CN103210169A - 供具有可延伸部件的钻地工具使用的状态指示器以及制作和使用这种状态指示器和钻地工具的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定可延伸装置中的可延伸部件的位置的状态指示器。状态指示器被配置为减小贯穿可延伸的流体路径的一部分的截面面积以使得在可延伸装置的可延伸部件位于延伸位置中时增加流体路径内的流体的压力。通过确定流体路径内的流体的压力，人们可以确定流体路径内的状态指示器的位置并且由此确定可延伸装置的可延伸部件位于延伸位置还是回缩位置中。

Description

供具有可延伸部件的钻地工具使用的状态指示器以及制作和使用这种状态指示器和钻地工具的方法

优先权声明

本申请要求2010年10月4日提交的、序列号为61/389，578、名称为STATUS INDICATORS FOR USE IN EARTH-BORINGTOOLS HAVING EXPANDABLE REAMERS AND METHODS OFMAKING AND USING SUCH STATUS INDICATORS ANDEARTH-BORING TOOLS的美国临时申请的申请日的权益。

技术领域

本公开的实施例通常涉及用于适用于地下钻孔的工具的状态指示器，并且，更具体地涉及用于确定可延伸扩眼器装置位于延伸位置还是回缩位置的远程状态指示器。

背景技术

可延伸扩眼器通常用于扩张地下井孔。通常，在钻探油井、天然气井和地热井中，安装并且粘接套管以阻止井孔壁坍塌到地下井孔中，同时为后续钻井操作提供必需的支撑以达到更大的深度。通常还安装套管以隔离不同的地层，以阻止地层流体的横向流动以及能够在钻凿井孔时控制地层流体和压力。为了增大之前钻凿的井孔的深度，将新的套管铺设在先前的套管内并且延伸至其下方。尽管增加额外的套管允许井孔达到更大的深度，但是它具有使井孔变窄的缺陷。由于钻头和任何进一步的套管必须穿过已有套管，因此井孔变窄限制了任何后续井段的直径。正如人们不希望井孔直径缩小是因为它们限制了通过井孔的油和气的流体产量的那样，人们通常希望扩张地下井孔以提供较大井孔直径，用于在先前安装的套管以外安装额外的套管以及能够通过井孔获得更好的烃类流体产量。

已经采用了各种方法用于扩张井孔直径。用于扩张地下井孔的一个常规方法包括使用偏心钻头和双心钻头。例如，具有横向延伸或者扩张的切削部分的偏心钻头围绕它的轴旋转以产生扩张的井孔直径。在申请号为4,635,738的美国专利中公开了偏心钻头的示例，所述专利被转让给本公开的受让人。双心钻头组件采用具有横向偏移轴线的两个纵向叠置的钻头部分，当所述两个纵向叠置钻头部分旋转时产生扩张的井孔直径。在申请号为5,957,223的美国专利中公开了双心钻头的示例，所述专利也被转让给本公开的受让人。

用于扩张地下井孔的另一个常规方法包括采用在其远端处具有引导钻头的延伸井底组件和在该引导钻头上方一定距离处的扩眼器组件。由于组件的延伸特性和引导钻头允许在其穿过井孔中的井径缩小点时具有更大的柔韧性并且允许具有有效地稳定引导钻头的机会以使得引导钻头和下面的扩眼器将穿过用于井孔的路径，因此该装置允许使用任何常规旋转的钻头类型（例如，钻岩钻头或者切削型钻头）。延伸井底组件的该方面在定向钻井中尤其重要。本公开的受让人为此设计为扩眼结构（所谓的“扩眼器翼片”），其通常包括具有在其顶部处螺纹连接的打捞颈和在其底部处同样螺纹连接的夹钳管芯表面的管状主体。例如，美国专利RE36,817和5,495,899（两者都被转让给本公开的受让人）公开了包括扩眼器翼片的扩眼结构。扩眼器翼片工具的上中部分包括通常从管状主体径向地向外突起的一个或者多个纵向延伸叶片，并且在所述叶片上配置PDC切削元件。

如上所述，常规可延伸扩眼器可以被用于扩张地下井孔并且可以包括枢轴地或者铰接地固定至管状主体并且依照例如由Warren的美国专利No.5,402,856公开的通过设置在其中的活塞致动的叶片。另外，Akesson等人的美国专利No.6,360,831公开了包括配备有至少两个孔开口臂的主体的常规钻孔开启器，所述孔开口臂具有可以通过暴露于流过主体的钻井流体的压力而从主体中的静止位置移动至活动位置的切削装置。最初缩回这些扩眼器中的叶片以使工具能够穿过钻柱上的井孔，并且一旦工具超出套管的端部，就延伸叶片以便可以在套管下面增加孔径。

附图简述

尽管说明书以权利要求书来结束，该权利要求书特别指出和清楚地要求什么被视为本公开的实施例，当结合附图阅读时，从以下本公开的一些实施例的描述可以更容易地确定本公开的实施例的各种特征和优点，其中：

图1示出了本公开的可延伸扩眼器装置的实施例的侧视图；

图2示出了由图1中的剖面线2-2指示的平面中的可延伸扩眼器装置的横向剖视图；

图3示出了在图1中示出的可延伸扩眼器装置的纵向剖视图；

图4示出了当可延伸扩眼器装置在回缩位置中时在图1中示出的可延伸扩眼器装置的底部部分的放大剖视图；

图5示出了当可延伸扩眼器装置在延伸位置中时在图1中示出的可延伸扩眼器装置的底部部分的放大剖视图；

图6示出了在图4中示出的可延伸扩眼器装置的底部部分中的本公开的状态指示器的实施例的放大剖视图；

图7示出了在图5中示出的可延伸扩眼器装置的底部部分中的本公开的状态指示器的实施例的放大剖视图；

图8a-8e示出了本公开的状态指示器的其它实施例的剖视图；以及

图9示出了作为阀活塞移动的距离X的函数的阀活塞内钻井流体压力的简化图。

具体实施方式

这里所提供的图示在一些情况下不表示任何具体的钻地工具、可延伸扩眼器装置、状态指示器或者钻地工具的其它特征的实际视图，仅仅是用于描述本公开实施例的理想化表示。另外，附图之间相同的元件可以保持相同的附图标记。

正如这里所使用的，术语“远端”、“近端”、“顶部”和“底部”是用于描述可延伸装置、套筒或者接头相对于将要钻探的地层表面的相对术语。在钻井或者扩眼操作期间，当可延伸装置、套筒或者接头设置在延伸至地层中的钻孔中时，可延伸设备、套筒或者接头的“远端”或者“底部”部分是相对比较远离地层表面的部分。在钻井或者扩眼操作期间，当可延伸装置、套筒或者接头设置在延伸至地层中的钻孔中时，可延伸装置、套筒或者接头的“近端”或者“顶部”部分是相对比较接近地层表面的部分。

在图1中示出了本公开的可延伸扩眼器装置100的示例实施例。可延伸扩眼器装置100可以包括具有纵向轴线L₈的通常为圆柱形的管状主体108。可延伸扩眼器装置100的管状主体108可以具有远端190、近端191和外表面111。可延伸扩眼器装置100的管状主体108的远端190可以包括用于将远端190连接至钻柱的另一个部分或者例如一个或者多个钻铤（装有用于钻凿井孔的引导钻头）的井底组件（BHA）的另一个部件的螺纹（例如，阳螺纹构件）。在一些实施例中，可延伸扩眼器装置100可以包括连接至扩眼器主体108的下盒连接的下接头109。类似地，可延伸扩眼器装置100的管状主体108的近端191可以包括用于将近端191连接至钻柱的另一个部分（例如，上接头（未示出））或者井底组件（BHA）的另一个部件的螺纹（例如，阴螺纹构件）。

三个滑动部件（例如，叶片101、稳定器块等）以周向隔开关系定位地保持在管状主体108中（如下所述），并且可以沿着可延伸扩眼器装置100设置在位于第一远端190与第二近端191中间的位置处。叶片101可以由钢、碳化钨、颗粒基体复合材料（例如，分散于整个金属基体材料中的硬颗粒）或者本领域已知的其它适用材料组成。叶片101在可延伸扩眼器装置100的管状主体108内保持初始回缩位置，但是可以响应于施加的液压压力而移动至延伸位置以及在需要时移动至回缩位置。可延伸扩眼器装置100可以被配置为使得叶片101与井孔周围的地层壁接合，其中可延伸扩眼器装置100被设置用于在叶片101位于延伸位置时去除地层材料，但是不可以操作用于在叶片101位于回缩位置时与井筒内的地层壁接合。虽然可延伸扩眼器装置100包括三个叶片101，但是可以预期的是，可以使用一个、两个或者多于三个叶片以使优点凸起。此外，虽然可延伸扩眼器装置100的叶片101沿着管状主体108围绕纵向轴线L₈周向对称布置，但是叶片还可以周向非对称定位而且关于纵向轴线L₈非对称。可延伸扩眼器装置100还可以包括多个稳定器衬垫用于在钻井或者扩眼过程期间稳定可延伸扩眼器装置100的管状主体108。例如，可延伸扩眼器装置100可以包括上部硬化表面衬垫105、中部硬化表面衬垫106和下部硬化表面衬垫107。

图2示出了在图1中沿其中所示剖面线2-2示出的可延伸装置100的剖视图。如在图2中所示，管状主体108封闭纵向贯穿管状主体108的流体通道192。流体通道192引导流体基本穿过内孔151。流体可以以绕过关系穿过管状主体108的纵向内孔151（和阀活塞128的纵向内孔）中的流体通道以基本上保护叶片101避免暴露于钻井流体，尤其是在横向方向上或者垂直于纵向轴线L₈（图1）。夹带颗粒流体不太可能产生积累或者通过保护叶片101避免暴露于流体而妨碍可延伸扩眼器装置100的运行情况。然而，可以认识到，叶片101的有益保护对于可延伸扩眼器装置100的操作不是必需的，其中，如在下面进一步详细解释的，操作（即，从初始位置、延伸位置和回缩位置的延伸）通过轴向指向力（其是流体压力和弹簧偏置力的净效应）进行。在该实施例中，如本文以下所述，轴向指向力通过轴向地影响致动部件（例如但不限于推动套筒115（在图3中示出））直接致动叶片101。

参照图2，为了更好的描述本公开的各方面，叶片101中的一个在向外或者延伸位置中示出，同时其它叶片101在初始或者回缩位置中示出。可以配置可延伸扩眼器装置100以使得当位于初始或者回缩位置时叶片101中的每一个的最大径向或者横向范围凹进管状主体108内，以便不会延伸超出管状主体108外径的最大范围。由于可延伸扩眼器装置100被设置在钻孔的套管内，因此这种设置可以保护叶片101，并且可以使可延伸扩眼器装置100能够穿过钻孔内的这种套管。在其它实施例中，叶片101的最大径向范围可以符合或者稍微延伸超出管状主体108的外径。叶片101在位于延伸位置时可以延伸超出管状主体108的外径以接合扩眼操作中的钻孔壁。

三个滑动叶片101可以保持在三个叶片轨道148中，所述叶片轨道148形成在管状主体108中。叶片101各自配备有多个切削元件104（例如，在叶片101上的旋转前表面182或者其它理想位置处），用于在叶片101位于延伸位置时接合限定开放钻孔壁的地层材料。切削元件104可以是多晶金刚石复合片（PDC）刀具或者在本领域中公知的其它切削元件。

图3示出了沿在图2中示出的剖面线3-3的在图1和图2中示出的包括叶片101的可延伸扩眼器装置100的另一个剖视图。可延伸扩眼器装置包括顶部部分10和底部部分12。可延伸扩眼器装置100可以包括推动套筒115和阀活塞128，所述推动套筒115和阀活塞128被配置为响应于施加至推动套筒115和阀活塞128中的每一个的至少一个端面的压力在管状主体108内轴向移动。在钻井之前，推动套筒115可以通过第一弹簧133向管状主体108的远端190偏置，并且阀活塞128可以通过第二弹簧134向管状主体108的近端191偏置。第一弹簧133可以阻挡推动套筒115向可延伸扩眼器100的近端191的运动，从而将叶片101保持在回缩位置中。这允许可延伸扩眼器100在不需要叶片101接合围绕井筒的地层壁的情况下从井筒降下并且移除。可延伸扩眼器装置100还包括轴向围绕阀活塞128的固定阀套144。阀套144可以包括上部146和下部148。阀套144的下部148可以包括至少一个流体端口140。

图4示出了可延伸装置100的底部部分12的放大视图。如在图4中所示，可延伸装置100一旦被放置在钻孔中，流体（例如钻井流体）就可以沿箭头157的方向流过流体通道192。如下面更详细的描述，当流体流过流体通道192时，除了被迫通过由耦合至阀活塞128和状态指示器200的喷口202形成的减小面积的流体之外，流体在阀活塞128的表面136上施加压力。当表面136和喷口202上的压力变得足够大以克服第二弹簧134的力时，阀活塞128向管状主体108的远端190轴向移动。阀活塞128包括至少一个流体端口129。当阀活塞128移动了足够远时，阀活塞128的至少一个流体端口129至少部分对准在如图5中所示的阀套144的下部148中形成的至少一个流体端口140。流过流体通道192的流体中的部分流体穿过对准的流体端口128、140进入阀套144与管状主体108之间的环形室142中。环形室142内的流体在推动套筒115的表面138上施加压力。当推动套筒115的表面138上的压力大到足以收缩第一弹簧133（图3）时，推动套筒115朝着近端191向上滑动，从而延伸叶片101。

当需要缩回叶片101时，可以减少或者停止流体通道192中的流体的流动。这将降低施加在喷口202和阀活塞128的表面136上的压力，使得第二弹簧134向管状主体108的近端191延伸和滑动阀活塞128。当阀活塞128向近端191移动时，在阀活塞128中的至少一个流体端口129和在阀套144中的至少一个流体端口140不再对准，并且向环形室140的流体流动停止。由于在环形室140中不再有流体流动，因此推动套筒115的表面138上的压力停止，允许第一弹簧133延伸。当第一弹簧133延伸时，推动套管115向管状主体108的远端190滑动，从而缩回叶片101。

如在图4和图5中所示，阀活塞128可以包括耦合至阀活塞128的底端204的喷口202。尽管下面的示例提到管状主体108内喷口202的位置，但是应当理解，在一些实施例中喷口202可以省略。例如，在一些实施例中，状态指示器200（如在此处详细描述的）可以被用于产生指示阀活塞128的底端204相对于状态指示器200的位置的信号。例如，信号可以包括以例如可检测或者可测量的在钻孔内的钻井流体的压力变化或者压力的形式的压力信号。如在图4中所示，状态指示器200可以耦合至阀套144的下部148。状态指示器200可以被配置用于向操作钻井系统的人指示喷口202相对于状态指示器200的位置。由于喷口202耦合至阀活塞128，因此喷口202的位置也指示阀活塞128的位置，并且从而指示推动套筒115和叶片101的计划和预期位置。如果状态指示器200指示喷口202不在状态指示器200的上方（如在图4中所示），那么状态指示器200有效地指示叶片是（或者至少应当是）回缩的。如果状态指示器200指示喷口202在状态指示器200的上方（如在图5中所示），那么状态指示器200有效地指示可延伸装置100位于延伸位置中。

图6示出了当可延伸装置100位于闭合位置时状态指示器200的一个实施例的放大视图。在一些实施例中，状态指示器200包括至少两个部分，所述至少两个部分中的每个部分具有在垂直于纵向轴线L₈（图1）的平面中的不同截面面积。例如，在一个实施例中，如在图6中所述，状态指示器200包括具有第一截面面积212的第一部分206、具有第二截面面积214的第二部分208和具有第三截面面积216的第三部分210。如在图6中所示，第一截面面积212小于第二截面面积214，第二截面面积214大于第三截面面积216，第三截面面积216大于第一截面面积212。图6的状态指示器200的不同截面面积212、214、216仅仅是示例性的并且可以使用不同截面面积的任何组合。例如，如在图6中所示，在具有三个部分206、208、210的状态指示器200中，下面的相对截面面积的其它实施例可以包括：第一截面面积212可以大于第二截面面积214并且第二截面面积214可以小于第三截面面积216（参照，例如图8a）；第一截面面积212可以小于第二截面面积214并且第二截面面积214可以小于第三截面面积216（参见，例如，图8b）；第一截面面积212可以大于第二截面面积214并且第二截面面积214可以大于第三截面面积216（参见，例如，图8c）。此外，如在图6中所示，截面面积212、214、216之间的转变可以是逐渐的，或者如在图8a中所示，截面面积212、214、216之间的转变可以是突然的。如在图8a-8c中所示，每个部分206、208、210（沿平行于纵向轴线L₈（图1）的方向）的长度可以基本相等，或者如在图8d中所示，部分206、208、210可以具有不同的长度。在图6和图8a-8d中示出的状态指示器200的实施例仅仅是示例性的并且可以使用具有至少两个不同截面面积的任何几何形状或者构型形成状态指示器200。

在进一步的实施例中，状态指示器200可以仅包括一个截面面积，例如在图8e中示出的杆。如果状态指示器200包括单个截面面积，那么当阀活塞128位于初始近端位置并且叶片位于回缩位置时，状态指示器200可以完全位于喷口202的外部。

继续参照图6，状态指示器200还可以包括基座220。基座220可以包括多个流体通道222（以贯穿基座220的孔或者槽的形式），所述流体通道222允许钻井流体纵向穿过基座220。状态指示器200的基座220可以以将状态指示器200固定在相对于阀套144的某一位置的方式附接至阀套144的下部148。在一些实施例中，状态指示器的基座220可以可拆卸地耦合至阀套144的下部148。例如，状态指示器200的基座220和阀套144的下部148中的每一个可以包括一组互补的螺纹（未示出），用于将状态指示器200连接至阀套144的下部148。在一些实施例中，下部148可以包括环形槽218，该环形槽218被配置用于容纳在状态指示器200的基座220上形成的环形凸起。状态指示器200和阀套144的下部148中的至少一个可以由抗腐蚀材料形成。例如，在一些实施例中，状态指示器200可以包括硬质材料，例如硬质合金材料（例如，钴结碳化钨材料），或者氮化的或者表面硬化的钢。

当阀活塞128从初始近端位置移动至不同的远端位置以导致叶片的延伸时，喷口202可以被配置为通过状态指示器200上。图7示出了当阀活塞128位于用于叶片延伸的远端位置时状态指示器200上方的喷口202。在一些实施例中，贯穿喷口202的流体通道192可以具有均匀截面。可选择地，如在图6和图7中所示，喷口202可以包括凸起224，所述凸起224是贯穿喷口202的流体通道192的最小截面面积。

在操作中，当通过贯穿喷口202的内部流体通道192泵送流体时，钻柱或者井底组件内（例如，扩眼器装置100内）的钻井流体的压力可以由操作钻井系统的人员或者设备进行测量和监控。当阀活塞128从初始近端位置移动至随后的远端位置时，喷口将挪开（moveover）状态指示器200中的至少一部分，这将导致当前监控的钻井流体的流体压力改变。在钻井流体的压力的这些变化可以被用于确定喷口202与状态指示器200之间的关系，这就指示了阀活塞128是位于近端位置还是位于远端位置中，以及叶片应当位于回缩位置还是位于延伸位置。

例如，如在图6中所示，当阀活塞128位于初始近端位置时，状态指示器200的第一部分206可以被设置在喷口202内。穿过内部流体通道192的流体的压力可以是流体通道192的最小截面面积的函数，其中钻井流体通过所述流体通道192流过喷口102。换句话说，当流体流过喷口102时，流体必须穿过由喷口202的内表面和状态指示器200的外表面限定的环形形状空间。该环形形状空间可以具有与穿过喷口202的流体通道192的截面面积与设置在喷口内（在横向于纵向轴线L₈（图1）的共用平面中）的状态指示器200的截面面积之间的差的最小值相等的最小截面面积。由于状态指示器200的第二部分208的截面面积214与第一部分206的截面面积212不同，因此当喷口202从状态指示器200的第一部分206移动至状态指示器200的第二部分208时，钻井流体的压力将发生改变。类似地，由于状态指示器200的第二部分208的截面面积214与状态指示器200的第三部分210的截面面积216不同，因此当喷口202从第二部分208移动至第三部分210时，钻井流体的压力将发生改变。

图9示出了当钻井流体流过阀活塞128时作为当阀活塞128从初始近端位置移动至随后的远端位置时移动的距离X的函数的阀活塞128内的钻井流体的压力P的简化图。继续参照图9，针对在图6和图7中示出的状态指示器200，如在图6中所示，当状态指示器200的第一部分206位于喷口202内时，可以观察到第一压力P₁。当可延伸装置100从闭合位置移动至开启位置时，阀活塞128从在图6中示出的初始近端位置移动至在图7中示出的随后远端位置，当喷口202的凸起224通过状态指示器200的第二部分208上时将观察到对应于第二压力P₂的可见压力峰值。例如，当阀活塞128已经移动了第一距离X₁时，凸起224将达到状态指示器200的第一部分206与第二部分208之间的转变处，并且压力将接着从第一压力P₁增加至高于P₁的高压P₂。当阀活塞128已经移动了更远的第二距离X时，凸起224将达到状态指示器200的第二部分208与第三部分210之间的转变处，并且压力将接着从第二压力P₂减小至低于P₂的低压P₃。尽管在本公开的其它实施例中第三压力P₃可以等于或者小于第一压力P₁，但是在本公开的一些实施例中第三压力P₃可以高于第一压力P₁。通过检测和/或监控由喷口202与状态指示器200之间的相对运动导致的阀活塞128内（或者在钻柱或者井底组件内的其它位置处）的压力的变化，可以确定阀活塞128的位置，并且，由此，可以确定叶片的位置。可以使用地上压力指示器监控压力的变化。例如，压力计、压力传感器、压力数据采集和评估系统和伴随的压力显示器（例如，LCD屏幕）可以位于地面以上并且可以向用户指示压力的变化。

例如，在一个实施例中，状态指示器200可以是至少基本圆柱形的。第二部分208可以具有大约等于大约第一部分206直径的三倍的直径并且第三部分210可以具有大约等于大约第一部分206直径的直径。例如，在一个实施例（仅作为说明性的）中，第一部分206可以具有大约半英寸（0.5”）（1.27cm）的直径，第二部分208可以具有大约一又百分之四十七英寸（1.47”）（3.73cm）的直径以及第三部分210可以具有大约十分之八英寸（0.80”）（2.03cm）的直径。在对于给定流体密度的大约每分钟六百加仑（600gpm）（2,271l/m）的初始流体流动速率，喷口202内的第一部分206生成喷口202和状态指示器200两端的第一压降。在一些实施例中，第一压降可以小于大约100psi（0.69MPa）。然后，流体流动速率可以增加至大约每分钟八百加仑（800gpm）（3,028l/m），其生成喷口202和状态指示器200两端的第二压降。第二压降可以大于大约每平方英寸一百磅（100psi）（0.69MPa），例如，第二压降可以为大约每平方英寸一百三十磅（130psi）（0.90MPa）。在800gpm（3,028l/m）处，阀活塞128开始向可延伸装置100的远端190（图3）移动，使得喷口202的凸起224经过状态指示器200上方。当喷口202的凸起224经过状态指示器200的第二部分208上方时，可用于流体流动的截面面积显著减少，从而在喷口202和状态指示器200两端的压降中产生显著的峰值。压降的幅值可以在例如大约500psi（3.45MPa）或者更高、大约750psi（5.17MPa）或者更高或者甚至大约1000psi（6.89MPa）或者更高（例如，大约每平方英寸一千两百七十三磅（1,273psi）（8.78MPa））处达到峰值。当喷口202的凸起224继续至状态指示器200的第三部分210上方的位置时，压降可以减小至第三压降。第三压降可以大于第二压降但小于压力峰值。例如，第三压降可以是大约每平方英寸一百五十磅（150psi）（1.03MPa）。

如前所述，在一些实施例中，如在图8e中所示，状态指示器200可以包括单个均匀的截面面积。在该实施例中，当喷口202通过状态指示器200上方时仅可以观察到在压力中的单次增加。对应地，状态指示器200的截面面积（例如两个或者更多截面面积）中变化越多，可以确定的喷口202的位置的精确度越大。

虽然前述公开示出了包括可延伸扩眼器装置的可延伸装置的实施例，但是本公开不应该这样被限制。例如，根据本公开的其它实施例，可延伸装置可以包括可延伸稳定器，其中一个或者多个可延伸部件可以包括稳定器块。因此，尽管对特定实施例进行了说明并且在附图中示出了所述特定实施例，但是这些实施例仅仅是说明性的而不限制本公开的范围，并且由于对本领域普通技术人员来说，对所描述的实施例进行各种其它补充和修改以及删减是显而易见的，因此该公开不限于所示和所述的具体结构和配置。此外，尽管此处描述的可延伸装置包括阀活塞，但是本公开的状态指示器200可以被用于如本领域公知的其它可延伸装置中。

虽然已经示出和描述了本公开的具体实施例，但是对于本领域技术人员来说，还将出现许多变型和其它实施例。因此，意味着本发明仅通过所附的权利要求书和它们的法律等价物进行限制。

结论

在一些实施例中，用于确定可延伸装置中的可延伸部件的位置的状态指示器包括至少两个部分。所述至少两个部分中的每个部分包括与所述至少两个部分中的邻接部分不同的截面面积。状态指示器被配置为减小贯穿可延伸的流体路径的一部分的截面面积以使得在可延伸装置的可延伸部件位于延伸位置中时增加流体路径内的流体的压力。

在其它实施例中，供地下钻孔使用的可延伸装置包括具有贯穿其中的钻井流体流动路径的管状主体。阀活塞被设置在管状主体内，所述阀活塞被配置为响应于穿过钻井流体流动路径的钻井流体的压力，在管状主体内向下轴向移动。状态指示器被设置在管状主体的纵向钻孔内，所述状态指示器被配置为响应于在管状主体内向下轴向移动的阀活塞限定阀活塞的截面面积的一部分。

在进一步的实施例中，移动钻地工具的可延伸部件的方法包括使钻井流体以第一流体流动速率流过贯穿管状主体的钻井流体通道。将钻井流体的流动增加至第二流体流动速率并且第一压力使得设置在管状主体内的阀活塞响应于在阀活塞上以第二流体流动速率的流体的压力从向上位置向下轴向移动至向下位置，至少一个可延伸部件被配置为在阀活塞位于向下位置时延伸。当阀活塞向下轴向移动使得钻井流体的压力增加至第二压力时，流体通道的截面面积中的至少一部分随状态指示器的一部分下降。

在其它实施例中，用于确定可延伸钻地工具的延伸和回缩元件位于延伸位置还是回缩位置中的方法包括使得工作流体经过具有第一截面面积的状态指示器的第一部分流过贯穿钻地工具的管状主体的流体通道。在接近第一部分处测量工作流体的第一压力。第一压力与钻地工具的可延伸部分的回缩位置相互关联。使得工作流体经过具有第二、更大的截面面积的状态指示器的第二部分流过流体通道。在接近第二部分处测量工作流体的第二、更高的压力。第二、更高的压力与钻地工具的可延伸部分的延伸位置相互关联。

Claims (20)

1.一种用于确定可延伸装置中的可延伸部件的位置的状态指示器，所述状态指示器包括：

至少两个部分，所述至少两个部分中的每个部分包括与所述至少两个部分中的相邻部分不同的截面面积，所述状态指示器被配置为减小贯穿可延伸的流体路径的一部分的截面面积，以使得在所述可延伸装置的可延伸部件位于延伸位置时增加流体路径内的流体的压力。

2.根据权利要求1所述的状态指示器，其中所述至少两个部分中的第一部分包括第一截面面积以及所述至少两个部分的第二部分包括更大的第二截面面积。

3.根据权利要求2所述的状态指示器，进一步包括第三部分，所述第三部分包括小于所述第二部分的所述第二截面面积的第三截面面积。

4.一种供地下钻孔使用的可延伸装置，包括：

管状主体，具有贯穿该管状主体的钻井流体流动路径；

阀活塞，被设置在所述管状主体内，所述阀活塞被配置为响应于穿过所述钻井流体流动路径的钻井流体的压力，在所述管状主体内轴向地向下移动；

状态指示器，被设置在所述管状主体的所述纵向钻孔内，所述状态指示器被配置为响应于在所述管状主体内轴向地向下移动的所述阀活塞限制所述阀活塞的截面面积的一部分。

5.根据权利要求4所述的可延伸装置，其中所述状态指示器包括至少两个部分，所述至少两个部分中的每个部分具有与所述至少两个部分中的相邻部分不同的截面面积。

6.根据权利要求4所述的可延伸装置，其中所述阀活塞通过弹簧轴向地向上偏置。

7.根据权利要求4所述的可延伸装置，其中所述阀活塞包括耦合至所述阀活塞的底部部分的喷口。

8.根据权利要求7所述的可延伸装置，其中所述喷口被配置为经过所述状态指示器上方。

9.根据权利要求7所述的可延伸装置，其中所述喷口包括延伸至钻井流体流动路径中的至少一个凸起。

10.根据权利要求4所述的可延伸装置，进一步包括轴向地围绕所述阀活塞的固定阀套。

11.根据权利要求10所述的可延伸装置，其中所述状态指示器可拆卸地耦合至所述固定阀套。

12.根据权利要求4所述的可延伸装置，进一步包括：

至少一个部件，被放置在所述管状主体的壁的开口内，所述至少一个部件被配置为在回缩位置与延伸位置之间移动；

推动套筒，被至少部分地设置在所述管状主体内并且耦合至所述至少一个部件，所述推动套筒被配置为响应于在所述管状主体与所述阀活塞之间形成的轴向腔室中的钻井流体的压力而轴向地向上移动，以延伸所述至少一个部件；以及

至少一个流体端口，位于所述阀活塞中，当所述阀活塞在所述管状主体内轴向地向下时，所述至少一个流体端口在所述钻井流体流动路径与所述轴向腔室之间提供流体连通。

13.根据权利要求4所述的可延伸装置，进一步包括至少一个地上压力指示器，用于确定穿过所述钻井流体流动路径的所述钻井流体的压力。

14.一种移动钻地工具的至少一个可延伸部件的方法，包括：

使钻井流体以第一流体流动速率流过贯穿管状主体的钻井流体通道；

将所述钻井流体的流动增加至第二流体流动速率和第一压力，使得设置在所述管状主体内的阀活塞响应于在所述阀活塞上处于所述第二流体流动速率的流体的压力从向上位置轴向地向下移动至向下位置，至少一个可延伸部件被配置为在所述阀活塞位于所述向下位置时延伸；以及

当所述阀活塞轴向地向下移动使得所述钻井流体的压力增加至第二压力时，利用状态指示器的一部分减小所述流体通道的至少一部分截面面积。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括通过确定所述第二流体流动速率的所述钻井流体在接近所述状态指示器处是处于第一压力还是处于第二压力，从而确定所述阀活塞位于所述向上位置还是所述向下位置。

16.一种用于确定可延伸钻地工具的延伸和回缩元件位于延伸位置还是位于回缩位置的方法，包括

使得工作流体流动通过流体通道，所述流体通道贯穿钻地工具的管状主体经过具有第一截面面积的状态指示器的第一部分；

在接近所述第一部分处测量所述工作流体的第一压力；

将所述第一压力与所述钻地工具的可延伸部分的回缩位置相互关联；

使得工作流体流动通过所述流体通道经过具有更大的第二截面面积的所述状态指示器的第二部分；

在接近所述第二部分处测量工作流体的更高的第二压力；以及

将所述更高的第二压力与所述钻地工具的所述可延伸部分的延伸位置相互关联。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

使得工作流体流动通过所述流体通道经过所述状态指示器的第三部分，所述状态指示器的第三部分具有小于所述第二部分的所述第二截面面积的第三截面面积；

在接近所述第三部分处测量所述工作流体的第三压力，所述第三压力低于接近所述第二部分处的所述工作流体的所述第二压力；以及

将所述第三压力与所述钻地工具的所述可延伸部分的完全延伸位置相互关联。

18.根据权利要求16所述的方法，其中测量所述第三压力包括测量不同于所述工作流体的所述第一压力的压力。

19.根据权利要求16所述的方法，其中使得工作流体流动通过所述流体通道经过所述状态指示器的所述第二部分包括：通过使得工作流体对着阀活塞的表面流动而将设置在所述管状主体内的阀活塞从向上位置轴向地向下移动至向下位置。

20.根据权利要求19所述的方法，其中移动所述阀活塞包括移动连接至所述阀活塞以及相对于所述状态指示器围绕所述状态指示器的喷口。

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