靈敏式有線擴孔器的製作方法

2023-12-09 19:23:51 2

專利名稱：靈敏式有線擴孔器的製作方法
靈敏式有線擴孔器 有關聯邦資助研究或開發的聲明
不適用
背景技術：
在油氣田鑽井作業中，常常必須或要求對先前已用鑽頭或其它切割工具所形成的井孔進行"擴鉸"以鉸除突起邊沿、清除破碎部分和溝道、將井孔整直、使鑽杆穩定、並將井孔擴大。由於這些原因，會在鑽井組件上鑽頭或其它切割結構後設置擴孔器。有時較佳的是，在將鑽頭從井孔抽回時實施擴鉸步驟，該工藝步驟稱為"回退擴鉸"。而且，有時還必須使擴孔器再走一個行程來將井孔整直或搞乾淨。在敷加套管的鑽井作業場合，必須在套管柱之前先用擴孔器來鑽鉸初始井孔。 在採用可操縱的旋轉工具來進行油氣田鑽井作業時，要求儘可能靠近鑽頭來對井孔進行擴鉸以使鑽頭孔與擴孔器孔間的距離最小化。因為可操縱旋轉工具通常必須與隨鑽測量(麗D)系統通訊，所以重要的是，位於可操縱旋轉工具與MND遙測系統之間的所有工具都能將電力和通訊傳輸通過該工具。 有三種主要類型的擴孔器。固定刀片擴孔器，包括近鑽頭擴孔器，它們具有不活動或不擴張的固定刀片。由於固定刀片擴孔器的外徑大於引導鑽頭的外徑，因此它的切孔較大。固定刀片擴孔器可用將井孔擴大一個相對較小的量。由於擴孔器刀片固定不動，因此其井孔開口位於地面處或在較大的開孔段附近。固定刀片擴孔器可用來鉸除突出邊沿、將井孔整直、清除溝道並清除破碎部分。輥子擴孔器具有可安裝於主體的輥子切割刀而可用來將中孔擴大、鉸除突出邊沿、將井孔整直、清除溝道和破碎部分，以及能使鑽杆穩定並能減小鑽杆的總扭矩。可伸展刀片或可擴張擴孔器，包括下部擴孔器，它們具有可在地面或下井伸展至預定直徑以切割較大井孔的臂。可伸展刀片擴孔器可用來將井孔擴大一個相當大的量、鉸除突出邊沿、將開孔整直、以及清除溝道和破碎部分。 傳統的下部擴孔器通常與設置在下部擴孔器下面或下遊的引導鑽頭結合起來使用。下部擴孔器可用來鑽出並擴大在套管截面下方的井孔，或者，在敷加套管的鑽井作業場合，它可用來鑽出從地面或在較大的套管截面下方的井孔。在敷加套管的鑽井作業場合，採用包括至少一個鑽頭和擴孔器的鑽井組件來鑽出在套管柱下方的井孔。採用套管柱來替代鑽井管而將流體和扭矩向下傳送至鑽井組件。在井孔鑽好後，將下部擴孔器臂收進，並將鑽井組件回收至地面。 下部擴孔器通常具有其上固連有輥錐和PDC切割器的鉸接臂。這些臂由作用在其上的機械或液壓作用力來致動，以使它們在與臂的切割端相反向的一端處樞轉從而伸展或收進。可用活塞或驅動臂來迫使這些臂伸出而壓靠地層結構。在傳統作業中，下部擴孔器的這些臂可收進以使工具可通過較小的孔截面或套管孔截面。 一旦工具通過了較小的孔截面或套管孔截面後，下部擴孔器的臂就伸展。該引導鑽頭鑽出井孔，而同時，下部擴孔器將該鑽頭所形成的井孔擴大。這些類型的下部擴孔器的典型例子可在美國專利3， 224， 507、3， 425， 500和4， 055， 226中找到。
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在敷加套管的鑽井作業場合，下部擴孔器在地面上打開，並在擴孔器後連接有套 管柱。該套管柱用來替代傳統的鑽井管。下部擴孔器必須能收回到可將鑽井組件從開孔中 撤離的尺寸大小。如果鑽井組件部分故障、或如果井孔鑽好後，就會要將鑽井組件撤除。
傳統的擴孔器具有若干缺點。如果擴孔器的切割結構遭受磨損，就不會將孔的幾 何尺寸開成所要求的尺寸大小。而且，擴孔器的切割結構也不會正確地選擇成可使鑽井組 件正常穩定。此外，傳統的下部擴孔器會不能完全展開或完全收進。傳統的下部擴孔器通 常具有形成在本體中的旋轉割刀存放凹槽，用以在工具呈閉合狀態時存放收進的臂和輥錐 割刀。存放凹槽往往會堵滿由鑽井作業產生的碎屑，這些碎屑會阻礙這些臂的收縮。如果 這些臂不完全收縮，則在試圖將鑽柱從井孔撤離時該鑽柱就容易扣掛在井孔中。在敷加套 管的鑽井作業場合，如果擴孔器臂不收縮，則下部擴孔器就會扣掛在套管上。
下部擴孔器臂的致動和停止方法也會弓|起鑽井作業限制。某些下部擴孔器採用一 個球珠來幫助擴孔器臂的致動和停止。儘管可採用球珠跌落來鎖定擴孔器臂位置，但下部 擴孔器不能用在無通孔可供球珠通過的那些工具的下方。此外，對於擴孔器臂的致動和停 止的循環次數也有限制。另外，某些下部擴孔器設計成在將鑽井流體泵入而通過鑽柱時自 動擴張。單單對流動作出反應而致動的下部擴孔器對流動十分敏感。因此，每當泵接通或 關閉時，這些下部擴孔器就會打開和關閉。基本的作業限制會是在所要求的、鑽井所需的流 量下保持擴孔器臂完全展開的能力。許多下部擴孔器在地面處提供極有限或根本沒有給出 該下部擴孔器處於完全擴張或收縮狀態的指示。因此，在某些場合，就會要求控制下部擴孔 器何時擴張或收縮、而和流動無關，並依賴於對鑽井流體作出反應而自動擴張。還會要求根 據井孔位置來改變已鑽開的下井的尺寸大小。 在先前已敷加套管的井孔截面下方進行擴孔的另一種方法包括採用在傳統的鑽 頭後的帶翼的擴孔器。在這種組件上中，傳統的引導鑽頭設置在鑽井組件的最下端處，且帶 有設置在鑽頭後一定距離處的帶翼的擴孔器。該帶翼的擴孔器通常包括管狀主體，並帶有 一個或多個縱向延伸的"翼"或從管狀主體徑向向外突出的刀片。 一旦帶翼的擴孔器通常 了井孔的任何敷加套管的部分後，該引導鑽頭就繞鑽探軸的中心線旋轉，以在所要求的井 道軌跡中心鑽出下井孔，而同心的帶翼擴孔器隨從該引導鑽頭並與地層結構嚙合而將引導 開孔擴大到所要求的直徑。 在先前已敷加套管的開孔截面下方進行擴孔的又一種方法包括採用雙中心鑽頭， 該鑽頭是個可形成為下部擴孔器和引導鑽頭組合體的整體式鑽井結構。該引導鑽頭設置在 鑽井組件的最下端上，而該同心下部擴孔器鑽頭設置在引導鑽頭的稍稍上方。 一旦該雙中 心鑽頭通過了任何敷加套管的井孔部分後，該引導鑽頭就繞鑽探軸的中心旋轉，在井道軌 跡的中心鑽出引導井孔，而同心下部擴孔器鑽頭隨從該引導鑽頭並與地層結構嚙合而將引 導井孔擴大至所要求的直徑。引導鑽頭的直徑做成穩定性好但同時仍能通過帶有套管的井 孔的、儘可能地大。雙中心鑽頭的例子可從美國專利6， 039， 131和6， 269， 893中找到。
如上所述，帶翼擴孔器和雙中心鑽頭包括同心的下部擴孔器部分。許多缺點都與 該設計有關。由於方向性趨勢問題，同心的下部擴孔器部分難以可靠地將井孔下鉸到所要 求的直徑。井孔的幾何形狀具有大量的螺旋形線，這就增加了井孔的扭矩和軸向摩擦力。對 於雙中心鑽頭，同心的下部擴孔器往往會引起引導鑽頭的晃動而不合要求地偏離中心，因 而將引導鑽頭推離最佳的鑽井井道軌跡。對於帶翼擴孔器也有類似的問題，只有在鑽井過程中引導鑽頭保持定中心於井孔中才能將井孔下鉸到所要求的直徑。 在油氣田鑽井業中，要求檢測並控制作用在工具上的操作力以確定工具是否在持 續地受損、以限制工具可能會有的損壞、和/或以確保正確地實施特定的作業。可採用檢 測振動、軸向力、扭轉力和彎曲力的傳感器以及將數據實時地傳送至地面的傳感器，來識別 鑽井工具何時經受有超過作業參數的作用力。然後就可修改鑽井作業以防止或限制工具損 壞、和/或以改正正在進行的作業。 為了優化鑽井作業和/或井孔設置，要求提供有關鑽柱的作業參數、以及周圍鑽 井地層結構的環境條件的信息。例如，通常必須經常調整鑽井時的井孔方向，以適應於平面 方向變化或者以補償意外和不想要的井孔偏斜。此外，還要求給操作人員實時提供有關工 具工作情況、鑽井環境條件以及地層結構類型或特性方面的信息。鑽井時獲取實時數據測 量的能力可使鑽井作業更為經濟、更為高效。因此，重要的是，在麗D或LWD傳感器與MND 遙測系統之間的任何工具都能將電力和/或通訊傳輸通過該工具。 為了獲取鑽井時的實時數據，在鑽柱的下井端處設有通常稱為下井組件(BHA)的 一套鑽井工具和測量裝置。通常，該BHA包括鑽頭、任何方向或地層結構評估工具、偏位鑽 井機構、泥漿電動機以及鑽井作業用稱重軸環。隨鑽測量(麗D)或隨鑽測井(LWD)軸環常 常就設置在鑽頭的緊接上方，以測量在鑽井時的井孔方向或井孔地層結構特性。可採用本 技術領域工作人員所知曉的各種方法來將由麗D和LWD系統所記錄的測量值實時地傳送至 地面。 一旦收到了這些測量值後，這些測量值就能使地面處的工作人員對鑽井作業作出決 定。由於信息傳輸的限制，通常在將工具回到到地面上後將更詳細的信息或工具可靠性信 息作下載存儲。 因此，已研發了允許下井傳感器實時測量鑽井參數並將最終信息或數據基本與測 量同時地傳送至地面的各種系統。例如，泥漿脈衝遙測系統將信號從相關的下井傳感器經 過鑽柱中的鑽井泥漿傳送到地面。作為另一個例子，帶有內置遙測裝置的鑽井管或硬導線 管將信號從下井傳感器經過包含在鑽井管壁內的電路傳送到地面。這些遙測系統和相關的 傳感器可設置在離鑽頭相當遠的距離處。由該系統測得的環境信息並不一定用鑽頭周圍的 實際情況來修正。而且，該系統相應於離鑽頭隔開相當遠的距離的情況。例如，傳統的遙測 系統可有高達或大於60英尺的深度遲後。由於這種信息遲後，就可能在探測到該出口之前 就鑽出油氣田地層結構，造成需要鑽掘幾英尺井孔來回到油氣生產層中。針對這種不合要 求的信息遲後或深度遲後，已研發出多種靠近鑽頭的傳感器系統或組件，它們設計成放置 在鑽頭的附近或近旁。不過，這種靠近鑽頭的傳感器還是設置在離鑽頭組件一定間距處，仍 然會有確定信息變化的遲後。 為了採用靠近鑽頭傳感器系統並可實時監測和調整作業參數，必須提供一種系統 或方法來將所測得的數據或所傳感的信息從下井傳感器直接傳送到地面或傳送給另一個 遙測系統而隨後再傳送到地面。類似地，需要提供一種系統或方法來將所要的電力從地面 或另外一個電源傳送給下井傳感器系統。結果，在方向性BHA中的所有工具都必須能將電 力和通訊傳輸經過其本體，或者這些工具必須設置在遙測系統上方。現有的傳統擴孔器沒 有這種可將電力和通訊傳輸經過其本體的能力，而其結果，下部擴孔器的設置離鑽頭有相 當遠的距離。在敷加套管的鑽井作業場合，這就意味著在套管柱下方的方向性BHA很長且 容易發生諸如形成碎屑和發生振動之類的作業問題。
已研發出多種系統來將信息與地面直接連通或將信息傳送到地面，例如通過電氣 線路、電線或電纜傳送到地面。這些硬線連接件提供了從鑽頭附近至地面的連接；但是，電 線或電纜必須安裝在鑽柱中或者固連或連接至鑽柱。該電線或電纜在使用中會經受磨損或 撕損，並因而在正常鑽井作業過程中也容易損壞或者甚至於毀壞。鑽井組件可能並不特別 適於接納這些電線，其結果使這些有線傳感器不能設置在接近於鑽頭附近。這些電線和電 線連接件因其本質而會在鑽井管中形成阻塞，因此就不能用某些類型的擴孔器致動機構。
還研發出一些系統來將聲響或地層震動信號或聲波傳送經過鑽柱或周圍的地層 結構。這些聲響和地層震動信號由下井聲響或地層震動發生器來形成。但是，通常要求在 下井處設有相對較強的電力來形成足夠強的信號，以在地面處可檢測到該信號，在下井處 必須設有相對較強的電源或者必須沿鑽柱間隔地採用中繼器以在這些信號沿鑽柱傳播時 將這些信號放大。 此外，還研發出要求將電磁信號傳輸經過周圍地層結構的系統。傳感信息的電磁 傳輸通常包括採用設置在鑽頭附近的螺線來形成穿過地層結構的電磁波。與聲響和地層震 動信號傳輸同樣，穿過地層結構的電磁信號傳輸通常要求有相對較強的電力，尤其是必須 在地面處可檢測到該電磁信號的情況下。另外，電磁信號在經過地層結構傳播時的衰減還 隨該電磁信號要傳輸的距離的增加而增加。 還研發出可將大量的數據從下井傳送到地面的硬導線鑽井管。這些系統要求硬導 線延伸鑽柱的長度並與鑽井BHA通訊連通。穿過連接件的通訊連通會成問題，並且，如果在 典型的鑽柱中有大量的連接件，則這些系統就會容易引起可靠性和維修保養方面的問題。


參照附圖來詳細描述本發明的較佳實施例，在這些附圖中 圖1是根據本發明的有線擴孔器的代表性結構示意圖，該有線擴孔器具有經過擴 孔器流通孔的電力和/或通訊線路； 圖2示出圖1的有線擴孔器，其具有經過擴孔器本體的電力和/或通訊線路；
圖3是根據本發明的有線可調節刀片擴孔器的代表性結構示意圖，該有線的可調 節刀片擴孔器具有經過擴孔器流通孔的電力和/或通訊線路； 圖4示出圖3的有線擴孔器，其具有通過擴孔器本體的電力和/或通訊線路；
圖5示出了圖1的有線擴孔器，其具有通向擴孔器流通孔的電力和/或通訊線路；
圖6示出了圖2的有線擴孔器，其具有通向擴孔器流本體的電力和/或通訊線路；
圖7示出了圖1的有線擴孔器，其具有包含在擴孔器流通孔內的電力和/或通訊 線路； 圖8示出了圖2的有線擴孔器，其具有包含擴孔器本體內的電力和/或通訊線路； 圖9示出了圖1的有線擴孔器，其具有傳感器； 圖10示出了圖2的有線擴孔器，其具有傳感器； 圖11示出了圖3的有線擴孔器，其具有傳感器； 圖12示出了圖4的有線擴孔器，其具有傳感器； 圖13示出了圖1的有線擴孔器，其具有無線傳感器； 圖14示出了圖2的有線擴孔器，其具有無線傳感器；
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圖15示出了圖9的具有傳感器的的有線擴孔器，其具有通向處理器的接口 ； 圖16示出了圖5的具有傳感器的有線擴孔器，其具有通向處理器的接口 ； 圖17示出了圖7的有線擴孔器，其具有傳感器和處理器； 圖18示出了圖1的有線擴孔器，其具有控制器和致動器； 圖19示出了圖2的有線擴孔器，其具有控制器和致動器； 圖20示出了圖15的靈敏式擴孔器，其具有控制器和致動器； 圖21示出了圖16的靈敏式擴孔器，其具有控制器和致動器； 圖22示出了圖20的靈敏式擴孔器，其具有控制器和致動器；以及 圖23示出了圖21的靈敏式擴孔器，其具有控制器和致動器。
具體實施例方式
以下，針對本發明的各種實施例來進行討論。儘管本發明的一個或多個實施例是 較佳的，但不應將所揭示的這些實施例解釋為或者用作為對本發明和權利要求範圍的限 制。此外，本技術領域中的工作人員會理解以下的描述具有寬泛的應用，對任何實施例的說 明僅意味著是該實施例的示例，而並不暗指本發明和權利要求的範圍就限於該實施例。
在以下的整個描述和權利要求書採用一些術語來闡述特定的特徵件或部件。如本 技術領域中的工作人員所知曉的，不同的人會對相同的特徵件或部件採用不同的名稱。本 文件並不想在名稱不同而作功能不同的部件或特徵件之間來加以區分。附圖並不一定成比 例。某些特徵件和部件在此可以放大比例或以某種程度簡化的形式來示出，而為了簡單明 了起見對某些慣用元件的詳細情況就不再示出了 。 在以下描述和在權利要求書中，術語"包括"和"包含"用作寬泛的含義，因此而應 解釋為"包括但並不限於…"此外，術語"連接"意指直接或間接連接。因此，如果第一裝置 連接到第二裝置，則該連接可通過直接連接或者通過其它裝置和連接件來間接連接。
有線擴孔器可使電力和/或通訊經過擴孔器傳送到其它下井工具、地面上的設備 或者擴孔器本身。使電力和/或通訊經過擴孔器的能力可克服與將擴孔器放置在鑽井BHA 中相關的某些限制。此外，在擴孔器上設置傳感器可得到與工具作業、井孔幾何尺寸形狀、 鑽井環境以及鑽井周圍的地層結構評估相關的數據組。可將這些數據通過經過工具的通訊 傳送到地面或傳送給遙測工具，並可用來優化鑽井作業或者儲存在工具內以供今後下載。 而且，還可將傳感器所測得的數據傳輸給位於地面處、另一個下井工具上或擴孔器本身上 的處理器。在這些結構中，該擴孔器的"靈敏式"就是指它可與處理器通訊以對傳感器所收 集的數據進行解碼。 此外，在擴孔器上設置控制器和致動器就可在鑽井作業過程中通過直接命令或從 作為傳感器所測得的數據的函數的算法反饋來控制擴孔器。可採用經過工具的通訊來將直 接命令或反饋傳輸給控制器，指令控制器來致動致動器，根據需要來優化鑽井作業。例如， 在擴孔器上的控制器可伸展或收進擴孔器臂或者將擴孔器重新配置來限制擴孔器所受到 的作用力。 監測擴孔器的性能會有助於確定何時擴孔器發生機械故障，例如切割結構過度磨 損、滾柱軸承損壞、擴孔器臂斷裂，或者確定何時擴孔器臂並未完全伸展或收進。監測鑽井 參數的情況會有助 決定擴孔器臂上的承重是否過高或過低、擴孔器的振動是否已在不可接受的範圍內或者擴孔器臂上的扭矩是否已在不可接受的範圍內。 有線擴孔器可設置在隨鑽測量(麗D)遙測系統與所配備的可操縱的旋轉鑽頭或 隨鑽測井(LWD)傳感器之間。在可操縱的旋轉鑽井下井組件(BHA)中，有線擴孔器允許將 擴孔器設置在較靠近鑽頭，可縮小所形成的穿通孔。在敷加套管的鑽井作業場合，有線擴孔 器可允許有較短的杆子伸出於直型或方向性BHA之外。 在某些有線擴孔器實施例中，將電力和/或通訊經過擴孔器孔或擴孔器本體供給 到位於擴孔器下井處的工具或擴孔器本身上。通訊通路可以經過擴孔器孔或埋入擴孔器本 體中。此外，短行程電力和/或通訊通路可以是一根導線、導電桿、光纖線路、聲音或聲響通 路、振動通路、電磁(EM)信號或者無線傳輸。在導線或導電桿的情況下，該導體要與擴孔器 殼體絕緣。 圖1是允許電力和/或通訊經過擴孔器的代表性實施例的示意圖。有線擴孔器 100包括其上有流通孔穿過的本體105、以及沿本體105的外表面的切割結構113。饋通組 件115延伸經過流通孔110。饋通組件115還包括環繞在電力和/或通訊線路125的至少 一部分的受保護通道120。線路125允許電力和/或通訊傳送到和/或傳送自位於擴孔器 100的上井或下井處的其它工具。 在該代表性實施例中，用於電力和/或通訊線路125的通道延伸穿過有線擴孔器 100的流通孔110。在其它實施例中，用於線路125的通道120可延伸經過擴孔器本體105， 而並非流通孔110。圖2示出圖1所說明的有線擴孔器IIO，該有線擴孔器110具有用於電 力和/或通訊線路125的、延伸經過擴孔器102的本體105的通道120。因為通道120位於 本體105內，所以就不需要有饋通組件來罩蓋和保護線路125，如圖1所示。
此外，圖1所示的代表性實施例是個固定刀片擴孔器。在其它實施例中，擴孔器 100也可為其它類型的擴孔器，包括可調節刀片擴孔器。圖3是有線可調節刀片擴孔器的 代表性實施例的示意圖。由此，擴孔器100還包括可以伸展和收縮的臂130。如圖所示，臂 130從右邊(相應於擴孔器100的下井端)打開。或者，臂130也可從左邊打開，或從擴孔 器100的上井端打開，或從擴孔器100的中心向外彎曲。臂130還包括切割結構113。儘管 圖3示出的切割結構113是設置在臂130上，但它也可替代地或附加地設置在臂130的上 井或下井處的擴孔器本體105上。 如上所述，用於線路125的通道120可延伸經過擴孔器本體105，而並非經過流通 孔110。圖4示出圖3所示的具有用於電力和/或通訊線路125、延伸經過擴孔器100的本 體105的通道120。因為通道120設置在本體105內，所以就無需有饋通組件來罩蓋和保護 線路125，如圖3所示。 電力和/或通訊不一定要如圖1至4所示連續經過擴孔器。而是可將電力和/或 通訊設置成經過擴孔器。此外，電力和/或通訊也不一定貫穿擴孔器，而可僅將其設置至擴 孔器。圖5示出圖1所示的有線擴孔器IOO，其中用於電力和/或通訊線路125的通道120 延伸至但並不貫穿擴孔器100的流通孔110。類似地，圖6示出圖2所示的有線擴孔器100， 其中用於電力和/或通訊線路125的通道120延伸至但並不貫穿擴孔器100的本體105。 此外，電力和/或通訊也不一定要貫穿或通至擴孔器，而可整體地包含在擴孔器內。圖7示 出圖1所示的有線擴孔器100，其中用於電力和/或通訊線路125的通道120包含在擴孔器 100的流通孔110內。類似地，圖8示出圖2所示的有線擴孔器IOO，其中用於電力和/或
11通訊線路125的通道120包含在擴孔器100的本體105內。 為了優化鑽井作業和/或地層結構評估，要求提供有關擴孔器的作業參數、以及 來自周圍的鑽井地層結構的地層結構數據的信息。因此，在某些實施例中，所配備的有線擴 孔器安裝有用來收集這些信息的傳感器。這些實施例可適用於所有的這三種擴孔器固定 刀片、可調節和可擴張擴孔器。傳感器工作用電力可由與擴孔器相連接的、諸如下井發電機 或電池組之類的電源來提供，或從地面經由線路或硬導線管來提供。或者，該電源也可設置 在有線擴孔器本身上。 傳感器可設置在擴孔器內及其包括臂在內的外表面上。例如，某些測量地層結構
數據的傳感器通過與井孔壁相接觸來優化，而其它的傳感器則最佳地定中心於井孔中。一
些傳感器可在擴孔器臂的下方或上方和/或擴孔器臂上設置在擴孔器的外表面上。其它傳
感器可用來監測鑽井或環境數據。例如，為了監測井孔的尺寸和可能有的炮順度，可將傳感
器、特別是井徑儀設置在臂的上方、臂中或臂的下方。井徑儀傳感器可以是個諸如彈簧傳感
器之類的簡單的機械式傳感器，或者是個較複雜的、基於脈衝回聲、間距速測或其它數據獲
取技術的聲響測徑器。在測量中，機械式傳感器最好位於臂中，而聲響式傳感器最好設置於
擴孔器的本體中。傳感器可定位在擴孔器上用以監測並報告其它信息，諸如位置(例如擴
孔器臂的打開、關閉和部分打開)和作用在工具上的力(例如振動、擴孔器臂上的承重、擴
孔器臂上的扭矩)、工具每分鐘轉數、溫度、壓力和/或貫穿工具的應力/應變。 某些類型的地層結構評估傳感器可更佳地適於放置在擴孔器的本體上而不是擴
孔器臂上。例如，某些阻力傳感器更佳地適於放置在擴孔器的臂上而不是擴孔器的本體上，
而其它類型的阻力傳感器最好定中心於井孔中，並因此而在擴孔器本體上。但並不是說，這
些傳感器只能工作在這些位置中。可設置在擴孔器中的其它地層結構評估傳感器包括核孔
隙率、聲音、磁成像和地層結構測試類型的傳感器。 可將從傳感器收集到的信息儲存在位於擴孔器中的存儲晶片中。可在擴孔器從下 井移離至地面時採用地面處的外接口或無線通訊來回收信息。可附加地或替代地，將收集 到的信息傳送給或者位於另一個下井上或者位於地面上的其它儲存裝置。可通過硬導線電 氣連接或藉助於諸如短行程EM或聲響傳輸之類的其它通訊技術來進行工具間的通訊。可 採用諸如泥漿脈衝遙測、聲響遙測、電磁感應、電線線路、光纖或硬導線管之類的各種通訊 技術來將信息實時地傳送到地面。 圖9示出圖1的有線擴孔器100，其具有用來收集數據的傳感器。有線擴孔器100 還包括沿擴孔器100設置的傳感器140。如圖所示，傳感器140在切割結構113的上井處、 切割結構113的下井處以及切割結構113上設置在擴孔器100的外表面上。有線擴孔器 100還包括跨接結構145，該跨接結構145可將傳感器140所收集的數據通訊連通到電力和 /或通訊線路125，在該實施例中，該線路125延伸經過插入穿過擴孔器流通孔110的饋通 組件115。 類似地，圖IO示出圖2的有線擴孔器100，其具有用於收集數據的傳感器。在該實 施例中，用於電力和/或通訊線路125的通道120通過擴孔器本體105。因為線路125通過 擴孔器本體105而非擴孔器流通孔110，所以在傳感器140和線路125之間的跨接結構就不 需要了。 圖9和圖IO示出固定刀片擴孔器。如上所述，該擴孔器也可為另一種類型的擴孔
12器，包括可調節刀片擴孔器。而且，也可將諸如圖3和圖4所示的那些有線的可調節刀片擴 孔器構成為具有用於收集數據的傳感器。圖11和圖12示出圖3和圖4的有線的可調節刀 片擴孔器100，其分別具有設置在擴孔器100上的傳感器140和在圖11情況下與傳感器140 和線路125相連接的跨接結構145。 圖9和圖11所例示的實施例包括硬導線連接件、即在傳感器140和電力和/或通 訊線路125之間的跨接結構145。在其它實施例中，該連接用無線來代替硬導線。例如，圖 13示出圖9所示的、具有傳感器140的有線擴孔器100，它具有無線連接150來代替傳感器 140與線路125之間的跨接結構145。無線連接150還包括信號源155和接收器160，它們 分別用於進行將傳感器140所收集到的數據從傳感器140至線路125的發送和接收工作。
類似地，可用無線連接來代替位於切割結構113上的傳感器140與延伸經過圖10 和圖12所例示的實施例的擴孔器本體105的電力和/或通訊線路125之間的硬導線連接 件。例如，圖14示出圖10所示的、具有傳感器140的有線擴孔器100，它用無線連接150來 代替位於切割結構113上的傳感器140與線路125之間的硬導線連接。如前所述，無線連 接150還包括信號源155和接收器160，它們分別用於進行將傳感器140所收集到的數據從 傳感器140至線路125和發送和接收工作。 電力和/或通訊不一定要如圖9-14所示連續經過擴孔器。而可將電力和/或通 訊設置成經過擴孔器。此外，電力和/或通訊也不一定要貫穿擴孔器，而可僅將其設置至擴 孔器，如圖5和圖6所示。此外，電力和/或通訊也不一定要貫穿擴孔器或通至擴孔器，而 可整體地包含在擴孔器內，如圖7和圖8所示。 可採用處理器來收集、處理、分析和儲存下井傳感器所測得的信息。因此，在某些 實施例中，具有傳感器的有線擴孔器設有藉由經過工具通訊通達處理器的接口。在這些實 施例中，將該擴孔器稱為"靈敏式的"。處理器可設置在地面上、位於另一個下井工具上、或 在該靈敏式擴孔器本身中。 由位於靈敏式擴孔器上的傳感器收集到的數據藉助於經過工具通訊傳送給處理 器。還將由位於另一個下井工具上的傳感器收集到的數據藉助於擴孔器的經過工具通訊傳 送給處理器。或者，可將從傳感器包括位於擴孔器上的和其它下井工具上的傳感器收集來 的信息儲存在位於擴孔器中的存儲晶片中，可採用外部接口或在地面處的無線通訊，或者 在將擴孔器從下井移離到地面上時，從該存儲晶片中回收這些信息。可附加地或替代地，採 用經過工具通訊來將所收集到的信息傳送給位於地面上或另一下井工具上的另一個儲存 裝置。可通過硬導線電氣連接或藉助於諸如短行程GM或聲響傳輸之類的其它通訊技術來 進行工具間的通訊。可採用諸如泥漿脈衝遙測、聲響遙測、電磁感應、電線線路、光纖或硬導 線管之類的各種通訊技術來將信息實時地傳送到地面。不過，可從傳感器回收數據，最終將 這些數據傳送給處理器來作處理和分析。 圖15示出圖9的具有傳感器的有線擴孔器，其具有藉助於擴孔器的經過工具通訊 而通向處理器的接口。如前所述，有線擴孔器100包括穿過其的流通孔110、沿本體105的 外表面的切割結構113、以及也沿擴孔器100設置的傳感器140。饋通組件115延伸穿過流 通孔110。饋通組件115還包括環繞電力和/或通訊線路125的至少一部分的通道120。線 路125允許電力和/或通訊通至和/或來自位於擴孔器100的上井或下井處的其它工具， 包括處理器165在內。處理器165可位於地面處或位於另一個下井工具上。在擴孔器IOO
1其它下井工具上與擴孔器100的電力和/或通訊線路125相連的 傳感器所收集到的數據藉助於電力和/或通訊線路125傳送給處理器165。
圖16示出圖7的有線擴孔器，其具有傳感器和藉助於擴孔器的經過工具通訊通向 處理器的接口。在圖15和圖16之間的僅有的差別在於擴孔器100的電力和/或通訊線路 125。在圖15中，線路125延伸貫穿擴孔器100，而在圖16中，線路125延伸至但並不貫穿 擴孔器100。與圖15和圖16不同，圖17示出圖5的有線擴孔器，其具有傳感器和處理器。 圖17所例示的實施例包括在擴孔器100內的電力和/或通訊線路125，而並非延伸貫穿或 延伸至擴孔器100。因此，在由圖17例示的這些實施例中，處理器165—定位於擴孔器100 內。 如同前述的一些實施例那樣，電力和/或通訊不一定要如圖15所示連續經過靈敏
式擴孔器。而可將電力和/或通訊設置成經過靈敏式擴孔器。此外，電力和/或通訊也不
一定要貫穿該靈敏式擴孔器，而可僅設置到該擴孔器，如圖16所示。此外，電力和/或通訊
也不一定要貫穿或通到該靈敏式擴孔器，而可整體地包含在擴孔器內，如圖17所示。此外，
如同前述的一些實施例那樣，該靈敏式擴孔器可以是固定刀片擴孔器(如圖15-17所示)、
可調節刀片擴孔器或另一種類型的擴孔器。在具有經過或通向其的通訊的靈敏式擴孔器的
實施例中，處理器或位於地面處、在另一個下井工具上或在該擴孔器本身上。在具有包含在
其內的通訊的靈敏式擴孔器的實施例中，處理器必定位於擴孔器本身上。 為了優化鑽井作業和/或井孔設置，要求控制擴孔器的運作。因此，在某些有些擴
孔器的實施例中，在擴孔器中設置控制器和致動器。這些控制器和致動器可以是電動的、液
壓的、機械的或本行業中已知的其它合適的類型。可將信號傳送給控制器，導致該控制器致
動致動器，從而控制擴孔器的動作。例如，可將信號傳送給控制器導致該控制器致動致動器
以使擴孔器臂伸展、收進和/或鎖定。 在某些實施例中，信號可以是個源自地面操作人員的直接指示。可通過諸如泥漿 脈衝、聲響或硬導線管之類的任何多種通訊技術類將該直接命令傳送給位於擴孔器上的控 制器。 一旦控制器接收到了該直接命令，它就會致動也位於擴孔器上的致動器，導致致動器 作出呈所要求的樣式的反應，例如使擴孔器臂收進。 用於致動致動器的各種裝置包括但不限於電動機、內部隔絕的液壓致動器、井孔 流體驅動致動器、壓力致動裝置或鑽柱驅動裝置。例如，可採用壓靠於內部活塞上的液壓流 或壓力來致動擴孔器臂，隨後又可將擴孔器臂推出。此外，可採用球珠跌落裝置來幫助打 開、關閉和或鎖定擴孔器臂的位置。作為另一個例子，可採用電動致動器來限制擴孔器臂的 運動，並將擴孔器鎖定在打開、關閉或部分打開的狀態。電動致動器可以是個螺線管、開關 或電路。作為又一個例子，可採用電動機來致動擴孔器臂。可採用傳感器來確定擴孔器臂 的位置用以確認工具的正常動作。作為另一種替代方式，可採用電動閥來改變擴孔器的活 塞面積，從而改變與擴孔器臂配合所需的致動流或壓力。作為又一種替代方式，可採用斜盤 泵來致動擴孔器臂。電動閥可控制泵的致動或將壓靠在擴孔器臂上或與擴孔器臂相連的活 塞上的壓力釋放。最後，可通過暫時將電動機驅動杆連接至擴孔器臂來致動擴孔器臂。
圖18示出圖1的有線擴孔器IOO，其具有用於改變擴孔器的切割結構的位置的控 制器和致動器。有線擴孔器100還包括設於擴孔器本體105和切割結構113之間的控制器 致動器組件170。每個控制器致動器組件170還包括控制器和致動器，而該控制器一旦通過
14電力和/或通訊線路125接收到信號後就致動致動器來修正切割結構113的位置，例如，將 切割結構113收進以減小井孔直徑，或者使切割結構113擴張以增大井孔直徑。
類似地，圖19示出圖2的有線擴孔器100，其具有用於改變擴孔器的切割結構的位 置的控制器和致動器。在該實施例中，用於電力和/或通訊線路125的通道120通過擴孔 器本體105。因為線路125通過擴孔器本體105，而不是通過擴孔器流通孔IIO，所以在控制 器致動器組件170和線路125之間的跨接結構就不需要了。 如同先前所述的實施例那樣，電力和/或通訊不一定要如圖18和圖19所示連續 經過擴孔器。而可將電力和/或通訊設置成通過擴孔器。此外，電力和/或通訊也不一定要 如圖18和圖19所示貫穿擴孔器，而可僅將其設置至擴孔器或整體地包含在擴孔器內。此 外，如同先前所述的實施例那樣，該有線擴孔器可以是如圖18和圖19所示的固定刀片擴孔 器，也可以是可調節刀片擴孔器，或者是另一種類型的擴孔器。 在具有控制器和致動器的有線擴孔器的另一些實施例中，控制器一旦接收到源自 處理器的信號後，就會致動致動器。如上所述，具有傳感器和藉助於經過工具通訊通向處理 器的接口的有線擴孔器是"靈敏式擴孔器"。在靈敏式擴孔器的一些實施例中，控制器和致 動器可設置在擴孔器上，且控制器可由源自處理器的直接命令來致動。 直接命令可由靈敏式擴孔器的操作人員來發出。或者，該直接命令也可以是個由 作為測量數據之函數且儲存在處理器上的算法所產生的信號或反饋。位於其它下井工具上 的傳感器會測量數據，尤其是有關擴孔器的作業參數以及周圍的鑽井地層結構的地層結構 特性的數據。可將測得的數據傳送給處理器以用作算法的輸入。處理器在接收到了測量數 據後就根據所測得的數量進行算法運算以形成反饋。可藉助於經過工具通訊來將該反饋以 一種信號方式傳送給靈敏式擴孔器。該信號可給靈敏式擴孔器上的控制器下指令以致動致 動器，使該靈敏式擴孔器改進至所要求的樣式。 圖20示出圖15的靈敏式擴孔器100，其具有用於改變擴孔器切割結構的位置的控 制器和致動器。靈敏式擴孔器100還包括設置在擴孔器本體105和切割結構113之間的控 制器致動器組件170。每個控制器致動器組件170還包括控制器和致動器，而該控制器一旦 通過電力和/或通訊線路125接收到信號後就致動致動器來修正切割結構113的位置，例 如，將切割結構113收進以減小井孔直徑，或者使切割結構113擴張以增大井孔直徑。
類似地，圖21示出圖16的有線擴孔器IOO，其具有用於改變擴孔器的切割結構的 位置的控制器和致動器。在該實施例中，用於電力和/或通訊線路125的通道120通過擴 孔器本體105。因為線路125通過擴孔器本體105，而不是通過擴孔器流通孔IIO，所以在控 制器致動器組件170和線路之間的跨接結構就不需要了。 如同先前所述的實施例那樣，電力和/或通訊不一定要如圖20和圖21所示連續 經過擴孔器。而可將電力和/或通訊設置成通過擴孔器。此外，電力和/或通訊也不一定要 如圖20和圖21所示貫穿擴孔器，而可僅將其設置至擴孔器或整體地包含在擴孔器內。此 外，如同先前所述的實施例那樣，該有線擴孔器可以是如圖20和圖21所示的固定刀片擴孔 器，也可以是可調節刀片擴孔器，或者是另一種類型的擴孔器。在具有通過或通至擴孔器的 通訊的靈敏式擴孔器的實施例中，處理器可位於地面處、在另一個下井工具上或在擴孔器 本身上。在具有包含在擴孔器內的通訊的靈敏式擴孔器的實施例中，處理器必定位於擴孔 器本身上。
作為又一種替代方式，直接命令可以是個由作為位於靈敏式擴孔器上的傳感器所 測得的數據的函數的算法所形成的信號或反饋。在這些實施例中，以閉環方式對傳感器數 據作出反應來致動對靈敏式擴孔器部件的控制。這些部件可以是如下的器件例如一些可 調節穩定墊(位於擴孔器刀片前面和後面)，用於控制過度的施加於擴孔器切割刀片上的 扭矩和軸向力、或控制工具的每分鐘轉數的一些附件。傳感器監測擴孔器的狀態，例如振 動、鑽頭上的扭矩、鑽頭上的承重、地層結構特性和每分鐘轉數，而控制器和致動器可致動 相應的穩定墊或附件來控制(限制或調整)工具上的作用力。例如，控制器和致動器可使 穩定墊伸展或收進以使工具的振動減到最小。作為另一個例子，控制器和致動器可有一個 離合器來使鑽柱旋轉，或者有一個彈簧附件來在擴孔器經受高扭矩或高轉速時暫時地吸收 高扭矩。作為又一個例子，控制器和致動器可使附件伸展或收進而修正擴孔器切割刀片上 的承重。作為還有的一個例子，對於來自擴孔器臂上的成像裝置的、表明擴孔器切割刀片並 未切割到地層結構壁的數據作出反應，控制器和致動器可使擴孔器臂在切割刀片處對周圍 地層結構施加更大的壓力。 圖22示出圖20的靈敏式擴孔器100，其中傳感器140所測得的數據用作為由處理 器165所儲存和執行的算法的輸入，以形成反饋或信號。隨後再將該信號傳送給靈敏式擴 孔器100的控制器致動器組件170，給控制器致動器170下指令來修正切割結構113的位 置。這樣，以閉環方式來控制、甚至優化切割結構113的位置。 類似地，圖23示出圖21的靈敏式擴孔器IOO，其也以閉環方式工作來控制切割結 構113的位置。在該實施例中，用於電力和/或通訊的線路125的通道120通過擴孔器本 體105。因為線路125通過擴孔器本體105，而不是通過擴孔器流通孔IIO，所以在控制器致 動器組件170和線路125之間的跨接結構就不需要了。 如同先前所述的實施例那樣，電力和/或通訊不一定要如圖22和圖23所示連續 經過擴孔器。而可將電力和/或通訊設置成通過擴孔器。此外，電力和/或通訊也不一定 要如圖22和圖23所示貫穿擴孔器，而僅設置成通至擴孔器或整體地包含在擴孔器內。此 外，如同先前所述的實施例那樣，該有線擴孔器可以是如圖22和圖23所示的固定刀片擴孔 器，也可以是可調節刀片擴孔器，或者是另一種類型的擴孔器。在具有通過或通至擴孔器的 通訊的靈敏式擴孔器的實施例中，處理器可位於地面處、在另一個下井工具上或是擴孔器 本身上。在具有包含在擴孔器內的通訊的靈敏式擴孔器的實施例，處理器必定位於擴孔器 本身上。 儘管已示出並描述了較佳的實施例，但對於本技術領域內的工作人員來說還可對 其作出修改而不脫離本發明的範圍和內容。這裡所描述的實施例僅為示例性而非限制性 的。可以對系統和裝置作出多種變型和改型，而這些變型和改型都在本發明的範圍之內。例 如，各種部件的相對尺度、製造它們所用的材料以及其它參數都可改變。因此，本發明所要 求保護的範圍並不只限於這裡所描述的實施例，而僅由下述的權利要求書來限定，本發明 的範圍應該包括與權利要求書的主題事項相等同的所有的相應內容。
權利要求
一種用在下井鑽柱上的擴孔器，包括擴孔器本體，所述擴孔器本體含有通過其的通道；以及線路，所述線路位於所述通道內，用以傳輸電力或通訊中的至少一項。
2. 如權利要求1所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體通道包括延伸通過所述擴孔器本體的流通孔。
3. 如權利要求2所述的擴孔器，其特徵在於，還包括饋通組件，所述饋通組件環繞所述線路的至少一部分。
4. 如權利要求1所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體還包括環繞延伸通過所述擴孔器本體的流通孔的壁，並且，所述通道延伸穿過所述壁。
5. 如權利要求1所述的擴孔器，其特徵在於，還包括位於所述擴孔器本體內的傳感器，所述傳感器與所述線路相連接，用以將所述傳感器所測得的數據通過所述線路傳輸出去。
6. 如權利要求5所述的擴孔器，其特徵在於，所述傳感器選自如下傳感器振動傳感器、鑽壓傳感器、鑽頭扭矩傳感器、溫度傳感器、隨鑽壓力傳感器、阻力傳感器、核傳感器、聲響傳感器、核磁共振傳感器、以及地層結構評估傳感器。
7. 如權利要求5所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體還包括切割結構，並且，所述傳感器的位置選自如下位置所述切割結構上方、所述切割結構下方、以及所述切割結構上。
8. 如權利要求5所述的擴孔器，其特徵在於，還包括與所述線路無線連接的傳感器。
9. 如權利要求5所述的擴孔器，其特徵在於，還包括與所述線路相連接、用以接收來自所述傳感器的數據的處理器。
10. 如權利要求9所述的擴孔器，其特徵在於，所述傳感器與所述線路無線連接。
11. 如權利要求9所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器位於選自如下位置的位置處所述擴孔器本體內、地面處、以及另一個下井工具上。
12. 如權利要求1所述的擴孔器，其特徵在於，還包括所述擴孔器是含有可調節刀片的可調節刀片擴孔器；可操作地與所述可調節刀片相連接、用以調節所述可調節刀片的位置的致動器；以及可操作地與所述致動器相連接、用以控制所述可調節刀片的位置的控制器。
13. 如權利要求12所述的擴孔器，其特徵在於，所述控制器構造成可改變所述可調節刀片的切割直徑。
14. 如權利要求12所述的擴孔器，其特徵在於，所述致動器選自如下致動器電動致動器、機械致動器、以及液壓致動器。
15. 如權利要求12所述的擴孔器，其特徵在於，還包括與所述控制器相連接、用以將信號傳輸給所述控制器的處理器，所述信號指令所述控制器致動所述致動器。
16. 如權利要求15所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器位於選自如下位置的位置處所述擴孔器本體內、地面處、以及另一個下井工具上。
17. 如權利要求12所述的擴孔器，其特徵在於，還包括在所述擴孔器本體內的傳感器，所述傳感器與所述線路相連接，用以通過所述線路將所述傳感器測得的數據傳輸出去；以及與所述線路相連接用以接收來自所述傳感器的數據、並與所述控制器相連接用以將信號傳輸給所述控制器的處理器，所述信號指令所述控制器來致動所述致動器。
18. 如權利要求17所述的擴孔器，其特徵在於，所述控制器構造成可改變所述可調節刀片的切割直徑。
19. 如權利要求17所述的擴孔器，其特徵在於，所述致動器選自如下致動器電動致動 器、機械致動器、以及液壓致動器。
20. 如權利要求17所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器位於選自如下位置的位置處所述擴孔器本體內、地面處、以及另一個下井工具上。
21. 如權利要求17所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器產生隨著從所述傳感器接收的數據而變的信號。
22. —種用在下井鑽柱上的擴孔器，包括擴孔器本體，所述擴孔器本體包括延伸通過其至少一部分的通道；以及線路，所述線路位於所述通道內，用以向/從所述擴孔器傳輸電力或通訊中的至少一項。
23. 如權利要求22所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體通道包括延伸通過所述擴孔器本體的流通孔的一部分。
24. 如權利要求23所述的擴孔器，其特徵在於，還包括饋通組件，所述饋通組件環繞所述線路的至少一部分。
25. 如權利要求22所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體還包括環繞延伸通過所述擴孔器本體的流通孔的壁，並且，所述通道延伸穿過所述壁的一部分。
26. 如權利要求22所述的擴孔器，其特徵在於，還包括位於所述擴孔器本體內的傳感器，所述傳感器與所述線路相連接，用以將所述傳感器所測得的數據通過所述線路傳輸出去。
27. 如權利要求26所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體還包括切割結構，並且，所述傳感器的位置選自如下位置所述切割結構上方、所述切割結構下方、以及所述切割結構上。
28. 如權利要求26所述的擴孔器，其特徵在於，還包括與所述線路無線連接的傳感器。
29. 如權利要求26所述的擴孔器，其特徵在於，還包括與所述線路相連接、用以接收來自所述傳感器的數據的處理器。
30. 如權利要求29所述的擴孔器，其特徵在於，所述傳感器與所述線路無線連接。
31. 如權利要求29所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器位於選自如下位置的位置處所述擴孔器本體內、地面處、以及另一個下井工具上。
32. 如權利要求22所述的擴孔器，其特徵在於，還包括所述擴孔器是含有可調節刀片的可調節刀片擴孔器；可操作地與所述可調節刀片相連接、用以調節所述可調節刀片的位置的致動器；以及可操作地與所述致動器相連接、用以控制所述可調節刀片的位置的控制器。
33. 如權利要求32所述的擴孔器，其特徵在於，所述控制器構造成可改變所述可調節刀片的切割直徑。
34. 如權利要求32所述的擴孔器，其特徵在於，所述致動器選自如下致動器電動致動器、機械致動器、以及液壓致動器。
35. 如權利要求32所述的擴孔器，其特徵在於，還包括與所述控制器相連接、用以將信 號傳輸給所述控制器的處理器，所述信號指令所述控制器來致動所述致動器。
36. 如權利要求35所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器位於選自如下位置的位置 處所述擴孔器本體內、地面處、以及另一個下井工具上。
37. 如權利要求32所述的擴孔器，其特徵在於，還包括在所述擴孔器本體內的傳感器，所述傳感器與所述線路相連接，用以通過所述線路將 所述傳感器測得的數據傳輸出去；以及與所述線路相連接用以接收來自所述傳感器的數據、並與所述控制器相連接用以將信 號傳輸給所述控制器的處理器，所述信號指令所述控制器來致動所述致動器。
38. 如權利要求37所述的擴孔器，其特徵在於，所述控制器構造成可改變所述可調節 刀片的切割直徑。
39. 如權利要求37所述的擴孔器，其特徵在於，所述致動器選自如下致動器電動致動 器、機械致動器、以及液壓致動器。
40. 如權利要求37所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器位於選自如下位置的位置 處所述擴孔器本體內、地面處、以及另一個下井工具上。
41. 如權利要求37所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器產生隨著從所述傳感器接 收的數據而變的信號。
42. —種用在下井鑽柱上的擴孔器，包括 擴孔器本體，所述擴孔器本體包括封閉在其內的通道； 線路，所述線路位於所述通道內，用以傳輸電力或通訊中的至少一項；傳感器，所述傳感器位於所述擴孔器本體內，並且與所述線路相連接，用以將所述傳感 器測得的數據通過所述線路傳輸出去；以及處理器，所述處理器位於所述擴孔器本體內，並且與所述線路相連接，用以接收來自所 述傳感器的數據。
43. 如權利要求42所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體通道包括延伸通過所 述擴孔器本體的流通孔。
44. 如權利要求43所述的擴孔器，其特徵在於，還包括饋通組件，所述饋通組件環繞所 述線路的至少一部分。
45. 如權利要求42所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體還包括環繞延伸通過 所述擴孔器本體的流通孔的壁，並且，所述通道延伸穿過所述壁。
46. 如權利要求42所述的擴孔器，其特徵在於，所述擴孔器本體還包括切割結構，並 且，所述傳感器的位置選自如下位置所述切割結構上方、所述切割結構下方、以及所述切 割結構上。
47. 如權利要求42所述的擴孔器，其特徵在於，所述傳感器與所述線路無線連接。
48. 如權利要求42所述的擴孔器，其特徵在於，還包括 所述擴孔器是含有可調節刀片的可調節刀片擴孔器；可操作地與所述可調節刀片相連接、用以調節所述可調節刀片的位置的致動器；以及 可操作地與所述致動器相連接、用以控制所述可調節刀片的位置的控制器。
49. 如權利要求48所述的擴孔器，其特徵在於，所述控制器構造成可改變所述可調節刀片的切割直徑。
50. 如權利要求48所述的擴孔器，其特徵在於，所述致動器選自如下致動器電動致動 器、機械致動器、以及液壓致動器。
51. 如權利要求48所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器與所述控制器相連接，用以 將信號傳輸給所述控制器，所述信號指令所述控制器來致動所述致動器。
52. 如權利要求51所述的擴孔器，其特徵在於，所述處理器產生隨著從所述傳感器接 收的數據而變的信號。
全文摘要
揭示了一種用在下井鑽柱上的有線擴孔器。在某些實施例中，該擴孔器包括擴孔器本體和線路，該擴孔器本體含有通過其的通道，而該線路位於通道內，用以傳輸電力或通訊中的至少一項。在其它實施例中，該擴孔器包括擴孔器本體、線路、傳感器和處理器，該擴孔器含有包括在該擴孔器本體內的通道，該線路位於通道內，用以傳輸電力或通訊中的至少一項，該傳感器和處理器位於擴孔器本體內。傳感器與線路相連接，用以將傳感器測得的數據通過線路傳輸出去，而處理器與線路相連接，用以接收來自傳感器的數據。
文檔編號E21B10/26GK101743376SQ200780053249
公開日2010年6月16日 申請日期2007年6月5日 優先權日2007年6月5日
發明者C·A·馬拉紐克, K·格拉斯, T·A·施羅特 申請人:哈裡伯頓能源服務公司