[实用新型]可伸出部件和具有该可伸出部件的井下工具

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及油气钻井和随后对井筒周围的地下岩层的调查。更具体地，本实用新型涉及用于使工具部件脱离井筒壁或从井筒壁“扯下”工具部件的装置。

背景技术

井通常被钻入地下或海底以采出油和气的天然矿藏，以及其它截留在地壳的地质岩系中的期望物质。一般利用附接在“钻柱”下端的钻头来钻井。钻井流体或“泥浆”一般通过钻柱向下泵送到钻头。钻井流体对钻头进行润滑和冷却，并且在钻柱和井筒壁之间的环空中将钻屑运回到地面。

为了进行成功的油气勘探，必须具有有关井筒所穿过的地下地层的信息。例如，标准地层评价的一个方面涉及地层压力和地层渗透率的测量。这些测量对于预测开采能力和地下地层的开采持续时间是必不可少的。

测量地层和流体性质的一种技术包括将“钢丝绳”工具下入井中以测量地层性质。钢丝绳工具是从钢丝绳悬吊下来并与置于地面上的控制系统电通信的测量工具。该工具被下入井中以便能够测量期望深度处的地层性质。典型的钢丝绳工具可包括探针，该探针可被压靠在井筒壁上以建立与地层的流体连接。这种类型的钢丝绳工具通常被称作“地层测试器”。地层测试器使用探针测量地层流体的压力并产生用于确定流体流动性或地层渗透率的压力脉冲。地层测试器工具也可提取地层流体样品，所述流体样品随后被输送到地面以进行分析或者在井下进行分析。

为了使用任何钢丝绳工具，不论该工具是电阻率、孔隙度还是地层测试工具，钻柱必须从井中移出使得该工具能够下入井中。这被称作沿井身向上“起下”(＂trip＂uphole)。此外，钢丝绳工具必须下入到通常位于井眼底部或其附近的感兴趣的层。移出钻柱和将钢丝绳工具下入井下的组合是费时的，根据井筒的深度可能要花几个小时。因为“起下”钻杆和把钢丝绳工具下入井筒需要很多费用和很长的钻进时间，所以只有当确实需要信息时或者当因为例如更换钻头之类的另一原因起下钻柱时，才一般会使用钢丝绳工具。钢丝绳地层测试器的示例例如在美国专利No.3,934,468、No.4,860,581、No.4,893,505、No.4,936,139和No.5,622,223中描述。

为了避免与起下钻柱相关的停工时间或使其最小化，已经开发出用于测量地层性质的另一技术，其中工具和装置被定位在钻井系统中的钻头附近。因此，地层测量在钻井过程中进行，本领域中一般使用的术语是“MWD”(随钻测量)和“LWD”(随钻测井)。各种井下MWD和LWD钻井工具可在市场上买到。

MWD一般是指测量钻头轨迹以及井筒温度和压力，而LWD是指测量地层参数或性质，例如电阻率、孔隙度、渗透率和声速等。诸如地层压力的实时数据允许钻井团队决定钻进过程中钻井泥浆的重量和成分以及决定钻速和钻压。虽然LWD和MWD对于本领域技术人员具有不同的含义，但是区别之处与本公开没有密切关系，因此本公开不区分这两个术语。此外，LWD和MWD不是必须在钻头实际开凿地层时进行。例如，LWD和MWD可以发生在钻井过程中的中断期间，例如当钻头暂停以进行测量时，而此后继续钻进。在钻进的间歇中断期间进行的测量仍被认为是“随钻”，因为它们不需要起下钻柱。

不论是在钢丝绳操作期间还是随钻时进行地层评价，都经常需要将来自地层的流体抽吸到用于测试和/或取样的井下工具中。各种取样装置(一般称作探针)从井下工具伸出以与井筒周围的地层建立流体连通并将流体抽吸到井下工具中。典型的探针是从井下工具伸出并定位成抵靠井筒侧壁的圆形元件。探针端部的橡胶封隔器被用于产生与井筒侧壁的密封。用于形成与井筒侧壁的密封的另一装置被称作双向封隔器。利用双向封隔器，两个弹性环围绕工具径向展开以隔离位于两者之间的井筒的一部分。环与井筒壁形成密封，并允许流体被吸入井筒的隔离部分中并进入井下工具的入口。