CN101278101B - 具有可径向展开部件的扩孔器 - Google Patents
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Abstract
一种井下装置，其包括主体(14)，可展开部件(12)，其安装在主体(14)上并且可在收缩和展开形态之间移动，以及可遥控操作的保持装置，其用于将所述可展开部件保持在所述收缩形态。可展开部件(12)可以是刀具，这样所述装置可以是如扩孔器之类的切割装置。操作员可控制所述装置将切割部件(12)保持在所述收缩形态，或阻碍切割部件(12)的展开。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下装置(downhole apparatus)，且更具体地，涉及一种具有可伸缩部件的井下装置。
背景技术
有各种各样的具有可展开刀具的工具被用于油和气的探测和生产工业，包括扩孔器(under-reamer)。所述刀具可通过应用重力或通过液压驱动。本申请人的国际专利申请WO 00/31371和WO 2004/097163中描述了这种工具的例子，其公开的内容通过引用结合到本文中。
扩孔器(under-reamer)将通常被结合到钻柱中，位于钻头的上方，并且所述扩孔器(under-reamer)的切割刀片，或刀片展开装置最初将被限制在收缩位置，通常通过安全销或类似物。这允许操作员使用钻头钻通套管最后一个分段的下端的水泥塞和套管鞋，所述扩孔器(under-reamer)被布置在所述套管(casing)中。只有当孔被钻到所述扩孔器(under-reamer)超出所述套管的末端的程度时，所述扩孔器(under-reamer)才被触发启动，并且所述刀具展开，从而将由所述钻头切割出的孔扩展使其直径大于现有的套管。
发明内容
根据本发明，提供了一种井下装置，其包括：
主体；
可展开部件，其安装在所述主体上并且可在收缩和展开形态之间移动；以及
操作员可触发启动的保持构件，其用于将所述可展开部件保持在所述收缩形态。
根据本发明的另一方面，提供了一种井下装置，其包括：
主体；
可展开部件，其安装在所述主体上并且可在收缩和展开形态之间移动；以及
可遥控操作的保持构件，其用于将所述可展开部件保持在所述收缩形态。
所述可展开部件可以是刀具，这样所述装置可以是如扩孔器之类的切割装置。对于这种应用，本发明提供了优于现有的扩孔器(under-reamer)的优势，其在于操作员可以控制所述装置使得所述切割部件保持在所述收缩形态，或防止所述切割部件的展开。当操作员想要在扩孔操作之后执行操作时，但是想要确保所述切割部件将被保持在所述收缩形态，这个特别有用。所述保持构件可锁定从而将所述可展开部件固定在所述收缩形态，所述部件没有被再次展开的可能，或者可设定成将所述可展开构件保持在收缩形态，具有随后展开所述部件的可能。之前的装置提供操作员以确定的舒适，其在于所述可展开部件不能被展开，同时之后的装置提供操作员以额外的灵活程度，其在于如果必要或合适时所述可展开部件可被重新展开。
本发明对于流体驱动的可展开部件具有特别的效用，通常部件通过应用在所述主体的内部和围绕的环形套筒之间或所述主体中流动限制两端的压差的作用被展开。在这种装置中，本发明允许操作员使流体以相对高的速度流动通过所述装置，否则其将展开所述部件，然而所述可展开部件由所述保持构件固定在所述收缩形态。
在一个实施例中，所述装置包括用来展开所述可展开部件的构件。这个构件可以是机械驱动的，例如通过重力或张力的应用，但是优选流体驱动，首选通过从表面泵通过或进入所述装置的流体。在一个实施例中，所述可展开部件由活塞驱动，部件展开活塞在第一方向的移动导致所述部件的展开，以及活塞在第二方向的移动使得所述部件收缩，或者更优选的是彻底地(positively)或完全地收缩所述部件。所述活塞可最初被固定在部件收缩位置，并且可最初与驱动压力隔离。所述展开构件可通过任何合适的方法触发启动，例如投入球或类似物。同样地，在其它实施例中使用不同的构件用来展开所述可展开部件，这些构件最初可以是不活动的或不起作用的。
所述保持构件可通过如重力，张力或电驱动之类的任何合适的方法驱动。尽管如此，但是优选用流体驱动所述保持构件，并且可包括部件保持活塞，驱动流体压力趋向于导致所述活塞将所述可展开部件固定在所述收缩形态。可选地，或者另外，驱动流体压力将趋向于促使所述部件保持活塞收缩所述部件。
所述装置包括部件保持活塞和部件展开活塞，所述活塞可被构造成工作于相反地响应驱动的液体压力，并且所述活塞可被如此设定，以至于响应同样水平的驱动流体压力，所述部件保持活塞产生的力超出所述部件展开活塞产生的力。
所述活塞中的一个或者两个都是环形的，从而允许流体从其中通过。尽管如此，但是优选的所述部件保持活塞适合于接收或与密封部件配合，所述密封部件限制或阻碍通过所述活塞的流动，触发启动所述活塞并且产生相对大面积的活塞，这样超巨大的压力可被产生穿过活塞。所述可展开部件是流体驱动的，并且被布置在所述活塞的下游，所述密封部件与所述部件保持活塞的接合也可用来使所述可展开部件与驱动压力隔离，促使所述部件的收缩。可选地，或者另外，所述密封部件与所述部件保持活塞的接合可阻碍流体循环通过所述装置并且可停止孔中的流体循环。在这些圆周中，所述装置内部所述活塞下方与围绕的环形套筒之间的压差将趋向于相等，促使压差驱动可展开部件的收缩。所述活塞下方和所述围绕的环形套筒中的压力还将趋向于下降接近于流体静压力，因此增加所述部件保持活塞的效力，特别是如果所述活塞通过所述装置内部和所述围绕的环形套筒之间的压差运行。
所述部件保持活塞和密封部件的组合可重新构造从而恢复流体流通的通道。因此，一旦所述部件被收缩，通过所述装置的流动可被恢复。这个可使用任何合适的机构实现，包括提供包括多个元件活塞，所述元件最初相互锁定，但是在所述活塞平移(translation)之后可移动从而打开流体通道。
所述部件保持活塞或至少其中的部分，可被锁定在所述部件保持位置。
优选地，所述部件保持活塞可与所述可展开部件关联运行，这样所述活塞的移动可被用来彻底地收缩所述部件。
优选地，所述可展开部件通常是收缩的，也就是说没有驱动力时，所述部件往往是接近于所述收缩形态。这个可通过提供作用在所述部件上的弹簧装置实现。所述弹簧装置可直接作用在所述部件上，或者通过所述装置的另一元件作用，如部件驱动活塞或凸轮。
优选地，所述主体为管状，具有适合于与支撑柱结合的末端，所述支撑柱通常为钻柱。可选地，所述主体可适合于安装到支撑的末端。所述可展开部件可展开通过所述主体上的窗口。优选地，所述可展开部件可相对于所述主体径向线性移动，但是可相对于所述主体枢转。
所述保持构件最初可不活动或者另外被迫使不起作用。因此，没有所述保持装置的运行，所述装置最初可运行使得所述可展开部件展开或收缩。所述保持部件接着可被选择性地触发启动，例如通过投入球，套或类似物，施加重力或张力，运行开关，或者收缩或展开狗或键。如上所述，所述保持构件包括环形活塞，球可被投入使得通过所述活塞的通道被关闭并且因此触发启动活塞。
可选地，所述保持构件可在活动与不活动形态之间循环。这个可通过重力的应用和释放，或者通过循环流体压力实现。例如，所述保持构件可包括凸轮和如连续的J槽之类的凸轮从动装置，其控制部件保持活塞相对于所述主体的移动。
在一个实施例中，所述保持构件包括至少一个最初不活动的部件保持活塞。所述活塞可通过打开从所述活塞的低压侧到所述主体的外部或其他低压区域的流体通道，允许所述活塞响应内部施加的驱动压力的位移触发启动。所述流体通道可通过任何合适的构件打开，并且在优选的实施例中设置有阀用来控制沿着所述流体通道的流动。所述阀本身可通过任何合适的构件打开，但是优选地通过将触发启动器件投入到所述阀中打开，所述器件促使所述阀两边压差的产生，所述压力可被用于使所述阀相对于所述主体移动并且打开所述流动通道。可选地，部件保持活塞可通过将球，镖状物或类似物投入或泵入所述活塞中的开口，从而关闭通过所述活塞的流体通道。
根据本发明的另一方面，提供有操作井下装置的方法，所述方法包括：
提供一种井下装置，其具有可在收缩和展开形态之间移动的部件；
利用流体压力展开所述部件；以及接着
重新构造所述装置并且利用流体压力将所述部件保持在所述收缩形态。
根据本发明的另一方面，提供有操作井下装置的方法，所述方法包括：
提供一种井下装置，其具有可在收缩和展开形态之间移动的部件；
展开所述部件；以及
选择性地将所述部件保持在所述收缩形态。
根据本发明的另一方面，提供有一种操作井下装置的方法，所述方法包括：
提供一种井下装置，其具有可在第一和第二形态之间移动的部件；
利用第一流体压力驱动装置使所述部件向所述第一形态移动；以及
利用第二流体压力驱动装置使所述部件保持在所述第二形态，所述第二流体压力驱动装置相反于所述第一流体压力驱动装置运行。
附图说明
本发明的这些和/或其它方面将以示例的方式结合附图描述，其中：
图1，2，3和4是根据本发明的第一实施例的扩孔器(under-reamer)的剖视图；
图5是图1中扩孔器(under-reamer)的刀具展开活塞的放大透视图；
图6是放大透视图，图示了图5中活塞和关联的刀具；
图7和8是图1中扩孔器(under-reamer)的刀具保持活塞的部分放大剖视图；
图7a是图7中活塞的部分透视图；
图9，10，11和12是根据本发明的第二实施例的扩孔器(under-reamer)的剖视图；
图13，14和15是图9中扩孔器(under-reamer)的刀具保持活塞的放大剖视图；
图16是可选的刀具保持活塞装置的剖视图；
图17是根据本发明的优选实施例的扩孔器(under-reamer)的视图；以及
图18，19，20，21和22是图17中的扩孔器(under-reamer)在各种不同形态下的剖视图。
具体实施方式
首先参照附图中的图1至4，所述图1至4是根据本发明的实施例的扩孔器(under-reamer)10的剖视图。如将被描述的，如图2所示，扩孔器(under-reamer)10被如此布置，使得扩孔器(under-reamer)刀具12可被展开，从而进行切割操作，并且此外如图3和4所示，当进行其它井下操作时，扩孔器(under-reamer)刀具12可被完全地或彻底地(positively)保持在收缩形态。
扩孔器(under-reamer)10包括一般管状主体14，其包括4个螺纹连接在一起的部分14a，14b，14c，14d。传统的销和套筒连接16，17被设置在主体14的末端，从而使得扩孔器(under-reamer)10可被结合到钻柱中，位于所述钻头的上方。
扩孔器(under-reamer)10具有3个刀具12，所述刀具12被布置在主体部分14b中的各自的窗口18中。每个刀具12与刀具驱动活塞22的凸轮表面20配合。如图5和6所示，凸轮表面20和刀具12定义配合的燕尾槽轮廓24，25，这样活塞22通过凸轮表面20被完全地或彻底地接合。因此，活塞22相对于主体14的向上移动导致刀具12从主体14径向地展开，然而活塞22沿反方向的移动使刀具12完全地或彻底地收缩。
刀具展开活塞22定义通孔26，所述通孔26形成延伸通过扩孔器(under-reamer)10的孔的一部分。与孔26连接并且从活塞22的上端延伸的是密封套筒28，同时从密封套筒28的上端延伸的是弹簧支撑套筒30。密封套筒28从活塞22延伸通过固定在主体部分14b，14c的末端之间的支撑轴环32。轴环32设置有主体和套筒接合密封件34，35，其用于阻碍主体部分14b，14c的内部和主体14的外部之间通过刀具窗口18的流体连通。刀具展开活塞22当然还设置有合适的密封件36，使得通过活塞22下方的孔的主体与刀具窗口18隔离。设定活塞密封件36和支撑轴环密封件35之间的面积差，和围绕所述工具的环空中的更低的压力，主体14中的提高的流体压力在活塞22上产生向上的力，并且所述力趋向展开刀具12。尽管如此，但是刀具回复压缩弹簧38被设置在主体部分14c和弹簧支撑套筒30之间的腔40中，弹簧38的下端支撑在套筒肩42上，同时弹簧38的上端抵靠在轴环44的下端，所述轴环44固定在主体14上，轴环44具有肩48，所述肩48被限制在主体部分14c的上端和14d的下端之间。如图1所示，当没有刀具展开的提高的流体压力时，弹簧38向下推动套筒30，并且因此向下推动活塞22，趋向于将刀具22保持在所述收缩形态。
如下文将被描述的，扩孔器(under-reamer)主体14的上端包括锁定装置50，所述锁定装置50用来选择性地将刀具12保持在所述收缩形态。锁定装置50包括刀具保持活塞52，所述刀具保持活塞52可在上主体部分14d中轴向移动，并且更详细地显示在图7和8中。尽管如此，但是活塞52的轴向移动由凸轮装置53控制，所述凸轮装置53包括在活塞52的外表面的连续的凸轮槽54(图7a)，其与主体安装销55接合。凸轮槽54在围绕活塞套筒58安装的活塞轴环56中定义，所述活塞套筒58从轴环56上方的肩60延伸通过轴环56，并且直至弹簧接合轴环44。弱压缩弹簧62被设置在轴环肩48和活塞轴环56的下表面之间，并且趋向于朝着图1中显示的位置向上推动活塞52。
活塞位置指示器64被设置在主体部分14d中，位于活塞52的上方，并且通过安全销66相对于主体14固定。在放大图7和8所示，指示器64具有轴向延伸探针68，当活塞52在上面位置时，所述探针68延伸到活塞套筒58的上端，限制通过套筒58的流体流动。该流动限制在表面上产生可被操作员探测的背压，因此允许操作员确定活塞52在主体14中的位置。
活塞套筒肩60携带有圆周密封件70，所述密封件70和与活塞套筒58的下端配合的轴环肩48上的密封件一起，用来隔离活塞52下方的腔74，所述腔74中容纳弹簧62。腔74与主体14的外部通过径向端口76进行流体连通，这样扩孔器(under-reamer)主体14中提高的流体压力趋向于向下推动活塞52。尽管如此，但是如下所述，活塞52的移动由凸轮装置53控制。
当扩孔器(under-reamer)主体14中有很少或没有内压力时，扩孔器(under-reamer)10呈现如图1中的形态。也就是说弱弹簧62将活塞52保持在上升位置的同时，强弹簧38向下推动刀具展开活塞22，从而收缩刀具12，这样活塞套筒58的下端与弹簧支撑套筒30的上端脱开。
如图2所示，如果扩孔器(under-reamer)10中的流体压力增加，作用在刀具展开活塞22两边的增加的压差将向上移动活塞22，克服弹簧38作用，并且径向向外推动刀具12。尽管如此，但是因为凸轮销55沿槽54移动一步，凸轮装置53只允许非常有限的活塞52向下移动，这样弹簧支撑套筒30自由地向上移动通过扩孔器(under-reamer)主体14。
当所述压力随后被降低，弹簧38将导致活塞22向下移动，并且收缩刀具12。销55还将沿凸轮槽54前进。
当所述扩孔器(under-reamer)内部压力接着被再一次增加，凸轮装置53此刻被如此设定，凸轮销55相对于活塞52自由地向上移动。因此，假设密封件70和72之间定义的相对大的面积，以及弱弹簧62，活塞52将向下移动到呈现如图3所示位置。因为此移动将使得活塞52从指示器64分离，因而产生的背压的下降可在表面确认，通知操作员活塞52已经移动。
当活塞52向下移动通过主体14时，所以活塞套筒58的下端向下移动通过套筒44，从而与支撑弹簧套筒30的上端接合。进一步增加扩孔器(under-reamer)主体14的内部流体压力将趋向于向上推动刀具展开活塞22，尽管如此，但是假设刀具保持活塞52的更大的有效面积，以及弹簧38的作用，在相反方向作用有更大的力，因此将刀具12保持在收缩形态，如图3所示。
如果随后希望展开刀具12，扩孔器(under-reamer)主体14中的压力可被循环使得活塞52保持在上面的位置，如图1和2所示，在所述位置刀具展开活塞22可自由移动并且径向向外推动刀具12。
如果，无论任何原因，刀具12在扩孔操作之后没有收缩，阻碍了包括扩孔器(under-reamer)10的柱从所述孔取回，球80可被投入到所述钻柱中，降落在上活塞位置指示器64中，如图4和8所示。从图7和8中显而易见的是，指示器64定义流体通道，所述通道包括中心进口82，所述中心进口82接着分开成4个出口84。进口82定义底座86，球80降落在所述底座86上。通过关闭进口82和通过指示器64的流体通道，球80使指示器64转换到大面积活塞，并且通过增加表面的泵压，对于产生相当大的穿过指示器64的压力是可能的。压力最初的上升将导致销66剪切，指示器64的侧壁与上主体部分14d密封接触，这样，所述指示器64接着被向下推动到活塞52的上表面，并且指示器64经历的实际压力接着被传递给活塞52。这个力，可能比任何机械力都大，可通过所述钻柱被传递，将表现为向下推动活塞22，因此使刀具12缩回。
上述扩孔器(under-reamer)10对于希望钻孔和向下扩孔并且接着清理所述孔从而移除碎块或类似物的操作员来说是有用的。这包括通过高速旋转的柱循环流体，使用传统的流体驱动扩孔器(under-reamer)，将导致所述刀具展开，破坏扩孔器(under-reamer)所处的套管。使用上述扩孔器(under-reamer)10，操作员可使钻孔液压泵循环，从而将活塞52设定在刀具保持位置，并且清楚地知道刀具12将保持在收缩形态，安全地进行泵送或旋转。
现在参照附图中的图9至15，图9至15图示了根据本发明的另外的实施例的扩孔器(under-reamer)90。扩孔器(under-reamer)90提供有与上述扩孔器(under-reamer)10一样的优势，尽管如此，但是扩孔器(under-reamer)90包括刀具保持装置，其最初静止或不活动(dormant orinactive)，这样扩孔器(under-reamer)90中的循环流体压力对所述刀具保持装置无效直到所述装置被触发启动，如将被描述的。此外，如图9所示，通过将活塞92与扩孔器(under-reamer)内部流体压力隔离开的锁94的作用，刀具展开活塞92最初还被布置成不活动或静止。尽管如此，但是如果球96被投入或泵入锁94中，锁94和球96的组合产生活塞，锁94的两边因而产生的流体压差剪切保持销98并且轴向向下移动锁94，使其与活塞92的下端脱离，从而将活塞92暴露给扩孔器(under-reamer)内部液体压力。
应注意的是锁94包括中心通孔100，其具有底座102，球96降落在所述底座102上。一旦锁94被向下移动到使活塞92暴露给内部流体压力，锁94中另外的流动通道104被暴露，允许流体再次流动通过锁94。
释放锁94也允许流体通过扩孔器(under-reamer)90的内部与警告端口106之间，通过其流体可从扩孔器(under-reamer)的内部流入围绕的环形套筒并流向刀具108。端口106在清洁刀具108时有用，并且因而发生的背压的下降能被看见，当端口106打开还在表面提供活塞92已被触发启动的指示。
如图10所示，释放锁94之后，通过启动表面钻孔流体泵增加扩孔器(under-reamer)内部的流体压力，导致活塞92在扩孔器(under-reamer)主体110中向上移动，从而展开刀具108。
刀具保持活塞112被布置在扩孔器(under-reamer)主体110的上部并且类似于上述扩孔器(under-reamer)10，具有活塞肩114和套筒116。如下所述，一旦所述活塞被触发启动，套筒116的下端可移动至与弹簧支撑套筒118的上端接触，所述弹簧支撑套筒118被结合到刀具展开活塞92。
刀具保持活塞112被布置在圆柱体120中，圆柱体120低于活塞112的部分最初被油充满。如图13，14和15中更清晰所示，圆柱体120下端的端口122与管道124相通，所述管道124在扩孔器(under-reamer)主体110和圆柱体120之间向上延伸。至少在最初，管道124的上端由布置在扩孔器(under-reamer)通孔中的一般圆柱阀126关闭。在其最初位置，阀126将管道124与端口128隔离，所述端口128提供扩孔器(under-reamer)主体110的内部与所述主体的外部的传递。
如果需要触发启动刀具保持活塞112，操作员将第二个更大的球130投入到所述柱中，所述球130通过所述柱并且降落在阀126中(图14)，在弹簧保持销132的内端。因而产生的压力穿过阀126剪切保持销134，所述保持销134使阀126相对于主体110固定，允许阀126轴向向下移动通过主体110直到销132的头部越过在圆柱体120的壁上切出的圆周槽136，其使得销132向外移动，将阀126相对于主体110锁定，并且释放球130。如图15所示，阀126轴向向下的移动打开管道124和端口128之间的液体传递，使得油从圆柱体120转移。与首先描述的实施例一样，定义在密封件138，139之间的保持活塞112的有效面积大于定义在密封件140，141之间的展开活塞192的有效面积。如图11所示，因此，任何驱动流体压力将在活塞112上产生大于活塞92的力，这样流体压力将趋向于保持刀具108在所述收缩形态。当然，刀具回复弹簧142也将趋向于移动活塞92从而使刀具108收缩。
与首先描述的实施例一样，如果刀具108在展开形态被堵塞，可能的是，将另外的球146(图12)投入到所述柱中，降落到活塞套筒116的下端的底座上。当球146有效地关闭所述扩孔器(under-reamer)通孔时，环形套筒活塞112接着变成大面积循环活塞，使得超巨大的压力被施加在活塞92上，从而使刀具108收缩。
因此，将显而易见的是，扩孔器(under-reamer)90提供给操作员以选择性地触发启动扩孔器(under-reamer)使刀具108展开的能力，并且接着操作员可进一步选择彻底地将刀具108保持在所述收缩形态，虽然在以提高的速度旋转和泵流体通过扩孔器(under-reamer)90，清楚地知道扩孔器(under-reamer)刀具108将被保持在收缩形态，使得清洁和其他操作被执行。
如图16所示，在其他实施例中，可能的是包括两个刀具保持活塞，一前一后运行。在此实施例中，设置有两个活塞212a，212b，并且以类似于上文中参照扩孔器(under-reamer)112的运行描述的活塞112的方式运行。尽管如此，但是在管道224和扩孔器(under-reamer)主体的外部之间开始的传递中，由活塞212a，212b产生的向下力将双倍于从对应单个活塞可得到的力，所述力趋向于收缩关联的刀具，或将所述刀具保持在所述收缩形态。
现在将参照图17至22，图17至22图示了根据本发明的优选实施例的扩孔器(under-reamer)310。扩孔器(under-reamer)310与上述扩孔器(under-reamer)10，90具有许多相同的操作特征，尽管如此，但是如下文所述刀具保持锁定装置350稍微不同。
刀具保持锁350包括3个主要元件，分成两部分的活塞352和流动控制导管353。活塞352包括外套筒352a和内套筒352b。外套筒352a最初通过安全销355相对于主体314固定。内套筒352b被布置在外套筒352a中并且通过保持球352c相对于外套筒352a固定，所述保持球352c被布置在内套筒352上的圆周槽352d中。尽管如此，但是如将被描述的，如果活塞352被平移(translation)通过主体314，这样球352c可向外移动进入主体314的内表面上的槽314e中，内套筒352b可相对于外套筒352a前进并且将活塞352锁定在刀具锁定位置，如图22所示。
流动控制导管353相对于主体314固定并且最初延伸进入活塞352中。导管353在所述底座上方定义球底座353a和横向流动通道353b，所述底座为导管353的内部和活塞352上方环状体积之间提供流体连通。
使用中，工具310被结合到钻柱中，位于钻头的上方，并且工具310以图17和18所示的形态运转进入孔。所述钻头最初将被用来钻动通过最低的套管柱的下端的水泥塞和套管鞋。钻孔流体将循环通过所述钻柱，并且因此通过扩孔器(under-reamer)310，尽管如此，但是这对于所述最初不活动的工具没有作用。与上述扩孔器(under-reamer)90方式的相似，一旦所述钻头将所述孔充分地延伸至布置刀具312超出所述套管的末端，球396(图19)从表面被投入或泵入通过所述柱并且降落在锁394的底座402上，所述锁394最初将刀具展开活塞392与压差隔离。球396阻塞了通过锁394的流体通道并且在锁394两侧因而产生的压力差剪切保持销398(图18)并且轴向向下移动所述锁与锁轴环395脱离，并且其随后将活塞392暴露到工具内部压力，如图19所示。
锁394包括中心通孔400，其包括底座402，球396降落在所述底座402上。一旦锁394被向下移动通过轴环395并且将活塞392暴露给内部流体压力，锁394中位于底座402下方的横向流动通道404允许流体再次流过锁394。
如图20所示，增加所述扩孔器(under-reamer)的内部流体压力现在将导致活塞392在扩孔器(under-reamer)主体314中向上移动，从而展开刀具312。所述工具处于这个形态时，操作员可钻动或扩展超出现有套管的孔。
降低所述内部流体压力使得刀具回复弹簧38向下移动活塞392，从而收缩刀具312。如果，钻孔或扩孔操作之后，操作员仅仅想要从所述孔中取回所述钻柱，不需要其它的动作。尽管如此，但是如下所述如果操作员想要取回所述钻柱的同时，例如旋转所述钻柱的同时，以相对高的速度将泵入的流体引入通过所述钻柱执行清洁操作，必需的是将刀具312锁定在所述收缩形态。
为了将刀具312锁定在所述收缩形态，操作员通过将球380(图21)投入或泵入所述钻柱中触发启动锁350，所述球380以一定尺寸制作从而降落在导管球底座353a上。这阻碍了流体通过导管353和活塞352，这样活塞352经受巨大的压力差。此外，流动的缺少导致活塞352下方压力的降低，如果刀具312无论任何原因抵抗收缩时促进刀具312的收缩。
如图21所示，这个力剪切外套筒保持销355，并且活塞套筒352a，b被迫使向下通过主体314。当球380被投入时，如果刀具312被展开，套筒352a的前端将推动结合到刀具展开活塞392的套筒358的末端，彻底地收缩刀具312。
活塞352向下移动通过主体314直到保持球352c径向向外移动进入所述主体槽。内套筒352b继续相对于外套筒352a移动，将球352c限制在所述内套筒和主体槽314e之间，并且将活塞352锁定在所述刀具收缩形态。
套筒352a、b最后的相对移动将内套筒352b的上端移动超出导管353的下端，如图22所示，通过流动通道353b，并且绕过球380，恢复通过所述工具的流动通道，。
清楚地知道刀具312将被锁定在所述收缩形态，操作员现在可以将流体以提高的速度泵入通过所述钻柱和工具310。
对于本领域的技术人员是显而易见的，上述实施例仅仅是本发明的典型的实例，以及不背离如附加权利要求定义的本发明的范围的情况下可对其进行各种各样的更改变改进。
Claims (20)
1.一种井下装置，包括：
管状的主体，所述主体具有适于连接到支撑柱的端部；
可径向展开部件，所述可径向展开部件安装在所述主体上并且在收缩形态和展开形态之间可移动；以及
可遥控操作的保持构件，用于将所述可径向展开部件保持在所述收缩形态，所述保持构件初始是不活动的，其中所述保持构件包括部件保持活塞；该部件保持活塞位于所述主体内部，且被构造成使驱动流体压力趋向于导致所述部件保持活塞将所述可径向展开部件保持在所述收缩形态，并且所述保持构件可配置成在流体流过所述装置的同时将所述可径向展开部件保持在收缩形态。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述可径向展开部件是扩孔刀具。
3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于将所述可径向展开部件展开的流体驱动的部件展开活塞。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述部件展开活塞最初固定在部件收缩位置。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述部件展开活塞最初与驱动压力隔离。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括部件展开活塞。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述部件展开活塞和部件保持活塞构造成响应驱动流体压力相反地工作。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述活塞构造成响应同样水平的驱动流体压力时使所述部件保持活塞产生的力超过所述部件展开活塞产生的力。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述部件保持活塞是流体驱动的并且构造成允许流体通过该部件保持活塞。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述部件保持活塞适于与密封部件配合，所述密封部件至少限制通过所述部件保持活塞的流动和驱动所述部件保持活塞。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述可径向展开部件被流体驱动并位于部件保持活塞的下游，且密封部件与所述部件保持活塞的接合将所述可径向展开部件与驱动压力隔离。
12.根据权利要求10所述的装置，其中所述部件保持活塞和密封部件组合可重新构造成恢复流体通过它。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述部件保持活塞包括多个元件，所述多个元件最初相互锁定，但是所述多个元件在所述部件保持活塞平移之后能够移动从而打开流体通道。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述部件保持活塞可被锁定在部件保持位置中。
15.根据权利要求1所述的装置，包括弹簧构件，所述弹簧构件作用在所述可径向展开部件上以收缩所述可径向展开部件。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述保持构件适于在活动与不活动形态之间循环。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述部件保持活塞适于通过打开从部件保持活塞的低压侧到更低压力区的流体通路被驱动，这允许部件保持活塞响应于内部施加的驱动压力而移动。
18.一种操作井下扩孔装置的方法，所述方法包括步骤：
提供井下扩孔装置，该井下扩孔装置具有管状的主体，并且该井下扩孔装置具有能够在收缩形态和展开形态之间径向移动的部件；
展开所述部件；以及然后
选择性地将所述部件保持在收缩形态，同时流体流过所述装置；其中所述井下扩孔装置包括可遥控操作的保持构件用于将所述部件保持在所述收缩形态；其中所述保持构件包括部件保持活塞；该部件保持活塞位于所述主体内部。
19.根据权利要求18所述的操作井下扩孔装置的方法，还包括：
使所述装置被结合到钻柱中，位于钻头的上方。
20.一种操作井下装置的方法，所述方法包括步骤：
提供井下装置，所述井下装置具有管状的主体和在第一形态和第二形态之间可径向移动的部件；
利用第一流体压力驱动装置使所述部件向所述第一形态移动；以及
利用第二流体压力驱动装置使所述部件保持在所述第二形态，所述第二流体压力驱动装置与所述第一流体压力驱动装置相反地操作；其中，所述第二流体压力驱动装置为可遥控操作的保持构件，用于将所述在第一形态和第二形态之间可径向移动的部件保持在所述第二形态；其中所述保持构件包括部件保持活塞；该部件保持活塞位于所述主体内部。
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