[发明专利]用于井下工具的进给装置以及使井下工具沿轴向进给的方法

说明书

技术领域

本发明描述了一种用于能转动的井下工具的进给装置(feeding device)。本发明还描述了一种当对周围管体的一部分进行作业时，通过使用该进给装置使井下工具沿轴向进给的方法。

背景技术

当使用对于轴向进给的精确度要求极高的井下工具时，例如当对套管进行作业时使用切削工具，常常存在着大的问题而不能足够精确地完成这种作业。轴向进给在很大程度上是在工具进行作业的同时将管柱向前移动或缩回而进行的，这样可能容易导致工具过载，以至于将不得不拔起整个管柱以便维护或更换工具。由于这种类型的管柱可能具有相当大的长度，这涉及到大的成本，特别是在海底油气产出中并且使用具有水平部段的井时更是如此。

发明内容

本发明的目的是纠正或减少至少一个现有技术的缺点，或至少提供一种针对现有技术可用的替代品。

该目的通过下文的说明和随附的权利要求中详述的特征来实现。

本发明提供一种用于井下工具的进给装置，设于管柱上的进给装置和井下工具被设置为插入到地下的井孔中。该进给装置设有多个进给轮，每个进给轮均可在缩回的非工作位置与伸展的工作位置之间沿径向移位，在该工作位置处这些进给轮支靠在围绕进给装置的管体的内壁表面(例如套管)上。进给轮的中心轴线相对于所述周围管体的中心轴线倾斜。当进给装置围绕其本身的中心轴线转动时，进给轮的倾斜会使进给轮沿循一螺旋线，从而无需施加推力于管柱，进给装置就能沿轴向移动。连接的井下装置跟随进给装置轴向移动。通过为进给装置选择合适的倾斜度，井下工具可以由此达到期望的进给速率。

进给轮的倾斜度可以调节。这种调节可以是远程控制的。由此，可以弥补例如周围管体的内壁表面的摩擦特性的变化。

进给轮的轴向移位优选沿着一倾斜平面进行，该平面在进给装置的轴向长度上具有其最大程度(extent)。这是有利的，对于井下工具而言，在径向方向上要比在轴向方向上具有更大的约束(阻力)。

在第一方面，本发明更具体地涉及用于可转动的井下工具的进给装置，其特征在于，该进给装置设有多个进给轮，这些进给轮位于相对于与井下工具的中心轴线垂直的平面倾斜的平面中，且这些进给轮可在缩回的非工作位置与工作位置之间移位，在该工作位置处这些进给轮支靠在围绕进给装置的管体的内壁表面上。

进给轮悬挂装置被连接至径向引导部和第一致动器，该致动器被设为当启动时使进给轮与径向方向构件一起移位。径向引导部可以是倾斜平面。或者，径向引导部可以是进给装置壳体中的径向切割部。

进给装置和井下工具可以通过传动单元互连，该传动单元被设置为向井下工具提供与进给装置的转速不同的转速。

进给装置和井下工具可被设置于可转动的管柱、不可转动的管柱或缆线(wireline)上。

在第二方面，本发明更具体地涉及一种当对周围管体的一部分进行作业时使井下工具沿轴向进给的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a)将井下工具和相关联的进给装置放置于管体中的期望位置；

b)使多个进给轮移位而支靠在管体的内壁表面上，这些进给轮设置于进给装置中，并位于相对于与井下工具中心轴线垂直的平面倾斜的平面内；

c)借助相关联的驱动马达使井下工具和相关联的进给装置进行旋转运动；

d)通过进给轮沿着内壁表面上的假想螺旋线移动，井下工具沿其轴向方向移动。

驱动马达可被设置在可转动管柱的远端部中。或者，驱动马达可被设置为与缆线或不可转动的管柱的井下端部相连。

附图说明

以下对附图中所绘示的一优选实施例的示例进行说明，在附图中：

图1示出了设置于有套管井孔内的可转动管柱上的根据本发明的井下切削工具和进给装置的原理图的侧剖视图；

图2示出了与图1对应的原理图，但其中在井下工具与进给装置之间插设有传动单元，用以为井下工具提供与进给装置的转速不同的转速；

图3a和图3b以较大的比例示出了处于非工作位置I(图3a)和工作位置II(图3b)的进给装置的轴向部段的剖视图；

图4a以较小的比例示出了根据本发明的装置的原理图，该装置与图1对应，但设置于不可转动的管柱上；以及

图4b与图4a类似地示出了根据本发明的装置，该装置悬置于缆线上。

具体实施方式