CN114630951B - 用于夹持、扩张和穿透孔的壁中的至少一种的工具和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于夹持、扩张和穿透孔的壁(W)中的至少一种的工具(1)和方法，该工具(1)包括布置成可相对于彼此轴向移动的第一工具部件(10)和第二工具部件(30)。第一工具部件(10)包括实心楔形件(12)，而第二工具部件(30)包括至少一个楔形臂(32)；‑其中第一工具部件(10)还包括至少一个影响部分(14)，该影响部分构造用于在与第二工具部件(30)的至少一个楔形臂(32)接触时可径向移动；以及‑其中至少一个楔形臂(32)被构造为沿实心楔形件(12)轴向移动，从而被强制径向向外运动并因此径向向外推动至少一个影响部分(14)。

Description

用于夹持、扩张和穿透孔的壁中的至少一种的工具和方法

技术领域

本发明涉及一种工具。更具体地，本发明涉及一种用于夹持、扩张和穿透孔的壁中的至少一种的工具。孔可以由例如地中的地层或由管限定。

根据本发明的工具特别适于当需要扩张或穿透由延展性材料制成的管时使用，所述延展性材料即当受到工具影响时允许形状基本上局部改变的材料。根据本发明的工具还适于用作定中心装置或用于将该工具悬置在凹槽或限制部中，或用作在孔中的卡瓦锚(slips anchor)。

背景技术

在下文中，描述针对用于在石油和天然气勘探行业中扩张或穿透管壁的管工具。然而，该工具适用于其中例如可能需要扩张或穿透管壁的任何行业中。

在石油和天然气勘探行业中，不再可用于生产或因任何其它井孔问题而需要关闭的生产井必须被堵塞，以防止石油和天然气储层流体随着时间的推移沿井身上行(uphole)迁移并可能污染其它地层和/或淡水含水层。关闭且离开生产井的过程称为封堵且弃井(P&A)。通过在井孔中以特定间隔设置机械或水泥塞子来堵塞井，以防止流体流动。

塞子的完整性通常通过压力测试来验证。经常出现这样的压力测试表明石油或天然气渗出塞子的情况。例如通过由水泥或其它可硬化材料提供的塞子的泄漏可能有数种原因。然而，最常见的原因通常是由于生产管柱与周围的管或孔洞之间的环空的填充不足，以及堵塞材料与限定环空的相邻表面之间的粘附不足之一或两者。填充不足通常是由于生产管柱相对于周围的管或孔洞偏离中心由此阻止了材料填充该间隙而引起的。粘附不足通常是由于残留的井液或沉积物阻碍了材料与周围表面之间的充分接触。

公开文献WO2007/144719公开了一种用于结合在钻管柱中的可扩张井下工具，例如扩孔器(under-reamer)或稳定器。该工具能够在启动和停用模式之间进行调整。为了启动该工具，可以将球或球簇沿钻管柱发射以机械地触发工具的启动。或者，可以将球或球簇沿钻管柱发射以接合座并导致工具在压力差增加时被启动。该工具可以通过液压来停用。在一个实施例中，通过沿钻管柱发射可变形启动器来触发工具启动。启动器随后变形，向下穿过接收座，然后允许该工具自动重置自身到停用模式。

公开文献EP2616625公开了一种用于对井下井套管进行穿孔的穿孔工具，以及包含这种穿孔工具的工作管柱。该工具包括至少一个可移动切割器块。该切割器块通过启动构件被移动，该启动构件由布置在压力室中的多个活塞启动。

公开文献US1897985公开了一种用于油井的节流器，该节流器包括：外径小于井套管的管子；围绕管子周向布置的多个卡瓦(slips)；与管子滑动接合并逐渐变细以迫使卡瓦向外抵靠壳体的锥形心轴；在心轴上用于接合夹钳的装置；以及由心轴的向下行进致动以释放夹钳的装置。

公开文献RU 2612392、RU 2302515和RU 2546695示出了第一工具部件和可相对于第二工具部件轴向移动的第二工具部件。第一工具部件包括楔形件并且第二工具部件包括影响部分。

通过钻管柱或工作管柱操作扩张工具在时间、成本和操作控制方面可能是不利的。此外，使用钻管或连续油管(coiled tubing)，对于进行任何清洗和随后的固井作业，在时间、成本和操作控制方面有时可能是不利的。因此，行业的趋势是进行最“离线(offline)”，即不使用昂贵的钻机。可以通过钢缆执行的任何操作将是优选的。然而，在现场已经安装好钻机或连续油管的情况下，为了单一操作而上上下下地安装钢缆设备可能是不切实际的。因此，该工具因而也可以被构造用用于在钻管或连续油管上运行，甚至在钢缆上运行该工具通常是优选的。

该行业需要一种可构造用于钢缆作业、或者连续油管或钻管作业的工具。还需要一种工具，该工具可以构造成用于穿透、清洗和/或加固例如生产管周围的环空。

发明内容

本发明的目的是弥补或减少现有技术的至少一个缺点，或至少提供现有技术的一种有用的替代方案。

该目的通过以下描述和所附权利要求中指定的特征来实现。

本发明由独立专利权利要求定义。从属权利要求定义了本发明的有利的实施例。

在本发明的第一方面，提供了一种用于夹持、扩张和穿透孔的壁中的至少一种的工具，该工具包括布置成可相对于彼此轴向移动的第一工具部件和第二工具部件，其中第一工具部件包括实心楔形件，而第二工具部件包括至少一个楔形臂；

-其中，第一和第二工具部件对齐，使得实心楔形件的顶端指向至少一个楔形臂的顶端；

-其中，第一工具部件还包括至少一个影响部分，该影响部分构造为在与第二工具部件的至少一个楔形臂接触时可径向移动；以及

-其中，当该工具被启动并且工具部件被强制抵靠彼此时，至少一个楔形臂构造为沿实心楔形件轴向移动，从而被迫径向向外(运动)并因此径向向外推动所述至少一个影响部分，用于夹持、扩张和穿透所述孔的壁中的至少一种。

术语影响部分是指用于夹持、扩张和/或穿透孔壁的部分。

当工具构造用于扩张和/或穿透孔时，孔由管构成。

当该工具部件被强制推向彼此时，楔形臂被楔入实心楔形件和影响部分之间。

优选地，其中，所述至少一个楔形臂的顶端被成形为双楔。术语双楔是指包括两个楔形面的楔，其中一个面相对于楔形臂的纵向轴线向上倾斜，而另一个面相对于楔形臂的纵向轴线向下倾斜。因此，在纵向截面图中，这种双楔可以具有“箭头”状的形状。

这具有的效果是，当工具部件被迫相互抵靠时，双楔的在实心楔形件上滑动的面促使楔形臂相对于工具的纵向轴线径向向外运动。此外，双楔的邻接影响部分的面促使影响部分相对于工具的纵向轴线径向向外运动。因此，实现了径向运动的“三重效果”，同时在扩张位置保持了轴向结构完整性。

这种径向扩张的三重效果具有的优点是，该工具相对于接收该工具的管柱可以是细长的。工具越细，工具可以通过的管柱内的收缩部越窄。

在工具的原型中，影响部分的顶端、实心楔形件的顶端和楔形臂的双楔的顶端在工具的中心线处基本上彼此相邻地布置。

影响部分可以通过指状件连接到第一工具部件。

指状件可以是悬臂指状件，即该指状件可以从第一工具部件悬臂伸出。在一个实施例中，指状件从第一工具部件的包括实心楔形件的端部部分悬臂伸出。悬臂指状件可以制成有弹性，以在工具部件彼此轴向远离移动时，即当楔形臂缩回时，允许影响部分缩回。在一个替代实施例中，将影响部分连接到包括实心楔形件的工具部件的指状件可以通过铰链连接，即该指状件可以铰接地连接到第一工具部件。

在一个实施例中，工具构造成使得当工具处于非活动位置时，指状件被定位在构造用于容纳或驻留指状件的凹槽中。因此，当工具处于其被动位置时，指状件不会增加工具的外部尺寸。

优选地，当工具处于非活动位置时，影响部分的径向范围或突出基本上等于或小于它所连接到的工具部件(即第一工具部件)的径向范围或突出。因此，当工具处于其被动位置时，影响部分不会增加工具的外部尺寸或仅以可忽略的程度增加工具的外部尺寸。

在孔是管的实施例中，并且当工具处于活动位置时，影响部分构造用于使管的壁扩张。术语“处于活动位置”是指其中影响部分具有的径向范围大于第一工具部件的径向范围的任何位置。在这样的实施例中，该工具可用于通过径向扩张管来增加管的内径。在一个实施例中，该工具可以设置有具有影响部分和对应的楔形臂多个指状件，其围绕工具的一部分相互隔开。通过为工具提供围绕工具的周边布置的至少三个影响部分和楔形臂，该工具可用于使第一管相对于孔洞或使第二管围绕第一管定中心，或用于使第一管相对于孔洞或者使第二管围绕第一管定中心和穿透。

在一个实施例中，影响部分可以构造用于通过施加超过管材料的断裂应力的局部应力或点载荷来使管柱扩张和穿孔。

在孔是管的实施例中，影响部分可以被构造用于穿透管的壁。在这样的实施例中，影响部分可以设置有突起或冲孔装置，其穿透管的壁而基本上不使壁扩张。

指状件可以包括两个间隔开的指状件部分，当工具处于非活动位置时，该两个间隔开的指状件部分提供用于容纳或驻留第一工具部件的实心楔形件的一部分的空间。这具有的效果是指状件部分可以容纳实心楔形件的一部分。

在工具构造用于夹持孔的壁的实施例中，影响部分可以包括锯齿状夹持面。

在其中影响部分被构造用于穿透管的壁的一个实施例中，影响部分可以设置有与被构造用于从注入流体源接收注入流体的管道流体连通的孔口。注入流体例如可以是可硬化流体，例如水泥或环氧树脂，或水、化学品或洗涤剂。因此，根据本发明的工具可用于将流体注入在其中已插入工具的管的外部与周围的井孔或第二管之间的环空。对于构造用于注入流体的工具，提供用于容纳流体供应通道的具有相对大的横截面积的指状件可能是有利的，但不是必须的。因此，优选为“一件式”指状件，而不是如上所述的包括两个指状件部分的指状件。为了驻留这种一件式指状件，实心楔形件可以包括凹槽，该凹槽构造用于在工具处于非活动位置时容纳或驻留该指状件。

在本发明的第二方面，提供了一种夹持、扩张和穿透孔的壁中的至少一种的方法，该方法包括：

-提供根据本发明第一方面的工具，用于该方法中；

-将该工具连接到构造用于操作工具的控制装置；

-使得该工具进入到孔中并向下进入到孔内的所需位置；

-启动工具，用于夹持、扩张和穿透孔的壁中的至少一种。

当孔的壁已受到影响部分的影响时，该方法还可包括通过将工具带到径向被动或缩回位置并移动工具来停用工具。该工具可以被移动到新位置并被启动以影响孔的壁，或者该工具可以从孔中被拉出。

当孔是井孔中的管时，该工具可以设置有影响部分，即用于夹持、扩张和/或穿透孔壁的部分，其设置有与构造用于从注入流体源接收注入流体的管道流体连通的孔口，并且该方法还可以包括将所述流体注入到限定在管的外部和围绕管的孔之间的环空中。

附图说明

下面描述附图中所示的优选实施例的示例，其中：

图1a示出了根据本发明的管工具的透视图，其中该工具处于径向被动或缩回位置；

图1b是用于表示图1c和图1d的纵向截面图的位置的原理图；

图1c示出了通过图1b中A-A的纵向截面图；

图1d示出了通过图1b中B-B的偏心纵向截面图；

图1e以较大比例示出了通过图1c中D-D的横截面图；

图1f以较大比例示出了通过图1c中C-C的横截面图；

图1g示出了图1a所示的管工具的第一部分的透视图；

图1h示出了图1a所示的管工具的第二部分的透视图；

图2a以较小的比例示出了图1c中的工具布置在管道的一部分内的透视图；

图2b以较小比例示出了图1d中的工具布置在管道的一部分内的透视图；

图3a示出了图1a中的工具处于径向活动或扩张位置；

图3b示出了图2a中的工具在管内处于径向扩张位置，其中管的壁已被穿透；

图3c示出了图2b中的工具在管内处于径向扩张位置，其中管的壁已被穿透；

图3d以较大比例示出了图3a的细节；

图4a示出了图1a所示的工具的一个替代实施例；

图4b示出了图4a中的工具处于略微不同的视角并且围绕其纵向轴线旋转了一些度数；

图4c是表示图4d-4f的纵向截面图的位置的原理图；

图4d示出了通过图4c中的E-E的截面图；

图4e示出了通过图4c中的F-F的截面图；

图4f示出了通过图4c中的G-G的截面图；

图4g以较大比例示出了通过图4d中的H-H的横截面图；

图4h以较大比例示出了通过图4d中的I-I的横截面图；

图4i以较大比例示出了通过图4d中的J-J的横截面图；

图5a示出了图4d中的工具布置在管的一部分内的透视图；

图5b示出了图4e中的工具布置在管的一部分内的透视图；

图6a示出了在图4a中的工具处于径向扩张位置；

图6b是较小比例的原理横截面图，表示图6c-6e的纵向截面图的位置，示出了布置在管内的工具；

图6c示出了通过图6b中的K-K的截面图；

图6d示出了通过图6b中的L-L的截面图；

图6e示出了通过图6b中的M-M的截面图；

图6f以较大比例示出了通过图6c中的N-N的横截面图；

图6g以较大比例示出了通过图6c中的O-O的横截面图；

图6h以较大比例示出了通过图6c中的P-P的横截面图；

图7a示出了图6c中的工具的透视图；

图7b示出了图6d中的工具的透视图；

图8a示出了图3a所示的工具的一个替代实施例；

图8b示出了图8a所示的工具的纵向截面图，其中该工具配置在管的一部分内；和

图9示出了设置有液压活塞的工具的纵向截面图，其中该工具布置在管的一部分内。

具体实施方式

例如左和右、向外和向内的位置指示指的是图中所示的位置。

在附图中，相同或对应的元件由相同的参考数字表示。为清楚的目的，一些元件在一些图中可能没有参考数字。

本领域技术人员可以理解，附图只是原理图。各个元件的相对比例也可能被严重扭曲。

在图中，附图标记1表示根据本发明的管工具。

管工具1包括两个工具部件，第一工具部件10和第二工具部件30，为清楚的目的，它们分别在图1g和1h中分别示出。

如图1g所示，第一工具部件10具有第一端部部分2和第二端部部分3。第二端部部分3包括杆5。杆5通过主体臂16连接到第一端部部分2。在操作工具1时，杆5用作用于从致动器传递力的装置，所述致动器从远处位置操作，例如是地表上的钻机。

图1h中所示的第二工具部件30包括从套筒34悬臂伸出的弹性楔形臂32。在所示的实施例中，楔形臂32形成分裂楔(split wedge)的一部分。楔形臂32被偏压向被动或径向缩回位置。在一个替代实施例(未示出)中，楔形臂可以铰接连接至第二工具部件30的套筒34。然而，悬臂楔形臂32是优选的，因为当第一工具部件10和第二工具部件30彼此远离轴向移动时臂倾向于被偏压向其被动或径向缩回位置。在其中悬臂楔形臂由与套筒34的材料分开的材料制成的实施例中，可以选择材料以满足期望的偏压效果。

在除了图1g和1h之外的所有图中，工具1被显示为组装好的。至少杆5的一部分被容纳在第二工具部件30内，并且第一工具部件10的主体臂16与第二工具部件30的楔形臂32相交。第一工具部件10和第二工具部件30布置成可相对于彼此轴向移动。

第一工具部件10包括实心楔形件12，其指向楔形臂32的形成分裂楔的一部分的顶端。

影响部分14连接到第一工具部件10并且由第二工具部件30的楔形臂32径向移动。楔形臂32被布置成当工具部件10、30轴向移动相互抵靠时被实心楔形件12强迫径向向外运动。通过工具部件10、30的这种相对运动，楔形臂32被构造用于径向向外推动或促使影响部分14抵靠管P的壁W，用于扩张或穿透管P的壁，如例如图3b所示。

在所示实施例中，每个影响部分14通过从第一部分2悬臂伸出的指状件15连接到第一工具部件10。

图1a-2b示出了根据本发明的工具1的一个实施例，其中工具1处于被动位置，其中影响部分14(图1f中示出了四个)处于径向缩回或被动位置。

在该被动位置，影响部分14具有与实心楔形件12的周边表面和主体臂16的周边表面基本相同的径向周边或外表面，其中主体臂16连接第一工具部件10的第一端部部分2与第二端部部分3。因此，当工具1处于其被动位置时，影响部分14可以被认为“容纳”在第一工具部件10的一部分内。这具有的效果是，影响部分14会滑过任何障碍物或收缩部，只要第一工具部件10和第二工具部件30将滑过这样的收缩部即可。

在如图1a所示的透视图中，将影响部分14连接到第一工具部件10的指状件15如上所述从第一工具部件10的第一端部部分2悬臂伸出。悬臂指状件15可以与主体臂16由同一材料件形成，但通常由机械连接到第一端部部分2的单独的材料件制成。在一个替代实施例中(未示出)，指状件15可以铰接连接到第一工具部件10的第一端部部分2。然而，悬臂指状件15是优选的，因为当第一工具部件10和第二部件30彼此远离轴向移动时，这样的指状件趋于被偏压向其被动或径向缩回位置。在其中悬臂指状件15由与主体臂16的材料分开的材料制成的实施例中，可以选择材料，以满足期望的偏压效果。

在一个实施例(未示出)中，指状件15和楔形臂32配置有引导装置，例如键槽，用于在第一工具部件10和第二工具部件30彼此远离轴向移动时提供指状件15和楔形臂32的机械径向缩回。

图1c和2b中的纵向截面图示出了在实心楔形件12的顶端上方有间隙的楔形臂32的端部部分(示出了两个)，并且每个楔形臂32的顶端被插入在实心楔形件12和影响部分14的一部分之间。因此，在该初始位置，楔形臂32相对于实心楔形件12和影响部分14正确地布置，以便于工具1朝向其活动位置移动，例如如图3a所示。

图1d和2b所示的偏心纵向截面图以及图1e所示的横截面图示出了一个实施例，其中承载影响部分14的指状件15包括两个平行的、间隔开的指状件部分15'、15”。指状件部分15'和15”的细节在图3d中示出。

这种指状件布置的一个目的是防止指状件15在工具1处于其缩回或被动位置时增加工具的直径。这是通过在主体臂16和实心楔形件12之间提供配置用于接收指状件部分15'和15”的凹槽来实现的。因此，指状件15跨在实心楔形件12的一部分上，如图1e最佳所示。

这种指状件配置的另一个目的是提供一种能够从相对的指状件15获得反作用力的普通实心楔形件。

在图3a中，通过迫使第一工具部件10和第二工具部件30运动，促使其相对于彼此轴向运动，径向向外促动指状件15和影响部分14。这通过相对于第二工具部件30促动杆5并因此促动第一工具部件10的所有来实现。第一工具部件10和第二工具部件30之间的这种相对运动通过外部启动器来启动，该外部启动器构造成保持第二工具部件30同时接合和移动第一工具部件10的杆5。在图3a所示的实施例中，第一工具部件10已经相对于第二工具部件30移动到右侧。应该注意，工具1适用于市场上可用的外部启动器。图8a和8b中示出了一种这样的启动器，而图9中示出了另一种类型的致动器。

图3b和3c示出了在影响部分14已经穿透管P的壁W之后的工具1。

影响部分14在图1a-1d、1f-3d中被显示为具有为相对小且平坦的面向外的表面。当工具1用于扩张和穿透管壁W的一部分时，典型地可以使用影响部分14的这种构造。然而，如果影响部分14的目的仅是用于扩张管壁，例如用于在外管内或孔内(均未示出)对中管P，那么影响部分14的面向外的表面通常会做得较大和/或会增加影响部分14和附属指状件15、楔形臂32的数量，以避免太高的局部应力超过管材料的断裂强度。

工具1可以构造具有少于所示的四个影响部分14，即一个、两个或三个，或多于四个的影响部分14。

图4a-7b示出了根据本发明的工具1的一个替代实施例，其中工具1构造用于穿透管P的壁W并通过影响部分14穿过管P的壁注入流体。流体例如可以是清洁流体，用于清洁由管P的外部和另一管或围绕管P的孔洞限定的环空中的表面，或者它可以是用于堵塞环空的可硬化堵塞材料。

在该替代实施例中，实心楔形件12和楔形臂32的功能原则上与图1a-3c中所示的工具相同。然而，在该替代实施例中，仅示出了两个指状件15，以及因此仅示出了两个影响部分14。虽然在图4a-7b中仅示出了两个指状件15和影响部分14，但应注意，工具1可替代地可设置有多于两个的指状件15和影响部分14，或仅一个影响部分14，其被构造用于如上所述地注入流体。在又一实施例中，可以存在用于注入流体的至少一个影响部分和图1a-1d、1f-3d中所示类型的至少一个影响部分14的组合。

图4a-7b中所示的每个影响部分14包括凸耳或旋钮形式的突起。每个旋钮14(以及因此每个影响部分)设置有与管道142流体连通的孔口140或通道，该管道142构造用于从注入流体的源接收注入流体。

如图4d、5a和6c所示，每个管道142在指状件15内从旋钮14中的孔口140延伸到分配容器144。

如在图4f和6e所示，分配容器144与流体供应通道146流体连通，该流体供应通道146延伸穿过主体臂16(见图4g-4i和6f-6h)，提供在第一工具部件10的第一端部部分2和第二端部部分3之间的轴向连接。流体供应通道146构造用于接收来自加压流体源(未示出)的流体，该加压流体源可布置在地表处，例如地表钻机(未示出)。来自地表的流体通常通过连续油管(coiled tubing)或钻管供应到工具1。作为从地表供应流体的一个替代方案，流体可以从井下流体容器供应，例如连接到工具1的罐(未示出)，以及从地表控制的泵系统。包括罐和这种类型的泵的井下流体供应系统可在市场上商业购得。

在图4a-5b中，工具1处于其被动或缩回位置。在图6a-7b中，工具1处于其活动或扩张位置。图6b-6d、6f和7a-7b示出了穿透管P的壁W的影响部分或旋钮14。在所示实施例中，旋钮14提供了对壁W的充分密封。

在图4a-7b所示的实施例中，其中影响部分或旋钮14被构造用于连通流体，每个指状件15是“一体式”指状件而不是如上所讨论的包括指状件部分15'、15”的指状件。由于其横截面积，一体式指状件15比包括具有较小横截面积的两个指状件部分15'、15”的指状件更适合容纳流体管道142。为了驻留这样的一体式指状件15，实心楔形件12构造有凹槽13，该凹槽13构造用于当工具1处于如图4a-5b所示的非活动位置时驻留该指状件15。

实心楔形件12中的凹槽13在图4f、6f和6g中最清楚可见。凹槽13的宽度大于实心楔形件12的宽度，以允许当工具1处于其被动位置时指状件15驻留在凹槽13内，但小于楔形臂32的宽度，以允许当工具部件10、30被迫相互压靠时，楔形臂32被实心楔形件径向向外促动。

图8a和8b示出了工具1的一个实施例，其中第二工具部件30容纳杆驱动装置6。杆驱动装置6(参见图8b)包括凸缘7，该凸缘7具有位于在第二工具部件30的套筒34的内壁中的相应凹槽中的外部部分。因此，杆驱动装置6构造成用于旋转，但防止相对于套筒34轴向运动。杆驱动装置6的一部分螺纹接合在杆5的一部分中的螺纹孔8，并且杆5可轴向移动，但通过花键38防止相对于套筒34旋转，如图8b所示。套筒34的端部部分设有牢固地固定在其上的颈部35。固定到套筒34的颈部35被设计用于连接到操纵工具(未示出)，该操纵工具被构造用于接合驱动装置6的可旋转端部部分36。因此，当操纵工具被接合以旋转杆驱动装置6时，杆5将沿轴向方向被移动。连接到操纵工具的第二工具部件30保持静止，而第一工具部件10相对于第二工具部件30轴向移动。轴向移动的方向通过控制操纵工具的旋转方向来控制。适合于控制根据本发明的工具1的操纵工具的示例在公开文献EP 3049610和US10,364,639中公开。

由可旋转操纵工具操作的杆驱动装置6的一个优点是，操作者可以实时获得影响部分14的径向位置的准确信息或反馈。杆驱动装置6和杆5的螺纹孔8之间的螺纹连接的螺距和构造用于邻接彼此的实心楔形件12和楔形臂32的楔形部分的倾斜角度和影响部分14对于每个工具是已知的。通过为操纵工具和/或杆驱动装置6提供构造用于对转数进行计数的计数装置，通常通过计算机从计数器接收输入数据，可以计算影响部分14的位置，这将由本领域技术人员理解。

在图9所示的一个替代实施例中，杆5的轴向运动可以通过布置为套筒34的延伸部的可控液压活塞40提供。液压活塞40包括与环形流体连通管道44流体连通的多个环形活塞腔42。流体连通管道44在一个实施例中可以与延伸到远程位置(例如钻机)的流体管线流体连通。或者，流体管道可以与布置在工具1附近的罐和泵系统流体连通。

在又一个实施例中(未示出)，杆5的轴向运动可以通过例如所谓的钻管冲程或连续油管冲程(未示出)来提供。

图1a-3d中所示的工具1优选由钢缆操作。或者，它可以通过上段中提到的钻管或连续油管，或通过在EP 3049610中公开的操纵工具来操作，其中操纵工具连接到连续油管或钻管的端部部分。

图4a-7b中所示的工具1可以通过钢缆、钻管或连续油管操作，以穿透管壁W。如果工具1可操作地连接到例如用于容纳注入流体的罐和用于使流体从罐中流向工具1的泵，则工具1能够仅在钢缆上被操作。但是，如果特定操作需要大量的注入流体，则应从地表供应流体。在这种情况下，至少注入流体的步骤是通过连续油管或钻管提供的。因此，在这种情况下，可以首先在钢缆上操作工具1，以穿透管壁W，然后钢缆被取回并由所述连续油管或钻管替换。或者，工具1在连续油管或钻管上操作，用于穿透管壁和注入流体两者。

图8a和8b中所示的工具1优选地在钢缆上操作。然而，它可替代地在连续油管或钻管上操作，其中连续油管可操作地连接到旋转的电动或液压马达，该旋转的电动或液压马达构造用于接合颈部35和驱动装置6的可旋转端部部分36。

图9所示的工具1可在钢缆、连续油管或钻管上操作。如果工具1可操作地连接到例如用于容纳用于操作液压活塞40的液压流体的罐以及用于使流体流入和流出液压活塞40的泵，则该工具1可以仅在钢缆上操作。或者，工具1可在构造用于控制液压活塞40的连续油管或钻管上操作。

应当注意，液压活塞也可用于操作设置有如图4a-7b所示的影响部分14的工具，该影响部分构造用于将流体注入管P的外部的环空中，这样的工具可以以与上面关于图4a-7b讨论的相同方式操作。

与上述各种配置无关，实心楔形件12和楔形臂32的楔形部分相对于工具1的纵向轴线的倾斜角度是为特定需要而定制的。

例如，如果希望提供一种工具1，其中杆5的轴向运动以及因此的第一工具部件10和第二工具部件30之间的相对轴向运动小，则相对于工具1的纵向轴线倾斜的角度可以达到例如60°。这样的倾斜角度需要大的力来扩张或穿透管P的壁W。然而，如果影响部分14的目的是使工具1在管P内居中，和/或使工具1在凹槽或限制部内悬置，则不需要大的力。在工具1的这种应用中可能需要楔形部分的大的倾斜角度。

如图所示，如果工具1的主要目的是用于扩张或穿透管P的壁W，那么优选地，实心楔形件12和楔形臂32的楔形部分的所述倾斜角度是相对小的。在一个实施例中，相对于工具1的纵向轴线的所述倾斜角度可以小到例如5-6°。这种实施例的一种结果是，杆5的轴向运动以及因此的第一工具部件10和第二工具部件30之间的相对轴向运动是大的。大的运动提供了关于施加到杆5的旋转力或轴向力的“传动”。

希望提供构造用于彼此邻接的实心楔形件12的部分和楔形臂32的面的倾斜角度的互补。然而，构造用于邻接实心楔形件12的楔形部分的双楔的面的倾斜角度可以不同于构造用于径向向外促动影响部分14的双楔的面。优选地，当具有影响部分14的指状件15接近其径向最外位置时，楔形臂32的构造用于径向向外促动影响部分14的部分的所述面平行于指状件15的邻接面部分。这样做的原因是，当影响部分14抵靠管P的内表面时，至少减小在指状件15的承载影响部分14的端部部分处的弯矩。

从本文公开内容可以理解，根据本发明的工具1可以具有大的操作范围，因为影响部分14的径向延伸相对于工具1的半径可以是大的。此外，工具1是可靠的，因为它原则上仅包括可相对于彼此轴向移动的两个部件，并且影响部分(一个或多个)14的启动和停用是楔形件相对于彼此滑动的结果。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于括号中的任何参考符号不应被解释为对权利要求书的限制。动词“包括”及其变位的使用不排除存在权利要求中所述之外的元件或步骤。元件之前的冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除存在多个这样的元件。

在相互不同的从属权利要求中列举了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能有利地被使用。

Claims (14)

1.一种用于夹持、扩张和穿透孔的壁(W)中的至少一种的工具(1)，该工具(1)包括配置成可相对于彼此轴向移动的第一工具部件(10)和第二工具部件(30)，其特征在于，所述第一工具部件(10)包括实心楔形件(12)，而所述第二工具部件(30)包括至少一个楔形臂(32)；

-其中，所述第一工具部件(10)和第二工具部件(30)对齐，使得所述实心楔形件(12)的顶端指向所述至少一个楔形臂(32)的顶端；

-其中，所述第一工具部件(10)还包括至少一个影响部分(14)，该影响部分被构造为在与所述第二工具部件(30)的至少一个楔形臂(32)接触时可径向移动；以及

-其中，当所述工具(1)被启动并且所述第一工具部件(10)和第二工具部件(30)被强制抵靠彼此时，所述至少一个楔形臂(32)被构造为沿所述实心楔形件(12)轴向移动，以便被强制径向向外移动并因此径向向外推动所述至少一个影响部分(14)，用于夹持、扩张和穿透所述孔的壁(W)中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，所述至少一个楔形臂(32)的顶端成形为双楔。

3.根据权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，指状件(15)将所述影响部分(14)连接到所述第一工具部件(10)。

4.根据权利要求3所述的工具(1)，其特征在于，所述指状件(15)从所述第一工具部件(10)悬臂伸出。

5.根据权利要求3所述的工具(1)，其特征在于，所述指状件(15)铰接地连接到所述第一工具部件(10)。

6.根据权利要求3所述的工具(1)，其特征在于，当所述工具(1)处于非活动位置时，所述指状件(15)被定位在构造用于容纳所述指状件(15)的凹槽中。

7.根据权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，当所述工具(1)处于非活动位置时，所述影响部分(14)的径向范围等于或小于所述第一工具部件(10)的径向范围。

8.根据权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，所述孔是管(P)；并且

-其中，当所述工具(1)处于活动位置时，所述影响部分(14)构造用于扩张所述管(P)的壁(W)。

9.根据权利要求6所述的工具(1)，其特征在于，所述孔是管(P)；并且

-其中，所述影响部分(14)构造用于穿透所述管(P)的壁(W)。

10.根据权利要求6所述的工具(1)，其特征在于，所述指状件(15)包括两个间隔开的指状件部分(15'、15”)，其提供当该工具(1)处于非活动位置时用于容纳所述第一工具部件(10)的实心楔形件(12)的一部分的空间。

11.根据权利要求9所述的工具(1)，其特征在于，所述影响部分(14)设置有与管道(142)流体连通的孔口(140)，所述管道构造用于从注入流体的源接收注入流体。

12.根据权利要求11所述的工具(1)，其特征在于，所述实心楔形件(12)包括所述凹槽(13)。

13.一种夹持、扩张和穿透孔的壁(W)中的至少一种的方法，该方法包括：

-提供在该方法中使用的根据权利要求1所述的工具(1)；

-使所述工具(1)连接到构造用于操作该工具(1)的控制装置；

-使所述工具(1)进入孔中并向下进到所述孔内的所需位置；

-启动该工具(1)，用于夹持、扩张和穿透所述孔的壁(W)中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述孔是管(P)，并且其中所述工具(1)设置有影响部分(14)，所述影响部分(14)设置有与管道(142)流体连通的孔口(140)，所述管道构造用于从注入流体的源接收注入流体；

-所述方法还包括：将所述流体注入在管(P)的外部和围绕所述管(P)的孔之间限定的环空中。