[发明专利]远程控制的井下装置及其使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年8月26日申请的美国临时申请序列号61/377,146的优先权，其全文通过引用并入于此。

技术领域

本发明总体上涉及可以从远程位置（比如地表）致动的井下工具。

背景技术

油井（也称做井眼或井筒）用钻柱钻出，钻柱包括具有钻探组件（也称做钻进组件或底部钻具组合或“BHA”）的管状构件（也称做钻管），钻探组件包括连接到其底端的钻头。钻头转动以使岩层碎裂来钻出井眼。钻柱通常包括在钻进操作期间需要远程启动工作和停止工作的工具或装置。这种装置包括扩孔器、稳定器或者用于转向钻头的力施加构件。采油井包括远程控制的诸如阀、入流控制装置等等之类的装置。本发明这里提供了一种新颖的用于控制这种以及其他井下工具或装置的装置。

发明内容

在一个方面中，披露了一种用于井下的设备，其在一种构造中包括构造成用于处在工作位置和非工作位置的井下工具以及致动装置，该致动装置包括：壳体，其包括构造成用于在其中容纳第一流体的环形腔室；在所述环形腔室中的活塞，其构造成将所述环形腔室分成第一部分和第二部分，所述活塞连接到偏压构件；控制单元，其构造成用于使第一流体从第一部分移动到第二部分，以在压力下将第二流体供应至所述工具，以将所述工具移动到所述工作位置以及从第二部分到第一部分以停止向所述工具供应第二流体以使所述工具移动到所述非工作位置。在另一个方面中，该装置包括遥测单元，其向所述控制单元发送第一模式识别信号以使所述工具移动到所述工作位置，并发送第二模式识别信号以使所述工具移动到所述非工作位置。

本发明提供了该装置的各个特征的示例并且这里披露的方法是概括性的而不是全面的以便于可以更好地理解其如下的详细描述。当然存在下文中披露的构成所附权利要求的主题的该装置和方法的附加特征。

附图说明

本发明在这里参照附图最好理解，其中相似的附图标记总体上指派给相似的元件，其中：

图1是根据本发明的一个实施方式的包括致动装置的钻进系统的正视图；

图2A和2B是根据本发明的一个实施方式的钻柱的一部分、工具和致动装置的实施方式的截面侧视图，其中所述工具以两个位置示出；以及

图3A和3B是根据本发明的一个实施方式的处于两个状态或两个位置的致动装置的截面示意图。

具体实施方式

图1是示例性钻进系统100的示意图，其包括钻柱，所述钻柱具有连接到其底端的钻进组件，所述钻进组件包括根据本发明的一个实施方式的转向单元。图1示出了一种钻柱120，其包括在井筒126中输送的钻进组件或者底部钻具组合（“BHA”）190。所述钻进系统100包括在支撑转盘114的平台或地板112上竖立的传统的井架111，原动机比如电动机（未示出）使所述转盘114以所需的转速转动。底端连接所述钻进组件190的管（比如连接而成的钻杆）122从地表延伸到井筒126的底部151。连接到钻进组件190的钻头150在转动时使地层碎裂以钻出井筒126。所述钻柱120经由方钻杆接头121、旋转接头128和绳索129通过滑轮连接到绞车130。绞车130操作来控制钻压（“WOB”）。钻柱120可通过顶部驱动器（未示出）——而不是原动机和转盘114——而转动。绞车130的操作在本领域中是公知的，因而这里不再详细描述。

在一个方面中，泥浆泵134使来自于诸如泥浆池之类的钻井液的源132的合适钻井液131（也称做“泥浆”）在压力下通过钻柱120循环。该钻井液131经由去涌动器136和流体管线138从泥浆泵134进入钻柱120中。来自于钻管的钻井液131a通过钻头150中的开口在井筒底部151排出。返回钻井液131b通过钻柱120与井筒126之间的环形空间127向上循环并且经由返回管线135和将钻屑186从返回钻井液131b中移除的钻屑筛185而返回到泥浆池132。管线138中的传感器S₁提供关于流体流速的信息。与钻柱120相关联的地表扭矩传感器S₂和传感器S₃提供关于钻柱120的扭矩和转速的信息。钻柱120的机械钻速可以由传感器S₅确定，而传感器S₆可以提供钻柱120的悬重。