此，随附权利要求据此并入到详细描述中，同时每个权利要求本身作为单独的实施方案。
【主权项】
1.一种设备，其包括: 主体，所述主体被配置用于并入在钻柱中以沿所述主体的内部传送钻井流体； 控制机构，所述控制机构连接至所述主体并且被配置用于联接至钻柱工具以响应于所述主体的所述内部与外部之间的流体压差的变化的预定义触发序列的发生来使所述钻柱工具在激活状态与非激活状态之间切换，所述预定义触发序列包括以下各项的多个周期: 使所述流体压差增大到但不超过预定义中间压力范围，以及 随后使所述预定义触发序列降低到低于所述预定义中间压力范围。2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制机构被进一步配置成在预定数量的所述触发序列周期被执行之前，响应于所述流体压差升高到超过所述预定义中间压力范围来重设所述触发序列。3.如权利要求2所述的设备，其中所述预定义中间压力范围的下限阈值在150psi与250psi 之间。4.如权利要求2所述的设备，其中所述预定义中间压力范围的上限阈值在650psi与850psi 之间。5.如权利要求2所述的设备，其中所述控制机构进一步包括: 启动组件，所述启动组件可沿所述主体的所述内部轴向移位，所述启动组件被配置成至少部分响应于所述启动组件轴向移动到启动位置而实现所述钻柱工具切换到所述激活状态； 偏置机构，所述偏置机构可操作地联接至所述启动组件并且被配置成推动所述启动组件轴向远离其启动位置并且朝向默认位置;以及 分级液压致动机构，所述分级液压致动机构被配置成响应于所述流体压差处于所述预定义中间压力范围内而导致所述启动组件针对所述偏置机构的操作从其默认位置轴向移位到中间位置，并且使得当所述压差处于所述预定义中间压力范围内时，所述启动组件在所述中间位置保持基本固定，所述液压致动机构被进一步配置成响应于所述流体压差大于所述预定义中间压力范围而导致所述启动组件针对所述偏置机构的操作从所述中间位置轴向移位到所述启动位置。6.如权利要求5所述的设备，其中所述启动组件可相对于所述主体角移位，所述控制机构进一步包括旋转机构，所述旋转机构被配置成响应于所述预定义触发序列的执行而使所述启动组件从其中所述启动组件与工具启动机构的触发组件角度失准的未充注状态角移位到其中所述启动组件与所述触发组件角度对准的充注状态。7.如权利要求6所述的设备，其中所述控制机构进一步包括: 托架构件，所述托架构件承载用于使所述托架构件相对于所述主体轴向和旋转移位的所述启动组件，所述托架构件被配置用于进行由所述分级液压致动机构所引起的轴向移位； 旋转偏置机构，所述旋转偏置机构被配置成向所述托架构件应用旋转偏置，以推动所述托架构件旋转地朝向初始未充注状态并且远离其中所述启动组件与工具启动机构的触发组件角度对准的充注状态； 凸轮机构，所述凸轮机构可操作地连接至所述托架构件并且被配置成 响应于所述预定义触发序列的执行而使所述托架构件的往复式轴向移位转化成所述托架构件从所述初始未充注状态到所述充注状态的分级旋转，以及 当所述流体压差低于所述预定义中间压力范围时，阻止所述托架构件在所述旋转偏置机构的所述偏置下旋转。8.如权利要求7所述的设备，其中所述凸轮机构包括: 自动重设组件，所述自动重设组件被自动配置成在所述托架构件旋转到所述充注状态之前响应于所促使的所述托架构件轴向移位经过与所述预定义中间压力范围的上限阈值相对应的轴向位置而允许所述托架构件在所述旋转偏置机构的所述偏置下旋转到所述初始未充注状态；以及 止回组件，所述止回组件用于当所述托架构件处于所述充注状态时，响应于所述流体压差升高超过所述预定义中间压力范围而阻止所述托架构件在所述旋转偏置机构的所述偏置下旋转。9.如权利要求8所述的设备，其中所述控制机构被配置成可在将所述钻柱工具切换到所述激活状态之后将所述钻柱工具切换到所述非激活状态时在以下两种模式之间操作: 重复模式，其中在所述流体压差升高超过所述预定义中间压力范围时，在不执行所述预定义触发序列的情况下将所述钻柱工具再次切换到所述激活状态；以及 重设模式，其中将所述钻柱工具再次切换到所述激活状态取决于所述预定义触发序列的执行。10.—种钻具组合件，其包括: 大体管状主体，所述大体管状主体被配置用于并入在钻柱中以沿所述主体的内部传送钻井流体； 钻柱工具，所述钻柱工具被安装在所述主体上并且可设置在激活状态与非激活状态之间；以及 控制机构，所述控制机构被安装在所述主体上并且联接至所述钻柱工具，所述控制机构被配置成响应于所述主体的所述内部与外部之间的流体压差变化的预定义触发序列的发生而将所述钻柱工具从所述非激活状态切换到所述激活状态，所述预定义触发序列包括以下各项的多个周期: 使所述流体压差增大到但不超过预定义中间压力范围，以及 随后使所述预定义触发序列降低到低于所述预定义中间压力范围。11.如权利要求10所述的钻具组合件，其中所述钻柱工具包括一个或多个扩孔器切削元件，所述一个或多个扩孔器切削元件被安装在所述主体上并且被配置用于在其中所述一个或多个扩孔器切削元件从所述主体径向向外突出以进行钻孔扩孔的所述激活状态与其中所述一个或多个扩孔器切削元件收缩的所述非激活状态之间移位。12.—种钻井设施，其包括: 细长钻柱，所述细长钻柱沿钻孔纵向延伸，所述钻柱具有细长主体，所述细长主体具有中空内部以沿所述钻柱传送钻井流体； 钻柱工具，所述钻柱工具形成所述钻柱的一部分并且被配置成可设置在激活状态与非激活状态之间； 控制机构，所述控制机构连接至所述主体并且联接至所述钻柱工具以响应于所述主体的所述内部与外部之间的流体压差变化的预定义触发序列的发生而使所述钻柱工具在所述激活状态与所述非激活状态之间切换，所述预定义触发序列包括以下各项的多个周期: 使所述流体压差增大到但不超过预定义中间压力范围，以及 随后使所述预定义触发序列降低到低于所述预定义中间压力范围。13.如权利要求12所述的钻井设施，其中所述预定义触发序列包括将执行的而不会在所述预定义触发序列开始后的任何时间使所述流体压差升高到超过所述预定义中间压力范围的预定义最小数量的所述周期。14.如权利要求13所述的钻井设施，其中所述控制机构被进一步配置成在所述预定义触发序列开始之后但在所述最小数量的所述周期完成之前响应于所述流体压差升高到超过所述预定义中间压力范围而重设所述触发序列，以使得随后将所述钻柱工具切换到所述激活状态取决于至少所述预定义最小数量的所述周期的发生。15.如权利要求13所述的钻井设施，其中所述控制机构进一步包括: 托架构件，所述托架构件可沿所述主体轴向移位并且被配置成在所述预定义触发序列执行之后至少部分响应于所促使的所述托架构件轴向移动到操作区域来将所述钻柱工具切换到所述激活状态； 轴向偏置机构，所述轴向偏置机构可操作地联接至所述托架构件以推动所述托架构件轴向远离其操作区域并且朝向默认位置;以及 分级液压致动机构，所述分级液压致动机构被配置成响应于所述流体压差处于所述预定义中间压力范围内而使所述托架构件针对所述轴向偏置机构的操作从其默认位置轴向移位到中间位置，并且使得当所述压差处于所述预定义中间压力范围时，所述托架构件在其中间位置基本保持固定，所述液压致动机构被进一步配置成响应于流体压差大于所述预定义中间压力范围的上限阈值而促使所述托架构件针对所述轴向偏置机构的操作从所述中间位置轴向移位到所述操作区域。16.如权利要求15所述的钻井设施，其中所述托架构件可相对于所述主体旋转，所述控制机构进一步包括: 旋转偏置机构，所述旋转偏置机构联接至所述托架构件并且被配置成向所述托架构件应用旋转偏置；以及 凸轮机构，所述凸轮机构可操作地联接至所述托架构件并且被配置成响应于所述预定义触发序列的执行而使所述托架构件的往复式轴向移位针对所述旋转偏置机构的所述偏置转化成所述托架构件从初始未充注角取向步进式旋转到充注角取向，以及 阻止所述托架构件在所述预定义触发序列的执行期间在所述旋转偏置机构的所述偏置下反向旋转。17.如权利要求16所述的钻井设施，其中所述凸轮机构包括: 自动重设组件，所述自动重设组件被自动配置成在所述托架构件不处于所述充注角取向时响应于所促使的所述托架构件轴向移位经过与所述预定义中间压力范围的上限阈值相对应的轴向位置而允许所述托架构件在所述旋转偏置机构的所述偏置下旋转到所述初始未充注角取向；以及 止回组件，所述止回组件用于当所述托架构件处于所述充注状态时，响应于所述流体压差升高超过所述预定义中间压力范围而阻止所述托架构件在所述旋转偏置机构的所述偏置下旋转。18.如权利要求11所述的钻井设施，其中所述控制机构被配置成可在所述钻柱工具启动之后，通过相应流体压力控制序列的序列而选择性地设置在以下两种模式之间: 重复模式，其中所述钻柱工具处于所述非激活状态并且所述控制机构被再次安排成响应于所述流体压差升高超过所述预定义中间压力范围而将所述钻柱工具切换到所述激活状态，而不在中间执行所述预定义触发序列；以及 重设模式，其中所述钻柱工具和控制机构被安排成专有地响应于所述预定义触发序列的执行而将所述钻柱工具再次切换到所述激活状态。19.一种控制在钻孔内并入在钻柱中的钻柱工具的方法，所述钻柱具有主体，所述主体界定中空内部以沿所述钻柱传送钻井流体，所述方法包括: 应用所述主体的所述内部与外部之间的流体压差变化的预定义触发序列，所述预定义触发序列包括以下各项的多个周期: 使所述流体压差增大到但不超过预定义中间压力范围，以及 随后使所述预定义触发序列降低到低于所述预定义中间压力范围， 其中所述钻柱包括控制机构，所述控制机构安装在所述主体中并且被配置成响应于所述预定义触发序列触发序列的应用而将所述钻柱工具从激活状态自动切换到非激活状态。20.如权利要求19所述的方法，其中应用所述预定义触发序列包括执行预定义最小数量的所述周期，而无在开始所述预定义触发序列后，使所述流体压差升高到超过所述预定义中间压力范围。21.如权利要求20所述的方法，其中所述控制机构被进一步配置成在所述最小数量的所述周期完成之前响应于所述压差升高到超过所述预定义中间压力范围而自动中断所述预定义触发序列，以使得随后需要执行至少所述最小数量的所述周期以将所述钻柱工具切换到所述激活状态。22.如权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括执行相应的流体压力控制序列以在启动所述钻柱工具之后将所述控制机构选择性地设置在以下两者之间: 重复模式，其中所述钻柱工具处于所述非激活状态并且可通过使所述流体压差升高到超过所述预定义中间压力范围而回到所述激活状态，而无需在中间执行所述预定义触发序列；以及 重设模式，其中所述钻柱工具处于所述非激活状态并且所述钻柱工具回到所述激活状态取决于所述预定义触发序列的执行。23.如权利要求19所述的方法，其中所述钻柱工具包括扩孔器。
【专利摘要】钻柱工具具有控制机构，所述控制机构用于响应于包括钻井流体压差的变化的预定义触发序列的操作者执行而使所述工具在非激活状态与激活状态之间切换。所述触发序列包括以下各项的多个周期：(a)使所述预定义触发序列升高到但不超过预定义压力范围；以及(b)使所述预定义触发序列降低到低于所述压力范围的下限阈值。使所述压差升高到超过上限压力范围阈值会引起所述预定义触发序列的自动中断和重设。
【IPC分类】E21B21/08, E21B21/10
【公开号】CN105556057
【申请号】CN201380079172
【发明人】P·林根贝格
【申请人】哈利伯顿能源服务公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2013年10月22日
【公告号】CA2921787A1, US20160024850, WO2015060825A1