在地下钻孔中使用的具有可伸出构件的工具及其相关方法

在地下钻孔中使用的具有可伸出构件的工具及其相关方法
【专利摘要】一种在地下钻孔中使用的可扩展设备，包括构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动的至少一个构件。可扩展设备的部件可以包括用于去除紧邻管状体的碎屑的至少一个表面。可扩展设备的部件可构造成使可扩展设备能够增大地下钻孔的直径超过20%。可扩展设备的部件可以构造成限制流向喷嘴组件的流体流动。可扩展设备可以包括具有设置在其中的推顶套筒的保护套筒。操作可扩展设备的方法可以包括用可扩展设备的表面去除碎屑。操作可扩展设备的方法还可以包括有选择地使流体流向喷嘴组件。
【专利说明】在地下钻孔中使用的具有可伸出构件的工具及其相关方法
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求2011年2月11日提交的美国专利申请序列号13/025，884的 优先权日:，发明名称为"在地下钻孔中使用的具有可伸出构件的工具及其相关方法"。
【技术领域】
[0003]概括来说，本发明的实施例涉及一种在地下钻孔中使用的可扩展设备，更尤其是，涉及一种用于扩大地下钻孔的可扩展扩眼器设备、用于在钻井作业期间稳定井底组件的可扩展稳定器设备及其相关方法。
【背景技术】
[0004]可扩展扩眼器典型用于对地下钻孔进行扩大。通常，在钻探油井、气井和地热井时，套管被安装并灌注水泥，以防止井眼壁塌陷到地下钻孔内，同时为后续钻井作业提供必要的支护以实现更深的深度。套管通常还安装成隔离不同的地层，以防止地层流体交叉流动，实现钻孔时地层流体和压力的控制。为了增大先前已钻孔的深度，需将新的套管放置在先前的套管内，并延伸到先前的套管的下方。虽然通过增加额外的套管能够使钻孔实现更深的深度，但是也具有使钻孔变窄的缺陷。钻孔的变窄限制了所有后续井段的直径，因为钻头和任何其他套管必须穿过已有的套管。人们不希望钻孔直径减小，因为这限制了油气通过钻孔的生产流量，人们通常希望扩大地下钻孔，从而为超出先前安装的套管之外安装另外的套管提供更大的钻孔直径，并通过钻孔实现更好的烃流量。
[0005]人们已经采用了各种方法来扩大钻孔直径。其中一种传统的用于扩大地下钻孔的方法包括使用偏心钻头和双心钻头。例如，一带有横向延伸或扩大的切削部分的偏心钻头绕其轴线旋转，形成扩大的钻孔直径。转让于本发明的受让人的美国专利N0.4，635，738披露了偏心钻头的例子。双心钻头组件采用两个纵向叠加的钻头部分，钻头部分带有横向偏置轴线，该钻头组件旋转时形成扩大的钻孔直径。同样转让于本发明的受让人的美国专利N0.5，957，223披露了双心钻头的例子。
[0006]用于扩大地下钻孔的另一种传统方法包括采用延展的底部钻具组合，其远端带有先导钻头，先导钻头上方一定距离处带有扩眼器组件。这种配置容许利用任何传统的回转式钻头类型(例如，钻岩钻头或刮刀钻头)，先导钻头和组件的扩展性容许穿过钻孔中的卡阻部位时具有更大的灵活性，同时能够更有效地稳定先导钻头，以便使先导钻头及后面的扩眼器横切为钻孔设计的路径。延展的底部钻具组合的这个方面在定向钻井中尤其重要。为此，本发明的受让人设计了扩眼结构，即所谓的〃扩眼翼状物"，其通常包括具有捕捞颈部的管状体，所述捕捞颈部的顶部带有螺纹连接部，其底部带有大钳牙板表面，该大钳牙板表面也带有螺纹连接部。转让于本发明的受让人的美国专利N0.RE36, 817和N0.5，495，899都披露了包括扩眼翼状物的扩眼结构。扩眼翼状物工具的中上部包括一个或更多个纵向延伸的刀片，这些刀片大体上从管状体向外径向突出，在这些刀片上设置有聚晶金刚石复合片(PDC)切削元件。[0007]如上所述，传统的可扩展扩眼器可用来扩大地下钻孔，其可包括可枢转地或可铰接地附着于管状体并由设置在其中的活塞致动的刀片，正如Warren的美国专利N0.5，402，856所披露的那样。另外，Akesson等的美国专利号N0.6，360，831披露了一种传统的钻孔开启器，其包括装备有至少两个开孔臂的主体，所述开孔臂具有切削装置，通过暴露于流过主体的钻井流体的压力，所述切削装置可从在主体内安放的位置移动至作用位置。这些扩眼器中的刀片初始是缩回的，以容许工具在钻柱上下入钻孔，一旦工具到达套管端部之外，刀片就伸展开来，这样就会增大套管下方的孔直径。

【发明内容】

[0008]在有些实施例中，本发明包括一种在地下钻孔中使用的可扩展设备。可扩展设备包括具有纵向孔的管状体以及处于管状体的壁中的至少一个开口。至少一个构件位于管状体的壁中的所述至少一个开口内，并构造成在缩回位置和伸出位置之间移动。一轭状件连接于所述至少一个构件。轭状件和管状体二者中的至少一个包括具有中心部的至少一个表面，所述中心部包括顶点以用于去除紧邻管状体的壁中的所述至少一个开口的碎屑。
[0009]在另外的实施例中，本发明包括一种在地下钻孔中使用的可扩展设备。可扩展设备包括管状体，所述管状体具有在管状体的纵向孔与管状体的外表面之间延伸的至少两个开口。至少两个构件均位于管状体的所述至少两个开口中的一个开口内，并构造成在缩回位置和伸出位置之间移动。所述至少两个构件在缩回位置时基本上位于管状体内。一推顶套筒设置在管状体的纵向孔内，并连接于至少一个构件。推顶套筒构造成响应于钻井流体流过纵向孔的流量而使所述至少两个构件从缩回位置移动到伸出位置。一行进套筒位于管状体的纵向孔内并部分在推顶套筒内。行进套筒构造成固定推顶套筒，防止其在初始位置在管状体内进行轴向运动。管状体、推顶套筒和行进套筒的尺寸设计成并构造成使所述至少两个构件的尺寸设计成和构造成使地下钻孔的直径增加超过20%。
[0010]在另外的又一个实施例中，本发明包括一种在地下钻孔中使用的可扩展设备。可扩展设备包括具有纵向孔的管状体和管状体的壁中的至少一个开口。至少一个构件位于管状体的壁中的至少一个开口内，并构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动。至少一个喷嘴组件位于管状体内且紧邻所述至少一个构件，并与管状体的纵向孔流体连通。一行进套筒位于管状体的纵向孔内，其包括一朝向井口的部分，所述朝向井口的部分构造成:在行进套筒位于初始位置时，该朝向井口的部分通过抵接管状体的一部分而至少部分地限制穿过所述至少一个喷嘴组件的流体流动，以及在行进套筒位于触发位置时，至少部分地实现流体流动。
[0011]在另外的又一个实施例中，本发明包括一种在地下钻孔中使用的可扩展设备。可扩展设备包括具有纵向孔的管状体和管状体的壁中的至少一个开口。至少一个构件位于管状体的壁中的至少一个开口内，并构造成在缩回位置和伸出位置之间移动。一保护套筒设置在管状体的纵向孔内。一推顶套筒设置在管状体的纵向孔内，并至少部分地位于保护套筒内。推顶套筒连接于所述至少一个构件，并构造成响应于钻井流体流过纵向孔的流量而使所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置。
[0012]在另外的又一个实施例中，本发明包括一种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法。该方法包括:克服设置在可扩展设备中的弹簧的偏压力而压缩弹簧，使连接于一轭状件的可扩展设备的至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置，利用弹簧的偏压力，迫使所述至少一个构件和轭状件从伸出位置到缩回位置；和利用具有包括顶点的中心部的轭状件和管状体中的至少一个的至少一个表面以及弹簧的偏压力，从紧邻所述至少一个构件的可扩展设备的外部去除碎屑。
[0013]在另外的又一个实施例中，本发明包括一种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法。该方法包括:利用设置在可扩展设备的管状体内的行进套筒，将可扩展设备的至少一个构件固定在缩回位置，在可扩展设备的管状体内移动行进套筒，以不再固定所述至少一个构件，使可扩展设备的所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置，以及，当所述至少一个构件位于缩回位置以及位于伸出位置时，使穿过管状体的纵向孔的钻井流体流过至少一个喷嘴组件，所述至少一个喷嘴组件位于管状体的纵向孔中且紧邻所述至少一个构件。
[0014]在另外的又一个实施例中，本发明包括一种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法。该方法包括:利用设置在可扩展设备的管状体内的行进套筒，将可扩展设备的至少一个构件固定在缩回位置，在可扩展设备的管状体内移动行进套筒，以不再固定所述至少一个构件，使可扩展设备的所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置，当所述至少一个构件位于缩回位置时，限制穿过管状体的一纵向孔的钻井流体流过至少一个喷嘴组件，所述至少一个喷嘴组件位于管状体的纵向孔中且紧邻所述至少一个构件，和在所述至少一个构件位于伸出位置时，使穿过管状体的纵向孔的钻井流体流过至少一个喷嘴组件。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]虽然说明书最后附有特别指出并清楚地要求保护被认为是本发明的实施例的权利要求书，但是，在结合附图阅读时，从本发明的某些实施例的下列描述中可以容易地确定本发明的实施例的各种特征和优点，其中:
[0016]图1是依照本发明一实施例的可扩展扩眼器设备的实施例的侧视图；
[0017]图2显示了可扩展扩眼器设备沿图1中剖面线2-2的横向剖视图；
[0018]图3显示了可扩展扩眼器设备沿图2中剖面线3-3的纵向剖视图；
[0019]图4显示了图3所示的可扩展扩眼器设备的朝向井下的部分的放大剖视图；
[0020]图5显示了可扩展扩眼器设备的一实施例的朝向井口的部分的放大剖视图；
[0021]图6显示了位于伸出位置的可扩展扩眼器设备的另一个实施例的局部纵向剖视图；和
[0022]图7显示了位于伸出位置的可扩展扩眼器设备的又一个实施例的局部纵向剖视图。
【具体实施方式】
[0023]在此提供的示图在一些情况下，并不是任何特定钻土工具、可扩展设备、切削元件或钻土工具的其他特征的实际视图，仅仅是用来描述本发明的实施例的理想化表示。另外，附图之间共有的元件可以保留相同的数字标记。
[0024]在此所使用的术语〃远端〃和〃近端〃是用于描述可扩展设备的一些部分或其构件相对于正在被钻制的井眼的相对术语。例如，可扩展设备的〃远端〃部分是指可扩展设备在钻井或扩眼作业期间设置在伸入地层中的井眼中时相对更靠近钻孔的井下部分(例如相对更靠近钻孔的最远范围且相对更靠近伸入钻孔中的钻柱的最远范围)的部分。可扩展设备的〃近端〃部分是指可扩展设备在钻井或扩眼作业期间设置在伸入地层中的井眼中时相对地更靠近钻孔的井口部分(例如相对更远离钻孔的最远范围以及伸入钻孔中的钻柱的最远范围)的部分。
[0025]在有些实施例中，在此描述的可扩展设备类似于下列专利文献中描述的可扩展设备:例如，2007年12月3日提交的、发明名称为〃用于钻土应用的可扩展扩眼器〃的美国专利申请公开N0.US2008/0102175A1 ;2009年9月30日提交的、发明名称为〃具有可伸出构件的钻土工具及制造和使用这种钻土工具的方法〃的美国专利申请N0.12/570，464 ；2010年9月30日提交的、发明名称为"具有可伸出构件的钻土工具及其相关方法"的美国专利申请N0.12/894，937 ;和2010年11月8日提交的、发明名称为〃具有可伸出构件的钻土工具及其相关方法〃的美国临时专利申请N0.61/411，201。
[0026]图1显示了可扩展设备(例如，可扩展扩眼器设备100)的实施例。可扩展扩眼器设备100可包括一大体上圆柱形的管状体108，所述管状体具有一纵向轴线Lltl8t5可扩展扩眼器设备100的管状体108可具有远端190，近端191和外表面111。可扩展扩眼器设备100的管状体108的远端190可以包括一组用于将远端190连接到钻柱的另一段或底部钻具组合(BHA)的另一部件的螺纹(例如带螺纹的销式构件)，所述另一部件例如为用于承载钻探井眼的先导钻头的钻箍。在有些实施例中，可扩展扩眼器设备100可包括下接头109，所述下接头连接于扩眼器管状体108的下箱连接处。同样，可扩展扩眼器设备100的管状体108的近端191可以包括一组用于将近端191连接到钻柱的另一段或底部钻具组合(BHA)的另一部件的螺纹(例如带螺纹的箱式构件)。应当注意，虽然图1的实施例示出可扩展扩眼器设备100携带多个刀片101，但是，可扩展设备也可以包括其他设备，例如用于在钻井作业期间稳定钻井组件的可扩展稳定器设备，其上携带稳定块。
[0027]三个滑动构件(例如，刀片101、稳定块等等)在位置上周向间隔开地保持在管状体108上，如下所述，它们可以沿着可扩展扩眼器设备100设置在第一远端190和第二近端191中间的位置上。刀片101可以由钢、碳化钨、颗粒基体复合材料(例如，分散在整个金属基体材料上的硬质颗粒)或本领域已知的其他合适的材料构成。如图3所示，刀片101在可扩展扩眼器设备100的管状体108内保持初始缩回位置上，但可响应于液压作用而移入伸出位置，如图6所示，并根据需要回到缩回位置，正如本申请中将描述的那样。可扩展扩眼器设备100可构造成使刀片101接合围绕井眼的地下地层的壁，其中，当刀片101位于伸出位置时，可扩展扩眼器设备100设置成去除地层材料，但当刀片101位于缩回位置时，所述刀片不能操作成接合井眼内部的地下地层的壁。虽然可扩展扩眼器设备100包括三个刀片101，但根据有利的需要，也可以考虑使用一个、两个或超过三个的刀片。此外，虽然可扩展扩眼器设备100的刀片101沿着管状体108围绕纵向轴线Lltl8周向对称地定位，但是，这些刀片也可以沿周向不对称地定位，以及围绕纵向轴线Lltl8不对称地定位。可扩展扩眼器设备100还可以包括多个稳定器垫，用以在钻井或扩眼工序期间稳定可扩展扩眼器设备100的管状体108。例如，可扩展扩眼器设备100可以包括上硬面垫、中间硬面垫以及下硬面垫。
[0028]图2是图1所示的可扩展扩眼器设备100沿其中所示的剖面线2-2剖取的剖视图。如图2所示，管状体108的延伸圆柱形壁围住一纵向贯穿管状体108的流体通路192。流体可以在管状体108的纵向孔151 (和套筒构件的纵向孔)穿过流体通路192行进。
[0029]继续参照图2，为了更好地描述本发明实施例的各个方面，所示的其中一个刀片101位于向外或伸出位置，而所示的其他刀片101位于初始或缩回位置。在缩回或缩进位置，可扩展扩眼器设备100的刀片101基本上位于可扩展扩眼器设备100的管状体108内。例如，可扩展扩眼器设备100可以构造成:当刀片处于初始或缩回位置时，每个刀片101的最外径向范围或横向范围缩进到管状体108内，以致使其不会伸出超过管状体108的最大外径范围。在将可扩展扩眼器设备100设置在钻孔套管内时，这样的配置可以保护刀片101，并且可以使可扩展扩眼器设备100能够通过钻孔内的这种套管。在其他实施例中，刀片101的最外径向范围可以与管状体108的外径相一致或者略微延伸超过管状体108的外径。刀片101在伸出位置时可以延伸超过管状体108的外径，例如以便在扩眼作业时接合钻孔的壁。
[0030]这三个滑动刀片101可以保持于在管状体108中形成的三个刀片轨道148中。刀片101均携带多个切削元件118，用于在刀片101处于伸出位置时(如图3所示)接合地下地层的限定裸眼钻孔壁的材料。切削元件118可以是聚晶金刚石复合片(PDC)刀具或本领域普通技术人员已知的其他切削元件，
[0031]可选择地，多个刀片101中的一个或更多个可替换为稳定块，所述稳定块具有在此所述的引导件和导轨以被接收到可扩展扩眼器设备100的轨道148的凹槽179中，所述稳定块可以用作可扩展的同心稳定器而不是扩眼器，并且还可以在钻柱中与其他同心扩眼器或偏心扩眼器一起使用。
[0032]图3显示了可扩展扩眼器设备沿图2中剖面线3-3的纵向剖视图。可扩展扩眼器设备100可以包括致动件，例如连接于可伸出、可缩回的刀片101的推顶套筒115。扩眼器设备100的致动件还可以包括连接于推顶套筒115的锁闩套筒117。在有些实施例中，锁闩套筒117可形成为推顶套筒115的一部分。推顶套筒115可直接地或间接地连接(例如，通过联动装置)到可扩展扩眼器设备100的一个或更多个刀片101上。正如下面进一步地详细描述的那样，推顶套筒115可沿着朝井口方向159移动，以便使刀片101在伸出位置和缩回位置之间运动。可扩展扩眼器设备100的刀片101可以通过诸如套筒构件(例如行进套筒102)这样的保持件保持在缩回位置。
[0033]如图4所示，可扩展扩眼器设备100可以包括行进套筒102，所述行进套筒可从图4所示的第一初始位置沿着朝井下方向157移动到图6所示的第二位置(例如触发位置)。在有些实施例中，行进套筒102可以形成可扩展扩眼器设备100的纵向孔151中的收缩部。例如，行进套筒102可以包括在行进套筒102的一部分中形成的收缩部分104 (例如，与可扩展扩眼器设备100的纵向孔151的另一部分相比，具有减少的横截面面积的节流口或喷嘴)。在流过纵向孔151的钻井流体的流体流量相对较低的情况下，行进套筒102的收缩部分104可以允许流体流过。但是，在流体流量相对较高的情况下，行进套筒102的收缩部分104可以开始限制流过行进套筒102的流体量。
[0034]行进套筒102的收缩部分104的近端处增大的压力和行进套筒102的收缩部分104的远端处减少的压力可形成一压力差，由此对行进套筒102施加沿朝井下方向157的作用力。该作用力使行进套筒102沿朝井下方向157运动。在有些实施例中，行进套筒102的收缩部分104可以由耐磨材料(例如烧结碳化物)形成，以便减少行进套筒102的收缩部分104由于钻井流体流过而引起的磨损。
[0035]在另外的实施例中，也可以使用其他方法来使流过行进套筒102的流体流动变小，以便使行进套筒102沿朝井下方向157移动。例如，一阻塞物可有选择地设置在行进套筒102内，以至少部分地堵塞流体流过，以便对行进套筒102施加沿朝井下方向157的作用力。
[0036]行进套筒102可以至少部分地接收在扩眼器设备100的致动件的一部分内(例如，推顶套筒115的一部分和锁闩套筒117的一部分中的一个或更多个)。例如，推顶套筒115和锁闩套筒117可以圆筒的形式保持在行进套筒102与可扩展扩眼器设备100的管状体108的内表面112之间。
[0037]推顶套筒115可以由行进套筒102保持在初始位置。例如，行进套筒102的一部分可以起作用将推顶套筒115的一部分(或与之附着的另一个部件，例如锁闩套筒117)固定到可扩展扩眼器设备100的管状体108的内壁109的一部分上。例如，锁闩套筒117可以连接于推顶套筒115，并可包括用于接合管状体108的内壁109的一个或更多个锁闩构件122。锁闩套筒117可以包括具有设置在其中的一个或更多个锁闩构件122的一个或更多个孔120 (例如，相对于管状体108的纵向轴线Lltl8 (图1)贯穿锁闩套筒117横向延伸的孔120)。
[0038]在有些实施例中，推顶套筒115可以被偏压在初始位置(例如，由一弹簧116)。例如，如图4所示，弹簧116可以抵抗推顶套筒115沿朝井口方向159的运动。在有些实施例中，可扩展扩眼器设备100可以构造成对弹簧116进行预加载。例如，弹簧116可以保持在推顶套筒115的外表面上且处于附着在管状体108的台肩部分174中的环130与锁闩套筒117之间。锁闩套筒117在管状体108中、行进套筒102周围的大小和位置设计成使得弹簧116被预加载(S卩，压缩)在锁闩套筒117和环130之间。换句话说，管状体108中的锁闩套筒117和环130之间的距离小于处于未压缩状态的弹簧116的距离。当弹簧116插入到管状体108中时，一作用力施加于弹簧116，以在锁闩套筒117和环130之间压缩弹簧116。预加载的弹簧116将推顶套筒115与锁H套筒117偏压到它们的初始位置，这样，钻井流体停止(即，在可扩展扩眼器设备100处于伸出位置后通过减少钻井流体流动返回到缩回状态之后)。换句话说，预加载的弹簧116将利用比未预加载的弹簧的作用力更大的作用力重新定位推顶套筒115和锁闩套筒117。在有些实施例中，锁闩套筒117可以连接于推顶套筒115，这样，锁闩套筒117的远端紧邻推顶套筒115的远端，并可以预加载弹簧116。
[0039]在有些实施例中，弹簧116可选择具有较大的作用力。例如，可选择弹簧116，使其所具有的尺寸、构造或它们的组合在弹簧116 (例如图6所示位于加载位置的弹簧116)使推顶套筒115返回至其原来的初始位置时具有沿朝井下方向157的较大的作用力。在有些实施例中，具有较大的作用力的弹簧116可如上所述进行预加载。选择这样的弹簧116，确保可扩展扩眼器设备100适当情况下不工作。也就是说，弹簧116加载时具有较大的作用力，将确保刀片101 (图3)和锁闩套筒117可以在致动可扩展扩眼器设备100以后返回到它们的初始位置，正如下面更详细地论述的。
[0040]继续参照图4，当行进套筒102位于初始位置时，液压可作用于行进套筒102的外表面与管状体108的内表面之间的推顶套筒115上，推顶套筒连接锁闩套筒117。不管有还是没有液压，当可扩展扩眼器设备100位于初始位置时，锁闩套筒117的锁闩构件122都能防止推顶套筒115移动(例如，沿朝井口方向159)。锁闩构件122可以由行进套筒102保持在于管状体108的纵向孔151中形成的(例如，内壁109中形成的)一个或更多个凹槽124(例如，环形凹槽)之间。
[0041]在行进套筒102从初始位置沿朝井下方向157行进足够远(例如，到触发位置)而使锁闩套筒117的锁闩构件122能够脱离管状体108的凹槽124之后，连接于推顶套筒115的锁闩套筒117的锁闩构件122都能够沿朝井口方向159移动。为了使推顶套筒115沿朝井口方向159移动，由液压流体流动引起的管状体108的纵向孔151与该管状体的外表面111之间的压力差必须足够克服弹簧116的回复力或偏压。
[0042]图5显示了可扩展扩眼器设备100的一实施例的朝向井口的部分的放大纵向剖视图。如图5所示，推顶套筒115在其近端包括连接于推顶套筒115的轭状件114。轭状件114包括三个臂177，每个臂177均与其中一个刀片101通过带销的联动装置178连接。当致动装置(例如，推顶套筒115、轭状件114和联动装置178)使刀片101在伸出位置和缩回位置之间转换时，带销的联动装置178使刀片101能够绕轭状件114的臂177旋转地运动。
[0043]在有些实施例中，可扩展扩眼器设备100的一部分(例如，轭状件114的臂177)可以包括一个或更多个表面或部件(例如，耐磨插入件)，所述一个或更多个表面或部件适合于随着刀片101在伸出位置和缩回位置之间的转换(例如，沿朝井下方向157朝缩回位置移动)而排出碎屑。例如，臂177可以包括具有顶点或尖端的一个或更多个表面或者可以包括具有附着于臂177的顶点或尖端的外部部件，所述顶点或尖端用于去除(例如，压碎、圆凿、剪切等等)可能已经紧邻可扩展扩眼器设备100的管状体108形成的碎屑。如图5所示，每个臂177均可以具有附着于其(例如，粘合于其，形成在其上，等等)的用于去除碎屑(例如利用刀片101对钻孔进行扩眼所产生的碎屑)的碎屑去除元件200。例如，臂177上的碎屑去除元件200有助于移去和去除任何填充其中的页岩，并可以包括低摩擦表面材料，用以防止粘着岩屑及其他碎屑。碎屑去除元件200可以位于轭状件114的朝着井下的表面201上(即，轭状件的沿朝井下方向157的表面)。例如，碎屑去除元件200可以位于轭状件114的朝向井下的表面201的中心区域(例如，远离轭状件114的朝向井下的表面201的边缘或边缘部分)。碎屑去除元件200可以包括具有顶点或尖端的所述一个或更多个表面，以形成具有较少表面面积的表面。由于压力是每单位面积上的作用力，当轭状件114受弹簧116沿朝井下方向157的作用力时，该表面使高压由碎屑去除元件200在顶点或尖端处施加给碎屑。在有些实施例中，碎屑去除元件200可以由较硬且耐磨的材料(例如，金属材料，复合材料，金刚石增强材料等等)形成。在其他实施例中，管状体108的表面可以包括一个或更多个表面或部件，所述一个或更多个表面或部件适合于随着刀片101在伸出位置和缩回位置之间的转换而排出碎屑。例如，管状体108可以包括具有如图6所示的顶点或尖端的一体式或外部碎屑去除元件250。在另外的实施例中，管状体108和轭状件114的臂177两者均可以包括碎屑去除元件200。
[0044]当刀片101、轭状件114、推顶套筒115和锁闩套筒117在可扩展扩眼器设备100致动之后将返回到初始位置时(如图6所示)，碎屑(例如，来自钻孔扩眼或其他井下活动的碎屑)倾向于储积在可扩展扩眼器设备100的一部分中(例如，沿着轨道148，在刀片通道端口 182 (图5)中，等等)。该碎屑可能会阻止刀片101在伸出之后适时缩回。如上所述，当刀片101即将缩回时(例如，流过可扩展扩眼器设备100的流体流动减少至预定水平或以下时)，刀片101、轭状件114、推顶套筒115和锁闩套筒117将受弹簧116沿朝井下方向157的作用力(例如，在刀片101伸出时，弹簧116在加载位置具有较大的作用力)。具有附着于其上的碎屑去除元件200的轭状件114通过碎屑受弹簧116的作用力，可以起到去除碎屑的作用，否则碎屑会阻止刀片101移动到缩回位置。
[0045]继续参照图5，可扩展扩眼器设备100可包括喷嘴组件110 (例如，碳化钨喷嘴)。喷嘴组件Iio用来冷却和清洁切削元件105，并且用来在钻井期间从刀片101清除碎屑。在有些实施例中，喷嘴组件Iio可以构造成沿朝井下方向157朝着刀片101引导钻井流体。例如，喷嘴组件110可以定向为使得流体流过可扩展扩眼器设备100而从管状体108内向下、径向向外引导至管状体108与钻孔之间的环空。沿这种向下的方向定向喷嘴组件110，在流体从喷嘴排出并与沿着钻孔向上返回的环空内反向流动流体混合时，会引起逆流，从而并可以改善刀片清洁和切屑去除。在其他实施例中，喷嘴组件110可以构造成沿侧向或沿朝井口方向159引导流体。
[0046]在有些实施例中，可扩展扩眼器设备100可以限制流过可扩展扩眼器设备100的纵向孔151的钻井流体与喷嘴组件110的连通。例如，扩眼器设备100的部分可防止钻井流体流向一个或更多个喷嘴组件110。在有些实施例中，行进套筒102的一部分可以起到限制流体流向喷嘴组件110的作用。例如，行进套筒102可以沿朝井口方向159延伸到紧邻刀片101和轨道148的部位。如图5所示，行进套筒102可以沿朝井口方向159穿过管状体108的一部分(例如，设置在管状体108中的密封套筒126)而延伸到沿朝井口方向159轴向经过喷嘴组件110的部位。在可扩展扩眼器设备100的朝向井口的部分处，行进套筒102的近端部分210 (即，朝向井口的部分)可以与可扩展扩眼器设备100的管状体108的一部分形成密封。例如，行进套筒102的近端部分210可以与可扩展扩眼器设备100的管状体108的突出部分212形成密封。在可扩展扩眼器设备100的远端部(即，朝向井下的部分)处，行进套筒102的外表面的一部分可以与密封套筒126的一部分形成密封。
[0047]在有些实施例中，可扩展扩眼器设备100的管状体108和行进套筒102的近端部分210之一可以具有设置在一凹槽中的O形环密封件(例如，密封件214)，用以防止流体在可扩展扩眼器设备100的管状体108的突出部分210与行进套筒102的近端部分210之间流动。类似地，密封套筒126和行进套筒102之一可以具有设置在一凹槽中的O形环密封件(例如，密封件216)，用以防止流体在密封套筒126和行进套筒102之间流动。应当注意，虽然图5的实施例示出的密封在一端由行进套筒102和可扩展扩眼器设备100的管状体108形成，在另一端由密封套筒126和行进套筒102形成，但是，喷嘴组件110可以以任何合适的构造密封住流体。例如，行进套筒102可以与管状体108在两端都形成密封，行进套筒102可以与密封套筒在两端都形成密封，或者上述方式的组合。
[0048]可扩展扩眼器设备100紧邻喷嘴组件110的部件之间形成的密封(例如，由行进套筒102、可扩展扩眼器设备100的管状体108和密封套筒126的组合形成)可以形成紧邻喷嘴组件110的入口 220的环空218。如图5所示，当行进套筒102位于初始位置时，环空218基本上被密封住，防止流体流过可扩展扩眼器设备100的纵向孔151。当行进套筒102向下移动时(例如，在来自流过其的流体的力的作用下，如下所述以及如图6所示)，环空218暴露于流过可扩展扩眼器设备100的纵向孔151的流体，流体可以流向喷嘴组件110的入口220，并通过喷嘴组件110从可扩展扩眼器设备100的管状体108流出。
[0049]在这样的实施例中，行进套筒102在致动可扩展扩眼器设备100期间的向下运动，正如下面所论述的，也可以通过使流体流向喷嘴组件110而得以指示。例如，一旦行进套筒102沿朝井下方向157行进足够的距离而使流体流向喷嘴组件110，例如由于流过喷嘴组件110的流体流动引起的钻孔内的钻井流体的可检测或可测量压力或压力变化形式的信号就可以被操作者检测到，从而指示出可扩展扩眼器设备100已经被致动。换句话说，当流体流过喷嘴组件110时，可扩展扩眼器设备100内的流体压力将随着流体通过喷嘴组件110引出可扩展扩眼器设备100并进入钻孔而降低。
[0050]在其他实施例中(例如，如图6所示)，不管行进套筒102的位置在哪里或者不管刀片101是伸出还是缩回，喷嘴组件110都会暴露于流过可扩展扩眼器设备100的纵向孔151的流体。该实施例可以在流体被泵送通过可扩展扩眼器设备100时使流体紧邻刀片101流动，并且可以起到减少刀片101及可扩展扩眼器设备100的其他外部部件上的碎屑聚集的作用，防止碎屑阻塞喷嘴组件110。
[0051]现在参照图4和6，描述可扩展扩眼器设备100的操作情况。在〃触发〃可扩展扩眼器设备100至伸出位置之前，可扩展扩眼器设备100保持在初始缩回位置，如图4所示。当行进套筒102位于初始位置时，防止刀片致动件(例如，推顶套筒115)致动刀片101。当希望触发可扩展扩眼器设备100时，行进套筒102沿朝井下方向157移动而释放锁闩套筒117的锁闩构件122。例如，通过扩眼器设备100的钻井流体的流量增大，以增加行进套筒102的收缩部分104处的液压力，并对行进套筒102施加力的作用(例如，由于压差引起的力)，使行进套筒102沿朝井下方向157平移。
[0052]如图6所示，行进套筒102可以从初始位置沿朝井下方向157行进足够远而使锁闩套筒117的锁闩构件122能够脱离管状体108的凹槽124。与压力致动的推顶套筒115连接在一起的锁闩套筒117在流体压力作用(例如，来自通过锁闩套筒117 (例如其裙边凹口部136)、行进套筒102和环113中的一个或更多个上的节流口供给的流体)下沿朝井口方向159移动。随着流体流量增加而使流体压力增加，弹簧116的偏压力被克服，使得推顶套筒115沿朝井口方向159移动。推顶套筒115沿朝井口方向159的运动又使轭状件114和刀片101沿朝井口方向159移动。在沿朝井口方向159移动时，刀片101均遵循坡道或轨道148而动，这些刀片安装到所述坡道或轨道148 (例如，经由一种变形的正方形燕尾凹槽179 (图2))上。
[0053]又如图6所示，当行进套筒102在来自流过其中的流体的作用力的作用下向下移动时，环空218会暴露于流过可扩展扩眼器设备100的纵向孔151的流体(例如，通过在行进套筒102的近端部分210与可扩展扩眼器设备100的管状体108的突出部分212之间形成的开口的流体)。流体可以进入环空218并流向喷嘴组件110。
[0054]只要流过行进套筒102的钻井流体的流量减少到一选定流量值以下，行进套筒102就在弹簧116的偏压力作用下返回到如图4所示的初始位置。当行进套筒102返回到初始位置时，锁闩套筒117和锁闩构件122可返回到初始位置，行进套筒102再次将锁闩构件122固定在管状体108的凹槽124中。推顶套筒115、轭状件114、刀片101和锁闩套筒117也可以在弹簧116的力的作用下返回到初始位置或缩回位置。行进套筒102的近端部分210与可扩展扩眼器设备100的管状体108的突出部分212之间形成的开口被密封，到环空218和喷嘴组件110的流体流动再次被限制。
[0055]只要流过行进套筒102的钻井流体的流量升到或超过一选定流量值，行进套筒102就可以再次沿朝井下方向157移动而释放锁闩套筒117的锁闩构件122，如图6所示。然后，推顶套筒115与轭状件114和刀片101就可以向上移动，刀片101遵循轨道148而动，以再次在钻孔中扩眼出规定大直径。这样，可扩展扩眼器设备100可以使刀片101在缩回位置和伸出位置之间重复移动(例如，无限次)。环空218可再次暴露于流过可扩展扩眼器设备100的纵向孔151的流体，从而使流体能够进入环空218并流向喷嘴组件110。
[0056]回到图3，在有些实施例中，一保护套筒222可设置在可扩展扩眼器设备100的纵向孔151内。例如，保护套筒222可以沿着可扩展扩眼器设备100的管状体108的一部分、在纵向孔151内紧邻推顶套筒115延伸。在有些实施例中，保护套筒222可以与用于保持弹簧116的一端的环130相抵接。
[0057]保护套筒222可以由较硬且耐磨的材料(例如，金属材料，复合材料，金刚石增强材料等等)形成，其可以保护可扩展扩眼器设备100的管状体108的内表面，防止在井下钻井活动过程中对可扩展扩眼器设备100的内表面引起的磨损。例如，随着可扩展扩眼器设备100在伸出位置和缩回位置之间移动，保护套筒222可以使推顶套筒115在保护套筒222的内表面上滑动。推顶套筒115可以与保护套筒222形成密封(例如，在密封件224处)。保护套筒222还可以保护管状体108的内表面的部分而防止受到由流过可扩展扩眼器设备100的钻井流体所引起的磨损。在有些实施例中，保护套筒222可以用密封螺钉固定到可扩展扩眼器设备100的管状体108上。在有些实施例中，保护套筒222可以包括用于密封保护套筒222的外表面和可扩展扩眼器设备100的管状体108的内表面的一个或更多个密封件(例如，O形环密封件226)。
[0058]在需要时，保护套筒222可以容易地从可扩展扩眼器设备100的纵向孔151移除并更换。包括保护套筒222的这种构造通过能够更换可扩展扩眼器设备100的纵向孔151的高磨损和使用区域，使可扩展扩眼器设备100实现了相对较长的使用寿命。
[0059]如图7所示，一可扩展扩眼器设备300，其尺寸设置为使得纵向孔351比类似的可扩展设备(例如，可扩展扩眼器设备100)相对较小。例如，纵向孔351和设置在纵向孔351内的部件(例如，行进套筒302、推顶套筒315、弹簧316等等)的横向尺寸(例如，直径)比类似的可扩展设备小。换句话说，通常，可扩展扩眼器设备构造成形成直径比扩眼之前(例如，由先导钻头形成的钻孔直径)大大约20%的钻孔。纵向孔351和设置在纵向孔351内的部件的尺寸较小，从而使可扩展扩眼器设备300可使用较大的刀片301。换句话说，纵向孔351以及设置在纵向孔351内的部件较小则能够使相对较大的刀片301定位在可扩展扩眼器设备300的管状体内的缩回位置。相对较大的刀片301使可扩展扩眼器设备300形成比扩眼之前大大约20%以上(例如，大30%，大40%，大50%，等等)的钻孔。例如，相对较大的刀片301能够使可扩展扩眼器设备300形成比扩眼之前大大约50%之上的钻孔。
[0060]本发明的实施例尤其用于提供更可靠、更稳固的可扩展设备。例如，一可扩展设备可以包括确保可扩展构件适当伸出和缩回并去除紧邻可扩展构件的碎屑的部件和机构。进一步地，一可扩展设备可以包括能够实现较大可扩展构件的使用的内部部件。更进一步地，一可扩展设备可以包括能够实现以选定次数流过喷嘴组件的流体流动、包括流过喷嘴组件的恒流的内部部件。最后，一可扩展设备可以包括与类似可扩展设备相比，可以延长可扩展设备的使用寿命的可更换内部部件。
[0061]另外的非限制性的实施例描述如下。
[0062]实施例1:一种在地下钻孔中使用的可扩展设备，其包括:具有纵向孔的管状体以及处于管状体的壁中的至少一个开口 ；位于管状体的壁中的所述至少一个开口内的至少一个构件，所述至少一个构件构造成在缩回位置和伸出位置之间移动；和连接于所述至少一个构件的轭状件，轭状件和管状体中的至少一个包括至少一个具有中心部的表面，所述中心部包括有顶点而用于去除紧邻管状体的壁中的所述至少一个开口的碎屑。
[0063]实施例2:如实施例1的可扩展设备，还包括设置在管状体的纵向孔内的弹簧，所述弹簧构造成朝着缩回位置偏压所述轭状件以及与该轭状件连接的所述至少一个构件。
[0064]实施例3:如实施例2的可扩展设备，其中，弹簧的尺寸设计并构造成对轭状件施加一朝缩回位置的偏压力，所述偏压力的大小足以容许在所述至少一个构件从伸出位置移动到缩回位置的过程中去除紧邻轭状件的碎屑。
[0065]实施例4:如实施例1至3中任一的可扩展设备，其中，所述至少一个构件包括至少三个构件，所述至少三个构件中的每个构件都位于在管状体中形成的开口内，以及其中，轭状件还包括至少三个臂，每个臂具有至少一个表面，所述表面具有包括用于去除碎屑的顶点的中心部，所述至少三个臂中的每个臂均连接于所述至少三个构件中的一个。
[0066]实施例5:如实施例1至4中任一的可扩展设备，其中，具有用于去除碎屑的顶点的所述至少一个表面包括轭状件和管状体二者中的至少一个的完整的表面(integralsurface)。
[0067]实施例6:如实施例1至5中任一的可扩展设备，其中，具有用于去除碎屑的顶点的所述至少一个表面包括连接于轭状件和管状体二者中的至少一个的表面的碎屑去除元件。
[0068]实施例7:如实施例6的可扩展设备，其中，碎屑去除元件包括耐磨材料。
[0069]实施例8:一种在地下钻孔中使用的可扩展设备，其包括:管状体，所述管状体具有在管状体的纵向孔与管状体的外表面之间延伸的至少两个开口 ；至少两个构件，所述至少两个构件中的每个构件都位于管状体的所述至少两个开口中的一个开口内，所述至少两个构件构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动，所述至少两个构件在缩回位置中时基本上位于管状体内；推顶套筒，其设置在管状体的纵向孔内，并连接于所述至少一个构件，所述推顶套筒构造成响应于钻井流体流过纵向孔的流量使所述至少两个构件从缩回位置移动到伸出位置；和行进套筒，其位于管状体的纵向孔内，并部分地位于推顶套筒内，所述行进套筒构造成固定所述推顶套筒而防止其在初始位置在管状体内轴向运动，其中，所述管状体、推顶套筒和行进套筒的尺寸设计成并构造成使所述至少两个构件的尺寸设计和构造成能够使地下钻孔的直径增大超过20%。
[0070]实施例9:如实施例8的可扩展设备，其中，当所述至少两个构件处于缩回位置时，所述至少两个构件中的每个构件的最外侧向范围小于或等于管状体的最外侧向范围。
[0071]实施例10:如实施例9的可扩展设备，其中，当所述至少两个构件处于缩回位置时，所述至少两个构件中的每个构件的最内侧向范围位于处于管状体内的行进套筒的径向外部。
[0072]实施例11:如实施例8至10中任一的可扩展设备，其中，推顶套筒和行进套筒的尺寸设计成并构造成使所述至少两个构件的尺寸设计成和构造成能够使地下钻孔的直径增大至少50%。
[0073]实施例12:—种在地下钻孔中使用的可扩展设备，其包括:管状体，所述管状体具有在管状体的纵向孔与管状体的外表面之间延伸的至少一个开口 ；位于管状体的所述至少一个开口内的至少一个构件，所述至少一个构件构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动；至少一个喷嘴组件，其位于管状体内且紧邻所述至少一个构件，所述至少一个喷嘴组件与管状体的纵向孔流体连通；和行进套筒，该行进套筒位于管状体的纵向孔内，并包括一朝向井口的部分，所述朝向井口的部分构造成在行进套筒位于初始位置时，通过抵接管状体的一部分，至少部分地限制穿过所述至少一个喷嘴组件的流体流动，以及在行进套筒位于触发位置时，至少部分地实现流体流动。
[0074]实施例13:如实施例12的可扩展设备，其中，行进套筒是构造成:在行进套筒位于初始位置时，将所述至少一个构件固定在缩回位置，以及在行进套筒位于触发位置时，使所述至少一个构件能够运动。
[0075]实施例14:如实施例12或13的可扩展设备，其中，设置在所述至少一个喷嘴组件的远端的管状体的一部分和行进套筒的一部分以及设置在所述至少一个喷嘴组件的近端的管状体的另一部分和行进套筒的另一部分形成紧邻所述至少一个喷嘴组件的密封环空，以在行进套筒处于初始位置时，基本上防止钻井流体流向所述至少一个喷嘴组件。
[0076]实施例15:如实施例12至14中任一的可扩展设备，其中，可扩展设备包括设置在所述至少一个喷嘴组件的远端的第一密封环和设置在所述至少一个喷嘴组件的近端的第二密封环，以及其中，在行进套筒处于初始位置时，第一密封环和第二密封环基本上防止钻井流体流向所述至少一个喷嘴组件。
[0077]实施例16:—种在地下钻孔中使用的可扩展设备，其包括:管状体，所述管状体具有在管状体的纵向孔与管状体的外表面之间延伸的至少一个开口 ；位于管状体的所述至少一个开口内的至少一个构件，所述至少一个构件构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动；保护套筒，其设置在管状体的纵向孔内；和推顶套筒，位于管状体的纵向孔内，并至少部分地位于保护套筒内，所述推顶套筒连接于所述至少一个构件，并构造成响应于钻井流体流过纵向孔的流量而使所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置。
[0078]实施例17:如实施例16的可扩展设备，其中，当所述至少一个构件由推顶套筒作用而在缩回位置和伸出位置之间移动时，推顶套筒的一部分与保护套筒接触地沿着管状体的纵向孔行进。
[0079]实施例18:—种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法，其包括:克服设置在可扩展设备中的弹簧的偏压力而压缩弹簧，使连接于轭状件的可扩展设备的至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置；利用弹簧的偏压力，迫使所述至少一个构件和轭状件从伸出位置到缩回位置；和利用具有包括顶点的中心部的轭状件和管状体二者中的至少一个的至少一个表面以及弹簧的偏压力，从紧邻所述至少一个构件的可扩展设备的外部去除碎屑。
[0080]实施例19:如实施例18的方法，还包括:利用可扩展设备的所述至少一个构件对地下钻孔进行扩眼，使扩眼的地下钻孔的直径比扩眼之前的地下钻孔直径大至少25%。
[0081]实施例20:—种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法，其包括:利用设置在可扩展设备的管状体内的行进套筒将可扩展设备的至少一个构件固定在缩回位置；在可扩展设备的管状体内移动行进套筒，以不再固定所述至少一个构件；使可扩展设备的所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置；和当所述至少一个构件位于缩回位置以及位于伸出位置时，使穿过管状体的纵向孔的钻井流体流过至少一个喷嘴组件，所述至少一个喷嘴组件位于管状体的纵向孔中且紧邻所述至少一个构件。
[0082]实施例21:—种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法，其包括:利用设置在可扩展设备的管状体内的行进套筒将可扩展设备的至少一个构件固定在缩回位置；在可扩展设备的管状体内移动所述行进套筒，以不再固定所述至少一个构件；使可扩展设备的所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置；当所述至少一个构件位于缩回位置时，限制穿过管状体的纵向孔的钻井流体流过至少一个喷嘴组件，所述至少一个喷嘴组件位于管状体的纵向孔中且紧邻所述至少一个构件；和在所述至少一个构件位于伸出位置时，使穿过管状体的纵向孔的钻井流体流过所述至少一个喷嘴组件。
[0083]实施例22:如实施例21的方法，其中，限制流过管状体的钻井流体流过至少一个喷嘴组件的步骤包括用可扩展设备的管状体的一部分抵接行进套筒的一部分。
[0084]虽然已经显示和描述了本发明的特定实施例，但是，本领域技术人员可以想到对此的许多变形或其它实施例。因此，这意味着，本发明仅由所附的权利要求书及其法定等同物限定。
【权利要求】
1.一种在地下钻孔中使用的可扩展设备，包括: 具有纵向孔的管状体，管状体的壁中具有至少一个开口 ； 位于管状体的壁中的至少一个开口内的至少一个构件，所述至少一个构件构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动；和 连接于所述至少一个构件的轭状件，轭状件和管状体二者中的至少一个包括具有中心部的至少一个表面，所述中心部包括用于去除紧邻管状体的壁中的所述至少一个开口的碎屑。
2.如权利要求1所述的可扩展设备，还包括设置在管状体的纵向孔内的弹簧，所述弹簧构造成朝着缩回位置偏压所述轭状件和与所述轭状件连接的所述至少一个构件。
3.如权利要求2所述的可扩展设备，其中，弹簧的尺寸设计成并构造成对轭状件施加朝缩回位置的偏压力，所述偏压力的大小足以容许在所述至少一个构件从伸出位置移动到缩回位置的过程中去除紧邻轭状件的碎屑。
4.如权利要求1所述的可扩展设备，其中，所述至少一个构件包括至少三个构件，所述至少三个构件中的每个构件都位于在管状体中形成的开口内，以及其中，轭状件还包括至少三个臂，每个臂具有至少一个表面，所述臂的表面具有包括用于去除碎屑的顶点的中心部，所述至少三个臂中的每个臂均连接于所述至少三个构件中的一个。
5.如权利要求1所述的可扩展设备，其中，具有用于去除碎屑的顶点的所述至少一个表面包括轭状件和管状体二者中的至少一个的完整的表面。
6.如权利要求1至5中任一所述的可扩展设备，其中，具有用于去除碎屑的顶点的所述至少一个表面包括连接于轭状件和管状体二者中的至少一个的表面的碎屑去除元件。
7.如权利要求6所述的可扩展设备，其中，碎屑去除元件包括耐磨材料。
8.—种在地下钻孔中使用的可扩展设备，其包括: 管状体，所述管状体具有在管状体的纵向孔与管状体的外表面之间延伸的至少两个开Π ； 至少两个构件，所述至少两个构件中的每个构件都位于管状体的所述至少两个开口中的一个开口内，所述至少两个构件构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动，所述至少两个构件在缩回位置时基本上位于管状体内； 推顶套筒，该推顶套筒设置在管状体的纵向孔内并连接于所述至少一个构件，推顶套筒构造成响应于钻井流体流过所述纵向孔的流量而使所述至少两个构件从缩回位置移动到伸出位置；和 行进套筒，该行进套筒位于管状体的纵向孔内，并部分地位于推顶套筒内，行进套筒构造成固定推顶套筒而防止推顶套筒在初始位置中在管状体内进行轴向运动，其中，所述管状体、推顶套筒和行进套筒的尺寸设计成并构造成使所述至少两个构件的尺寸设计成和构造成能够使地下钻孔的直径增大超过20%。
9.如权利要求8所述的可扩展设备，其中，当所述至少两个构件处于缩回位置时，所述至少两个构件中的每个构件的最外侧向范围小于或等于管状体的最外侧向范围。
10.如权利要求9所述的可扩展设备，其中，当所述至少两个构件处于缩回位置时，所述至少两个构件中的每个构件的最内侧向范围位于所述管状体内的行进套筒的径向外部。
11.如权利要求8至10中任一所述的可扩展设备，其中，推顶套筒和行进套筒的尺寸设计成并构造成使所述至少两个构件的尺寸设计成和构造成使地下钻孔的直径增大至少50%。
12.—种在地下钻孔中使用的可扩展设备，包括: 管状体，所述管状体具有在管状体的纵向孔与管状体的外表面之间延伸的至少一个开Π ； 位于管状体的所述至少一个开口内的至少一个构件，所述至少一个构件构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动； 至少一个喷嘴组件，位于管状体内且紧邻所述至少一个构件，所述至少一个喷嘴组件与管状体的纵向孔流体连通；和 行进套筒，位于管状体的纵向孔内并包括朝向井口的部分，所述朝向井口的部分构造成:在行进套筒位于初始位置时，该朝向井口的部分通过抵接管状体的一部分而至少部分地限制穿过所述至少一个喷嘴组件的流体流动，以及在行进套筒位于已触发位置时，至少部分地实现流体流动。
13.如权利要求12所述的可扩展设备，其中，行进套筒构造成:在行进套筒位于初始位置时将所述至少一个构件固定在缩回位置，以及在行进套筒位于触发位置时，使所述至少一个构件能够运动。
14.如权利要求12或13所述的可扩展设备，其中，在行进套筒处于初始位置时，设置在所述至少一个喷嘴组件的远端的管状体的一部分和行进套筒的一部分以及设置在所述至少一个喷嘴组件的近端的管状体的另一部分和行进套筒的另一部分形成紧邻所述至少一个喷嘴组件的密封环空，以基本上防止钻井流体流向所述至少一个喷嘴组件。
15.如权利要求12所述的 可扩展设备，其中，可扩展设备包括设置在所述至少一个喷嘴组件的远端的第一密封环和设置在所述至少一个喷嘴组件的近端的第二密封环，以及其中，在行进套筒处于初始位置时，第一密封环和第二密封环基本上防止钻井流体流向所述至少一个喷嘴组件。
16.一种在地下钻孔中使用的可扩展设备，其包括: 管状体，所述管状体具有在管状体的纵向孔与管状体的外表面之间延伸的至少一个开Π ； 位于管状体的所述至少一个开口内的至少一个构件，所述至少一个构件构造成能够在缩回位置和伸出位置之间移动； 保护套筒，设置在管状体的纵向孔内；和 推顶套筒，该推顶套筒位于管状体的纵向孔内并至少部分地位于保护套筒内，该推顶套筒连接于所述至少一个构件并构造成响应于钻井流体流过纵向孔的流量而使所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置。
17.如权利要求16所述的可扩展设备，其中，当所述至少一个构件由推顶套筒作用而在缩回位置和伸出位置之间移动时，所述推顶套筒的一部分与保护套筒接触地沿着管状体的纵向孔行进。
18.一种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法，包括: 克服设置在可扩展设备中的弹簧的偏压力而压缩弹簧，使连接于轭状件的可扩展设备的至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置；利用弹簧的偏压力迫使所述至少一个构件和轭状件从伸出位置移至缩回位置；和 利用所述轭状件和管状体二者中的至少一个的至少一个表面以及弹簧的偏压力，从紧邻所述至少一个构件的可扩展设备的外部去除碎屑，所述至少一个表面具有包括顶点的中心部。
19.如权利要求18所述的方法，还包括:利用可扩展设备的所述至少一个构件对地下钻孔进行扩眼，使得地下钻孔的直径比扩眼之前的地下钻孔直径大至少25%。
20.一种用于操作在地下钻孔中使用的可扩展设备的方法，包括: 利用设置在可扩展设备的管状体内的行进套筒将可扩展设备的至少一个构件固定在缩回位置； 在可扩展设备的管状体内移动所述行进套筒，以不再固定所述至少一个构件； 使可扩展设备的所述至少一个构件从缩回位置移动到伸出位置；和 当所述至少一个构件位于缩回位置以及伸出位置时，使穿过管状体的纵向孔的钻井流体流过至少一个喷嘴组件，所述至少一个喷嘴组件位于管状体的纵向孔中且紧邻所述至少一个构件。`
【文档编号】E21B10/62GK103443389SQ201280013692
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年2月8日 优先权日:2011年2月11日
【发明者】S·D·雷德福, K·Q·特林, 李丽 申请人:贝克休斯公司