CN1777736B - 井管柱装置 - Google Patents

Abstract

一种井管柱装置(1)包括：一个具有上端和下端的井管柱管形上部分(8)，上端和下端之间形成一个通道；一个具有上端和下端的井管柱下部分(5)，其下端与井管柱上部分的下端保持间隔，并可连接一个钻头或包括一个钻头(12)；一个可脱开的井管柱互连机构(18)，在井管柱下部分下端之上，有选择地互连井管柱的下部分和上部分；一个辅助工具(30)，安排成可以沿通道通过，并包括一个操作机构，以操纵井管柱互连机构，使井管柱下部分与其上部分脱开；辅助工具安装成使得在井管柱上部分和下部分脱开后，辅助工具可以通过井管柱上部分下端的一个开口，因此达到一个工作位置，在这个位置，辅助工具至少一部分在径向不被井管柱部分所环绕。

Description

井管柱装置

技术领域

本发明涉及一种适于钻井操作和/或在井孔中对井管柱外的地层进行操作的井管柱装置。

背景技术

这里表述的井管柱涉及在井孔中操作(如钻井、测井及流体输送)所用的任何管柱或钻井套管。这种井管柱不必在其整个长度上都是管形的。这种井管柱特别可以是一种钻柱。

在钻入地层的这类操作过程中，有时要求进入井管柱的外围的钻井。例如，周围地层某些性能的测量就很难进行，甚至不可能从钻柱内进行。要求进入钻井外围的其他例子包括：取得周围地层的样品，注入水泥或防漏材料等流体材料以防止井中流体损失，经喷射清洗进行清洁操作，如从钻井壁清除泥饼。

虽然在钻井开始时知道所必须进行的一些操作，但有时可能包括井管柱中的专门设备，如一种专用的钻井时测量的工具(MWD)。这类专用设备是昂贵的，常常仅为钻井操作所必须。在这类情况中，应该把钻柱拉高到表面，使得可以安装上专用工具，然后，这种钻柱再次运转进行钻井。

国际专利申请No.WO 00/17488公开了一个用于在地层形成井眼的钻井和测井系统，测井工具可以在钻井中从管形钻柱通过设在钻柱下端的钻头而下降。

钻头可以包括一个设有用于测井工具的通道的钻头体，和一个设在刃面的呈插入件形式的通道闭锁元件。钻头体在其钻柱一端连接到钻柱上，通道从钻柱一端的一个开口延伸到钻头体的井外。闭锁元件包括一个主闭锁装置，用于有选择性地把这个闭锁元件连接到钻头体，因而有选择地闭锁这个通道。

这个已知的系统还包括一个用于操纵闭锁元件的辅助工具，这种辅助工具构成测井工具管柱的下部分。

在这个已知系统中的测井工具管柱，安排成使它可以从被连接的井管柱，沿着通道通过在钻柱一端的钻头体的开口，这样，当闭锁元件连接在钻头体上时，它可以到达这个闭锁元件。辅助工具还包括一个第二闭锁装置，用于有选择地把这个辅助工具连接到闭锁元件。第二闭锁装置安装同时使辅助工具闭锁到闭锁元件上，主闭锁机构被操作使闭锁元件从钻头体上脱开，同时保持连接在辅助工具上。

当闭锁元件连接到钻头体上时，这个已知系统的钻头可以用于钻井操作。在需要检测地层时，应停止钻井操作，在其下端带有辅助工具的测井工具通过井管柱下降到通道中。第二闭锁装置连接到闭锁元件，同时，主闭合装置工作，使闭合元件与钻头体脱开。因此，测井工具先于钻头进入井眼，并从这里进行检测。在检测完成以后，测井工具管柱可被拉回到井管柱，因此，闭锁元件重新连接到钻头体，辅助工具同时脱离闭锁元件。

虽然这个系统使测井工具在钻井操作过程中先于钻头进入开口井眼，但也有其缺点：要求一种设有通道的专用钻头和可拆卸的闭锁元件。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种适于钻井操作和/或在井管柱外的地层进行操作的井管柱装置，而且这种装置不要求专用钻头。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种井管柱装置，包括：一个具有上端和下端的井管柱的管形上部分，在上端和下端之间构成一个通道；一个具有上端和下端的井管柱下部分，该井管柱下部分的下端与井管柱上部分的下端保持间隔，且该井管柱下部分的下端可连接到一个钻头，或包括一个钻头；一个可以脱开的井管柱互连机构，用于在井管柱下部分的下端之上方，有选择性地使井管柱的上部分和下部分相互连接；一个可以沿井管柱上部分的通道通过的辅助工具；辅助工具包括一个操作机构，用于操纵井管柱互连机构，使井管柱下部分脱开其上部分；辅助工具安排成使得在井管柱上部分和下部分脱开后，辅助工具可以通过井管柱上部分下端的一个开口，到达一个工作位置，在这个位置，辅助工具至少一部分在径向不被井管柱的一部分所环绕。

在本说明书和权利要求书中，所用的术语“上/向上”(upper/upwards)和“下/向下”(lower/downwards)与钻井的井管柱有关，“上”意指比“下”更接近地表面(沿其钻井方向，不管其路径)。术语“向上”和“向下”涉及各自的方向。

本发明根据申请人的认识，即在井管柱下部分下端钻头之上的管柱的开口，可以提供进入井眼，因此，不要求专用钻头。通过在井管柱装置上部分下端的开口，可以在井管柱外的开口钻井中进行操作。任何其他的传统钻头，包括PDC钻头、牙轮钻头、岩心钻头、扩孔钻都可与本发明一同使用，这些其他的钻头可以连接到通常安装钻头的钻柱下端。一个钻头可直接连接到井管柱下部分的下端，或通过另一段井管柱进行连接，例如，包括普通钻管或底孔组件的元件。

辅助工具相应地还包括一个井管柱的下连接机构，用于在井管柱的互连机构脱开的同时或之前把这个辅助工具连接到井管柱下部分。这种安排使脱开后的井管柱下部分不会掉落在钻井中。

如果辅助工具包括一个与井管柱上部分的下端共同工作的悬挂装置，则辅助工具本身，及其连接在其下端的井管柱的下部分，都不会掉落在井眼中。

井管柱装置最好这样安排，在钻井操作进行以后再次向上拉辅助工具，可以使井管柱的下部分再次连接到井管柱的上部分。

在一个最佳实施例中，井管柱的上部分和下部分可以随作为中心件的辅助工具伸缩地打开和闭合。

通过在其工作位置的辅助工具工作的另一种专用工具，可以进行钻井或环绕辅助工具的地层的有关操作，为此，辅助工具可以设置一个适当的开口。另外一种专用工具可以是一种测井工具、检验工具、一种流体注射工具、一种清洁工具、一种把设备移到钻井中的定位工具，和一种填塞器。这种另外的专用工具可以例如是从地表面下降到处于其工作位置的辅助工具。辅助工具本身也可与专用工具成为一个整体，也就是说，它可以包括进行所需操作的适当机构，因此，辅助工具具有开启井管柱和进行所需操作的双重功能。可以针对不同的操作提供几种辅助工具，每一种都可通过操纵互连机构而开启井管柱。每一个整体辅助工具都可由一个第一元件构成，它用作连接/脱开功能，并可拆卸地连接到一个包括专用工具的第二元件上，因此，对于一种特定的操作，第一元件连接到一个适当的第二元件上，以便于操作。

附图说明

现在参考附图详细说明本发明。

图1简略示出本发明的井管柱装置的一个实施例，其上部分和下部分是互连的。

图2简略示出图1的井管柱装置，其上部分与下部分已经脱开。

图3简略示出用于本发明的一种互连机构的一个实施例。

图4简略示出一种辅助工具的上部分的一个实施例。

图5简略示出图4辅助工具的下游部分。

图6简略示出取自图5VI-VI线的横截面。

图7简略示出在第一位置时辅助工具与井管柱之间的相互作用。

图8简略示出在第二位置时辅助工具与井管柱之间的相互作用。

图9简略示出在第三位置时辅助工具与井管柱之间的相互作用。

在各个图中所采用的相同标号表明它们基本上是类似零件。

具体实施方式

图1简略示出安排在穿入地层3的钻井2中的本发明一个井管柱装置1。在图1中，井管柱下部分5连接在其上部分8。井管柱下部分5有一个上端10和一个下端11，在其下端连接一个普通的钻头12。井管柱的下部分5也可包括一段普通的钻管以及底孔装置的其他元件，如钻铤、转向装置、排泥浆电动机以及钻井时的测量系统(未示出)。

下部分不必设有较大直径的纵向通道，但当然也可以具有一定长度的这种通道。

如图1所示，在正常工作状态，井管柱的上部分和下部分相互连接时，井管柱的上部分8有一个下端15，这个下端15在井管柱下部分下端之上并保持隔开。井管柱上部分延伸到地表面，因此在图中未示出其上端。井管柱上部分8是管形的，因此在其上端和下端之间形成一个纵向通道16。

井管柱的上部分和下部分由井管柱互连机构18可脱开地相互连接，这个互连机构18由井管柱下部分5的上端10和其上部分8的下端15的共同工作部分的一个闭锁机构形成。在图1中，这个闭锁机构仅由井管柱下部分的锁球24及其与之共同工作的上部分8内的锁槽或凹槽26简略表示。互连机构的一个例子将参考图3详细说明。

井管柱装置1还包括一个可以沿井管柱上部分8的通道16通过的辅助工具30，而辅助工具30包括一个工作机构33用于操纵井管柱的互连机构18，以便把井管柱的下部分5与其上部分8脱开。具有工作机构的辅助工具的一个例子将参考图4-6详细讨论。

井管柱的上部分和/或下部分设有锁定机构35，用于在上、下部分连接时可转动地把它们相互锁定。这是为了在上部分和下部分连接时能够通过转动井管柱上部分而把扭矩传递到其下部分。锁定机构可以是由一种或多种形式的锁定钩爪或键及与之共同工作的井管柱其他部分的合适凹槽构成。

图2简略示出原示于图1的井管柱装置1，示出通过降低辅助工具，辅助工具30使井管柱的连接机构18工作以后的状态。这种降低可借助于由钢丝或螺线管构成的打捞颈37实行，或由专门的展开工具实行，如抽吸工具。

该实例的辅助工具30还包括一个井管柱下部分的连接机构38，在工作机构33使井管柱互连机构18脱开的同时或之前，连接机构38把辅助工具30连接到井管柱下部分5上。下管柱连接机构的一个例子将参考图3-9讨论。

图2示出在一种状态下的井管柱装置1，在这种状态，辅助工具30已经通过井管柱上部分下端的开口40并到达所示的一个工作位置；其中辅助工具的伸入到井管柱外的钻井2的一个区域41，在这里，辅助工具在径向或横向不会被井管柱任何部分所环绕。井管柱的上部分或下部分在所有的径向方向都不环绕这个辅助工具。就是说，辅助工具在其工作位置不会被径向包容，因此，有可以自由达到至少钻井的部分和钻井壁的途径。很清楚，钻井壁可以由外壳构成。

为把辅助工具固定在其工作位置，辅助工具在其上端设有一个着陆环42形的悬挂装置，这个着陆环与井管柱上部分8中的着陆台肩44共同工作。

辅助工具30还包括一个测井工具46，它设置在当井管柱已经打开且辅助工具处于其所示工作位置时不被井管柱1环绕的部分。很清楚，也可以绕辅助工具安装另一种装置进行钻井或对地层操作，以取代测井工具46，例如可以安装一种取代测井工具模件的模件。另一方面，标号46指示的部分仅提供一个开口或窗口(未示出)，通过这个窗口，另一个专用工具可以工作，且该专用工具下降到辅助工具中。

图3详细示出：当图1中的井管柱上部分和下部分互连时，其互连机构18的纵向截面的一个例子。

连接机构18由设在开管柱下部分5的上端10的一个闭锁装置110构成，并与井管柱上部分8的下端15的一个分段112共同工作。

井管柱下部分5的闭锁装置110基本呈圆筒形，延伸至分段112的中心纵向井孔120中，保持很小的间隙。井孔120形成通道16的一部分，在其下端有一开口40。

闭锁装置110可拆卸地连接到井管柱上部分8。闭锁装置110包括一个基本呈圆筒形的外套管123，沿井孔120延伸并保持很小的间隙。闭锁装置110还包括一个内套管125，该内套管滑动配合在外套管123中。内套管125设有一个环形凸缘126，被沿向上的方向偏压，靠在外套管123的向内台肩128上。局部压缩螺旋弹簧130而施加一个偏置力，因而在向上的方向推动内套管125。内套管125在其下端设有一个环形槽132，用以接纳弹簧130的上部。

外套管123设有一个安装锁球135的凹槽134。锁球135的直径大于套管123的壁厚，每个凹槽134都能松散地保持各个锁球135，因此，锁球可以向内或向外径向移动有限的距离。图中示出两个锁球135，但很清楚，可以安装更多的锁球。作为锁球的替代品，可以使用锁定锁爪。

在图3所示的互连位置，内套管125径向向外推动锁球135，并且锁球135由安装在环绕井孔120的分段112中的环形槽136定位。因此，闭锁装置110及井管柱下部分5锁定到井管柱上部分。

内套管125还设置一个环向槽137，在其连接位置该环形槽137在向上的方向相对于凹槽136移动。也可设置内环槽138。如下面将要详细说明的那样，可以使内套管125相对于外套管123进行纵向移动而使互连机构工作，因为这样可以把锁球135锁定到环形槽136中。

外套管123的上端123a是漏斗形，因此可引导辅助工具进入闭锁装置110，使辅助工具连接到井管柱下部分，并使其互连机构工作。在外套管123中安排闭锁凹槽139，因此，与辅助工具30上的井管柱的下连接机构共同工作(见下面的说明)。

分段112还包括一个两路取向装置140和一个弹簧加载致动钮145，该两元件与辅助工具共同工作，并可展开通过通道16用来操纵互连机构18。取向装置140包括一个由向内伸展凸缘142a，142b形成的导引槽141，凸缘142a、142b完全环绕通道16的周边向上及向下伸展，构成一个上凸轮凸缘143和一个下凸轮凸缘144。图3中的取向装置140是为清晰而绘制，然而，其取向使得导引槽141安排成与致动钮145反向。

现在将讨论与图3互连机构共同工作的辅助工具的一个实施例。

现在参考图4-6。图4简略示出辅助工具的上部分，图5简略示出辅助工具下部分的纵向截面，图6示出沿图5VI-VI截取的横截面。

用于操纵互连机构18的辅助工具30安排成使得当井管柱上部分和下部分如图1和图3所示相互连接时，使它可以从表面通过井管柱上部分的内部沿通道16到达互连机构18。为此，辅助工具基本呈长圆筒形，其最大外径小于井管柱上部分的内径。辅助工具最下部分有一个最大外径，小于通道的最小直径。当井管柱上部分直径小到9cm(3.5in)时，通道的一个典型最小直径为6cm(2.5in)，当然，或更大一些。

辅助工具包括一个外管件155形式的第一元件和一个内活塞156形式的第二元件。这个例子的外管件155有一个由零件157，158，159构成的壳体，零件之间由螺钉160，161装配。外管件在其最下端包括一个井管柱的下连接机构38。井管柱的下连接机构包括四个闭锁瓣163，它们与井管柱下部分5的闭锁装置110中的闭锁槽139共同工作，因此有选择地可脱开地把辅助工具连接到井管柱下部分。

内活塞156在其下端设有一个工作装置33，呈柱塞164形式。如图6所示，柱塞164在其最下端为十字形横截面，用于使内套管125相对于闭锁装置的外套管123作纵向移动。为此，内活塞156可相对于外管件155作纵向移动。图中示出柱塞164在第一收缩位置166。这个位置同时表征在外管件(第一元件)156和内活塞(第二元件)156之间的相对位置。这也可从图4中辅助工具30上部分明显看到，连接到内活塞156上部分的轴167完全从外管件155的上部分缩回。轴167有一个台肩168，通过一个旋转接头169连接到构成辅助工具30一部分的其它设备(未示出)，或连接到与辅助工具30的上端连接的其它设备(未示出)。

柱塞处于该缩回位置时，外管件155的闭锁瓣163有一个向着辅助工具的轴170的横向柔韧度，使得它们可以进入闭锁装置110，并连接到闭锁槽139中。内活塞156也可以纵向移动，以到达相对于外管件155的其他的位置。在标号171处用点划线指示了这样一个位置，在这个位置，闭锁瓣163现在再不能向轴弯曲。

柱塞164安排成使得它可以推向内套筒125的上端，因此构成如前所讨论的用于互连机构18的一个工作机构33。这将参考图7-9详细讨论。

辅助工具还设有能支持破损—安全操作，特别是保证井管柱下部分不落进孔中的几个零件：安装在外管件155上的，与内活塞156上凹槽175及井管柱上部分8装置112的致动钮145共同工作的上板机172和下板机173，其中，上板机172构成—个第一保持装置，下板机173构成一个第二保持装置，下面将对此详细说明。上、下板机172，173设有缺口177，178，缺口延伸通过壳体158的一个开口180，并绕轴182，183作可枢转的安装，其中借助于弹簧186，187，与缺口相对的端部沿内活塞156的方向被偏压。

壳体还设有一个伸出外管件155下部分圆筒形表面的按键190，它与井管柱上部分8的两路取向工具140共同工作。按键190是长形的，平行于轴170的方向，具有锥形边缘，呈船形形状。这个按键由弹簧192支持。也可以安排两个纵向隔离的分离按键，以取代这种长船形按键。在按键190下方并偏置适当角度地设置一种防振按钮，呈由弹簧197支持的、向外伸出的尖端195形式。

内活塞156还可设置多个指状物(为清晰起见未示出)，指状物伸至柱塞164以下，这个指状物可与闭锁装置110的凹槽138共同工作。因此，内活塞也可以连接到井管柱下部分，在由于拉或推形成很强的纵向向外(向下)的力作用到井管柱下部分5上时，也能促使其破损安全工作。

通过对图7-9的讨论，将会更加明白这些零件对保证破损安全操作的作用。

图7-9示出在互连机构工作使井管柱上部分和下部分脱开时，辅助工具30和互连机构18之间相互作用的几种情况。零件标号与图1-6中已经使用的标号相当。

图1所示的上部分与下部分相连的井管柱1可用于钻井2的进展。

当要求在一个开式钻井2中进行操作时，首先把钻头12定位到井孔底部以上的一个距离处。因此，井管柱下部分5可以脱开，并下降到在其上部分和下部分之间产生一个操作的空间。

为了这种脱开，辅助工具30从表面或从井管柱上部分内的一个位置沿通道16下降到达分段112。

在下降辅助工具30时，内活塞156处于其缩回位置116，在本说明书和权利要求书中，相对于外管件156来说，这个位置称为第一位置。当辅助工具下部分进入分段112时，按键190啮合上凸轮凸缘143(为清晰起见，在图7-9中未示出)，并且辅助工具绕旋转接头169转动，因此，在辅助工具与闭锁装置110接触点或在此点之前，实现井管柱下连接机构38和闭锁装置110之间的预定角度位置。

在外管件156下端构成井管柱下连接机构的闭锁瓣163，由外套管23的漏斗形上端123a接收并被导引进入闭锁装置110。闭锁瓣163的钩爪向内变形，直至闭锁瓣163与凹槽139对准，因此，它们可以向外卡合。在图7中示出了辅助工具30连接到井管柱下部分5的这个位置。

从图7清楚可见，按钮145已经啮合上板机172(它形成第一保持装置)的缺口177，因此升高板机172的上端离开凹槽175。这样，当闭锁瓣163已经连接到凹槽139时，第一保持器装置172工作(松开)，使它不阻塞内活塞156的向下移动。

进一步推动辅助工具30的上端，可以引起内活塞156相对于外管件155纵向滑动。柱塞164啮合内套管125的上端，该内套管的内径小于柱塞164的直径。内活塞进一步向下移动，可引起内套管被推动克服弹簧130的力，直至锁球135与凹槽137对准。图8示出这种情况。因此，可以使锁球向内移动，这就使井管柱下部分5从环形槽136中脱开，也就是从井管柱上部分8脱开。这样，柱塞164形成用于互连机构18的一个工作机构。内活塞156与外管件155的这种相对位置，在该位置锁球完全从环形槽136中松脱，在本说明书及权利要求书中，称为第二相对位置。

在图8所示的这个位置，内活塞156防止闭锁瓣163向内弯曲，因此，辅助工具30可靠地锁定在井管柱下部分5。在这个位置，内活塞上的凹槽175已经移动，因此与下板机173(第二保持器装置)对准。下板机173的下端在弹簧187的作用下被压入凹槽175，在闭锁元件10未锁定时，它可以阻止内活塞156相对于外管件56纵向向下移动。

通过进一步在向下的方向推动辅助工具30，井管柱下部分5被推离其上部分。辅助工具的零件到达开式钻井，并在其径向不被井管柱所环绕，使得可以进行如参考图2所讨论的那样一种操作。如图2所示，合适地，辅助工具可挂在底孔组件中。

井钻头1和辅助工具30这样设计，使得在已经进行开式钻井操作以后，如有要求，井管柱下部分5可以重新闭锁到其上部分8上。

为此，应再次向上拉动辅助工具。与凹槽175相互作用的下板机173保持内活塞相对于外管件155在其位置。

按键190与下凸轮凸缘144相互作用(为清晰起见，只在图3中示出)，以便带动井管柱下部分及其相连的辅助工具30与井管柱上部分8成预定的角度取向。在辅助工具啮合或连接到闭锁装置110时，必须在辅助工具以前的不同的下位置提供这种预定角度取向。为此，按键190是细长的，或者，以合适的纵向间隔安装两个按键。这样，可在不同的纵向位置发生取向。在原则上这也可通过加长导引槽141而实现。细长的按键的优点意味着对于作为井管柱或钻头的一部分的取向装置140只需较小的空间。按键的细长形意味着可以选择比导引槽长度更长一些。

当达到图8所示位置时，锁球135将被压回到环形槽136。在这个位置，按钮145致动下板机173，使板机从凹槽175松开，内活塞156，包括其下端的柱塞164可以在向上方向移动。内套管125，包括其凹槽137，向上移动，锁球重新锁定到环形槽136。在这个位置，钻头体和闭锁元件再次互连。

互连以后，辅助工具可以再次从闭锁元件中脱开。为此，内活塞移动到示于图7的相对于外管件的位置，并且不再阻塞闭锁瓣163向内弯曲移动。因此，例如进一步从表面向上拉动辅助工具，闭锁瓣163从凹槽139脱开，为此，如图所示，上边缘稍微削斜。在稍微拉动以后，按钮145从上板机172中脱开，这将基本上防止内活塞再次向下移动。

由上述讨论可知，经简单地使辅助工具被通过/推动向下到井管柱下部分(例如，使用延伸到表面的管或抽吸)，参照图3-9讨论的辅助工具和井管柱的这个实施例可以使井管柱互连机构和井管柱的下连接机构破损安全开启。特别是防止了井管柱下部分可能掉落到钻井中。经过再次使辅助工具被向上通过/向上拉动(例如，用管或钢丝)，也可以实现破损安全再连接。

在这个实施例中，辅助工具执行两种消除彼此影响的功能，一方面，井管柱下部分连接到辅助工具，另一方面，井管柱互连机构工作。采用一种专门方法实现这种消除彼此影响的作用，因此，这种互连机构只有在辅助工具连接到井管柱下部分时才可能工作。按这种方法，可以防止井管柱下部分掉落在钻井中，因为，如果它完全连接到辅助工具，它只可能从井管柱上部分脱开。

辅助工具包括第一和第二元件，每一元件主要与一种功能有关，且它们可以相互相对移动，就可实现这些功能之间的消除彼此影响。在第一和第二元件之间的第一相对位置，辅助工具可以连接到井管柱下部分；移动第一和第二元件进入其第二相对位置，互连机构就可工作。

在这个实施例中，在接近第一元件的下游端，安装井管柱下连接机构；而在接近第二元件下游端安装工作机构；第二元件沿通道相对于第一元件纵向可滑动地安装。因此，在第一相对位置，相对于第一元件来说，第二元件是一个上位置；当移动第一元件向第二相对位置时，第二元件向下移动。

这个实施例是有利的，因为只要纵向移动，便可简单操作互连机构。辅助工具随第二元件下降到第一相对位置，辅助工具便不会连接到井管柱下部分。随着第二元件相对于第一元件进一步纵向移动，互连机构便可工作。可以很容易产生这类纵向移动。

参考图3-9所讨论的辅助工具、互连机构、以及井管柱下连接机构的相互作用，与欧洲专利申请No.03250243.7所述的穿透钻头工作所用的打井钻头装置的操作基本相同，但该专利申请在本申请优先权日尚未公开。

两路取向装置的操作大体上如欧洲专利申请No.03250243.7和03250242.9所述，这两个专利申请在本申请优先权日尚未公开。这两个欧洲专利申请在本申请的申请日期以前已经放弃，并已作为国际专利申请No.PCT/EP 2004/050017的优先权申请，在该国际专利申请中包括这两个欧洲专利申请的主题。

显然，其他互连机构和辅助工具也可用于本发明，例如，国际专利申请书公开No.WO 00/17488和WO 03/004825所述的类似于用于穿透钻头操作的钻头的闭锁机构，其中钻头体和钻头体纵向通道的闭锁元件分别对井管柱上部分和下部分起作用。

在某些应用中，脱开连接后在钻井中失落井管柱下部分，可能不是一个问题，因此，钻柱下连接机构则没有必要。

本发明可以安排成使得在其下端以上任何所要求的位置都可以打开一个井管柱。只要求在这个位置安排一个适当的互连机构。这个互连机构不干扰正常的钻井操作，但为进行钻井操作提供适应性。当一个井管柱装置在钻井中采用时，本发明可以用于钻井外的操作，它可以是一个开式钻井，也可以是局部或完全完成的钻井。

井管柱下部分可以包括井管柱的所谓底孔组件的全部或一部分。

本发明的井管柱不必在其下部分的下端设置一个钻头。例如，可以安装一种扩孔钻，或一种灌水泥浆的工具。在一种特别应用中，井管柱下部分的下端由一个喷气头构成，在这种情况，井管柱下部分还包括一个万向接头。喷气头和万向接头用于再进入系统，使井管柱直接进入一个多边井的特定分路中。

Claims (10)

1.一种井管柱装置，包括：

一个具有上端和下端的井管柱的管形上部分，在上端和下端之间构成一个通道；

一个具有上端和下端的井管柱下部分，该井管柱下部分的下端可连接到一个钻头或包括一个钻头；

一个可以脱开的井管柱互连机构，用于在井管柱下部分的下端的上方有选择性地使井管柱的上部分和下部分相互连接；

一个可以沿井管柱上部分的通道通过的辅助工具；辅助工具包括一个操作机构，用于操作井管柱互连机构，使井管柱下部分与井管柱上部分脱开；并且辅助工具安排成使得在井管柱上部分和下部分脱开后，辅助工具可以通过井管柱上部分下端的一个开口，到达一个工作位置，在这个位置，辅助工具的至少一部分在径向不被井管柱的一部分所环绕；

在井管柱的上部分和下部分相互连接时，井管柱下部分的下端与井管柱上部分的下端保持间隔，以使井管柱上部分的下端处于井管柱下部分的下端和上端之间，

辅助工具包括一个第一元件和一个第二元件，第一元件含有井管柱下连接机构，第二元件含有操作装置；辅助工具的第一元件包括一个大体上的管形体，第二元件同轴可滑动地安装于该管形体内；井管柱下部分在其上端包括一个外套管和一个同轴内套管；外套管的上端与井管柱下连接机构共同工作，因此把辅助工具锁定在外套管；内套管的上端与辅助工具的操作装置共同工作，因此，通过相对于外套管在纵向滑动内套管，便可使互连机构工作。

2.按照权利要求1所述的井管柱装置其特征在于，所述井管柱下连接机构用于在脱开井管柱互连机构的同时或之前，把辅助工具连接到井管柱下部分。

3.按照权利要求1或2所述的井管柱装置，其特征在于，辅助工具包括一个与井管柱上部分的下端共同工作的悬挂装置。

4.按照权利要求1或2所述的井管柱装置，其特征在于，所述操作装置用于当辅助工具处于其工作位置时，进行有关环绕辅助工具的井孔或地层的操作。

5.按照权利要求4所述的井管柱装置，其特征在于，所述操作装置构成辅助工具的一部分。

6.按照权利要求4所述的井管柱装置，其特征在于，所述操作装置从测井工具、取样工具、流体注射工具、放置工具中选择。

7.按照权利要求2所述的井管柱装置，其特征在于，第二元件可移动地安装，因此它可相对于第一元件而采用一个第一位置和一个第二位置；在第一位置，至少在井管柱上部分和下部分互连时，井管柱下连接机构可连接到井管柱下部分，而没有使井管柱的互连机构工作；在辅助工具连接到井管柱下部分以后，通过在第一和第二位置之间移动包括操作装置的第二元件，可使井管柱互连机构工作。

8.按照权利要求7所述的井管柱装置，其特征在于，井管柱下连接机构安排在接近于第一元件的下端，操作装置安排在接近于第二元件的下端；第二元件相对于第一元件沿通道纵向可滑动地安排，因此，第一位置在第二元件的一个上部位置；当使第二元件向第二位置移动时，第二元件相对于第一元件移动。

9.按照权利要求1或2所述的井管柱装置，其特征在于，互连机构、辅助工具和任选的井管柱下连接机构安排成使得井管柱下部分和上部分在脱开后可以重新再次连接。

10.按照权利要求1-9中任何一项所述的井管柱装置的应用，用于在井管柱外的井下进行操作。

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