向下钻进工具中的改进或有关的改进的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及向下钻进工具中的改进或有关的改进，具体来说，尽管不是排外地，但本发明涉及扩孔器工具。
【背景技术】
[0002]地层钻探使用长的钻管柱以及偶联在一起的工具。钻柱的所有元件一起转动，以便转动钻柱端部处的切削钻头。切削钻头在地层中形成孔，钻柱的其余部分通过该孔沿着钻探方向移动。偶联在钻柱的两个其它元件之间的管下扩孔器，用来拓宽钻头所形成的孔壁。管下扩孔器也被称作扩孔器，其在撤回位置中通常具有总体的直径，该直径等于或小于被钻探的孔的直径。当处于展开的位置中时，切削元件从管下扩孔器的本体中移出，以形成大于被钻探的孔直径的直径。当管下扩孔器随着钻柱转动而向下钻进地移动时，其在钻头后面拓宽地层中的孔。此外，管下扩孔器可在其向上返回到地面的路上用来打开坍塌的地层O
[0003]W0-A-2005/124094描述了一个如此的管下扩孔器或扩孔器工具。扩孔器工具包括管形本体，本体具有轴向内腔和围绕其外围布置的外壳，以形成外部开口。在每个这些开口中，割刀元件被容纳在其中，割刀元件包括两个割刀臂，割刀臂可在缩进位置和伸展位置之间移动，在缩进位置中，每个割刀元件完全被保持在其相关的外壳内，而在伸展的位置中，每个割刀元件延伸到其开口外，以使更多材料可从地层中的孔壁上切削下来，由此扩大了孔的直径。驱动机构设置在管形本体内，以在缩进和伸展位置之间移动割刀元件。
[0004]在W0-A-2005/124094所描述的扩孔器工具中，一个割刀臂可枢转地连接到管形本体的一端上，本体的另一端连接到另一个割刀臂，该另一个割刀臂连接到驱动机构，以使两个割刀臂可缩进和伸展。两个割刀臂所形成布置在展开时呈“V”形，其中，V的顶点在开口的外面。
[0005]一般地，如此的扩孔器工具借助于通过钻柱的流体压力来操作，尤其是，通过工具部分自身的流体。流体压力由与钻柱相连的泵的操作来控制。在US-A-201/0006339中，流过工具的流体压力用来操作扩孔器，使得扩孔器根据流体压力伸展或缩进。这里，扩孔器组件包括割刀元件和用于在槽上滑动而安装的稳定器垫。在缩进位置中，扩孔器组件容纳在凹陷内，扩孔器组件借助于沿着槽的运动而移至伸展的位置，使它位于凹陷外面。流体压力可被感知而致动扩孔器的伸展和缩进。
[0006]US-A-2010/0096191披露了管下扩孔器和稳定工具，其中，刀片元件通过偶联到驱动管上的楔形元件从缩进位置移动到伸展位置，楔形元件与刀片元件的倾斜面互相作用，以实现刀片元件相对于导向通道抬起(伸展)和下降(缩进)运动。当驱动管沿着工具本体的长度移动时，楔形元件连同驱动管一起被曳拉，它们在刀片元件的倾斜面下滑动，致使刀片元件作径向运动而抬起(伸展)到其导向通道之外。驱动管沿着工具本体的长度沿相反方向运动，则从刀片元件的倾斜面下抽拔楔形元件，允许刀片元件作径向运动而下降(缩回)到其导向通道内。刀片元件的伸展受致动机构限制，即，驱动管和楔形元件与致动机构偶联。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的是提供改进的扩孔器工具，其中，在扩孔器工具的缩进和伸展位置中，割刀臂或刀片保持平行于扩孔器工具的轴线，同时提供较高的打开范围。
[0008]本发明的另一目的是提供扩孔器工具，其中，打开可在地面上根据打开范围内的某一值进行调整，同时提供更加有效的扩孔器工具。
[0009]根据本发明的第一方面，提供一种扩孔器工具，其包括:
[0010]基本上中空的本体，本体具有纵向轴线并包括具有第一外直径的外部壁；
[0011]至少一个臂空档，其形成在围绕本体外围的外部壁的一部分内；
[0012]至少一个可扩张的臂，其位于相关的臂空档内和安装成可在缩回位置和扩张位置之间扩张，缩回位置在本体内，在扩张位置中，每个可扩张的臂描述了第二外直径，第二外直径大于第一外直径；以及
[0013]至少一个扩张机构，用于在缩回位置和扩张位置之间扩张相关的可扩张的臂；
[0014]其特征在于，每个扩张机构包括两个细长的连接件，细长连接件在一端部位置处可枢转地连接到相关的可扩张的臂上，而在另一端部位置处连接到其相关的臂空档，每个可扩张臂相对于其相关的臂空档可枢转地安装在两个端部位置处，使得每个可扩张臂在缩进和扩张两个位置中以及其在缩进和扩张位置之间实施扩张和缩进的过程中，保持基本上与本体的纵向轴线平行。
[0015]通过让连接件将各个可扩张臂连接到其相关的臂空档，便可使可扩张臂保持基本上平行于扩孔器工具的纵向轴线，由此，提供打开范围，该范围大于包括楔形构件或类似构件的扩张机构可能的打开范围。
[0016]在向下钻进工具包括扩孔器工具的情形中，使可扩张臂保持平行于本体纵向轴线的优点在于，每个切割刀片的攻点是可靠的，攻点是这样的点，即，前导的切割元件在该点与待要切割的材料或地层相啮合。
[0017]自然，还提供致动机构来致动扩张机构，每个可扩张臂在另一端部位置处可枢转地连接到致动机构。
[0018]有利地是，扩张机构还包括第三细长的连接件，其可枢转地连接到每个可扩张臂和致动机构。
[0019]这样，致动机构直接移动可扩张臂，而其它的细长连接件用来保持与纵向轴线基本上平行。在一优选的实施例中，致动机构包括活塞。
[0020]向下钻进工具还可包括至少一个返回构件，用来停止致动每个伸展机构。在一个实施例中，每个返回机构包括抵抗致动机构作用偏置的弹簧。
[0021]可设置台肩块，其位于各个臂空档内以限制可扩张臂的扩张。通过选择合适尺寸的台肩块，便可确定可扩张臂的扩张，以提供用于与地层啮合的理想的外直径。
[0022]在一优选的实施例中，第二外直径可以高达第一外直径的1.3倍。例如，如果向下钻进工具的外直径是100cm，则可扩张臂可扩张而描绘出达到130cm的外直径。
[0023]较佳地，向下钻进工具便可扩孔器工具，而每个可扩张臂便可割刀臂。
[0024]根据本发明另一方面，提供用于向下钻井工具的可扩张臂，该可扩张的割刀臂包括至少一个前切割刀片和后切割刀片，每个切割刀片包括多个切割元件，每个前切割刀片和后切割刀片上的一个切割元件对相关的切割刀片提供了攻点。
[0025]如此的可扩张割刀臂还可包括位于平面的各侧的第一侧和第二侧，每侧离平面相应的预定距离，以使用于前刀片的攻点和用于后刀片攻点离该平面等距离。
[0026]通过让每个割刀臂的攻点离该平面等距离，则可提高扩孔器工具的效率。此外，提供更加柔性的扩孔器工具，打开尺寸的范围可容纳在其中。
[0027]用于第一侧的预定距离可不同于用于第二侧的预定距离。
[0028]在一个实施例中，切割元件可包括多晶金刚石切割元件。
[0029]根据本发明另一方面，提供一种扩孔器工具，具有至少一个如上所述的可扩张割刀臂。
[0030]根据本发明另一方面，提供具有纵向轴线的扩孔器工具，该扩孔器工具包括至少一个具有多个切割元件的可扩张的割刀臂，切割元件布置成形成至少一个前切割刀片和后切割刀片，前切割刀片上的切割元件和后切割刀片上的切割元件之一提供用于其相关切割刀片的攻点，其特征在于，用于前切割刀片的攻点和用于后切割刀片的攻点离延伸通过纵向轴线的平面等距离。
[0031]扩孔器工具较佳地还包括至少一个扩张机构以及致动机构，扩张机构用于在缩回位置和扩张位置之间扩张相关的可扩张割刀臂，而致动机构用于致动各个扩张机构。
[0032]在一优选的实施例中，各个扩张机构包括至少两个细长的连接件，连接件在一端部位置处可枢转地连接到相关的可扩张割刀臂，并在另一端部位置处连接到其相关的臂空档，每个可扩张的割刀臂相对于其相关的臂空档可枢转地安装在两个端部位置处，于是，在缩进位置和扩张位置中，并在缩进位置和扩张位置之间实施扩张和缩进的过程中，每个可扩张的割刀臂保持基本上平行于纵向轴线。
[0033]扩张机构有利地还包括第三细长的连接件，其可枢转地连接到各个可扩张的割刀臂和致动机构，各个可扩张的割刀臂在另一端部位置处可枢转地连接到致动机构。
[0034]致动机构较佳地包括活塞。扩孔器工具还可包括至少一个用于停止致动各个扩张机构的返回构件。
[0035]可设置台肩块，其位于各个臂空档内以限制可扩张割刀臂的扩张。割刀臂的打开范围可高达扩孔器工具外直径的1.3倍，根据台肩块的尺寸，台肩块可限制打开。
[0036]根据本发明另一方面，提供用于向下钻进工具控制模块，向下钻进工具包括具有纵向轴线的基本上中空的本体；围绕基本上中空本体外围形成的至少一个臂空档；至少一个位于相关臂空档内并安装成在缩进位置和扩张位置之间实施扩张的可扩张臂，缩进位置位于基本上中空的本体之内，在扩张位置中，可扩张臂描绘出大于第一外直径的第二外直径；至少一个扩张机构，用于在缩进位置和扩张位置之间扩张相关的可扩张臂；以及用于操作每个可扩张臂的活塞，该控制模块包括:
[0037]安装在本体内的元件，其可在第一位置和第二位置之间移动；
[0038]控制该元件运动的马达；以及
[0039]与马达相关连的齿轮机构，用于将来自马达的驱动力传递到该元件；
[0040]其特征在于，控制模块还包括腔室和端口，该腔室与活塞相连，端口具有打开位置和关闭