CN108474237A - 井下延伸工具方法 - Google Patents

Abstract

井下工具包括阀组件和减震组件。阀组件包括可操作地连接到阀体的阀弹簧。减震组件包括可操作地连接到减震体的弹簧，减震体具有穿过其中的流体通道。阀体被构造成选择性地接合减震体以在第一位置对流体通道形成流体密封，并在第二位置允许流体流过流体通道。阀体和减震体之间选择性接合的重复移动循环产生压力脉冲或井下工具两端的变化压差。重复的移动循环由流体流动提供动力。该工具可以被选择性地激活和停用。

Description

井下延伸工具方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月19日提交的美国临时专利申请第62/280,213号的权益和优先权，该临时专利申请通过引用并入本文。

本公开的背景

在钻井眼的过程中，作用在贯穿井眼的钻杆(drill pipe)或其它部件上的摩擦力限制了井眼可被钻出的最大长度或深度。常规钻井方法所实现的长度达到10000至15000英尺。

现有技术的解决方案包括用于在钻井期间振动钻杆的机构，以便将钻杆上的静态摩擦力转换成钻杆与井眼的壁之间的动态摩擦力。在井眼内振动钻杆的一种方法包括使用钻柱中的阀以结合减震器(shock sub)产生压力脉冲。压力脉冲使得减震器伸长，钻杆轴向振动，这允许钻杆在井眼内达到更大的长度或深度。某些现有技术的压力脉冲产生工具使用单独的动力部分来激活阀。然而，这些工具使用对钻井泥浆中的热量和化学物质敏感的弹性体。其他现有技术工具使用上下移动以打开和关闭流体端口的提升阀。然而，这些提升阀工具非常复杂，不能与含有任何种类固体的钻井泥浆一起使用。此外，常规的振动工具和方法在整个钻井持续期间提供振动，即从开始通过钻杆和振动工具泵送钻井液开始。持续振动会使振动工具过度磨损，导致寿命降低。

本公开的概述

本公开提供了井下工具的实施方案。该工具可以包括阀组件。阀组件可以包括可操作地连接到阀体的阀弹簧。该工具还可以包括减震组件。减震组件可以包括可操作地连接到减震体的弹簧，减震体具有穿过其中的流体通道。在该工具中，阀体可以被构造成选择性地接合减震体，以在第一位置对流体通道形成流体密封，并在第二位置允许流体流过减震体的流体通道。同样在该工具中，阀体和减震体的选择性接合可以产生井下工具两端的变化压差。

在一个实施方式中，井下工具可以包括可操作地连接到减震体的阻尼器，用于控制减震体的移动速度。阻尼器可以包括第一室、第二室和互连导管。互连导管可以包括环形空间或孔。

在另一个实施方式中，井下工具可以包括用于限制阀体移动的止动机构。止动机构可以包括被构造成接合阀体的一部分的肩部。

在另一实施方式中，井下工具可以包括壳体。阀组件和减震组件可以设置在壳体内。减震体可以包括活塞。

在另一实施方式中，井下工具的阀体可包括延伸至阀柱塞的阀杆。阀柱塞可被构造成接合减震体以在第一位置密封流体通道。

在另一个实施方式中，井下工具的阀弹簧可以被设置在阀杆周围，并且止动套筒可以被设置在阀弹簧和阀杆之间，用于限制阀弹簧的压缩。

在另一个实施方式中，井下工具的阀柱塞可以包括引导突起。在第一位置，引导突起可以至少部分地被设置在减震体的流体通道内。

本公开还提供了一种在布置于井眼内的管状物(tubular)中产生压力脉冲的方法的实施方式。该方法可以包括提供与管状物成一直线定位的井下工具的步骤。井下工具可以包括弹簧加载的阀体和减震系统。该方法可以包括使流体流过管状物并进入井下工具的步骤。该方法可以包括利用流体的流动通过井下工具产生压力脉冲以将阀体从第一位置重复移动到第二位置的步骤。流体可以在第一位置被阻止流过流体通道，并且可以在第二位置被允许流过减震系统的流体通道。

本公开提供了在布置于井眼内的管状物中产生压力脉冲的方法的另一实施方式。该方法可以包括提供与管状物成一直线定位的井下工具的步骤。井下工具可以包括弹簧加载的阀体和机械装置。该方法可以包括使流体流过管状物并进入井下工具的步骤。该方法可以包括利用流体的流动的液压能打开阀体的步骤。该方法可以包括将机械装置移位和在机械装置中储存能量的步骤。该方法可以包括利用储存的能量使机械装置返回到其初始位置并关闭阀体的步骤。

本公开提供了在布置于井眼内的管状物中产生压力脉冲的方法的另一实施方式。该方法可以包括在管状物的井下组件中提供延伸工具(extended reach tool)的步骤。该延伸工具可以包括：阀组件，该阀组件包括可操作地连接到阀体的阀弹簧；以及包括可操作地连接到减震体的弹簧的减震组件，该减震体具有穿过其中的流体通道。阀体可以被构造成选择性地接合减震体，以在第一位置对流体通道形成流体密封，并在第二位置允许流体流过流体通道。该方法可以包括使流体流过管状物并进入延伸工具的步骤。所述方法可以包括利用阀体和减震体在第一位置和第二位置之间的重复移动循环通过该延伸工具在所述管状物中产生压力脉冲的步骤。通过延伸工具的流体的流动可以为重复移动循环提供动力。

在该方法的另一个实施方式中，每个移动循环包括允许流体的流动在第一方向上移动阀体和减震体，同时保持第一位置的流体密封，从而压缩阀弹簧并压缩与减震体相关联的弹簧的步骤。每个移动循环还可以包括当阀体停止沿第一方向移动时允许减震体继续沿第一方向移动，从而允许流体流过减震体的流体通道的步骤。每个移动循环还可以包括以下步骤：允许阀弹簧沿与第一方向相反的第二方向移动阀体，以及允许可操作地连接到减震体的弹簧沿第二方向移动减震体。每个移动循环还可以包括允许阀体和减震体返回到第一位置的步骤。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中当阀弹簧达到阀弹簧的弹簧力和作用在阀体上的由阀体中的一个或更多个孔上的压降产生的液压力之间的力平衡时，阀体停止沿第一方向移动。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中当接合止动机构时，阀体停止沿第一方向移动。

在另一个实施方式中，所述方法可以包括以下的步骤：其中所述延伸工具还包括可操作地连接到减震体的阻尼器，并且其中阻尼器使所述减震体以比阀体沿第二方向的移动速率更慢的速率沿第二方向移动。

本公开提供了钻井眼的方法的实施方案。该方法可以包括在管状物的井下组件中提供延伸工具的步骤。该延伸工具可以包括：阀组件，该阀组件包括可操作地连接到阀体的阀弹簧；以及包括可操作地连接到减震体的弹簧的减震组件，该减震体具有穿过其中的流体通道。阀体可以被构造成选择性地接合减震体，以在第一位置对流体通道形成流体密封，并在第二位置允许流体流过流体通道。所述延伸工具可以被构造成在激活状态下提供振动动作，并且在停用状态下中断振动动作。所述方法可以包括将延伸工具附接到管状物和钻头的步骤。该方法可以包括将延伸工具和管状物降低到井眼中的步骤。该方法可以包括用钻头钻井眼的步骤。该方法可以包括以下步骤：向延伸工具提供第一信号，以将延伸工具置于激活状态，从而使管状物振动。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括将通过延伸工具的钻井液的流速增加到超过阈值以将延伸工具置于激活状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括增加管状物的转速以超过阈值，从而将延伸工具置于激活状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下步骤：其中提供第一信号包括泵送主体通过延伸工具。主体可以与容器配合以将延伸工具置于激活状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括泵送RFID单元通过延伸工具。延伸工具的控制单元可以感测RFID单元的存在并且将延伸工具置于激活状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括提供压力脉冲、液压信号或电子信号以将延伸工具置于激活状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：向延伸工具提供第二信号以将延伸工具置于停用状态，从而中断管状物的振动。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括将通过延伸工具的钻井液的流速增加到超过阈值以将所述延伸工具置于激活状态，并且其中提供第二信号包括将通过所述延伸工具的钻井液的流速降低到阈值以下以将所述延伸工具置于停用状态。

在另一个实施方式中，该方法包括以下的步骤：其中提供第一信号包括将管状物的转速增加到超过阈值，以将延伸工具置于激活状态，并且其中提供第二信号包括将管状物的转速降低到阈值以下，以将延伸工具置于停用状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括泵送主体通过延伸工具，其中主体与容器配合以将延伸工具置于激活状态，并且其中提供第二信号包括泵送第二主体通过延伸工具，其中第二主体与容器配合以将延伸工具置于停用状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括泵送RFID单元通过延伸工具，其中延伸工具的控制单元感测RFID单元的存在并将延伸工具置于激活状态，并且其中提供第二信号包括泵送第二RFID单元通过延伸工具。延伸工具的控制单元可以感测第二RFID单元的存在，并将延伸工具置于停用状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中提供第一信号包括提供压力脉冲、液压信号或电子信号以将延伸工具置于激活状态，并且其中提供第二信号包括提供第二压力脉冲、第二液压信号或第二电子信号以将延伸工具置于停用状态。

在另一个实施方式中，该方法可以包括以下的步骤：其中该管状物是钻柱或连续油管。

附图简述

图1是包括处于关闭位置的阀系统和减震系统的延伸工具的示意图。

图2是处于部分打开位置的延伸工具的顺序示意图。

图3是处于打开位置的延伸工具的顺序示意图。

图4是在工具的移动循环期间，延伸工具(即图1-3中的P1)上游压力随时间的波动的曲线图。

图5是替代性延伸工具的示意图，其包括用于限制阀系统移动的止动机构，此时工具处于关闭位置。

图6是处于部分打开位置的该替代性延伸工具的顺序示意图。

图7是处于打开位置的该替代性延伸工具的顺序示意图。

图8A是阀处于关闭位置的另一替代性延伸工具的顺序横截面图。

图8B是阀杆和活塞同时向下移动的该替代性延伸工具的顺序横截面图。

图8C是阀杆接触弹簧止动件的该替代性延伸工具的顺序横截面图。

图8D是活塞继续向下移动并产生间隙的该替代性延伸工具的顺序横截面图。

图8E是阀杆和活塞向上移动回到关闭位置的该替代性延伸工具的顺序横截面图。

图9是与井眼中的钻杆柱一起使用的延伸工具的示意图。

图10是与井眼中的连续油管一起使用的延伸工具的示意图。

优选实施方式的详细描述

参照图1-3，延伸工具10可以包括阀组件12和减震组件14。阀组件12可以包括阀弹簧元件16和阀体18。阀弹簧元件16可以包括螺旋弹簧或用于储存能量的任何其他机构。减震组件14可以包括减震弹簧元件20、减震体22和阻尼器24。减震弹簧元件20可以包括螺旋弹簧或用于储存能量的任何其他机构。阻尼器24可以由用于使减震体22的移动减速的任何机构形成，例如被构造成通过限制板、喷嘴、环形物或其它类型的孔口连通流体的贮存器或空腔。在一个实施方式中，工具10可以在没有阻尼器24的情况下使用。减震体22可包括被构造成允许流体流过减震体22的流体通道26。应该注意，图1-3中所示的工具10的部件是象征性的表示，并不限制每个部件的结构上的实施方式。

P1表示工具10上游的位置处的流体压力值。P2表示工具10下游的位置处的流体压力值。P1和P2之间的差可以被称为工具10两端的压差。如下所述，P1、P2和压差可以在工具10的移动循环期间随时间变化。

图1示出了处于关闭位置的工具10，其中阀体18接触减震体22以形成流体密封，该流体密封防止流体流过减震体22的流体通道26。当流体在关闭位置沿第一方向28流过工具10时，P1增大，P1和P2之间的压差增大。阀体18和减震体22沿第一方向28移动，从而压缩或拉伸阀弹簧元件16(取决于阀弹簧元件16的附件构造)并压缩减震弹簧元件20。阀弹簧元件16和减震弹簧元件20在被压缩或拉伸时储存能量。

如图2所示，当阀弹簧元件16由于阀体18中的一个或多个孔口上的压降而在其弹簧力和液压力之间达到力平衡时，阀弹簧元件16将停止阀体18的移动。此时，减震体22继续沿第一方向28移动，从而在阀体18和减震体22之间形成被称为空间30的开口。这可以被称为工具10的部分打开位置。流过工具10的流体可以开始流过空间30和减震体22的流体通道26。这样，P1和压差都开始减小。

压缩的或拉伸的阀弹簧元件16然后沿第二方向32(如图3所示)推动或拉动阀体18，从而使阀体18和减震体22之间的空间30扩大。P1和压差在此期间都继续减小。

如图3所示，一旦减震弹簧元件20被压缩至其限定的压缩极限，减震弹簧元件20将迫使减震体22开始沿第二方向32移动。由于减震系统14的阻尼器24，减震体22将以比阀体18的速度更慢的速度沿第二方向32移动。一旦阀弹簧元件16和阀体18停止沿第二方向32移动，阀体18接触减震体22以形成流体密封。以这种方式，工具10的阀再次关闭。阀体18和减震体22然后再次沿第一方向28移动。阻尼器24允许优化空间30打开和关闭的时间，以允许流体流过减震体22的流体通道26。阀弹簧元件16用于允许阀体18沿第一方向28和第二方向32移动。在一个实施方式中，当阀体18沿第一方向移动时，阀弹簧元件16可以被压缩。在另一个实施方式中，当阀体18沿第一方向移动时，阀弹簧元件16可以被拉伸。

图4示出了在如上所述的结合图1-3的工具10的移动循环期间P1的变化。曲线图上的点A示出了图1中的P1。当工具10处于关闭位置时，P1增加。阀体18和减震体22在点A处沿第一方向28移动。曲线图上的点B示出了图2中的P1。P1在阀体18停止沿第一方向28移动时处于其最大值。当空间30打开时，P1开始减小。曲线图上的点C示出了图3中的P1。只要工具10处于打开位置，P1就继续减小。阀体18和减震体22在点C处沿第二方向32移动。

图5-7示出了延伸工具40的移动循环，延伸工具40可以包括具有阀弹簧元件16和阀体44的阀组件42。工具40可以包括用于使阀体44沿第一方向28的移动停止的止动机构。在一个实施方式中，工具40可以包括被构造成接合和停止阀体44的移动的止动机构46，例如图5-7所示的配合肩部布置。工具40可以包括能够使阀体44的移动停止的任何其它止动机构，例如机械机构、磁性机构、电子机构或液压机构。包括止动机构46的延伸工具40在涉及高液压能的应用中是有用的，例如在钻井眼中使用钻井泥浆。除非另有说明，延伸工具40可包括与工具10相同的部件。应该注意，图5-7中所示的工具40的部件是象征性的表示，并不限制每个部件的结构上的实施方式。

图5示出了处于关闭位置的工具40，其中阀体44接触减震体22，从而防止流体流过减震体22的流体通道26。当流体在关闭位置沿第一方向28流过工具10时，P1和P1与P2之间的压差开始增大。阀体44和减震体22沿第一方向28移动，从而压缩或拉伸阀弹簧元件16(取决于阀弹簧元件16的附件构造)并压缩减震弹簧元件20。阀弹簧元件16和减震弹簧元件20在被压缩或拉伸时储存能量。

参照图6，当阀体44接触止动机构46时，阀体44停止沿第一方向28移动。当阀体44停止，减震体22继续沿第一方向28远离阀体44移动时，产生称为空间48的开口。流过工具40的流体可以开始流过空间48和减震体22的流体通道26。以这种方式，P1和P1与P2之间的压差都开始减小。

被压缩或拉伸的阀弹簧元件16然后沿第二方向32(如图7所示)推动或拉动阀体44，从而使空间48扩大。P1和P1与P2之间的压差在此期间都继续减小。

如图7所示，一旦减震弹簧元件20被压缩至其限定的压缩极限，弹簧元件20就迫使减震体22开始沿第二方向32移动。由于阻尼器24，减震体22以比阀体44的速度更慢的速度沿第二方向32移动。一旦阀弹簧元件16到达其衰减的位置(lessened position)并且阀体44停止沿第二方向32移动，减震体22接触阀体44以形成关闭位置的流体密封。此后，减震体22和阀体44再次沿第一方向28移动。阻尼器24允许优化空间48打开和关闭的时间，以允许流体流过减震体22的流体通道26。

现在参照图8A，延伸工具50可以包括设置在上壳体56、中壳体58和下壳体60内的阀组件52和减震组件54。阀组件52可以包括延伸至阀柱塞64的阀杆62。阀杆62在其上端可以包括一个或更多个环形流体通道66。阀组件52还可以包括设置在阀杆62周围的阀弹簧68。上止动套筒70和下止动套筒72可围绕阀杆62设置，上止动套筒70位于阀弹簧68的上部内，下止动套筒72位于阀弹簧68的下部内。上壳体56的下端74可以包括中央开口76和一个或更多个环形流体通道78。阀杆62可延伸穿过上壳体56的中央开口76。阀柱塞64可包括面80和引导突起82。

同样参考图8A，减震组件54可以包括活塞84、弹簧座86和减震弹簧88。活塞84可以遵循用于液压系统的标准活塞和壳体准则设计。耐磨套筒90可设置在活塞84的中心孔92的上端内。弹簧座94可将减震弹簧88的下端保持并对准在下壳体60内。减震组件54还可以包括阻尼器96，阻尼器96由第一腔98、第二腔100以及中间壳体58和活塞84之间的互连环102形成。环102可以具有在0.001-0.100英寸范围内的间隙厚度。或者，阻尼器96可以由孔口布置形成，每个孔口具有0.005-1英寸的直径。

图8A示出了处于关闭位置的工具50，其中阀柱塞64的柱塞面80与活塞面104接触并形成密封。阀柱塞64的引导突起82可以延伸到活塞84的中心孔92内。

如图8B所示，上壳体56的中心孔中的流体流通过阀杆62的流体通道66和上壳体56的下端74的流体通道78被分流。流体流可以在上壳体56和下壳体60之间产生压差。流体压力可以作用在阀杆62的上端和活塞面104上，从而同时向下(即朝向下壳体60)移动阀杆62和活塞84。在阀杆62向下移动时阀弹簧68被压缩，并且在活塞84向下移动时减震弹簧88被压缩。

参照图8C，当上止动套筒70接触下止动套筒72时，阀杆62的向下移动停止。以这种方式，上和下止动套筒70和72形成阀杆62的止动机构。或者，工具50的止动机构可以是用于使阀杆62的移动停止的任何其它机构。例如，上壳体56可以包括被构造成接合阀杆62的一部分以阻止阀杆62向下移动的内肩部。在又一替代性实施方式中，工具50可以在无需物理止动机构的情况下运转；代替地，当阀弹簧68在阀弹簧68的弹簧力和由阀杆62的密封面80区域上的压差引起的液压力之间达到力平衡时，阀弹簧68可以停止阀杆62的移动。

如图8D所示，当阀杆62停止向下移动时，活塞84继续向下移动，从而在阀柱塞64的面80和活塞面104之间形成开口。流体可以流过该开口并流过活塞84的中心孔92，使得上壳体56和下壳体60之间的压差开始减小。

参照图8E，随着上壳体56中的压力降低，阀杆62由于压缩的阀弹簧68的弹簧力而开始向上移动。当活塞84的向下运动将减震弹簧88压缩至其限定的压缩极限时，减震弹簧88使活塞84沿向上方向移动。阻尼器96通过要求弹簧座86迫使包含在第二腔100中的流体通过环102进入第一腔98以使活塞84向上移动来减慢活塞84的向上移动。活塞84(相对于阀柱塞64的向上运动)的较慢的向上移动延长了阀柱塞64和活塞面104之间的间隙对流体流动开放的时间。换句话说，阻尼器96降低了活塞84的移动频率和压差循环的频率。

此后，阀柱塞64和活塞84返回到如图8A所示的关闭位置，以形成流体密封。当阀柱塞64接触活塞面104时，引导突起82可接合活塞84的中心孔92，以使阀柱塞64与活塞84对准。

可以重复上述移动循环以产生压力脉冲。当P1或上壳体56中的压力增大时，延伸工具上方的钻柱延伸，当P1或上壳体56中的压力减小时，该钻柱收缩。延伸工具的阻尼器96控制压力脉冲的频率。例如，压力脉冲的频率可以在2-30Hz的范围内。

图9示出了安装在位于井眼112内的钻柱113上的延伸工具110。延伸工具110可以设置在钻柱113的钻杆段114和116之间，并且在随钻测量部件118、钻井马达(drillingmotor)120和钻头122上方。通过钻柱泵送的流体使得延伸工具110在钻柱113的钻杆段中产生压力脉冲。压力脉冲与放置在延伸工具上方的减震器组合减小了钻杆段和井眼102之间的摩擦力，这允许钻头122能够将井眼112钻至比现有技术的设备所能实现的更长的长度。延伸工具110可用作工具10、工具40或工具50。

图10示出了安装在位于井眼134内的连续油管线路(coiled tubing line)132上的延伸工具130。延伸工具130可以设置在马达头组件136下方并且在钻井马达138和研磨器(mill)140上方。通过连续油管线路132泵送的流体使得延伸工具130在连续油管线路132中产生压力脉冲。压力脉冲拉伸和减小连续油管线路132的长度，从而减小摩擦力和与使用连续油管相关的潜在盘绕或螺旋扭曲，以到达在井眼134内的更大距离。延伸工具130可用作工具10、工具40或工具50。

本文所述的延伸工具中的弹簧和开口的布置可以被构造成产生振荡压力脉冲或波动压差。由于减震组件的阻尼器，该工具甚至可以在较高的流体流速下获得较低频率的压力脉冲。因此，由于阻尼器，由延伸工具产生的压力脉冲的频率较少依赖于流体流速。换句话说，阻尼器可以通过减小压力脉冲的频率来抵消流速波动对压力脉冲频率的影响。例如，该工具的压力脉冲可以在2-30Hz的范围内。

所公开的延伸工具比现有技术的用于通过阀产生压力脉冲的工具更有效。该工具可以不包括任何弹性体或密封件。延伸工具可设计成容纳钻井液或任何其它液体或气体形式的流体流。

这里描述的延伸工具可以被构造成选择性地在井下被激活。例如，延伸工具可以被构造成附接到钻柱或连续油管柱，该钻柱或连续油管柱利用钻井马达和钻头钻入井眼。钻井液可以通过钻柱或连续油管柱来泵送，以使钻头进一步钻井眼。当摩擦力阻止钻头进一步前进时，第一信号可以被发送到延伸工具。所述第一信号可以激活该延伸工具，从而引起该延伸工具使钻柱或连续油管柱振动。振动可减小摩擦力并允许钻头进一步前进，即进一步钻井眼。当钻侧孔或水平孔时，可能需要振动作用。当不再需要振动时，可以向延伸工具发送第二信号。所述第二信号可停用该延伸工具，从而使所述延伸工具停止钻柱或连续油管柱的振动。

参照图9，延伸工具110可以被构造成选择性地激活。延伸工具110可以附接到位于井眼112内的钻柱113。选择性激活的延伸工具110可以设置在钻杆段114和116之间，并且在随钻测量部件118、钻井马达120和钻头122上方。通过钻柱113泵送的钻井液可使得钻井马达120和钻头122进一步钻入井眼112中。当摩擦力阻止或减慢钻头122的运动时，可以将第一信号发送至选择性激活的延伸工具110。第一信号可以激活选择性激活的延伸工具110，以便其使钻柱113和由随钻测量部件118、钻井马达120和钻头122组成的井底组件振动，以减小摩擦力，并允许钻头122进一步钻入井眼113。如果不再需要钻柱113的振动，则可以发送第二信号以停用选择性激活的延伸工具110。

参照图10，选择性激活的延伸工具130可以附接到位于井眼134内的连续油管线路132。选择性激活的延伸工具130可设置在马达头组件136下方以及钻井马达138和研磨器140上方。通过连续油管线路132和钻井马达138泵送的钻井液可使钻头140进一步钻入井眼134中。当摩擦力阻止或减慢钻头140的运动时，可以将第一信号发送至选择性激活的延伸工具130。第一信号可以激活选择性激活的延伸工具130，以便其使连续油管线路132和由马达头组件136、钻井马达138和研磨器140组成的井底组件振动，以减小摩擦力，并允许研磨器140进一步钻入井眼134。如果不再需要连续油管线路132的振动，则可以发送第二信号以停用选择性激活的延伸工具130。

第一信号和第二信号可以通过远程激活工具的任何方法来提供。在一个实施方式中，可以通过将钻井液的流速增加或减小到阈值以上或以下来提供信号。例如，2-7/8英寸直径的选择性激活的延伸工具可具有约1桶/分钟(bpm)的阈值。第一信号可以利用将通过选择性激活的延伸工具的钻井液的流速增加到超过1bpm的任何值(例如3-4bpm)来提供。第二信号可以利用将通过选择性激活的延伸工具的钻井液的流速降低到低于1bpm的任何值(例如0.5-0.8bpm)来提供。或者，可以通过将钻柱的转速提高或降低到阈值以上或以下来提供信号。

在另一个实施方式中，信号可以通过用钻井液泵送主体(例如球、塞或其他部件)来提供。主体可以构造成与选择性激活的延伸工具中的容器配合。将第一主体泵送通过钻柱或连续油管柱并进入容器中可以激活选择性激活的延伸工具以使钻柱或连续油管柱振动，并且将第二主体落入容器中可以停用选择性激活的延伸工具。

在又一实施方式中，选择性激活的延伸工具可以包括控制单元，该控制单元具有传感器、电池、处理器、CPU以及感测钻井液中信号单元(例如RFID单元)的存在所必需的任何其他部件。可以通过用钻井液泵送信号单元来提供第一信号和第二信号。选择性激活的延伸工具的控制单元可以感测钻井泥浆中信号单元的存在，然后可以激活选择性激活的延伸工具以振动钻柱或连续油管柱。如果控制单元随后感测到钻井泥浆中其他信号单元的存在，则控制单元可以停用选择性激活的延伸工具。

或者，信号可以由压力脉冲或压力脉冲序列提供。在其他实施方式中，信号可以由液压或电子信号或一系列液压或电子信号提供，这些信号激活和停用选择性激活的延伸工具。

虽然已经描述了本发明的优选实施方式，但是应当理解的是，这些实施方式仅仅是说明性的，并且本发明的范围将仅由所附的权利要求当被给予宽范围的等同物时限定，根据对本发明的查阅，许多变化和修改对于本领域技术人员是容易想到的。

Claims (32)

1.一种井下工具，包括：

阀组件，所述阀组件包括可操作地连接到阀体的阀弹簧；和

减震组件，所述减震组件包括可操作地连接到减震体的弹簧，所述减震体具有穿过其中的流体通道；

其中所述阀体被构造成选择性地接合所述减震体，以在第一位置对所述流体通道形成流体密封，并在第二位置允许流体流过所述减震体的所述流体通道，并且其中所述阀体和所述减震体的选择性接合产生所述井下工具两端的变化压差。

2.根据权利要求1所述的井下工具，还包括阻尼器设备，所述阻尼器设备可操作地连接到所述减震体，用于改变所述减震体的移动速度。

3.根据权利要求2所述的井下工具，其中，所述减震体的移动速度的改变产生所述井下工具两端的所述变化压差的可变频率。

4.根据权利要求2所述的井下工具，其中，所述阻尼器设备包括第一室、第二室和互连导管。

5.根据权利要求4所述的井下工具，其中，所述互连导管包括环形空间、孔或各种孔的布置。

6.根据权利要求2所述的井下工具，还包括用于限制所述阀体的移动的止动机构。

7.根据权利要求6所述的井下工具，其中，所述止动机构包括肩部，所述肩部被构造成接合所述阀体的一部分。

8.根据权利要求2所述的井下工具，还包括壳体，其中所述阀组件和所述减震组件被设置在所述壳体内。

9.根据权利要求8所述的井下工具，其中，所述减震体包括活塞。

10.根据权利要求9所述的井下工具，其中，所述阀体包括延伸至阀柱塞的阀杆，其中，所述阀柱塞被构造成接合所述减震体以在所述第一位置密封所述流体通道。

11.根据权利要求10所述的井下工具，其中，所述阀弹簧被围绕所述阀杆设置，并且其中，止动套筒被设置在所述阀弹簧和所述阀杆之间，用于限制所述阀弹簧的压缩。

12.根据权利要求10所述的井下工具，其中，所述阀柱塞包括引导突起，其中，所述引导突起在所述第一位置中至少部分地被设置在所述减震体的所述流体通道内。

13.一种在布置于井眼内的管状物中产生压力脉冲的方法，包括以下步骤：

a)提供与所述管状物成一直线定位的井下工具，其中所述井下工具包括弹簧加载的阀体和减震系统；

b)使流体流过所述管状物并进入所述井下工具；

c)利用所述流体的流动通过所述井下工具产生压力脉冲，以将所述阀体从第一位置重复地移动到第二位置，其中在所述第一位置防止所述流体流过所述流体通道，并且其中在所述第二位置允许所述流体流过所述减震系统的流体通道。

14.一种在布置于井眼内的管状物中产生压力脉冲的方法，包括以下步骤：

a)提供与所述管状物成一直线定位的井下工具，其中所述井下工具包括弹簧加载的阀体和机械装置；

b)使流体流过所述管状物并进入所述井下工具；

c)利用所述流体的流动的液压能打开所述阀体；

d)将所述机械装置移位并在所述机械装置中储存能量；

e)利用所储存的能量使所述机械装置返回到其初始位置并关闭所述阀体。

15.一种在布置于井眼内的管状物中产生压力脉冲的方法，包括以下步骤：

a)在所述管状物的井下组件中提供延伸工具，其中所述延伸工具包括：阀组件，所述阀组件包括可操作地连接到阀体的阀弹簧；以及减震组件，所述减震组件包括可操作地连接到减震体的弹簧，所述减震体具有穿过其中的流体通道，其中所述阀体被构造成选择性地接合所述减震体，以在第一位置对所述流体通道形成流体密封，并在第二位置允许流体流过所述流体通道；

b)使流体流过所述管状物并进入所述延伸工具；和

c)通过所述阀体和所述减震体在所述第一位置和所述第二位置之间的重复移动循环，利用所述延伸工具在所述管状物中产生压力脉冲，其中通过所述延伸工具的流体的流动为所述重复移动循环提供动力。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，步骤(c)中的每个移动循环包括：

i)允许所述流体的流动在第一方向上移动所述阀体和所述减震体，同时保持所述第一位置的所述流体密封，从而压缩所述阀弹簧并压缩与所述减震体相关联的所述弹簧；

ii)当所述阀体停止沿所述第一方向移动时，允许所述减震体继续沿所述第一方向移动，从而允许所述流体流过所述减震体的所述流体通道；

iii)允许所述阀弹簧沿与所述第一方向相反的第二方向移动所述阀体，并且允许可操作地连接到所述减震体的所述弹簧沿所述第二方向移动所述减震体；和

iv)使所述阀体和所述减震体返回至所述第一位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，当所述阀弹簧达到所述阀弹簧的弹簧力和作用在所述阀体上的由所述阀体中的一个或更多个孔上的压降产生的液压力之间的力平衡时，在步骤(ii)中所述阀体停止沿所述第一方向移动。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，当接合止动机构时，在步骤(ii)中所述阀体停止沿所述第一方向移动。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述延伸工具还包括可操作地连接到所述减震体的阻尼器，并且其中在步骤(iii)中，所述阻尼器使所述减震体以比所述阀体在所述第二方向上的移动速率慢的速率在所述第二方向上移动。

20.一种钻井眼的方法，包括以下步骤：

a)在管状物的井下组件中提供延伸工具，其中所述延伸工具包括：阀组件，所述阀组件包括可操作地连接到阀体的阀弹簧；以及减震组件，所述减震组件包括可操作地连接到减震体的弹簧，所述减震体具有穿过其中的流体通道，其中所述阀体被构造成选择性地接合所述减震体，以在第一位置对所述流体通道形成流体密封，并在第二位置允许流体流过所述流体通道；其中，所述延伸工具被构造成在激活状态下提供振动动作，并且在停用状态下中断所述振动动作；

b)将所述延伸工具附接到管状物和钻头；

c)将所述延伸工具和所述管状物降低到井眼中；

d)用所述钻头钻井眼；

e)向所述延伸工具提供第一信号，以将所述延伸工具置于所述激活状态，从而使所述管状物振动。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括将通过所述延伸工具的钻井液的流速增加到超过阈值，以将所述延伸工具置于所述激活状态。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括增加所述管状物的转速以超过阈值，从而将所述延伸工具置于所述激活状态。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括泵送主体通过所述延伸工具，其中所述主体与容器配合以将所述延伸工具置于所述激活状态。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括泵送RFID单元通过所述延伸工具，其中所述延伸工具的控制单元感测所述RFID单元的存在并将所述延伸工具置于所述激活状态。

25.根据权利要求20所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括提供压力脉冲、液压信号或电子信号以将所述延伸工具置于所述激活状态。

26.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：

f)向所述延伸工具提供第二信号，以将所述延伸工具置于所述停用状态，从而中断所述管状物的振动。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括将通过所述延伸工具的钻井液的流速增加到超过阈值，以将所述延伸工具置于所述激活状态，并且其中在步骤(f)中提供所述第二信号包括将通过所述延伸工具的所述钻井液的流速降低到所述阈值以下，以将所述延伸工具置于所述停用状态。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括增加所述管状物的转速以超过阈值，从而将所述延伸工具置于所述激活状态，并且其中在步骤(f)中提供所述第二信号包括将所述管状物的转速降低至低于所述阈值，从而将所述延伸工具置于所述停用状态。

29.根据权利要求26所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括泵送主体通过所述延伸工具，其中所述主体与容器配合以将所述延伸工具置于所述激活状态，并且其中在步骤(f)中提供所述第二信号包括泵送第二主体通过所述延伸工具，其中所述第二主体与所述容器配合以将所述延伸工具置于所述停用状态。

30.根据权利要求26所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括泵送RFID单元通过所述延伸工具，其中所述延伸工具的控制单元感测所述RFID单元的存在并将所述延伸工具置于所述激活状态，并且其中在步骤(f)中提供所述第二信号包括泵送第二RFID单元通过所述延伸工具，其中所述延伸工具的所述控制单元感测所述第二RFID单元的存在并将所述延伸工具置于所述停用状态。

31.根据权利要求26所述的方法，其中，在步骤(e)中提供所述第一信号包括提供压力脉冲、液压信号或电子信号以将所述延伸工具置于所述激活状态，并且其中在步骤(f)中提供所述第二信号包括提供第二压力脉冲、第二液压信号或第二电子信号以将所述延伸工具置于所述停用状态。

32.根据权利要求20所述的方法，其中，所述管状物是钻柱或连续油管。