CN104781495B - 向下钻进工具中的改进或有关的改进 - Google Patents

Abstract

本文描述了具有带有臂空档(115)的本体(105)的扩孔器工具(100)，割刀臂(110)安装在臂空档(115)内以在缩进位置和展开位置之间展开。提供展开机构用于将割刀臂从其缩进位置展开到其展开位置，在处于其缩进的位置和展开的位置，以及在从其缩进位置展开到其展开位置的过程中时，将每个割刀臂保持在基本上平行于本体(105)的纵向轴线的位置中。

Description

向下钻进工具中的改进或有关的改进

技术领域

本发明涉及向下钻进工具中的改进或有关的改进，具体来说，尽管不是排外地，但本发明涉及扩孔器工具。

背景技术

地层钻探使用长的钻管柱以及偶联在一起的工具。钻柱的所有元件一起转动，以便转动钻柱端部处的切削钻头。切削钻头在地层中形成孔，钻柱的其余部分通过该孔沿着钻探方向移动。偶联在钻柱的两个其它元件之间的管下扩孔器，用来拓宽钻头所形成的孔壁。管下扩孔器也被称作扩孔器，其在撤回位置中通常具有总体的直径，该直径等于或小于被钻探的孔的直径。当处于展开的位置中时，切削元件从管下扩孔器的本体中移出，以形成大于被钻探的孔直径的直径。当管下扩孔器随着钻柱转动而向下钻进地移动时，其在钻头后面拓宽地层中的孔。此外，管下扩孔器可在其向上返回到地面的路上用来打开坍塌的地层。

WO-A-2005/124094描述了一个如此的管下扩孔器或扩孔器工具。扩孔器工具包括管形本体，本体具有轴向内腔和围绕其外围布置的外壳，以形成外部开口。在每个这些开口中，割刀元件被容纳在其中，割刀元件包括两个割刀臂，割刀臂可在缩进位置和伸展位置之间移动，在缩进位置中，每个割刀元件完全被保持在其相关的外壳内，而在伸展的位置中，每个割刀元件延伸到其开口外，以使更多材料可从地层中的孔壁上切削下来，由此扩大了孔的直径。驱动机构设置在管形本体内，以在缩进和伸展位置之间移动割刀元件。

在WO-A-2005/124094所描述的扩孔器工具中，一个割刀臂可枢转地连接到管形本体的一端上，本体的另一端连接到另一个割刀臂，该另一个割刀臂连接到驱动机构，以使两个割刀臂可缩进和伸展。两个割刀臂所形成布置在展开时呈“V”形，其中，V的顶点在开口的外面。

一般地，如此的扩孔器工具借助于通过钻柱的流体压力来操作，尤其是，通过工具部分自身的流体。流体压力由与钻柱相连的泵的操作来控制。在US-A-201/0006339中，流过工具的流体压力用来操作扩孔器，使得扩孔器根据流体压力伸展或缩进。这里，扩孔器组件包括割刀元件和用于在槽上滑动而安装的稳定器垫。在缩进位置中，扩孔器组件容纳在凹陷内，扩孔器组件借助于沿着槽的运动而移至伸展的位置，使它位于凹陷外面。流体压力可被感知而致动扩孔器的伸展和缩进。

US-A-2010/0096191披露了管下扩孔器和稳定工具，其中，刀片元件通过偶联到驱动管上的楔形元件从缩进位置移动到伸展位置，楔形元件与刀片元件的倾斜面互相作用，以实现刀片元件相对于导向通道抬起(伸展)和下降(缩进)运动。当驱动管沿着工具本体的长度移动时，楔形元件连同驱动管一起被曳拉，它们在刀片元件的倾斜面下滑动，致使刀片元件作径向运动而抬起(伸展)到其导向通道之外。驱动管沿着工具本体的长度沿相反方向运动，则从刀片元件的倾斜面下抽拔楔形元件，允许刀片元件作径向运动而下降(缩回)到其导向通道内。刀片元件的伸展受致动机构限制，即，驱动管和楔形元件与致动机构偶联。

发明内容

因此，本发明的目的是提供改进的扩孔器工具，其中，在扩孔器工具的缩进和伸展位置中，割刀臂或刀片保持平行于扩孔器工具的轴线，同时提供较高的打开范围。

本发明的另一目的是提供扩孔器工具，其中，打开可在地面上根据打开范围内的某一值进行调整，同时提供更加有效的扩孔器工具。

根据本发明的第一方面，提供一种扩孔器工具，其包括：

基本上中空的本体，本体具有纵向轴线并包括具有第一外直径的外部壁；

至少一个臂空档，其形成在围绕本体外围的外部壁的一部分内；

至少一个可扩张的臂，其位于相关的臂空档内和安装成可在缩回位置和扩张位置之间扩张，缩回位置在本体内，在扩张位置中，每个可扩张的臂描述了第二外直径，第二外直径大于第一外直径；以及

至少一个扩张机构，用于在缩回位置和扩张位置之间扩张相关的可扩张的臂；

其特征在于，每个扩张机构包括两个细长的连接件，细长连接件在一端部位置处可枢转地连接到相关的可扩张的臂上，而在另一端部位置处连接到其相关的臂空档，每个可扩张臂相对于其相关的臂空档可枢转地安装在两个端部位置处，使得每个可扩张臂在缩进和扩张两个位置中以及其在缩进和扩张位置之间实施扩张和缩进的过程中，保持基本上与本体的纵向轴线平行。

通过让连接件将各个可扩张臂连接到其相关的臂空档，便可使可扩张臂保持基本上平行于扩孔器工具的纵向轴线，由此，提供打开范围，该范围大于包括楔形构件或类似构件的扩张机构可能的打开范围。

在向下钻进工具包括扩孔器工具的情形中，使可扩张臂保持平行于本体纵向轴线的优点在于，每个切割刀片的攻点是可靠的，攻点是这样的点，即，前导的切割元件在该点与待要切割的材料或地层相啮合。

自然，还提供致动机构来致动扩张机构，每个可扩张臂在另一端部位置处可枢转地连接到致动机构。

有利地是，扩张机构还包括第三细长的连接件，其可枢转地连接到每个可扩张臂和致动机构。

这样，致动机构直接移动可扩张臂，而其它的细长连接件用来保持与纵向轴线基本上平行。在一优选的实施例中，致动机构包括活塞。

向下钻进工具还可包括至少一个返回构件，用来停止致动每个伸展机构。在一个实施例中，每个返回机构包括抵抗致动机构作用偏置的弹簧。

可设置台肩块，其位于各个臂空档内以限制可扩张臂的扩张。通过选择合适尺寸的台肩块，便可确定可扩张臂的扩张，以提供用于与地层啮合的理想的外直径。

在一优选的实施例中，第二外直径可以高达第一外直径的1.3倍。例如，如果向下钻进工具的外直径是100cm，则可扩张臂可扩张而描绘出达到130cm的外直径。

较佳地，向下钻进工具便可扩孔器工具，而每个可扩张臂便可割刀臂。

根据本发明另一方面，提供用于向下钻井工具的可扩张臂，该可扩张的割刀臂包括至少一个前切割刀片和后切割刀片，每个切割刀片包括多个切割元件，每个前切割刀片和后切割刀片上的一个切割元件对相关的切割刀片提供了攻点。

如此的可扩张割刀臂还可包括位于平面的各侧的第一侧和第二侧，每侧离平面相应的预定距离，以使用于前刀片的攻点和用于后刀片攻点离该平面等距离。

通过让每个割刀臂的攻点离该平面等距离，则可提高扩孔器工具的效率。此外，提供更加柔性的扩孔器工具，打开尺寸的范围可容纳在其中。

用于第一侧的预定距离可不同于用于第二侧的预定距离。

在一个实施例中，切割元件可包括多晶金刚石切割元件。

根据本发明另一方面，提供一种扩孔器工具，具有至少一个如上所述的可扩张割刀臂。

根据本发明另一方面，提供具有纵向轴线的扩孔器工具，该扩孔器工具包括至少一个具有多个切割元件的可扩张的割刀臂，切割元件布置成形成至少一个前切割刀片和后切割刀片，前切割刀片上的切割元件和后切割刀片上的切割元件之一提供用于其相关切割刀片的攻点，其特征在于，用于前切割刀片的攻点和用于后切割刀片的攻点离延伸通过纵向轴线的平面等距离。

扩孔器工具较佳地还包括至少一个扩张机构以及致动机构，扩张机构用于在缩回位置和扩张位置之间扩张相关的可扩张割刀臂，而致动机构用于致动各个扩张机构。

在一优选的实施例中，各个扩张机构包括至少两个细长的连接件，连接件在一端部位置处可枢转地连接到相关的可扩张割刀臂，并在另一端部位置处连接到其相关的臂空档，每个可扩张的割刀臂相对于其相关的臂空档可枢转地安装在两个端部位置处，于是，在缩进位置和扩张位置中，并在缩进位置和扩张位置之间实施扩张和缩进的过程中，每个可扩张的割刀臂保持基本上平行于纵向轴线。

扩张机构有利地还包括第三细长的连接件，其可枢转地连接到各个可扩张的割刀臂和致动机构，各个可扩张的割刀臂在另一端部位置处可枢转地连接到致动机构。

致动机构较佳地包括活塞。扩孔器工具还可包括至少一个用于停止致动各个扩张机构的返回构件。

可设置台肩块，其位于各个臂空档内以限制可扩张割刀臂的扩张。割刀臂的打开范围可高达扩孔器工具外直径的1.3倍，根据台肩块的尺寸，台肩块可限制打开。

根据本发明另一方面，提供用于向下钻进工具控制模块，向下钻进工具包括具有纵向轴线的基本上中空的本体；围绕基本上中空本体外围形成的至少一个臂空档；至少一个位于相关臂空档内并安装成在缩进位置和扩张位置之间实施扩张的可扩张臂，缩进位置位于基本上中空的本体之内，在扩张位置中，可扩张臂描绘出大于第一外直径的第二外直径；至少一个扩张机构，用于在缩进位置和扩张位置之间扩张相关的可扩张臂；以及用于操作每个可扩张臂的活塞，该控制模块包括：

安装在本体内的元件，其可在第一位置和第二位置之间移动；

控制该元件运动的马达；以及

与马达相关连的齿轮机构，用于将来自马达的驱动力传递到该元件；

其特征在于，控制模块还包括腔室和端口，该腔室与活塞相连，端口具有打开位置和关闭位置，该打开和关闭位置由元件的相应的第二和第一位置确定。

其特征还在于，在打开位置中，端口允许流体流入腔室和提高其中的压力，以操作活塞来扩张每个可扩张臂。

在一优选的实施例中，马达和齿轮机构安装在该元件和本体外壁之间。电源较佳地位于扩孔器工具的本体内。这具有保护控制模块的优点，即，马达、齿轮机构和电源免遭扩孔器工具在其中运行的环境影响。

在一个实施例中，电源包括电池。在另一实施例中，电源包括涡轮机，其布置成对马达发电。

控制模块还可包括至少一个位置传感器，用来探测本体内元件的位置。此外，还可提供至少一个压力传感器，用于探测腔室内的压力。

此外，可设置至少一个传感器，其至少探测流过向下钻进工具的流体中压力变化，每个传感器对马达提供控制信号。此外，可提供至少一个传感器来探测向下钻进工具的转速变化，每个传感器对马达提供控制信号。

此外，可提供通讯系统，控制信号通过该通讯系统提供给马达。在一个实施例中，该通讯系统包括有线的连接，控制信号在该有线连接上传输。

附图说明

为了更好地理解本发明，现将参照附图，仅是借助于举例而已，附图中：

图1示出根据本发明的扩孔器工具的示意的剖视图，该扩孔器工具显示为处于缩进位置中；

图2类似于图1，但示出了处于伸展位置中的扩孔器工具；

图3示出了安装在图1和2中所示扩孔器工具的臂上的割刀；

图4示出了用于图1和2中所示扩孔器工具的控制系统的剖视图，该扩孔器工具处于缩进的位置中；

图5类似于图4，但示出了带有处于伸展位置中的扩孔器工具的控制系统。

具体实施方式

现将参照特殊的实施例并参照附图来披露本发明，但本发明不局限于此。所描述的附图仅是示意的，并无限制意义。在附图中，某些元件的尺寸可以放大，为图示的方便不按比例绘制。

将会理解到，术语“垂直的”和“水平的”在这里是用来指附图的特定定向，这些术语对于这里描述的具体实施例没有限制。此外，术语“顶部”和“底部”用来指钻柱的零件，它们分别面向地面或钻柱的顶部，以及远离地面或钻柱的底部。

本发明涉及改进的扩孔器工具和操作如此扩孔器工具或其它向下钻进工具的控制系统。下面参照图1至3来描述扩孔器工具，并参照图4和5来描述控制系统。

尽管以下参照具有割刀臂的扩孔器工具来描述本发明，但本发明同样适用于也可用于稳定之目的的向下钻进工具。在该情形中，割刀臂被稳定垫臂代替，当稳定垫臂展开时，其接触地层壁而稳定钻柱，工具形成钻柱的一部分。此外，尽管控制系统参照扩孔器工具的使用进行描述，但控制系统不限于使用在扩孔器工具上，其可用于任何其它的向下钻进工具。

扩孔器工具以及其它的向下钻进工具，都是可以操作的，即，借助于流过相关钻柱的流体压力变化来实施伸展和缩进。与钻柱相连的泵控制着流体的流动。位于钻柱中合适位置处的传感器探测流体压力的变化。

首先参照图1和2，图中示出扩孔器工具100的纵向剖视图。扩孔器工具100包括具有三个割刀臂110的扩孔器本体105，割刀臂110安装在相应的外壳内，或安装在扩孔器本体105内形成的臂空档115内。三个割刀臂110围绕扩孔器本体105的外围等距离间距，但在图1和2中仅示出一个如此的割刀臂。

每个割刀臂110包括切割元件或切割刀片120，如图所示，切割刀片120在相应的枢转点140、145、150处可枢转地各安装在三个细长连接件125、130、135。两个细长连接件125、130也在相应枢转点155、160处可枢转地附连到外壳或臂空档115。第三个细长连接件135借助于枢转点165也可枢转地安装在活塞170上。

活塞170包括致动机构，活塞可操作而从如图1所示的第一位置移动到如图2所示的第二位置，以伸展割刀臂110，具体来说，切割元件或切割刀片120从缩进位置到伸展位置，那里，切割元件或切割刀片120延伸到扩孔器本体105外面，并形成增大的外直径，该外直径是扩孔器本体105正常外直径的1.3倍。

将会认识到，在根据本发明的扩孔器工具100的其它实施例中，三个割刀臂110及其切割元件或切割刀片12限定的外直径，按照需要与扩孔器本体105的外直径相比，可具有另外的比例，因此，不局限于高达扩孔器本体105外直径的1.3倍。外直径受台肩块175限制，在将扩孔器工具100形成其一部分的钻柱引入到地层中的井筒内之前，根据形成地层中井筒所需要的扩孔器工具100的外直径，在地面上选定台肩块175的尺寸。

将会认识到，不同尺寸的台肩块可设置有扩孔器工具100，选择合适尺寸的台肩块来限制割刀臂110的伸展，以控制由伸展的割刀臂110和切割元件或切割刀片120限定的外直径，控制在从扩孔器本体105相同的外直径到该外直径1.3倍的打开范围内。

在割刀臂110从其相应的外壳或形成在扩孔器本体105内的臂空档115内伸展时，各个割刀臂110的切割结构(未示出)始终保持平行于扩孔器本体105的纵向轴线180。如上所述，形成在连接件125、130、135相应连接件上的枢转点140、145、150、155、160、165有效地提供枢转轴，围绕这些轴可发生转动以伸展和缩回割刀臂110，使切割元件或切割刀片120进出相应的外壳或臂空档115。然而，设置在相应连接件125、130上的枢转点140、145确保；当割刀臂110伸展时，割刀臂110保持平行于扩孔器本体105，用于切割并缩回到其相应的外壳或臂空档115内。设置在细长连接件135上的枢转点150用来根据活塞170或其它致动机构来伸展和缩回相关的割刀臂110，这将在下文中作详细描述。

通过使用扩张机构，该机构利用可枢转地连接到割刀臂110和外壳或臂空档115以及活塞170或其它致动机构的细长连接件，割刀臂110和切割元件或切割刀片120的有效直径可伸长到扩孔器本体105的外直径的1.3倍。此外，扩张量可容易地被合适的台肩块175限制。

伸展割刀臂110的力由施加到活塞170上的压力提供，缩回割刀臂的力由弹簧185(下面参照图4和5进行描述)提供。施加的压力由流过扩孔器本体105的流体流动提供，这将在下文中详细描述。

如图1和2所示，扩孔器本体105是带有中空中心部分190的大致管形，其形成流体流动路径。活塞170安装在扩孔器本体105内，并由流过其中的流体进行操作，这将在下文中参照图4和5作详细描述。

在以上描述的扩孔器工具100的实施例中，根本地是要在与其中使用扩孔器工具的地层接触的扩张阶段过程中，确保切割元件，例如，被称作PDC割刀的多晶的金刚石割刀，充分地发挥功能。这将参照图3进行详细描述。

在图3中，图中更详细地显示了图1和2所示的扩孔器工具100的割刀臂110的一部分200。切割元件相对于割刀臂110的定位显示在图中。该部分200显示具有两个切割刀片205、210的单一的割刀臂110(图1)、前切割刀片205和后切割刀片210。〔术语“前”和“后”是指切割刀片与形成在地层中的井筒壁接触的次序，且由扩孔器工具100(图1)形成其一部分的钻柱(未示出)的转动方向确定。〕

在图3所示的实施例中，五个切割元件215、220、225、230、235在前切割刀片205上可见，而六个切割元件240、245、250、255、260、265在后切割刀片210上可见。前切割刀片205上的切割元件215和后切割刀片210上的切割元件240具有相应的攻点270、275，它们离与扩孔器本体105的纵向轴线180相一致的平面280等距离地间距开(图1)。这意味着从前切割刀片205的侧边285到平面280的距离小于从后切割刀片210的侧边290到平面280的距离。

在图3所示的实施例中，切割元件215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265包括如图所示的PDC元件。尽管十一个PDC元件可见，但呈现在每个刀片205、210上的PDC元件的数量，是根据PDC元件的尺寸和扩孔器工具本身的尺寸确定的。然而，将会认识到，也可使用其它类型的切割元件，例如，浸渍过的切割元件。

让攻点270、275离平面280等距离间距开，则攻点270、275对打开范围内的任何打开尺寸将都接触地层。如果攻点270、275离平面280不等距离间距开，则割刀臂将只有一个可能的打开尺寸来确保前和后切割刀片与地层接触。

如上所述的前和后切割刀片205、210具有不同数量的切割元件215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265，它们彼此不对齐，于是，切割元件215、240的攻点270、275相对于扩孔器本体105有不同的高度。

扩孔器工具100的有效外直径(即，打开尺寸)，是由攻点270、275的位置确定的。

现参照图4和5，图中示出扩孔器工具100的示意的纵向剖视图。先前参照图1和2描述过的那些部件具有相同的附图标记。

扩孔器工具100包括具有割刀臂110的扩孔器本体105，如上所述，割刀臂110安装在相应的外壳或形成在扩孔器本体105内的臂空档115内。为清晰起见，没有示出连接件和如上所述地操作割刀臂110的枢转点。弹簧185用来使扩张的割刀臂返回到其缩回的位置，弹簧185示意地显示为方块。

如上所述，由于流体流过扩孔器工具100，施加到活塞170上的压力提供了伸展割刀臂110的力，而缩回割刀臂的力由弹簧185提供。在割刀臂伸展过程中，作用在活塞170上的压力形成的力大于弹簧185提供的力。一旦作用在活塞170上的压力充分地下降，使得作用的力变得小于弹簧185提供的力，则弹簧185致使割刀臂110缩回到其相应的外壳或臂空档115内。这将在下文中详细描述。

展开割刀臂110的控制系统300设置在扩孔器本体105内，控制系统300包括电动机310、齿轮系统315和可移动的套筒320，该电动机310和齿轮系统315容纳在套筒320和扩孔器本体105的外壁325之间。电动机310以第一预定速度转动，齿轮系统315将该第一预定速度减小到慢的第二预定速度，该第二预定速度用来操作可移动的套筒320。在一个实施例中，滚珠螺杆(未示出)可用来将来自齿轮系统315的转动输出转换为线性运动，该线性运动用来移动套筒320以打开和关闭端口385，这将在下文中详细描述。然而，将会认识到，其它的结构布置也可用来将来自齿轮系统315的转动运动转换为可移动套筒320的线性运动，例如，齿轮系统315的小齿轮或蜗轮形成部分可啮合设置在可移动套筒320上的齿条元件。

电动机310可由电池(未示出)供电，或由设置在钻柱(也未示出)内的涡轮机供电，涡轮机产生来自流过其中的流体流动的电流。尽管描述了齿轮系统315，但将会认识到，可借助于将马达输出转换为线性运动的任何合适的装置，将来自马达的驱动力转换为线性运动。

每个割刀臂110的外壳或臂空档115由中空的中心部分190的壁330和扩孔器本体105的外壁325的一部分335限定。活塞170由邻近于割刀臂110的腔室340限定，如图所示，腔室340由中心部分190的壁330、扩孔器本体105的外壁325、套筒320、第一圆柱形部分345、第二圆柱形部分350和端壁355限定。端壁355还在电动机310和控制系统300的齿轮系统315之间形成屏障。

环形密封360、365设置在第一圆柱形部分345和相应的壁330和套筒320之间。另外的环形密封370、375设置在套筒320和第二圆柱形部分350之间，以及在套筒320和中空的中心部分190的壁380。密封360可安装在第一圆柱形部分345或壁330上，因为第一圆柱形部分345不相对于壁330移动。

第一和第二圆柱形部分345、350形成端口385，当套筒320处于第一位置中时，端口被可移动的套筒320密封住，如图4所示，于是，流体如箭头390所示地流过中空的中心部分190。当套筒320处于第二位置中时，如图5所示，端口385打开，流体可如箭头395所示地流入腔室340内。

另一附加的密封400也如图所示地设置在活塞170和扩孔器本体105的外壁325之间，以在活塞170从图4所示的位置移动到图5所示的位置时，阻止钻探流体进入。

电动机310的操作，以与箭头390相同的方向有效地移动套筒320而打开端口385，而沿相反方向移动而关闭端口385，来自电动机310的驱动力通过齿轮系统315传递到套筒320。借助于通过中空的中心部分190的增大的流体流量和/或增大的钻柱(未示出)的转速，对电动机310提供控制信号。提供至少一个合适的传感器(未示出)来探测压力和/或转速的变化，并对电动机310提供控制信号，例如，压力传感器用来探测压力的变化，加速计用来探测转速的变化。然而，也可使用其它的传感器来探测转速的变化。

将会认识到，电动机310可以是双向电动机，其沿两个方向运转以实现端口385的打开和关闭。作为对电动机310的替代方案，电螺线管可用来实现端口385的打开和关闭。

自然，电动机310和齿轮系统315被密封在由套筒320和外壁325形成的区域410内，于是，该区域受到保护免遭钻探环境的影响，即，泥浆、岩石等，其进入到中空的中心部分190内。在一优选的实施例中，该区域410充满油，以防止来自钻探环境的碎片进入。

在割刀臂110扩张之前，割刀臂110如上所述地容纳在其相应的外壳或臂空档115内。流体流动如箭头390所示地流过中空的中心部分190(图4)。如上所述地，当借助于流过中空的中心部分190的流体压力变化和/或钻柱的转速变化，将控制信号送到电动机310时，电动机310操作可移动的套筒320，使其沿如箭头390所示的与流体流动相同的方向移动而打开端口385(图5)。

当端口385打开时，流体流入腔室340内，其中建立起压力。当腔室340内的压力达到某一值时，此时，活塞170作用的力大于弹簧185作用的力，活塞170从图4所示的位置推向臂空档115，以如图5所示地扩张割刀臂110。活塞170朝向臂空档115的运动致使每个割刀臂110围绕连接件135上的枢转点150以及连接件125上的枢转点140、145枢转，于是，割刀臂110从如图1和4所示的其相关的臂空档115内扩张到如图2和5所示的位置。腔室340内形成的流体流出与割刀臂110相连的管嘴415外，将活塞170保持在如图2和5所示的位置，因此，扩张割刀臂110，直到端口385通过电动机310和齿轮系统315的操作被套筒320关闭。

一旦接收到另一控制信号，即，流体流动的压力中另一变化和/或钻柱的转速中的变化，则电动机310再次被致动而将可移动的套筒320从如图5所示的位置移回到如图4所示的位置，由此关闭端口385，于是，不再有流体如箭头395所示地流入腔室340内。流体流出管嘴415外，直到腔室340内压力减小，使得弹簧185的力致使割刀臂110返回到其相关的外壳或臂空档115，返回到如图1和4所示的位置。此外，由于弹簧185作用的力，活塞170会被推回到如图1所示的其初始位置。

替代地，不是运行电动机310，而是通过关掉与钻柱相连的泵，使得流过钻柱的流体流动被切断，腔室340内的压力由于没有进一步的流体流过端口385和流入腔室340而下降，由此可使割刀臂110缩回。一旦腔室340内的压力下降到某一值，此时，弹簧185作用的力超过腔室340内压力提供的力，则活塞170移回到如图1和4所示的位置，割刀臂110缩回，同时由于割刀臂110围绕点140、145、150枢转而仍平行于纵向轴线180；连接件125、130在相应的外壳或臂空档115内围绕点155、160枢转；以及当活塞从如图5所示的位置移回到如图4所示的位置时，由于活塞170的运动使得连接件围绕枢转点165枢转。

如上所述，控制系统300包括电源(未示出)，但其也可包括其它电子设备，例如，用于探测腔室340内压力的压力传感器，用于测量套筒320和活塞170运动速度和钻柱转速，以及割刀臂110在扩张和缩回阶段过程中的速度的加速度计。此外，可提供通讯装置(未示出)，在如上所述的流体流动压力的变化或钻柱转速的变化未提供控制信号的情形中，控制信号可通过通讯装置提供给电动机。

电源可由一个或多个电池提供，或通过有线连接从地面供电。此外，有线连接可形成通讯装置的一部分，控制信号可通过该部分传送到电动机。

将会认识到，割刀臂扩张机构可用于其它的工具，例如，向下钻进稳定器，且割刀臂可使用其它扩张机构来扩张。

尽管描述了本发明的特殊的实施例，但将会认识到，该实施例不是限制性的，其它的实施例可落入到如附后权利要求书定义的本发明范围之内。

Claims (2)

1.一种向下钻进工具，包括：

基本上中空的本体，其具有纵向轴线并包括具有第一外直径的外壁；

至少一个臂空档，其围绕本体外围形成在外壁一部分内；

至少一个可扩张臂，其位于相关的臂空档内并安装成在缩进位置和扩张位置之间实施扩张，缩进位置位于本体之内，在扩张位置中，每个可扩张臂描绘出大于第一外直径的第二外直径；

至少一个扩张机构，用于在缩进位置和扩张位置之间扩张相关的可扩张臂，其中，每个扩张机构包括第一细长连接件和第二细长连接件，所述第一细长连接件在一端部位置处可枢转地连接到相关的可扩张臂，并在另一端部位置处连接到其相关的臂空档，所述第二细长连接件在一端部位置处可枢转地连接到相关的可扩张臂，并在另一端部位置处连接到其相关的臂空档，每个可扩张的臂相对于其相关的臂空档可枢转地安装在其相应端部位置处，于是，在缩进位置和扩张位置中，并在缩进位置和扩张位置之间实施扩张和缩进的过程中，每个可扩张的臂保持基本上平行于纵向轴线；以及

用来致动扩张机构的致动机构，其中，所述扩张机构还包括第三细长连接件，所述第三细长连接件独立于所述第一细长连接件和所述第二细长连接件，且在一端部位置处可枢转地连接到相关的可扩张臂并在另一端部位置处连接到致动机构。

2.如权利要求1所述的向下钻进工具，其特征在于，所述致动机构包括活塞。