[发明专利]自对齐的裸井段用牵引机

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C§119(e)，本专利文件要求2007年2月19日提交的美国临时申请序列号为60/890577、名称为“Method to Convey Downhole Toolsin an Open Hole”的优先权，该美国临时申请通过引用在此并入。

技术领域

在此描述的实施例涉及用于输送工具通过烃类井的牵引机(tractor：或称为拖拉器)。特别地，具体描述了能够维持相当大的驱动摩擦力(driving friction)以便进行有效地牵引的居中的(centralized：或扶正的)牵引机组件(tractor assembly)。

背景技术

井下牵引机经常用于在油田中驱动钻井工具通过水平井或大斜度井。如此，工具可以被定位在相关的井位置处而不论这些井的非垂直特性。井下牵引机的不同构造可以用来使用在这种井中。例如，可以使用被动式牵引机(passive tractor)，所述被动式牵引机具有分开的相邻探头(sonde)形式的牵引臂，在牵引臂上具有固定的牵引元件。利用这种牵引机，探头可选地可相对于在井壁上的井下套管(borehole casing)固定，并且以尺蠖形式通过井。可选地，可以使用主动或连续移动牵引机，该牵引机采用在其上具有从动牵引元件的牵引臂。这种从动牵引元件可以包括轮、凸轮、垫板(pad)、轨道或链条。利用这种类型的牵引机，从动牵引元件在井下套管接合面上连续移动，由此驱动牵引机通过井。

不论所选择的牵引机的构造，与几千磅的设备一起的牵引机可以被拉动数千英尺到井内以执行在井中相关位置处的操作。为了实现此牵引程度，通过上述牵引元件从牵引机朝向井壁施加径向力。如此，牵引机可以避免打滑且可以向前通过井。

避免打滑和保证牵引机前进的所述径向力的效果可以基于牵引机在井内的居中定位。例如，如上所述，该井可以加衬有圆周性质的井下套管。由此，牵引机可以居中的方式相对于套管定位以便保证维持牵引机和套管的适当接合(interface)。即利用适当居中的牵引机，可以保证在牵引元件与井下套管之间的平衡的接合，从而使得在套管与元件之间的驱动摩擦力的大小最优。

除了最优化牵引元件一井下套管接合以便改善驱动摩擦力之外，居中也可以提供其它的牵引上的优点。此外，在套管与牵引元件之间的适当居中的接合可以有助于避免对任何一个部件的损坏。即，在牵引机没有居中以及存在不平衡的接合的情况下，易于出现对套管或牵引元件的损坏。这种损坏可以是当牵引机没有居中时被径向压向井下套管的牵引元件的尖锐边缘所引起的。

另外，牵引机的居中可以实施为留意(keep track of)牵引机和工具定位的方式。例如，优选地，工具串(tool string)中的工具以圆周居中的方式到达操作场所，从而提供工具相对于井以及彼此的已知的方位或定位。在操作过程中工具会相互影响的情况下，例如在一个井下工具可以用于抓住或捞出另一个井下工具的情况下，可以利用该已知的方位。

为了提供如上所述的居中，牵引机和工具串可以使用扶正器(centralizer)。扶正器可以包括径向布置的臂，所述臂从牵引机的细长主体向外偏压，以便接触在井下套管处的井壁，由此，使得牵引机的主体被居中定位。如上所述，牵引臂甚至是工具串，也可以连接到已经居中的细长主体上，从而也为其提供了居中。由此，能够以使得上面详细所述的驱动摩擦力最优的方式进行牵引。

然而，如上所述的居中可能不能保证在牵引元件和井的接合处的驱动摩擦力在所有条件下都最优。例如，上述井下套管可以是大体上等圆形状。如此，牵引机的居中保证了牵引元件相对于井壁的最优的驱动摩擦力的位置。然而，在缺少井下套管的裸眼井的情况下，可能存在椭圆和其它非圆形的井形状。实际上，当牵引机向前通过井时，井的结构会随之动态改变。结果，即使在牵引机在最优的驱动摩擦力位置与牵引元件初始对准的情况下，也会出现问题。例如，当牵引机向前通过井时，井的结构会改变，从而线性前进的牵引元件不再处于相对于井壁的驱动摩擦力最优的位置。如此，因为缺少最优驱动摩擦力和/或会造成如上所述的对井壁即牵引元件的损坏，牵引机可能会不能前进。

发明内容

本发明提供了一种在油田的井中使用的井下牵引机组件。该组件包括细长主体，所述细长主体具有扶正器，所述扶正器用于使得该组件在井内居中；和用于使得牵引机在井中前进的牵引机部分。所述扶正器和牵引机部分每一个都可围绕细长主体的轴线相对于彼此独立的旋转。