用于井下套管磨銑系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于磨銑井筒中的套管的系統(tǒng)和方法，其中磨銑系統(tǒng)的上磨銑部分接合磨銑系統(tǒng)的下導(dǎo)向系統(tǒng)的軌道以便定向所述上磨銑部分。所述上磨銑部分沿軌道從第一位置移動(dòng)到第二位置，其中所述上磨銑部分牢固地附貼到下導(dǎo)向部分?；顒?dòng)導(dǎo)向臂被用來(lái)沿活動(dòng)路徑移動(dòng)磨銑部分?；顒?dòng)導(dǎo)向臂上的活塞安置在第一和第二流體腔室之間，其中所述活塞中的通眼在所述兩個(gè)腔室之間形成流體路徑。通過(guò)接近傳感器來(lái)控制通眼中的可調(diào)閥，以變更所述腔室之間的流體流動(dòng)。所述傳感器監(jiān)控磨銑系統(tǒng)的固定點(diǎn)和移動(dòng)點(diǎn)之間的距離。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于井下套管磨銑系統(tǒng)的控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開(kāi)廣泛地涉及一種用于井下磨銑井筒套管中的套管開(kāi)孔的系統(tǒng)，且更特定而言涉及一種控制銑鞋上的重量(特別是在升沉條件下)的井下磨銑系統(tǒng)。
[0002]發(fā)明背景
[0003]在本領(lǐng)域中已眾所周知，鉆地下井以形成進(jìn)入到泥土中的主井筒且接著形成由此橫向地延伸的一或多個(gè)井筒。一般地，首先對(duì)主井筒加套管和注水泥，且接著將導(dǎo)向工具在主井筒中定位于被鎖定在主井筒套管中的適當(dāng)位置的錨結(jié)構(gòu)的頂上。導(dǎo)向工具包括被安置來(lái)導(dǎo)引降入到井筒里去的切割用銑鞋的傾斜表面。更特定而言，工具(常稱(chēng)為造斜器)使切割用銑鞋偏轉(zhuǎn)，使得切割用銑鞋的刀片接合套管，由此準(zhǔn)許在套管和水泥中磨出開(kāi)孔。磨銑主井筒套管中的側(cè)壁開(kāi)孔便于隨后加進(jìn)分支井筒?？山又捎枚ㄏ蜚@井技術(shù)，依照要求指導(dǎo)將分支井筒進(jìn)一步鉆透所述磨出開(kāi)孔。
[0004]接著，通過(guò)將管狀襯管由主井筒插入穿過(guò)先前在主井筒套管和水泥中切開(kāi)的開(kāi)孔且接著進(jìn)入到分支井筒中，對(duì)分支井筒加套管。在典型的分支井筒加套管操作中，襯管稍微向上延伸進(jìn)入主井筒套管中且當(dāng)完成加套管操作時(shí)延伸穿過(guò)開(kāi)孔。這樣，達(dá)成了重疊，其中分支井筒襯管在開(kāi)孔上面被接收在主井筒套管中。
[0005]在某個(gè)磨銑系統(tǒng)中，可采用具有導(dǎo)向表面的芯軸而非造斜器來(lái)推動(dòng)銑鞋刀片而接觸到套管。因此，磨銑系統(tǒng)可一般包括承載切割用銑鞋的芯軸，其中托架底座安置在切割用銑鞋的任一側(cè)上。管狀銑鞋外殼具有在其上形成細(xì)長(zhǎng)軌道的銑鞋外殼開(kāi)口。每個(gè)軌道具有傾斜段和沿銑鞋外殼長(zhǎng)度的實(shí)質(zhì)部分延伸的細(xì)長(zhǎng)平坦段。在切割期間，使芯軸相對(duì)于銑鞋外殼移動(dòng)。具體而言，托架底座沿細(xì)長(zhǎng)軌道滑動(dòng)。軌道的傾斜部分允許切割用銑鞋逐步接合套管以開(kāi)始切割。一旦套管被接合且磨出初始孔，便沿斜坡的細(xì)長(zhǎng)平坦段移動(dòng)切割用銑鞋，由此在套管中磨出細(xì)長(zhǎng)開(kāi)孔。切割用銑鞋內(nèi)徑(ID)進(jìn)入尺寸受到銑鞋外殼尺寸的限制。這樣，由于位于銑鞋外殼頂部的喉部限制了最大銑鞋驅(qū)動(dòng)軸直徑且固定的套銑引鞋限制了銑鞋刀片和驅(qū)動(dòng)軸的最大直徑，使得當(dāng)前系統(tǒng)受到限制。
[0006]但是，這些結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都具有一或多個(gè)缺點(diǎn)，從而使得其使用起來(lái)不方便或不經(jīng)濟(jì)。這些缺點(diǎn)中的一些包括對(duì)要切割的套管開(kāi)孔定位和定向不準(zhǔn)確、固定和釋放銑鞋較復(fù)雜、銑鞋發(fā)生由扭矩造成的不良旋轉(zhuǎn)移位，以及不能夠控制銑鞋上的重量影響(特別是在近海環(huán)境中，其中升沉?xí)焖僮兏娦系闹亓繌亩鴮?dǎo)致銑鞋損壞)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]本公開(kāi)的各種實(shí)施方案將從下文給出的詳細(xì)描述和本公開(kāi)的各種實(shí)施方案的附圖來(lái)更充分地理解。在圖式中，相似的參考數(shù)字可指示相同或功能上類(lèi)似的元件。元件首次出現(xiàn)的圖式一般由對(duì)應(yīng)參考數(shù)字中的最左邊的數(shù)位來(lái)指示。
[0008]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的油氣平臺(tái)的示意性說(shuō)明，所述油氣平臺(tái)具有安置在井筒中的磨銑組件；
[0009]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的圖1的磨銑組件的上磨銑部分的示意性說(shuō)明；
[0010]圖3是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的圖1的磨銑組件的下導(dǎo)向系統(tǒng)的示意性說(shuō)明；
[0011]圖4a和圖4b是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的圖1的磨銑組件的上磨銑部分的示意性說(shuō)明，所述上磨銑部分接合下導(dǎo)向系統(tǒng)；
[0012]圖5是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的圖1的磨銑組件的上磨銑部分的示意性說(shuō)明，所述上磨銑部分被下導(dǎo)向系統(tǒng)充分接合；
[0013]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的磨銑組件的示意性說(shuō)明；
[0014]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的下導(dǎo)向系統(tǒng)的閉鎖組件的剖面圖的示意性說(shuō)明；
[0015]圖8是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的下導(dǎo)向系統(tǒng)的活塞和傳感器的剖面詳細(xì)視圖的示意性說(shuō)明；
[0016]圖9是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于磨銑井筒套管的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]前述公開(kāi)可在各個(gè)示例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是出于簡(jiǎn)單性和清晰性的目的，且本質(zhì)上并不指示所論述的各個(gè)實(shí)施方案和/或配置之間的關(guān)系。此外，本文中為便于描述可使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)(例如，“下方”、“下面”、“下”、“上面”、“上”、“井口(uphole)”、“井下”、“上游”、“下游”等)來(lái)描述如圖中所說(shuō)明的一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(另一些)元件或特征的關(guān)系?？臻g相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在涵蓋除圖中所描繪的定向之外設(shè)備在使用或操作中的不同定向。舉例來(lái)說(shuō)，如果將圖中的設(shè)備翻轉(zhuǎn)，那么被描述為在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件于是將被定向?yàn)樵谒銎渌蛱卣鞯摹吧厦妗?。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“下面”既可以涵蓋上面的定向又可以涵蓋下面的定向。可以其它方式來(lái)定向設(shè)備(例如，旋轉(zhuǎn)90度或處于其它定向)，且同樣可相應(yīng)地解釋本文所使用的空間相對(duì)描述詞。
[0018]最初參考圖1，套管磨銑組件安置在從示意性地說(shuō)明且一般指定為10的近海油氣平臺(tái)鉆井的井筒內(nèi)。半潛式平臺(tái)12定位在海床16下面的油氣層14上方。海底管道18從平臺(tái)12的甲板20延伸到海底井口裝置22，所述海底井口裝置22可包括防噴器24。平臺(tái)12—般可包括起重設(shè)備26、井架28、活動(dòng)塊30、用于管柱(例如，呈實(shí)質(zhì)上管狀并軸向延伸的油管柱36)升降的吊鉤32和轉(zhuǎn)環(huán)34。
[0019]井筒38延伸穿過(guò)包括地層14的各種地層結(jié)構(gòu)，并具有用水泥黏合在其中的套管柱40。安置在井筒38的一部分中的是磨銑系統(tǒng)50，所述磨銑系統(tǒng)50—般具有上磨銑部分52和下導(dǎo)向系統(tǒng)54。
[0020]從下導(dǎo)向系統(tǒng)54向井下延伸的是一或多條通信電纜，例如與一或多個(gè)電裝置可操作地相關(guān)聯(lián)的電纜56，所述電裝置與用于操作井下工具的井下控制器或致動(dòng)器相關(guān)聯(lián)或直接與井下工具(例如，流體流控制裝置)相關(guān)聯(lián)。電纜56可操作為通信媒體，以在下導(dǎo)向系統(tǒng)54和與另一井下裝置(未示出)相關(guān)聯(lián)的電裝置之間傳輸電力、數(shù)據(jù)等。
[0021]從上磨銑部分52向井口延伸的是一或多個(gè)通信電纜，例如延伸到油管柱36和套管40之間的環(huán)部中的表面的電纜58。電纜58可操作為通信媒體，以在表面控制器(未畫(huà)出)和上磨銑部分52之間傳輸電力、數(shù)據(jù)等。
[0022]盡管圖1描繪了水平井筒，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)本公開(kāi)的設(shè)備同樣適合用于具有其它定向的井筒中，包括垂直井筒、斜井筒、多分支井筒等。并且，盡管圖1描繪了近海操作，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)本公開(kāi)的設(shè)備同樣適合用于陸上操作。此夕卜，盡管圖1描繪了加套管鉆孔，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)本公開(kāi)的設(shè)備同樣適合用于無(wú)套管鉆孔型磨銑系統(tǒng)。
[0023]接下來(lái)參考圖2，更詳細(xì)地描繪了上磨銑部分52。上磨銑部分52包括具有一或多個(gè)切割元件或刀片62的銑鞋60。本公開(kāi)并不限于切割元件的類(lèi)型，而是可包括多種切割元件。切割元件62承載于可旋轉(zhuǎn)軸或管64上。管64將旋轉(zhuǎn)力提供給切割元件62。同樣地，切割元件62將軸向平移力提供給切割元件62。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，切割元件62被安置來(lái)在井筒套管(例如，圖1中所示)中磨出開(kāi)口(未示出)。此外，如本領(lǐng)域中所眾所周知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在切割元件62相對(duì)于井筒套管的一部分軸向平移后，即刻可形成細(xì)長(zhǎng)開(kāi)孔(未示出)。
[0024]從銑鞋60向井下延伸的是接合臂65。接合臂65在近端66處固定到銑鞋60且被安置來(lái)從銑鞋60旋轉(zhuǎn)地脫開(kāi)。因此，在一些實(shí)施方案中，軸承68可聯(lián)接臂65和銑鞋60，由此準(zhǔn)許其間發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。位于接合臂65的遠(yuǎn)端70處的是定向和鎖定機(jī)構(gòu)72。在一些實(shí)施方案中，定向和鎖定機(jī)構(gòu)72可包括鎖定夾頭73和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74(例如，徑向延伸的導(dǎo)銷(xiāo))。雖然將定向和鎖定機(jī)構(gòu)74描繪為夾頭和銷(xiāo)，但定向和鎖定機(jī)構(gòu)74可為維持銑鞋60的定向并將上磨銑部分52鎖定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54的任何裝置，如下文所描述。
[0025]在一些實(shí)施方案中，其中導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74是徑向延伸銷(xiāo)，所述銷(xiāo)可加載有彈簧。替代地或另外，銷(xiāo)可為破裂銷(xiāo)或剪切銷(xiāo)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)夾頭73處于第一位置中時(shí)，銷(xiāo)可具有第一徑向延伸位置，且當(dāng)夾頭73處于第二位置中時(shí)，銷(xiāo)可具有第二徑向延伸位置。在第二位置中，夾頭73可相對(duì)于銷(xiāo)74的位置沿管64移動(dòng)，從而將銷(xiāo)74從第一位置向外推到第二位置。
[0026]圖3更詳細(xì)地描繪了下導(dǎo)向系統(tǒng)54的近端76。近端76包括管狀銑鞋外殼78。開(kāi)口80形成在管狀銑鞋外殼78的一部分中。軌道82經(jīng)形成為沿著開(kāi)口80的長(zhǎng)度。軌道82具有:“傾斜”段86，其相對(duì)于下導(dǎo)向系統(tǒng)54的軸線而傾斜；以及“平坦”段88，其實(shí)質(zhì)上與下導(dǎo)向系統(tǒng)54的軸線平行。在一些實(shí)施方案中，可由限定開(kāi)口80的外殼78邊緣來(lái)形成軌道82。在其它實(shí)施方案中，軌道82可為形成在外殼78的側(cè)壁中的一或多個(gè)溝槽或其它導(dǎo)軌90。在一個(gè)實(shí)施方案中，軌道82由位于相對(duì)側(cè)壁中的溝槽或?qū)к壭纬汕页蕌形通道的形狀。在任何情況下，軌道82被安置來(lái)接收上磨銑部分52的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74。舉例來(lái)說(shuō)，在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74為徑向延伸銷(xiāo)的情況下，銷(xiāo)被安置來(lái)就位于軌道內(nèi)并沿軌道滑動(dòng)。
[0027]就軌道82是導(dǎo)軌90而言，如所示，導(dǎo)軌90在管狀外殼78的端部處是開(kāi)放的。在一些實(shí)施方案中(其中導(dǎo)軌90是位于管狀銑鞋外殼78的側(cè)壁中的一或多個(gè)溝槽)，在開(kāi)放端處，導(dǎo)軌90的內(nèi)表面可呈向內(nèi)倒角或可向內(nèi)傾斜以便接合加載有彈簧的銷(xiāo)74并在銷(xiāo)74沿導(dǎo)軌90移動(dòng)時(shí)徑向向內(nèi)推動(dòng)銷(xiāo)74。類(lèi)似地，一或多個(gè)徑向延伸孔徑91可沿導(dǎo)軌90的內(nèi)表面形成在外殼78的側(cè)壁中，以用于接收導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74(例如，加載有彈簧且徑向延伸的銷(xiāo))。
[0028]肩部92被限定為沿著軌道82。在一些實(shí)施方案中，肩部92是限定開(kāi)口80的外殼78邊緣且被安置來(lái)鄰近于軌道82的一端?？讖?4可形成在肩部92中。在一些實(shí)施方案中，孔徑94從下導(dǎo)向系統(tǒng)54的主軸線軸向偏移。
[0029]管狀銑鞋外殼78承載于細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂96的一端處。在一些實(shí)施方案中，下導(dǎo)向系統(tǒng)54可包括攔砂壩98。在一些實(shí)施方案中，攔砂壩98可定位成鄰近于或接近外殼78。[°03°] 轉(zhuǎn)向圖4a和圖4b，上磨銑部分52被說(shuō)明為與下導(dǎo)向系統(tǒng)54(圖4a)對(duì)準(zhǔn)以及與下導(dǎo)向系統(tǒng)54接合(圖4b)。在圖4a中，上磨銑部分52的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74與下導(dǎo)向系統(tǒng)54的軌道82對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，就導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74是徑向延伸銷(xiāo)而言，銷(xiāo)與導(dǎo)軌90對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)如此對(duì)準(zhǔn)時(shí)，上磨銑部分52與下導(dǎo)向系統(tǒng)54軸向?qū)?zhǔn)。在任何情況下，一旦對(duì)準(zhǔn)，上磨銑部分52相對(duì)于下導(dǎo)向系統(tǒng)54的進(jìn)一步軸向移動(dòng)便導(dǎo)致導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74接合軌道82且其后在繼續(xù)軸向移動(dòng)后即刻跟在軌道82后面，如圖4b中所說(shuō)明。
[0031]參考圖5且繼續(xù)參考圖4b，將了解，當(dāng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74沿軌道82移動(dòng)時(shí)，上磨銑部分52將變成從下導(dǎo)向系統(tǒng)54軸向偏移。此外，一旦導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74已從軌道82的第一段86過(guò)渡到軌道82的第二段88，切割元件62便將處于其最外徑向位置處并準(zhǔn)備好開(kāi)始磨出開(kāi)孔(未示出)。
[0032]此外，為確保切割元件62在磨銑操作期間保持恰當(dāng)定向，將上磨銑部分52牢固地附接到下導(dǎo)向系統(tǒng)54。因此，在磨銑操作期間出現(xiàn)巨浪或在磨銑操作期間施加其它力的情況下，上磨銑部分52將保持鎖定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)上磨銑部分52變成從下導(dǎo)向系統(tǒng)54軸向偏移時(shí)，夾頭73與孔徑94對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74可以繼續(xù)沿軌道82活動(dòng)直到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74鄰接肩部92為止。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74可以繼續(xù)沿軌道82活動(dòng)直到夾頭73就位于孔徑94內(nèi)為止。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74可以繼續(xù)沿軌道82活動(dòng)直到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74接合沿著管狀銑鞋外殼78的側(cè)壁的特征(例如，孔徑91)為止。無(wú)論采用上述哪個(gè)實(shí)施方案，上磨銑部分52均被固定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54以達(dá)成后續(xù)操作。在圖5中，將上磨銑部分52說(shuō)明為充分接合到下導(dǎo)向系統(tǒng)54。
[0033]雖然導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74和軌道82已在某些實(shí)施方案中進(jìn)行了描述且其表示具有活動(dòng)路徑(具有第一徑向段和第二軸向段)的跟隨器系統(tǒng)，但將了解，可在不背離本公開(kāi)的情況下利用任何類(lèi)型的跟隨器系統(tǒng)，只要跟隨器系統(tǒng)在徑向上且接著在軸向上推動(dòng)切割元件62并且其后使上磨銑部分52固定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54即可。
[0034]轉(zhuǎn)向圖6，更詳細(xì)地說(shuō)明了磨銑系統(tǒng)50ο如所示，上磨銑部分52被固定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54，如上文所描述。管狀銑鞋外殼78承載于細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂96的一端處。細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂96從導(dǎo)向組件100延伸并可滑動(dòng)地接合導(dǎo)向組件100。在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)型導(dǎo)向臂96包括一或多個(gè)花鍵97，以防止活動(dòng)導(dǎo)向臂96和導(dǎo)向組件100之間發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。一般地，細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂96接合導(dǎo)向組件100，且被安置來(lái)在導(dǎo)向組件100內(nèi)滑動(dòng)以便沿要磨銑的套管的長(zhǎng)度來(lái)導(dǎo)引切割用銑鞋60。如圖6和圖7中所示，導(dǎo)向組件100—般包括管狀主體102，所述管狀主體102包括具有一或多個(gè)花鍵槽106的花鍵段104，所述花鍵槽106被安置來(lái)接合細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂96的花鍵97，由此防止導(dǎo)向臂96(及因此切割用銑鞋60)在平移期間旋轉(zhuǎn)。另外，導(dǎo)向組件100包括閉鎖組件105和氣缸段107。
[0035]閉鎖組件105可包括一或多個(gè)深度和定向機(jī)構(gòu)108，以用于將井筒套管(未示出)中的導(dǎo)向組件100定位在預(yù)定深度處并對(duì)井筒套管(未示出)內(nèi)的導(dǎo)向組件100進(jìn)行方位定向。此類(lèi)深度和定向機(jī)構(gòu)108在本領(lǐng)域中是眾所周知的，且本公開(kāi)并不限于任何特定配置。舉例來(lái)說(shuō)，深度和定向機(jī)構(gòu)108可包括用于接合井筒套管的閉鎖。具體而言，閉鎖上的鍵接合井筒套管(未示出)中的穴以便識(shí)別特定的深度和定向。如本領(lǐng)域中所眾所周知，一旦閉鎖組件105如所描述被恰當(dāng)定位，其后便可使用滑片或某種其它固定機(jī)構(gòu)(未示出)將導(dǎo)向組件100固定在井筒套管中。
[0036]導(dǎo)向組件100還可包括鎖定機(jī)構(gòu)110(例如，剪切銷(xiāo)和/或夾頭或其它裝置)，以在導(dǎo)向組件100延伸到井筒中時(shí)將導(dǎo)向臂96鎖定到導(dǎo)向組件100。一旦導(dǎo)向組件100定位在井筒套管中、鍵接合且滑片固定，便可以操控鎖定機(jī)構(gòu)110以導(dǎo)致活動(dòng)導(dǎo)向臂96從導(dǎo)向組件100松開(kāi)使得導(dǎo)向臂96可以相對(duì)于導(dǎo)向組件100滑動(dòng)。
[0037]參考圖8，更詳細(xì)地說(shuō)明了導(dǎo)向臂96和管狀主體102。如所示，活動(dòng)導(dǎo)向臂96的至少一部分形成用于限定第一流體腔室的內(nèi)部?jī)?chǔ)器112。管狀主體102的一部分形成氣缸114，第二流體腔室被限定在所述氣缸114中。活塞116附接到導(dǎo)向臂96的端部，并可滑動(dòng)地安置在氣缸114中且位于第一流體腔室和第二流體腔室之間。流體113安置在每個(gè)流體腔室(S卩，儲(chǔ)器112和氣缸114)中?；钊?16包括準(zhǔn)許在流體腔室(S卩，儲(chǔ)器112和氣缸114)之間形成流體連通的通眼(through-bore) 118。釋放閥120安置在通眼118中以控制流體113在第一和第二流體腔室(即，儲(chǔ)器112和氣缸114)之間的流動(dòng)。釋放閥120可由控制系統(tǒng)122來(lái)控制?？商峁╇娏ο到y(tǒng)124以將電力提供給控制系統(tǒng)122。雖然控制系統(tǒng)122和電力系統(tǒng)124在一或多個(gè)實(shí)施方案可局部地集成為活塞116的一部分，但其不必如此。電力和/或控制件可以遠(yuǎn)離活塞116。局部電力系統(tǒng)可為電池、電容器等。用于釋放閥120的致動(dòng)媒體也不受限制。在一些實(shí)施方案中，釋放閥120可液壓地致動(dòng)或利用電力系統(tǒng)124電力地致動(dòng)。在任何情況下，前述布置提供用于控制銑鞋60的移動(dòng)的液壓放氣系統(tǒng)。
[0038]傳感器126被安置來(lái)將測(cè)量結(jié)果提供給控制系統(tǒng)122。在一些實(shí)施方案中，傳感器126是被安置來(lái)測(cè)量井筒中的固定點(diǎn)和磨銑系統(tǒng)50的移動(dòng)部件之間的距離的位置傳感器。在一些實(shí)施方案中，傳感器126是被安置來(lái)測(cè)量活塞116和管狀主體102上的固定參考點(diǎn)R之間的距離L的位置傳感器。將了解，參考點(diǎn)R相對(duì)于傳感器126的移動(dòng)是固定的，所述傳感器126可承載于活塞126、臂96或上磨銑部分52的另一部分上。替代地，傳感器可處于固定位置中，例如安裝到導(dǎo)向組件100(其剛性地固定到套管柱)，且可用來(lái)監(jiān)控選擇在磨銑系統(tǒng)的移動(dòng)部件上的參考點(diǎn)R。在任何情況下，傳感器126結(jié)合控制系統(tǒng)122來(lái)監(jiān)控銑鞋60相對(duì)于參考點(diǎn)的位置，并且可以控制閥120以便在升沉事件期間產(chǎn)生對(duì)銑鞋60的更智能控制。雖然在一些實(shí)施方案中將傳感器126描述為由活塞116承載，但將了解，傳感器126可安置在磨銑系統(tǒng)50中的任何位置處，只要其可以用來(lái)監(jiān)控銑鞋60相對(duì)于參考點(diǎn)的位置即可，如所描述。
[0039]可提供密封件128，以本領(lǐng)域中眾所周知的方式實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)表面之間的密封。
[0040]在磨銑操作期間，下導(dǎo)向系統(tǒng)54延伸入例如圖1中所說(shuō)明的加套管的井筒中。如上文所描述，下導(dǎo)向系統(tǒng)54的導(dǎo)向組件100利用深度和定向機(jī)構(gòu)108被固定在套管中，以將導(dǎo)向組件100定位在所要位置處從而磨出套管開(kāi)孔。一旦被定位和固定在適當(dāng)位置，便激活鎖定機(jī)構(gòu)110以導(dǎo)致從導(dǎo)向組件100釋放導(dǎo)向臂96，由此準(zhǔn)許導(dǎo)向臂96相對(duì)于導(dǎo)向組件100移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，鎖定機(jī)構(gòu)110是剪切銷(xiāo)，在這種情況下，向?qū)虮?6施加軸向力以便剪切鎖定機(jī)構(gòu)110。在一些實(shí)施方案中，可通過(guò)上磨銑部分52來(lái)施加軸向力。在其它實(shí)施方案中，可在上磨鲞部分52延伸入井筒中之前施加軸向力。在一些實(shí)施方案中(其中利用上磨銑部分52來(lái)施加軸向力)，可在將切割元件62與井筒套管接合之前施加軸向力，而在其它實(shí)施方案中，一旦對(duì)開(kāi)孔的實(shí)際磨銑已開(kāi)始，便可施加軸向力。
[0041]在任何情況下，一旦下導(dǎo)向系統(tǒng)54被定位，上磨銑部分52便接合下導(dǎo)向系統(tǒng)54。具體而言，上磨銑部分52延伸入井筒套管中并定位成鄰近于下導(dǎo)向系統(tǒng)54。當(dāng)定位成彼此鄰近時(shí)，導(dǎo)致上磨銑部分52的定向和鎖定機(jī)構(gòu)72接合管狀銑鞋外殼78。更具體而言，定向和鎖定機(jī)構(gòu)72接合下導(dǎo)向系統(tǒng)54的軌道82。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74接合軌道82。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74是定位在接合臂65的相對(duì)側(cè)上的徑向延伸銷(xiāo)，且被導(dǎo)致就位于形成在外殼78的相對(duì)側(cè)壁中的導(dǎo)軌90中。
[0042]因此，將了解，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74通過(guò)接合軌道82來(lái)定向銑鞋60(且特定而言，切割元件62)，并定位切割元件62以達(dá)成磨銑操作。
[0043]一旦定向和鎖定機(jī)構(gòu)72已接合軌道82，便激活銑鞋60。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)使軸64旋轉(zhuǎn)來(lái)激活銑鞋60，由此導(dǎo)致切割元件62旋轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施方案中，通過(guò)利用本領(lǐng)域中已知的其它類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)激活銑鞋60，以便激勵(lì)切割元件62。在切割元件62旋轉(zhuǎn)的情況下，向上磨銑部分52施加向下軸向移動(dòng)，由此導(dǎo)致定向和鎖定機(jī)構(gòu)72沿軌道82從第一位置(沿著軌道82的傾斜段86)移動(dòng)到第二位置(鄰近于外殼78的端部)到第二位置(沿著軌道82的平坦段88)。當(dāng)銑鞋60從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，切割元件62開(kāi)始切割鄰近的井筒套管，從而在套管中形成初始開(kāi)口。在一些實(shí)施方案中，繼續(xù)上磨銑部分52的向下相對(duì)移動(dòng)，直到上磨銑部分52牢固地接合到下導(dǎo)向系統(tǒng)54為止。當(dāng)銑鞋60從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，上磨銑部分52變成從下導(dǎo)向系統(tǒng)54軸向偏移。當(dāng)此發(fā)生時(shí)，夾頭73與孔徑94對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74可以繼續(xù)沿軌道82活動(dòng)直到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74鄰接肩部92為止。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74可以繼續(xù)沿軌道82活動(dòng)直到夾頭73就位于孔徑94內(nèi)為止。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74可以繼續(xù)沿軌道82活動(dòng)直到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)74接合沿著管狀銑鞋外殼78的側(cè)壁的特征(例如，孔徑91)為止。無(wú)論采用上述哪個(gè)實(shí)施方案，上磨銑部分52均被固定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54以達(dá)成正在進(jìn)行的操作。
[0044]應(yīng)注意，在一些實(shí)施方案中，當(dāng)定向和鎖定機(jī)構(gòu)72沿軌道82移動(dòng)直到上磨銑部分52固定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54時(shí)，鎖定機(jī)構(gòu)100繼續(xù)保持活動(dòng)導(dǎo)向臂96鎖定到導(dǎo)向組件100。一旦上磨銑部分52固定到下導(dǎo)向系統(tǒng)54(例如，當(dāng)臂65鄰接肩部94時(shí))，便可經(jīng)由上磨銑部分52向鎖定機(jī)構(gòu)110施加軸向力以便從導(dǎo)向組件100釋放導(dǎo)向臂96。
[0045]在任何情況下，在上磨銑部分52附接到下導(dǎo)向系統(tǒng)54(如所描述)且鎖定機(jī)構(gòu)110被釋放的情況下，上磨銑部分52上的持續(xù)向下力將推動(dòng)導(dǎo)向臂96滑動(dòng)穿過(guò)導(dǎo)向組件100，因此為銑鞋60提供活動(dòng)指導(dǎo)(并且與利用細(xì)長(zhǎng)型平坦軌道(沿所述軌道推動(dòng)銑鞋)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)形成對(duì)比)。
[0046]此外，可以通過(guò)位于活動(dòng)導(dǎo)向臂96的端部處的活塞116來(lái)控制活動(dòng)導(dǎo)向臂96移動(dòng)穿過(guò)導(dǎo)向組件100。如所描述，流體113安置在活塞114內(nèi)。當(dāng)向臂96施加向下壓力時(shí)，使活塞114內(nèi)的流體113上的壓力增加。可利用閥120以準(zhǔn)許從活塞114可控地釋放流體113，從而允許切割元件62沿要磨銑的開(kāi)孔的軸線更平滑地移動(dòng)。這允許維持上磨銑部分52上的增加的壓力，由此最小化升沉將導(dǎo)致切割元件62沿要磨銑的開(kāi)孔的軸線跳來(lái)跳去的可能性。在一些實(shí)施方案中，可進(jìn)一步通過(guò)采用傳感器126來(lái)控制切割元件62沿要磨銑的開(kāi)孔的軸線的移動(dòng)速率。具體而言，傳感器126可監(jiān)控距離L?？刂葡到y(tǒng)122可使用來(lái)自傳感器126的輸出，以計(jì)算出活塞116的移動(dòng)速率及因此銑鞋60的移動(dòng)速率。就此而言，基于銑鞋60的所要移動(dòng)速率，可利用控制系統(tǒng)122來(lái)變更流經(jīng)閥120的流體113，所述閥120位于分別由氣缸114和儲(chǔ)器113形成的第一和第二流體腔室之間。
[0047]在圖9中，說(shuō)明了磨銑系統(tǒng)的控制系統(tǒng)112的操作。利用所述系統(tǒng)以在井筒的套管中磨出一或多個(gè)開(kāi)孔。因此，得以鉆出主井筒且套管被用水泥黏合在井筒內(nèi)的適當(dāng)位置。在套管被用水泥黏合在適當(dāng)位置的情況下，使磨銑系統(tǒng)的導(dǎo)向系統(tǒng)延伸于井筒中并沿套管柱將其鎖在適當(dāng)位置從而接近要磨銑的套管柱的一部分。
[0048]在導(dǎo)向系統(tǒng)被鎖在適當(dāng)位置的情況下，可從下導(dǎo)向系統(tǒng)的閉鎖組件釋放活動(dòng)導(dǎo)向臂。在一些實(shí)施方案中，這種釋放可通過(guò)將向下力放置在活動(dòng)導(dǎo)向臂上直到將導(dǎo)向臂固定到閉鎖組件的剪切銷(xiāo)破裂為止來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0049]接下來(lái)，使磨銑系統(tǒng)的上磨銑部分延伸于井筒中且套管銑鞋接合下導(dǎo)向組件的活動(dòng)導(dǎo)向臂(如在步驟910處)。更特定而言，使上磨銑部分的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與由活動(dòng)導(dǎo)向臂承載的外殼上的軌道對(duì)準(zhǔn)。一旦對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)便接合軌道。在一些實(shí)施方案中，此時(shí)，例如通過(guò)其上輸送有上磨銑部分的管狀件的旋轉(zhuǎn)來(lái)激活切割刀片。接著，使導(dǎo)向機(jī)構(gòu)沿軌道移動(dòng)，從而導(dǎo)致切割元件移動(dòng)而接觸到鄰近套管并開(kāi)始在套管中切出開(kāi)口(如在920處)。
[0050]導(dǎo)向機(jī)構(gòu)繼續(xù)沿軌道移動(dòng)以擴(kuò)大開(kāi)口，直到上磨銑部分充分接合由下導(dǎo)向外殼的活動(dòng)導(dǎo)向臂承載的外殼并鎖定到所述外殼中為止。
[0051]在上磨銑部分與下導(dǎo)向系統(tǒng)充分接合的情況下，活動(dòng)導(dǎo)向臂被激活并開(kāi)始沿線性路徑移動(dòng)(如在930處)。當(dāng)導(dǎo)向臂沿路徑移動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)監(jiān)控套管銑鞋的位置并作出調(diào)節(jié)以控制銑鞋上的重量和磨銑速率。就此而言，一旦活動(dòng)導(dǎo)向臂開(kāi)始移動(dòng)，便將用來(lái)控制切割速率的閥調(diào)節(jié)到所要設(shè)定值(如在930處)。當(dāng)磨銑繼續(xù)時(shí)，監(jiān)控固定點(diǎn)和移動(dòng)點(diǎn)之間的距離L(如在步驟940處)。舉例來(lái)說(shuō)，固定點(diǎn)可為在剛性地固定到套管的磨銑系統(tǒng)部件上的參考點(diǎn)，且移動(dòng)點(diǎn)可為在相對(duì)于套管移動(dòng)的磨銑系統(tǒng)部件(例如，銑鞋)上的參考點(diǎn)。在一些實(shí)施方案中，監(jiān)控在磨銑期間可為連續(xù)的。在步驟950處，當(dāng)監(jiān)控當(dāng)前距離L時(shí)，將所達(dá)成的最大距離記錄為L(zhǎng)max。這個(gè)Lmax—般將在正常操作期間不斷增大。如果當(dāng)前距離L開(kāi)始減小(L〈Lmax)，那么打開(kāi)位于上述閉鎖組件的活塞中的放氣閥以允許流體從閉鎖組件的氣缸的流體腔室流到細(xì)長(zhǎng)臂的流體腔室(即，儲(chǔ)器)(如在960處)。開(kāi)放閥準(zhǔn)許銑鞋向上自由移動(dòng)而沒(méi)有任何液壓阻尼。舉例來(lái)說(shuō)，在升沉事件(導(dǎo)致切割元件吊離而不與套管接觸的任何事件)(例如，在波浪作用下位于水表面處的平臺(tái)的上升)后，所監(jiān)控的距離即刻可能增大。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)繼續(xù)監(jiān)控距離L時(shí)，記錄在升沉周期中所達(dá)成的最小距離Lmin。當(dāng)固定點(diǎn)與移動(dòng)點(diǎn)之間的距離L開(kāi)始再次增大時(shí)(L>Lmin)，將閥部分關(guān)閉以限制向下回移而接觸到套管的銑鞋的速度(如在970處)。在步驟980處，當(dāng)當(dāng)前距離L接近最大達(dá)成距離Lmax時(shí)(S卩，銑鞋接近其先前已達(dá)到的最遠(yuǎn)向下位置)，將閥進(jìn)一步關(guān)閉到在先前達(dá)成Lmax時(shí)其所設(shè)定處于的限制位置(即，所要設(shè)定位置)。磨銑在990處繼續(xù)進(jìn)行步驟930-980的監(jiān)控和控制。這樣，可以控制磨銑速率并且可以維持銑鞋上的實(shí)質(zhì)上不變的重量。
[0052]因此，已描述了套管磨銑系統(tǒng)。所述系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可在井口向銑鞋組件和驅(qū)動(dòng)軸提供充分內(nèi)徑進(jìn)入。這允許有可能增大銑鞋的直徑(從而產(chǎn)生更大的第一遍開(kāi)孔，更容易進(jìn)行第二遍磨銑或完全消除對(duì)第二遍的需要)。其還允許驅(qū)動(dòng)軸變堅(jiān)固，因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸無(wú)需穿過(guò)銑鞋外殼(例如，外殼78)的內(nèi)徑。此外，由于沒(méi)有造斜器，所以系統(tǒng)允許回流環(huán)部更大以使切肩返回。另外，在一些實(shí)施方案中，可合并攔砂壩以密封于所磨出的開(kāi)孔的位置下面，從而迫使切肩在井口返回。最后，考慮到磨出孔的更精確位置，所述系統(tǒng)有可能消除對(duì)第二遍磨銑的需要，從而顯著減少安裝鉆機(jī)時(shí)間。
[0053]另外，在一些實(shí)施方案中，當(dāng)磨銑系統(tǒng)沿所要切割路徑移動(dòng)時(shí)，活塞和控制系統(tǒng)最小化升沉的影響和/或銑鞋上的重量改變。此舉提供了具有計(jì)量閥的液壓系統(tǒng)，所述計(jì)量閥在沿切割路徑向下推動(dòng)銑鞋時(shí)從氣缸中放出壓力。此外，在一些實(shí)施方案中，可合并傳感器，以監(jiān)控固定點(diǎn)與磨銑系統(tǒng)的移動(dòng)部件之間的相對(duì)距離并由此控制放氣閥以最小化升沉對(duì)磨銑系統(tǒng)的影響。
[0054]前述實(shí)施方案的額外優(yōu)點(diǎn)是:銑鞋外殼的長(zhǎng)度大大減小，從而基本上消除了現(xiàn)有技術(shù)磨銑系統(tǒng)中流行的軌道的細(xì)長(zhǎng)平坦部分，因?yàn)榍懈钣勉娦^(guò)渡到軌道的短且平坦部分并接著離開(kāi)肩部。
[0055]因此，已描述了一種用于井筒的套管磨銑系統(tǒng)的各種實(shí)施方案。磨銑系統(tǒng)的這些實(shí)施方案一般可包括:磨銑部分，其包括至少一個(gè)切割元件、軸向延伸的接合臂以及位于接合臂的遠(yuǎn)端上的定向和鎖定機(jī)構(gòu)；以及導(dǎo)向系統(tǒng)，其包括:管狀銑鞋外殼，其具有形成在管狀銑鞋外殼的一部分中的開(kāi)口，其中管道沿著所述開(kāi)口的長(zhǎng)度的一部分形成;細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂，其從管狀銑鞋外殼延伸并沿著軸線限定;導(dǎo)向組件，其被安置來(lái)滑動(dòng)地接收活動(dòng)導(dǎo)向臂，其中所述導(dǎo)向組件包括管狀主體和閉鎖組件，所述管狀主體的一部分限定氣缸段。同樣地，已描述了一種用于井筒的套管磨銑系統(tǒng)的其它實(shí)施方案。磨銑系統(tǒng)的這些實(shí)施方案一般可包括:磨銑部分，其包括至少一個(gè)切割元件、軸向延伸的接合臂以及位于接合臂的遠(yuǎn)端上的定向和鎖定機(jī)構(gòu)；導(dǎo)向系統(tǒng)，其包括:管狀銑鞋外殼，其具有形成在管狀銑鞋外殼的一部分中的開(kāi)口，其中管道沿著所述開(kāi)口的長(zhǎng)度的一部分形成;細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂，其從管狀銑鞋外殼延伸并沿著軸線限定;導(dǎo)向組件，其被安置來(lái)滑動(dòng)地接收活動(dòng)導(dǎo)向臂，其中所述導(dǎo)向組件包括管狀主體和閉鎖組件，所述管狀主體的一部分限定氣缸段，其中活動(dòng)導(dǎo)向臂包括內(nèi)部?jī)?chǔ)器和活塞，所述活塞附接到導(dǎo)向臂的端部且被安置來(lái)在導(dǎo)向組件的管狀主體的氣缸段內(nèi)滑動(dòng)，其中活塞包括準(zhǔn)許儲(chǔ)器和氣缸之間形成流體連通的通眼以及安置在通眼中以控制儲(chǔ)器和氣缸之間的流體流動(dòng)的釋放閥；以及傳感器，其被安置來(lái)測(cè)量井筒中的第一點(diǎn)和井筒中的第二點(diǎn)之間的移動(dòng)。
[0056]對(duì)于前述實(shí)施方案中的任一者而言，磨銑系統(tǒng)可包括單獨(dú)或彼此組合的以下元件中的任一者:
[0057]可旋轉(zhuǎn)軸，切割元件承載于所述可旋轉(zhuǎn)軸上。
[0058]軸承，其將臂的近端聯(lián)接到切割元件，由此準(zhǔn)許其間發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0059]定向和鎖定機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
[0060]導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是從臂徑向延伸的銷(xiāo)。
[0061]導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是可從臂徑向延伸的銷(xiāo)，其中當(dāng)夾頭處于第一位置中時(shí)，銷(xiāo)具有第一徑向延伸位置，且當(dāng)夾頭處于第二位置中時(shí)，銷(xiāo)具有第二徑向延伸位置。
[0062]導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是剪切銷(xiāo)。
[0063]定向和鎖定機(jī)構(gòu)包括鎖定夾頭。
[0064]鎖定夾頭被安置來(lái)就位于被限定在管狀銑鞋外殼中的孔徑中，使得當(dāng)夾頭就位于孔徑中時(shí)銑鞋從細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)向臂軸向偏移。
[0065]軌道具有:第一段，其相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂的軸線傾斜；以及第二段，其實(shí)質(zhì)上與導(dǎo)向臂的軸線平行。
[0066]軌道是由外殼開(kāi)口的邊緣而形成。
[0067]軌道具有形成在外殼的側(cè)壁中的導(dǎo)軌。
[0068]導(dǎo)軌是u形通道。
[0069]導(dǎo)軌在管狀外殼的端部處是開(kāi)放的。
[0070]導(dǎo)軌包括位于外殼的側(cè)壁中的溝槽，所述溝槽具有沿導(dǎo)軌的一部分呈向內(nèi)倒角的內(nèi)表面。
[0071 ]徑向延伸的孔徑形成在外殼的相對(duì)側(cè)壁中。
[0072]肩部被限定為沿著軌道。
[0073]肩部是外殼開(kāi)口的邊緣且被安置來(lái)鄰近于軌道的一端。
[0074]孔徑形成在肩部中。
[0075]孔徑從導(dǎo)向臂的軸線軸向偏移。
[0076]細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂包括沿著導(dǎo)向臂長(zhǎng)度的一部分的花鍵。
[0077]導(dǎo)向組件的管狀主體具有花鍵槽，所述花鍵槽被安置來(lái)接合限定在活動(dòng)導(dǎo)向臂上的花鍵。
[0078]閉鎖組件包括深度和定向機(jī)構(gòu)。
[0079]閉鎖組件包括閉鎖，所述閉鎖被安置來(lái)接合井筒套管中的穴。
[0080]導(dǎo)向組件包括鎖定機(jī)構(gòu)，所述鎖定機(jī)構(gòu)被安置來(lái)將導(dǎo)向臂鎖定到導(dǎo)向組件。
[0081 ]導(dǎo)向組件的鎖定機(jī)構(gòu)包括剪切銷(xiāo)。
[0082]攔砂壩被定位成接近管狀銑鞋外殼。
[0083]軌道包括跟隨器系統(tǒng)，所述跟隨器系統(tǒng)限定具有第一徑向段和第二軸向段的活動(dòng)路徑。
[0084]導(dǎo)向系統(tǒng)包括通過(guò)安置在細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)向構(gòu)件的端部上的活塞而分離的第一流體腔室和第二流體腔室。
[0085]—個(gè)流體腔室是形成在活動(dòng)導(dǎo)向臂中的內(nèi)部?jī)?chǔ)器。
[0086]—個(gè)流體腔室是由氣缸的一部分而形成。
[0087]活塞附接到導(dǎo)向臂的端部，并被安置來(lái)在導(dǎo)向組件的管狀主體的氣缸段內(nèi)滑動(dòng)。
[0088]流體安置在儲(chǔ)器和氣缸中。
[0089]活塞包括準(zhǔn)許儲(chǔ)器和氣缸之間形成流體連通的通眼。
[0090]釋放閥安置在通眼內(nèi)。
[0091 ]控制系統(tǒng)用于控制釋放閥的操作。
[0092 ]電力系統(tǒng)用于將電力提供給控制系統(tǒng)。
[0093]控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)集成為活塞的一部分。
[0094]液壓地致動(dòng)釋放閥。
[0095]電力地致動(dòng)釋放閥。
[0096]傳感器被安置來(lái)測(cè)量井筒中的第一點(diǎn)和井筒中的第二點(diǎn)之間的移動(dòng)。
[0097]第一點(diǎn)被限定在導(dǎo)向組件上，且第二點(diǎn)被限定在可相對(duì)于導(dǎo)向組件移動(dòng)的套管磨銑系統(tǒng)的一部分上。
[0098]第一點(diǎn)被限定在套管磨銑系統(tǒng)的固定部分上，且第二點(diǎn)被限定在可相對(duì)于固定部分移動(dòng)的套管磨銑系統(tǒng)的一部分上。
[0099]接近傳感器被安置來(lái)測(cè)量套管磨銑系統(tǒng)的固定部分和第二點(diǎn)之間的相對(duì)距離，所述第二點(diǎn)被限定在可相對(duì)于固定部分移動(dòng)的套管磨銑系統(tǒng)的一部分上。
[0100]接近傳感器安裝在活塞上，且被安置來(lái)測(cè)量活塞和導(dǎo)向組件的管狀主體之間的相對(duì)距離。
[0101]已描述了一種用于磨銑井筒中的套管的方法。所述磨銑方法的實(shí)施方案可包括:通過(guò)銑鞋接合套管磨銑系統(tǒng)的導(dǎo)向系統(tǒng)的軌道;沿軌道將銑鞋從第一位置移動(dòng)到第二位置直到銑鞋被固定到導(dǎo)向系統(tǒng)為止；以及移動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向臂且經(jīng)由導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向組件將銑鞋附接到所述導(dǎo)向臂以便控制銑鞋的移動(dòng)并由此在套管中形成開(kāi)孔。對(duì)于前述實(shí)施方案中的任一者而言，所述方法可包括單獨(dú)或彼此組合的以下步驟中的任一者:
[0102]使套管磨銑系統(tǒng)的導(dǎo)向系統(tǒng)延伸入加套管的井筒中，并將導(dǎo)向系統(tǒng)鎖到套管。
[0103]激活鎖定機(jī)構(gòu)以從導(dǎo)向組件釋放導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向臂，由此準(zhǔn)許導(dǎo)向臂相對(duì)于導(dǎo)向組件移動(dòng)。
[0104]向剪切銷(xiāo)施加軸向力以從導(dǎo)向組件釋放導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向臂，由此準(zhǔn)許導(dǎo)向臂相對(duì)于導(dǎo)向組件移動(dòng)。
[0105]將銑鞋定位成鄰近于導(dǎo)向系統(tǒng)，并導(dǎo)致銑鞋的定向和鎖定機(jī)構(gòu)接合導(dǎo)向系統(tǒng)的管狀銑鞋外殼。
[0106]將導(dǎo)向系統(tǒng)的軌道與銑鞋接合。
[0107]使銑鞋的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就位于導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)軌中。
[0108]激活銑鞋的切割元件。
[0109]向銑鞋施加向下軸向力以沿軌道將銑鞋從沿著軌道的傾斜段的第一位置移動(dòng)到鄰近于導(dǎo)向系統(tǒng)外殼的端部的第二位置。
[0110]通過(guò)沿軌道移動(dòng)銑鞋而在套管中形成初始開(kāi)口。
[0111]將銑鞋固定到導(dǎo)向系統(tǒng)的端部。
[0112]當(dāng)銑鞋沿軌道從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，導(dǎo)致銑鞋變成從導(dǎo)向系統(tǒng)軸向偏移。
[0113]將導(dǎo)向系統(tǒng)中的開(kāi)口與銑鞋的夾頭接合，以將銑鞋附接到導(dǎo)向系統(tǒng)。
[0114]移動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向臂，且經(jīng)由導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向組件將銑鞋附接到所述導(dǎo)向臂。
[0115]利用位于導(dǎo)向臂的端部處的活塞來(lái)控制導(dǎo)向臂的移動(dòng)。
[0116]調(diào)節(jié)活塞中的閥以控制第一腔室和第二腔室之間的流體流動(dòng)，由此控制導(dǎo)向臂的移動(dòng)。
[0117]采用接近傳感器以控制閥調(diào)節(jié)。
[0118]利用接近傳感器來(lái)控制第一腔室和第二腔室之間的流體流動(dòng)。
[0119]利用接近傳感器來(lái)監(jiān)控距離L。
[0120]鉆出井筒，將套管柱用水泥黏合在井筒內(nèi)的適當(dāng)位置，使導(dǎo)向系統(tǒng)延伸入井筒中并沿套管柱將其鎖在適當(dāng)位置從而接近要磨銑的套管柱的一部分。
[0121]調(diào)節(jié)銑鞋上的重量。
[0122]采用閥來(lái)控制銑鞋上的重量。
[0123]采用閥來(lái)控制磨銑速率。
[0124]選擇固定點(diǎn)和移動(dòng)點(diǎn)，并監(jiān)控這兩個(gè)點(diǎn)之間的距離。
[0125]基于所監(jiān)控的距離來(lái)調(diào)節(jié)閥。
[0126]如果所監(jiān)控的距離開(kāi)始減小，那么將閥從第一位置打開(kāi)到第二位置以允許流體從氣缸中的儲(chǔ)器流到細(xì)長(zhǎng)臂中的儲(chǔ)器。
[0127]一旦閥已打開(kāi)，便繼續(xù)監(jiān)控距離，且當(dāng)所監(jiān)控的距離開(kāi)始增大時(shí)，至少部分地將閥從第二位置關(guān)閉到在第一和第二位置之間的第三位置。
[0128]一旦閥已部分地關(guān)閉，便繼續(xù)監(jiān)控距離，且當(dāng)所監(jiān)控的距離接近先前的最大距離時(shí)，調(diào)節(jié)閥以將其從第二位置關(guān)閉到第四位置。
[0129]第四位置與第一位置相同。
[0130]雖然已示出和描述了各種實(shí)施方案和方法，但本公開(kāi)并不限于此類(lèi)實(shí)施方案和方法且將理解為包括將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所顯而易見(jiàn)的所有修改和變化。因此，應(yīng)理解，本公開(kāi)并不意欲限于所公開(kāi)的特定形式。相反，意欲涵蓋在如由所附權(quán)利要求書(shū)定義的本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于井筒的套管磨銑系統(tǒng)，所述磨銑系統(tǒng)包括: 磨銑部分，其包括至少一個(gè)切割元件、軸向延伸的接合臂以及位于接合臂的遠(yuǎn)端上的定向和鎖定機(jī)構(gòu)；以及 導(dǎo)向系統(tǒng)，其包括:管狀銑鞋外殼，其具有形成在管狀銑鞋外殼的一部分中的開(kāi)口，其中管道沿著所述開(kāi)口的長(zhǎng)度的一部分形成;細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂，其從所述管狀銑鞋外殼延伸并沿著軸線限定;導(dǎo)向組件，其被安置來(lái)滑動(dòng)地接收所述活動(dòng)導(dǎo)向臂，其中所述導(dǎo)向組件包括管狀主體和閉鎖組件，所述管狀主體的一部分限定氣缸段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述定向和鎖定機(jī)構(gòu)包括鎖定夾頭，并且所述管狀銑鞋外殼包括肩部，所述肩部具有安置在其中用于接收所述鎖定夾頭的開(kāi)口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述定向和鎖定機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括從所述臂徑向延伸的銷(xiāo)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述軌道具有:第一段，其相對(duì)于所述細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂的所述軸線傾斜;以及第二段，其實(shí)質(zhì)上與所述導(dǎo)向臂的所述軸線平行。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述軌道包括形成在所述外殼的側(cè)壁中的導(dǎo)軌。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)軌在所述管狀外殼的端部處是開(kāi)放的。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨銑系統(tǒng)，其還包括被定位成接近所述管狀銑鞋外殼的攔砂壩。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述活動(dòng)導(dǎo)向臂包括內(nèi)部?jī)?chǔ)器和活塞，所述活塞附接到所述導(dǎo)向臂的端部且被安置來(lái)在所述導(dǎo)向組件的所述管狀主體的所述氣缸段內(nèi)滑動(dòng)，其中所述活塞包括準(zhǔn)許所述儲(chǔ)器和所述氣缸之間形成流體連通的通眼。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磨銑系統(tǒng)，其還包括釋放閥，所述釋放閥安置在所述通眼中以控制所述儲(chǔ)器和所述氣缸之間的所述流體流動(dòng)。11.根據(jù)權(quán)利要求1或8或9或10所述的磨銑系統(tǒng)，其還包括傳感器，所述傳感器被安置來(lái)測(cè)量所述井筒中的第一點(diǎn)和所述井筒中的第二點(diǎn)之間的移動(dòng)。12.根據(jù)權(quán)利要求1或8或9或10所述的磨銑系統(tǒng)，其還包括接近傳感器，所述接近傳感器被安置來(lái)測(cè)量所述套管磨銑系統(tǒng)的固定部分和所述第二點(diǎn)之間的相對(duì)距離，所述第二點(diǎn)被限定在可相對(duì)于所述固定部分移動(dòng)的所述套管磨銑系統(tǒng)的一部分上。13.一種用于井筒的套管磨銑系統(tǒng)，所述磨銑系統(tǒng)包括: 磨銑部分，其包括至少一個(gè)切割元件、軸向延伸的接合臂以及位于接合臂的遠(yuǎn)端上的定向和鎖定機(jī)構(gòu)； 導(dǎo)向系統(tǒng)，其包括:管狀銑鞋外殼，其具有形成在管狀銑鞋外殼的一部分中的開(kāi)口，其中管道沿著所述開(kāi)口的長(zhǎng)度的一部分形成;細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂，其從所述管狀銑鞋外殼延伸并沿著軸線限定;導(dǎo)向組件，其被安置來(lái)滑動(dòng)地接收所述活動(dòng)導(dǎo)向臂，其中所述導(dǎo)向組件包括管狀主體和閉鎖組件，所述管狀主體的一部分限定氣缸段，其中所述活動(dòng)導(dǎo)向臂包括內(nèi)部?jī)?chǔ)器和活塞，所述活塞附接到所述導(dǎo)向臂的端部且被安置來(lái)在所述導(dǎo)向組件的所述管狀主體的所述氣缸段內(nèi)滑動(dòng)，其中所述活塞包括準(zhǔn)許所述儲(chǔ)器和所述氣缸之間形成流體連通的通眼以及安置在所述通眼中以控制所述儲(chǔ)器和所述氣缸之間的所述流體流動(dòng)的釋放閥；以及 傳感器，其被安置來(lái)測(cè)量所述井筒中的第一點(diǎn)和所述井筒中的第二點(diǎn)之間的移動(dòng)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述軌道具有:第一段，其相對(duì)于所述細(xì)長(zhǎng)型活動(dòng)導(dǎo)向臂的所述軸線傾斜;以及第二段，其實(shí)質(zhì)上與所述導(dǎo)向臂的所述軸線平行。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磨銑系統(tǒng)，其中所述軌道包括形成在所述外殼的側(cè)壁中的導(dǎo)軌，其中所述導(dǎo)軌在所述管狀外殼的端部處是開(kāi)放的。16.一種用于磨銑井筒中的套管的方法，所述方法包括: 通過(guò)銑鞋接合套管磨銑系統(tǒng)的導(dǎo)向系統(tǒng)的軌道； 沿所述軌道將所述銑鞋從第一位置移動(dòng)到第二位置直到所述銑鞋被固定到所述導(dǎo)向系統(tǒng)為止；以及 移動(dòng)所述導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向臂且通過(guò)所述導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向組件將所述銑鞋附接到所述導(dǎo)向臂以便控制所述銑鞋的移動(dòng)并由此在所述套管中形成開(kāi)孔。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其還包括:通過(guò)變更第一腔室和第二腔室之間的流體流動(dòng)來(lái)控制所述導(dǎo)向臂的移動(dòng)。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中變更所述流體流動(dòng)包括:測(cè)量所述井筒中的第一固定點(diǎn)和第二點(diǎn)之間以及第一腔室和第二腔室之間的距離改變；以及調(diào)節(jié)定位在所述兩個(gè)腔室之間的閥。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其還包括:選擇固定點(diǎn)和移動(dòng)點(diǎn)并監(jiān)控所述兩個(gè)點(diǎn)之間的所述距離；以及基于所述所監(jiān)控的距離來(lái)調(diào)節(jié)閥以控制第一腔室和第二腔室之間的所述流體流動(dòng)。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中如果所監(jiān)控的距離開(kāi)始減小，那么將所述閥從第一位置打開(kāi)到第二位置以允許流體從所述氣缸中的儲(chǔ)器流到所述細(xì)長(zhǎng)臂中的儲(chǔ)器。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中一旦所述閥已打開(kāi)，則繼續(xù)監(jiān)控所述距離，且當(dāng)所述所監(jiān)控的距離開(kāi)始增大時(shí)，至少部分地將所述閥從所述第二位置關(guān)閉到在所述第一和第二位置之間的第三位置。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中一旦所述閥已部分地關(guān)閉，則繼續(xù)監(jiān)控所述距離，且當(dāng)所述所監(jiān)控的距離接近先前的最大距離時(shí)，調(diào)節(jié)所述閥以將其從所述第二位置關(guān)閉到第四位置。
【文檔編號(hào)】E21B17/02GK105992860SQ201380080802
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2013年12月31日
【發(fā)明人】A·S·簡(jiǎn)德雷, S·A·特爾福
【申請(qǐng)人】哈里伯頓能源服務(wù)公司