸部分的回縮位置相互關(guān)聯(lián)； 使得工作流體流動通過所述流體通道經(jīng)過具有更大的第二截面面積的所述狀態(tài)指示器的第二部分； 在接近所述第二部分處測量工作流體的更高的第二壓力；以及 將所述更高的第二壓力與所述鉆地工具的所述可延伸部分的延伸位置相互關(guān)聯(lián)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括: 使得工作流體流動通過所述流體通道經(jīng)過所述狀態(tài)指示器的第三部分，所述狀態(tài)指示器的第三部分具有小于所述第二部分的所述第二截面面積的第三截面面積； 在接近所述第三部分處測量所述工作流體的第三壓力，所述第三壓力低于接近所述第二部分處的所述工作流體的所述第二壓力；以及 將所述第三壓力與所述鉆地工具的所述可延伸部分的完全延伸位置相互關(guān)聯(lián)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中測量所述第三壓力包括測量不同于所述工作流體的所述第一壓力的壓力。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中使得工作流體流動通過所述流體通道經(jīng)過所述狀態(tài)指示器的所述第二部分包括:通過使得工作流體對著閥活塞的表面流動而將設(shè)置在所述管狀主體內(nèi)的閥活塞從向上位置軸向地向下移動至向下位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中移動所述閥活塞包括移動連接至所述閥活塞以及相對于所述狀態(tài)指示器圍繞所述狀態(tài)指示器的噴口。
全文摘要
一種用于確定可延伸裝置中的可延伸部件的位置的狀態(tài)指示器。狀態(tài)指示器被配置為減小貫穿可延伸的流體路徑的一部分的截面面積以使得在可延伸裝置的可延伸部件位于延伸位置中時增加流體路徑內(nèi)的流體的壓力。通過確定流體路徑內(nèi)的流體的壓力，人們可以確定流體路徑內(nèi)的狀態(tài)指示器的位置并且由此確定可延伸裝置的可延伸部件位于延伸位置還是回縮位置中。
文檔編號E21B7/28GK103210169SQ201180055074
公開日2013年7月17日 申請日期2011年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
發(fā)明者S·R·雷福德, K·Q·特里尼哈 申請人:貝克休斯公司