[发明专利]井下工具的作动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一井下工具，其包括：

-一管状主体，其配备一轴向腔的，

-一空心活塞，其能够在所述轴向腔内滑动且经受可变化的差动 的液动压力，以及

-一作动装置，其作动所述空心活塞。

背景技术

已知该类型的井下工具，例如在一钻探孔内使用的扩张和稳固工 具。

扩张或其它类型的钻井工具必须与固定地保持在管状主体内部的 空心活塞一起下降，且随后，当钻井工具就位时，空心活塞可以被作动。 已经设计过活塞的锁闭系统，所述活塞的锁闭系统在一关闭位置中把空心 活塞轴向地保持在一静定位置，且通过电控装置被引到松开位置。

然而，通常，更经常的是借助由钻探泥浆形成的流体，以液动压 力方式对空心活塞的作动进行操控。当所述泥浆在把钻井工具连接于表面 的钻杆总成内流动时，被作动装置固定的活塞经受向上或向下作用于活塞 的差动压力。作动装置设置延长活塞的一管状延伸部分。该延伸部分的端 部通过剪切销被固定地保持在一管状套筒内。套筒支靠在形成挡块且被固 定在工具的管状主体上的一套圈上。该挡块防止经受差动压力的活塞活动， 且因此在管状套筒上产生牵引力，以至于该压力始终小于一预定的阈值。

剪切销定直径成大于上述阈值的活塞的牵引力引起剪切销的剪切 且松开空心活塞，所述空心活塞因此可以在钻井工具的管状主体的轴向腔 内滑动。在所述钻井工具为扩张工具的情况下，成为作动器的活塞，因此 允许切削臂展开。

一方面，剪切销所定的直径值介于休眠模式下——即当空心活塞 未被作动时——的钻井工具使用限度与钻井工具可接受或钻井泵可支配的 最大压力的限度之间。

为了不限制休眠模式下的钻井工具的工作能力，且避免——这并 非总是可能——意外作动的风险，所述意外作动可能例如由压力中断生成， 剪切销的直径被设置尽可能最高。剪切由管状套管被滚珠临时闭塞和/或由 钻探泥浆的压力的大大增加而引起。由动力活塞(piston moteur)存储的 主要能量在由剪切销断裂引起的活塞松开时必须被消除。造成的冲击可以 引起零件的变形并有损工具的以后运行。

另一方面，经验表明，零件之间的死容积和间隙可以妨碍工具的 机械的良好运行。事实上，钻探泥浆中存在的颗粒可以被压缩或被水泥粘 合在这些地方，从而阻碍或防止零件运动。

发明内容

本发明的目的在于开发一作动装置，所述作动装置不会经受空心 活塞意外作动的风险，且无需耗费较大能量就能允许空心活塞选择性地被 作动，从而在钻井工具的轴向腔内以总是恰当的方式松开空心活塞。有利 地，安全措施被设置用来避免钻井工具的零件的运动不会被钻探泥浆阻挡 或阻碍。

通过诸如开头所示的一作动装置来解决这些问题，该作动装置包 括：

-一卡键元件，其与所述空心活塞连接，所述卡键元件从所述空 心活塞的一静定位置开始朝向一隐退位置移动，在所述静定位置中，所述 卡键元件抵抗差动压力地被保持挡靠着一管状主体的支撑件；在所述隐退 位置，所述卡键元件不挡靠着所述支撑件，且松开所述空心活塞，，

-所述卡键元件的一胀紧式管状套筒，其在所述卡键元件的所述 静定位置，通过至少一剪切销连接于空心活塞，并防止所述卡键元件从其 空心活塞的所述静定位置向所述隐退位置移动，以及

-胀紧式管状套筒的临时闭塞装置，其在闭塞位置引起在所述管 状套筒上的液动压力升高到超出一预定的阈值，其中，所述至少一剪切销 在该阈值处发生剪切，且引起所述胀紧式管状套筒滑动至一松开位置，从 而允许所述卡键元件从所述空心活塞的所述静定位置向其隐退位置移动。