本發(fā)明涉及油氣開采作業(yè)。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于在地下井中使用的能擴(kuò)展工具。

背景技術(shù)：

一些井下工具需要貫穿直徑減小的區(qū)域下放到地下井中，并且需要具有一旦工具在井內(nèi)已到達(dá)最終位置則使直徑擴(kuò)展的能力。在工具的最終狀態(tài)下，期望的是，工具具有帶這樣內(nèi)徑的孔：該內(nèi)徑將允許穿過(guò)井下工具繼續(xù)進(jìn)行井內(nèi)的其它作業(yè)，或使貫穿該工具的開采液的流量最大化。

作為實(shí)例，在一些井中，使用跨式封隔器(straddlepackers)切斷區(qū)域以停止開采，或在封隔器上方或下方生成注入層段?？缡浇M件可以具有兩個(gè)封隔器，這兩個(gè)封隔器以將在這兩個(gè)封隔器之間的部分與組件上方和下方的區(qū)域隔開的方式彼此連接?？缡椒飧羝髦械妮^大內(nèi)徑提供較小的流動(dòng)阻力，從而很少生成井下阻塞(downholechoke)。另外，跨式封隔器中的較大內(nèi)徑允許用于諸如穿孔、測(cè)井或回堵等作業(yè)的井檢修工具在封隔器下方運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了利用特殊形狀工具段的系統(tǒng)和方法，該特殊形狀工具段允許使用基本的旋轉(zhuǎn)操作、擴(kuò)展操作和壓縮操作來(lái)擴(kuò)展工具的直徑和設(shè)置工具。形成筒狀部的工具段的使用允許能擴(kuò)展工具的這樣構(gòu)造：可以將能擴(kuò)展工具的外徑減小到能穿過(guò)小直徑管道進(jìn)行布置的適當(dāng)尺寸；并且還允許能擴(kuò)展工具在已到達(dá)需要的深度后擴(kuò)展到更大尺寸的直徑。本發(fā)明的實(shí)施例的擴(kuò)展和收縮的范圍比一些現(xiàn)有技術(shù)更寬，并且本發(fā)明的實(shí)施例提供比一些現(xiàn)有技術(shù)更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于將能擴(kuò)展工具布置在地下井中的方法包括：將處于收縮狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具下放到所述地下井中。所述能擴(kuò)展工具包括：工具框架，其位于所述能擴(kuò)展工具的框架端處，并且能夠在框架收縮位置與框架伸出位置之間移動(dòng)；以及多個(gè)工具段，其圍繞所述能擴(kuò)展工具的中心軸線間隔開。所述多個(gè)工具段包括多個(gè)能移動(dòng)工具段和多個(gè)固定工具段。通過(guò)使所述工具段中的每一個(gè)工具段徑向向外移動(dòng)來(lái)增加所述能擴(kuò)展工具的外徑，直至所述能擴(kuò)展工具處于所述擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。旋轉(zhuǎn)所述能擴(kuò)展工具，使得所述多個(gè)能移動(dòng)工具段相對(duì)于所述工具框架旋轉(zhuǎn)并且所述多個(gè)固定工具段相對(duì)于所述工具框架保持固定，直至所述能擴(kuò)展工具處于完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。向所述能擴(kuò)展工具施加軸向力，使得所述能移動(dòng)工具段相對(duì)于所述工具框架沿軸向移動(dòng)并且所述能擴(kuò)展工具的軸向長(zhǎng)度減小，直至所述能擴(kuò)展工具處于最終狀態(tài)。

在替換實(shí)施例中，處于所述最終狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具的內(nèi)徑可至少與處于所述收縮狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具的外徑一樣大(即，與能擴(kuò)展工具的外徑一樣大或更大)。在所述收縮狀態(tài)下，所述多個(gè)能移動(dòng)工具段與所述多個(gè)固定工具段可以沿軸向?qū)?zhǔn)。在所述最終狀態(tài)下，所述多個(gè)能移動(dòng)工具段與所述多個(gè)固定工具段可以沿周向?qū)?zhǔn)。所述多個(gè)固定工具段中的每一個(gè)固定工具段可以緊固于所述工具框架，并且所述多個(gè)能移動(dòng)工具段中的每一個(gè)能移動(dòng)工具段能移動(dòng)地連接于(linkedto)所述多個(gè)固定工具段中的至少一個(gè)固定工具段。向所述能擴(kuò)展工具施加軸向力的步驟可以包括：使所述多個(gè)工具段中的每一個(gè)工具段與所述多個(gè)工具段中的同該工具段周向相鄰的一個(gè)工具段密封地接合。

在其它替換實(shí)施例中，所述多個(gè)能移動(dòng)工具段中的每一個(gè)能移動(dòng)工具段可以包括：徑向外層、徑向內(nèi)層以及位于所述徑向外層與所述徑向內(nèi)層之間的中間層。所述中間層可以沿軸向和周向偏離所述徑向外層和所述徑向內(nèi)層中的每一者，從而限定端槽以及與所述端槽相反的端緣，并進(jìn)一步限定側(cè)槽以及與所述側(cè)槽相反的側(cè)緣。在所述最終狀態(tài)下，使所述多個(gè)工具段中的每一個(gè)工具段的所述側(cè)緣可以位于所述多個(gè)工具段中的與該工具段周向相鄰的一個(gè)工具段的所述側(cè)槽內(nèi)。向所述能擴(kuò)展工具施加軸向力的步驟可以包括：使所述多個(gè)工具段中的每一個(gè)工具段的所述側(cè)緣在所述多個(gè)工具段中的與該工具段周向相鄰的一個(gè)工具段的所述側(cè)槽內(nèi)滑動(dòng)。在所述收縮狀態(tài)下，所述多個(gè)工具段中的選定(certain)工具段的所述端緣可以位于所述多個(gè)工具段中的與該選定工具段軸向相鄰的一個(gè)工具段的所述端槽內(nèi)。旋轉(zhuǎn)所述能擴(kuò)展工具的步驟可以包括：使所述多個(gè)工具段中的選定工具段的所述端緣在所述多個(gè)工具段中的與該選定工具段軸向相鄰的一個(gè)工具段的所述端槽內(nèi)滑動(dòng)。

在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，用于將能擴(kuò)展工具布置在地下井中的方法包括：將處于收縮狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具下放到所述地下井中。所述能擴(kuò)展工具包括：工具框架，其位于所述能擴(kuò)展工具的框架端處，并且能夠在框架收縮位置與框架伸出位置之間移動(dòng)；以及多個(gè)工具段，其圍繞所述能擴(kuò)展工具的中心軸線間隔開。所述多個(gè)工具段包括多個(gè)能移動(dòng)工具段以及固定于所述工具框架的多個(gè)固定工具段。通過(guò)使多個(gè)段組(segmentssets)徑向向外移動(dòng)并且使所述工具框架從所述收縮位置移動(dòng)到所述伸出位置，可以使所述能擴(kuò)展工具的外徑擴(kuò)展，直至所述能擴(kuò)展工具處于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。每個(gè)段組包括所述多個(gè)能移動(dòng)工具段中的至少一個(gè)能移動(dòng)工具段以及所述多個(gè)固定工具段中的一個(gè)固定工具段。旋轉(zhuǎn)所述擴(kuò)展工具，使得每個(gè)段組的至少一個(gè)能移動(dòng)工具段相對(duì)于該段組的所述固定工具段旋轉(zhuǎn)，直至所述能擴(kuò)展工具處于完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。可以向所述能擴(kuò)展工具施加軸向力，使得所述能移動(dòng)工具段相對(duì)于所述工具框架沿軸向移動(dòng)，并且使所述能擴(kuò)展工具的軸向長(zhǎng)度減小，直至所述能擴(kuò)展工具處于最終狀態(tài)。

在替換實(shí)施例中，增加所述能擴(kuò)展工具的外徑的步驟可以包括：使所述能擴(kuò)展工具的外徑增加，直至處于所述最終狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具的內(nèi)徑至少與處于所述收縮狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具的外徑一樣大。向所述能擴(kuò)展工具施加軸向力的步驟可以包括：使所述多個(gè)工具段中的每一個(gè)工具段與所述多個(gè)工具段中的同該工具段周向相鄰的一個(gè)工具段密封地接合。當(dāng)能擴(kuò)展工具處于所述收縮狀態(tài)時(shí)，每個(gè)段組中的多個(gè)能移動(dòng)工具段中的至少一個(gè)能移動(dòng)工具段可以與該段組的多個(gè)固定工具段中的所述一個(gè)固定工具段沿軸向?qū)?zhǔn)。當(dāng)能擴(kuò)展工具處于最終狀態(tài)時(shí)，每個(gè)段組中的多個(gè)能移動(dòng)工具段中的至少一個(gè)能移動(dòng)工具段可以與該段組的多個(gè)固定工具段中的所述一個(gè)固定工具段沿周向?qū)?zhǔn)。

在本發(fā)明的另一替換實(shí)施例中，在地下井中使用的能擴(kuò)展工具包括：工具框架，其位于所述能擴(kuò)展工具的框架端處，并且能夠在框架收縮位置與框架伸出位置之間移動(dòng)。所述能擴(kuò)展工具還包括：多個(gè)工具段，其圍繞所述能擴(kuò)展工具的中心軸線間隔開。所述多個(gè)工具段包括多個(gè)能移動(dòng)工具段和多個(gè)固定工具段，所述多個(gè)能移動(dòng)工具段能在收縮狀態(tài)、擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)、完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)以及最終狀態(tài)之間移動(dòng)。自由端位于與所述能擴(kuò)展工具的所述框架端相反的位置，在所述多個(gè)固定工具段相對(duì)于所述工具框架保持固定的同時(shí)，所述自由端能相對(duì)于所述工具框架旋轉(zhuǎn)，以使所述多個(gè)能移動(dòng)工具段相對(duì)于所述工具框架旋轉(zhuǎn)，直至所述能擴(kuò)展工具處于所述完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。所述自由端還能夠響應(yīng)于軸向力而移動(dòng)，以使所述能移動(dòng)工具段相對(duì)于所述工具框架沿軸向移動(dòng)，直至所述能擴(kuò)展工具處于所述最終狀態(tài)。

在替換實(shí)施例中，處于所述最終狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具的內(nèi)徑可至少與處于所述收縮狀態(tài)的所述能擴(kuò)展工具的外徑一樣大。在所述收縮狀態(tài)下，所述多個(gè)能移動(dòng)工具段與所述多個(gè)固定工具段可以沿軸向?qū)?zhǔn)。在所述最終狀態(tài)下，所述多個(gè)能移動(dòng)工具段與所述多個(gè)固定工具段可以沿周向?qū)?zhǔn)。所述多個(gè)能移動(dòng)工具段中的每一個(gè)能移動(dòng)工具段可以能移動(dòng)地連接于所述多個(gè)固定工具段中的至少一個(gè)固定工具段。

附圖說(shuō)明

參考在構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)以上簡(jiǎn)要概括的系統(tǒng)和方法進(jìn)行更具體的描述，從而可以獲得和更詳細(xì)地理解本發(fā)明的實(shí)施例的上述特征、方面和優(yōu)點(diǎn)及將變得顯而易見的其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。然而，值得注意的是，附圖僅示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，因?yàn)楸景l(fā)明可以允許其他等效實(shí)施例，所以附圖不應(yīng)被視為限制本發(fā)明的范圍。

圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能擴(kuò)展工具的地下井的一部分的示意性局部剖視圖。

圖2是被示出處于收縮狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能擴(kuò)展工具的透視圖。

圖3是被示出處于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的圖2的能擴(kuò)展工具的透視圖。

圖4是被示出在旋轉(zhuǎn)操作期間處于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的圖2的能擴(kuò)展工具的透視圖。

圖5是被示出在壓縮操作的早期部分期間處于完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖2的能擴(kuò)展工具的透視圖。

圖6是被示出在壓縮操作的后期部分期間處于完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖2的能擴(kuò)展工具的透視圖。

圖7是被示出處于最終狀態(tài)的圖2的能擴(kuò)展工具的透視圖。

圖8是被示出處于收縮狀態(tài)的圖2的能擴(kuò)展工具的剖視圖。

圖9是被示出處于最終狀態(tài)的圖2的能擴(kuò)展工具的剖視圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能擴(kuò)展工具的工具段的透視圖。

具體實(shí)施方式

包括優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)明內(nèi)容、附圖說(shuō)明和具體實(shí)施方式的說(shuō)明書以及所附權(quán)利要求書涉及本發(fā)明的實(shí)施例的特定特征(包括過(guò)程或方法步驟)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本發(fā)明包括說(shuō)明書中描述的特定特征的全部可能的組合和使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于說(shuō)明書中給出的實(shí)施例的描述或不受說(shuō)明書中給出的實(shí)施例的描述限制。本發(fā)明的主題并不受限而僅由說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書的要旨限定。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)理解的是，用于描述特定實(shí)施例的術(shù)語(yǔ)不限制本發(fā)明的范圍或廣度。在對(duì)說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書的解釋中，應(yīng)當(dāng)以與每個(gè)術(shù)語(yǔ)的范圍一致的最寬泛的可能方式來(lái)解釋全部術(shù)語(yǔ)。除非另有定義，否則在說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中使用的全部技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。

除非文中另外明確指示，否則如在說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中使用的，單數(shù)形式“a”、“an”和“the”包括多個(gè)指示對(duì)象。如所使用的，詞語(yǔ)“包括”、“具有”、“包含”以及所有其它語(yǔ)法變型均旨在具有不排除其它元件、成分或步驟的開放的、非限制性的含義。本發(fā)明的實(shí)施例可以適當(dāng)?shù)亍鞍ā彼_的限制特征、“由”所公開的限制特征“組成”或“基本上由”所公開的限制特征“組成”，并且可以在缺乏未公開的限制特征的情況下實(shí)施。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到某些步驟可以結(jié)合到單個(gè)步驟中。

空間術(shù)語(yǔ)描述的是對(duì)象或?qū)ο蠼M相對(duì)于另一對(duì)象或?qū)ο蠼M的相對(duì)位置。沿豎直軸線和水平軸線應(yīng)用該空間關(guān)系。包括“井上”、“井下”；“上方”和“下方”以及其它類似術(shù)語(yǔ)的方向和關(guān)系詞語(yǔ)是為了便于描述并且是非限制性的，除非另有指明。

在說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書提供值的范圍的情況下，應(yīng)理解的是，區(qū)間涵蓋上限與下限之間的各居中值以及該上限和該下限。發(fā)明涵蓋并界定在進(jìn)行所提供的任何特定排除后更小的區(qū)間范圍。

在說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書涉及包括兩個(gè)或更多個(gè)限定步驟的方法的情況下，限定步驟可以以任何順序進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行，除非本文排除了該可能性。

參見圖1，地下井10可以延伸貫穿若干開采區(qū)12，諸如開采烴的區(qū)域等。地下井10的表層套管14可以是穿孔的，使得通過(guò)生產(chǎn)套管(productioncasing)或管道16可以將諸如油或氣等開采液開采到地面。在地下井的存續(xù)期間，可能存在需要隔離地下井10的一部分以形成隔離區(qū)域18的時(shí)候，例如當(dāng)?shù)叵戮?0的隔離區(qū)域18正在產(chǎn)生不需要的水時(shí)?？商鎿Q地，可以將隔離區(qū)域18隔離，這是因?yàn)楦綦x區(qū)域18已被選擇為用于不期望與開采液混合的注入處理。

如在本發(fā)明中將描述的，可以布置能擴(kuò)展工具20以用作跨式封隔器。在圖1的示例性實(shí)施例中，第一能擴(kuò)展工具20a布置在隔離區(qū)域18的上端，并且第二能擴(kuò)展工具20b布置在隔離區(qū)域18的下端。封隔器管道22可以從第一能擴(kuò)展工具20a的上方延伸到第二能擴(kuò)展工具20b的下方，使得可以連續(xù)開采來(lái)自第一能擴(kuò)展工具20a上方的開采區(qū)12的烴和來(lái)自第二能擴(kuò)展工具20b下方的開采區(qū)12的烴。同時(shí)，隔離區(qū)域18的流體(不論是水、處理藥劑或其它流體)將與通過(guò)管道16開采到地面的流體分開。位于接近管道16的下端的位置的標(biāo)準(zhǔn)封隔器25可以確保開采液通過(guò)管道16而不是在管道16的外徑與表層套管14的內(nèi)徑之間所限定的環(huán)形空間朝向地面行進(jìn)。適用時(shí)，表層套管14、管道16和能擴(kuò)展工具20可以關(guān)于中心軸線ax同心地或共線地定位。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，示出了處于收縮狀態(tài)的能擴(kuò)展工具20。能擴(kuò)展工具20包括工具框架24。工具框架24位于能擴(kuò)展工具20的框架端26處，并且能在框架收縮位置(圖2和圖8)與框架伸出位置(圖3至圖7以及圖9)之間移動(dòng)。當(dāng)能擴(kuò)展工具20處于圖2的收縮狀態(tài)時(shí)，工具框架24處于框架收縮位置。工具框架24可以由與多個(gè)工具段28連接的連接式(jointed)細(xì)長(zhǎng)部件形成。工具段28成形為互鎖并且允許工具段28之間的相對(duì)的軸向和縱向位移，同時(shí)當(dāng)能擴(kuò)展工具20處于最終狀態(tài)時(shí)，在工具段28之間提供密封表面?？蚣?4可以用于使能擴(kuò)展工具20擴(kuò)展和收縮并且支撐工具段28?？蚣?4的元件可以在擴(kuò)展與收縮位置之間不發(fā)生變形，而是改變相對(duì)于彼此的位置。

在圖2的示例性實(shí)施例中，工具框架24包括四個(gè)腿部30。每個(gè)腿部30在腿部30的第一端處與每個(gè)其它腿部30樞轉(zhuǎn)地連接，并且在腿部30的相反第二端處與工具段28連接。每個(gè)腿部30具有接近于腿部30與工具段28的附接點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)接頭。當(dāng)處于框架收縮位置時(shí)，腿部30相對(duì)于彼此圍繞腿部30的共同附接點(diǎn)成角度。當(dāng)處于框架伸出位置(圖3)時(shí)，腿部30可以在相同平面中從腿部30的共同附接點(diǎn)延伸，或與腿部30處于框架收縮位置的情況相比可以相對(duì)于彼此成更小的角度。

在替換實(shí)施例中，工具框架24可以包括活塞系統(tǒng)、伸縮部件或允許能擴(kuò)展工具20在框架收縮位置(圖2和圖8)與框架伸出位置(圖3至圖7以及圖9)之間移動(dòng)的其它類型框架。

附接于工具框架24的工具段28是固定工具段32。固定工具段32固定于腿部30中的一個(gè)腿部的第二端，使得固定工具段32不相對(duì)于附接這種固定工具段32的腿部30的該第二端旋轉(zhuǎn)或沿軸向移動(dòng)。其它工具段28是能移動(dòng)工具段34。能移動(dòng)工具段34可相對(duì)于其它工具段28以及相對(duì)于腿部30中的一個(gè)腿部的第二端沿軸向和周向移動(dòng)。以這種方式，多個(gè)固定工具段32中的每一個(gè)固定工具段緊固于工具框架24，并且多個(gè)能移動(dòng)工具段34中的每一個(gè)能移動(dòng)工具段能移動(dòng)地連接于多個(gè)固定工具段32中的至少一個(gè)多個(gè)固定工具段。當(dāng)框架24在擴(kuò)展位置與收縮位置之間移動(dòng)時(shí)，工具段28可不發(fā)生變形，而是改變相對(duì)于彼此的位置。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖10，示出了工具段28。圖10的示例性實(shí)施例的工具段28包括三層：徑向外層36、徑向內(nèi)層38和中間層40。中間層40位于徑向外層36與徑向內(nèi)層38之間。徑向外層36、徑向內(nèi)層38和中間層40可以一體地形成或可以是彼此固定的三個(gè)單獨(dú)部件。中間層40與徑向外層36和徑向內(nèi)層38這兩者沿軸向和周向偏離，從而限定端槽42以及與端槽42相反的端緣44，并且還限定側(cè)槽46以及與側(cè)槽46相反的側(cè)緣48(圖8)。端槽42和側(cè)槽46是位于徑向外層36與徑向內(nèi)層38之間的腔體。端緣44和側(cè)緣48是中間層40的延伸越過(guò)徑向外層36和徑向內(nèi)層38的外邊緣的部分。在替換實(shí)施例中，端槽42、側(cè)槽46、端緣44和側(cè)緣48可以具有諸如配合式型面部分(matingprofiledsections)等其它形狀。

再次參見圖2，在收縮狀態(tài)下，多個(gè)能移動(dòng)工具段34與多個(gè)固定工具段32沿軸向?qū)?zhǔn)。作為實(shí)例，一個(gè)或多個(gè)能移動(dòng)工具段34從每個(gè)固定工具段32沿軸向延伸以形成段組50。在圖2的實(shí)例中，示出了四個(gè)段組50，每個(gè)段組50具有一個(gè)固定工具段32和兩個(gè)能移動(dòng)工具段34。因此，圖2的實(shí)例總共包括十二個(gè)工具段28。在替換實(shí)施例中，每個(gè)段組50可以包括更多或更少的工具段28，并且可以有多于或少于四個(gè)的段組50，只要在最終狀態(tài)下，工具段28可以被取向和對(duì)準(zhǔn)以便當(dāng)能擴(kuò)展工具20處于最終狀態(tài)時(shí)形成大致筒狀能擴(kuò)展工具20即可。然而，能擴(kuò)展工具20不需要具有完美的筒狀最終狀態(tài)，只要能擴(kuò)展工具20能夠?qū)嵤╊A(yù)期的井下功能即可。在其它替換實(shí)施例中，工具段28可以具有在工具段28之間變化的形狀。

在收縮狀態(tài)下，多個(gè)工具段28中的選定工具段的端緣44位于多個(gè)工具段28中的與該工具段軸向相鄰的一個(gè)工具段28的端槽42內(nèi)。在圖2的實(shí)例中，固定工具段32中的每一個(gè)固定工具段的端緣44位于軸向相鄰的能移動(dòng)工具段34的端槽42內(nèi)，并且該軸向相鄰的能移動(dòng)工具段34的端緣44位于另一軸向相鄰的能移動(dòng)工具段34的端槽42內(nèi)。如可以在圖8中最佳觀查的，工具段28中的每一個(gè)工具段的側(cè)緣48位于任何側(cè)槽46的外部，因此盡管每個(gè)段組可以彼此接觸，但每個(gè)段組50僅通過(guò)腿部30與每個(gè)其它段組50固定。

參見圖1和圖8，在收縮狀態(tài)下，能擴(kuò)展工具20的外徑為最小外徑52，最小外徑52小于管道16的最小內(nèi)徑54。在某些實(shí)施例中，管道16的最小內(nèi)徑54可以是被工具、裝備或其它障礙物所減小的內(nèi)徑，使得能擴(kuò)展工具20可以從地面下放貫穿管道16到達(dá)隔離區(qū)域18。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，工具框架24可以移動(dòng)到擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。通過(guò)使工具段28中的每一個(gè)工具段徑向向外移動(dòng)來(lái)增加能擴(kuò)展工具20的外徑，直至能擴(kuò)展工具20處于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。框架24可以用于使能擴(kuò)展工具20擴(kuò)展。作為實(shí)例，這種擴(kuò)展操作可以是液壓驅(qū)動(dòng)的或電驅(qū)動(dòng)的。工具框架24的每個(gè)腿部30可以使段組50中的一個(gè)段組徑向向外移動(dòng)?？梢允鼓軘U(kuò)展工具20的外徑增加，直至能擴(kuò)展工具的內(nèi)徑為最大內(nèi)徑56(圖9)，最大內(nèi)徑56至少與當(dāng)能擴(kuò)展工具20處于收縮狀態(tài)時(shí)能擴(kuò)展工具20的最小外徑52一樣大。這將允許通過(guò)能擴(kuò)展工具20繼續(xù)進(jìn)行井下作業(yè)，且能擴(kuò)展工具20不會(huì)進(jìn)一步對(duì)實(shí)施這種作業(yè)所需的任何其它工具或管或裝備的外徑進(jìn)行限制。

參見圖4，可以旋轉(zhuǎn)能擴(kuò)展工具20，使得多個(gè)能移動(dòng)工具段34相對(duì)于工具框架24旋轉(zhuǎn)。多個(gè)固定工具段32相對(duì)于工具框架24保持固定?？梢岳^續(xù)旋轉(zhuǎn)操作直至能擴(kuò)展工具20處于完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。能擴(kuò)展工具20的自由端58與能擴(kuò)展工具20的框架端26相反，并且可以通過(guò)使自由端58相對(duì)于工具框架24旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。在旋轉(zhuǎn)操作期間，工具段28的端緣44中的選定端緣在多個(gè)工具段28中的與該端緣軸向相鄰的一個(gè)工具段28的端槽42內(nèi)滑動(dòng)。在圖4的實(shí)例中，能移動(dòng)工具段34關(guān)于軸向相鄰的工具段28旋轉(zhuǎn)30度。作為實(shí)例，旋轉(zhuǎn)操作可以是利用布置工具而液壓驅(qū)動(dòng)或電驅(qū)動(dòng)的。

轉(zhuǎn)到圖5，當(dāng)能擴(kuò)展工具20已完全旋轉(zhuǎn)時(shí)，工具段28中的選定工具段的側(cè)緣18將與選定的其它工具段的側(cè)槽46對(duì)準(zhǔn)。在圖5的實(shí)例中，每個(gè)固定工具段32的側(cè)緣48與軸向相鄰的能移動(dòng)工具段34的側(cè)槽46對(duì)準(zhǔn)，并且該軸向相鄰的能移動(dòng)工具段34的側(cè)緣48與另一軸向相鄰的能移動(dòng)工具段34的側(cè)槽46對(duì)準(zhǔn)。該另一軸向相鄰能移動(dòng)工具34的側(cè)緣48將與周向相鄰的固定工具段32的側(cè)槽46對(duì)準(zhǔn)。

參見圖5至圖6，在壓縮操作期間可以向能擴(kuò)展工具20施加軸向力，使得能移動(dòng)工具段34相對(duì)于工具框架24且相對(duì)于固定工具段32沿軸向移動(dòng)。在壓縮操作期間，使能擴(kuò)展工具20的軸向長(zhǎng)度減小，直至能擴(kuò)展工具20處于最終狀態(tài)。在圖5至圖6的實(shí)例中，在壓縮操作期間，多個(gè)工具段28中的每個(gè)工具段的側(cè)緣48在多個(gè)工具段28中的與該工具段周向相鄰的一個(gè)工具段的側(cè)槽46內(nèi)滑動(dòng)。當(dāng)能擴(kuò)展工具20移動(dòng)到最終狀態(tài)時(shí)，工具段28將與周向相鄰的工具段28密封地接合。如可以在圖8至圖9中最佳觀察的，每個(gè)工具段28的側(cè)部60是漸縮的。這種漸縮將有助于側(cè)緣48與側(cè)槽46對(duì)準(zhǔn)，并且還將有助于形成相鄰工具段28之間的密封。作為實(shí)例，壓縮操作可以利用布置工具而液壓驅(qū)動(dòng)或電驅(qū)動(dòng)的。

在圖7的最終狀態(tài)下，多個(gè)能移動(dòng)工具段34與多個(gè)固定工具段32沿周向?qū)?zhǔn)，并且最大內(nèi)徑56(圖9)保持為至少與當(dāng)能擴(kuò)展工具20處于收縮狀態(tài)時(shí)能擴(kuò)展工具20的最小外徑52一樣大。多個(gè)工具段28中的每一個(gè)工具段的側(cè)緣48保持為位于多個(gè)工具段28中的與該工具段周向相鄰的一個(gè)工具段28的側(cè)槽46內(nèi)。側(cè)緣48與側(cè)槽46的相互作用以及工具段28的側(cè)部60的漸縮形狀將提供每個(gè)工具段28之間的密封。當(dāng)能擴(kuò)展工具20處于最終狀態(tài)時(shí)，可以移除框架24。

在操作的實(shí)例中，參見圖1至圖2，為了在地下井10中布置能擴(kuò)展工具20，可以利用纜繩、e管線(e-line)或連續(xù)油管將能擴(kuò)展工具20下放到地下井10中。當(dāng)能擴(kuò)展工具20被下放到地下井10中時(shí)，能擴(kuò)展工具20將處于收縮狀態(tài)。轉(zhuǎn)到圖3，當(dāng)能擴(kuò)展工具20在地下井10內(nèi)處于期望的最終位置時(shí)，可通過(guò)使工具段28中的每一個(gè)工具段徑向向外移動(dòng)來(lái)增加能擴(kuò)展工具20的外徑，直至能擴(kuò)展工具20處于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。如圖4所示，然后可以旋轉(zhuǎn)能擴(kuò)展工具20，使得多個(gè)能移動(dòng)工具段34相對(duì)于工具框架24旋轉(zhuǎn)，并且多個(gè)固定工具段32相對(duì)于工具框架24保持固定。旋轉(zhuǎn)能擴(kuò)展工具20直至能擴(kuò)展工具20處于完全旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。參見圖5至圖6，隨后向能擴(kuò)展工具20施加軸向力，使得能移動(dòng)工具段34相對(duì)于工具框架24沿軸向移動(dòng)，并且使能擴(kuò)展工具20的軸向長(zhǎng)度減小。使能擴(kuò)展工具20的軸向長(zhǎng)度減小，直至能擴(kuò)展工具20處于如圖7所示的最終狀態(tài)。

在最終狀態(tài)下，能擴(kuò)展工具20的外徑足以與表層套管14的內(nèi)徑接合，并且工具段28將彼此密封地接合，使得沒有流體可以在能擴(kuò)展工具20的軸向底部與能擴(kuò)展工具20的軸向頂部之間穿過(guò)。為了取回能擴(kuò)展工具20，可以使操作反過(guò)來(lái)，使得能擴(kuò)展工具20返回到收縮狀態(tài)并且被向上拉出地下井10。

盡管在本文中已將能擴(kuò)展工具20描述為用作跨式封隔器，但在本文中描述的能擴(kuò)展工具20的實(shí)施例可以替換地用于要求工具(例如，井下錨、套管補(bǔ)貼件(casingpatches)、防砂篩管、擴(kuò)孔器、刷和刮刀)穿過(guò)受限直徑然后擴(kuò)展到最終位置的其它井下應(yīng)用。

因此，在本文中描述的系統(tǒng)和方法非常適于實(shí)現(xiàn)上述目的，并且獲得所提到的目的和優(yōu)點(diǎn)以及系統(tǒng)和方法中固有的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。盡管出于公開的目的已給出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，但為了完成所期望的結(jié)果在過(guò)程的細(xì)節(jié)中還存在許多變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易想到這些或其他類似的修改，并且這些或其他類似的修改意在被包括在本文中所披露的本發(fā)明的要旨和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。