RU2817840C1 - Expander (versions) - Google Patents
Expander (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817840C1 RU2817840C1 RU2022112147A RU2022112147A RU2817840C1 RU 2817840 C1 RU2817840 C1 RU 2817840C1 RU 2022112147 A RU2022112147 A RU 2022112147A RU 2022112147 A RU2022112147 A RU 2022112147A RU 2817840 C1 RU2817840 C1 RU 2817840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- expander
- wall
- housing
- block
- front wall
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 31
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 16
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Уровень техникиState of the art
Стволы скважины можно бурить вглубь места на поверхности или вглубь морского дна для различных целей, связанных с разведкой или добычей. Например, ствол скважины может быть пробурен для доступа к флюидам, таким как жидкие и газообразные углеводороды, которые содержатся в подземных пластах, и для извлечения флюидов из пластов. Стволы скважин, используемые для добычи или извлечения флюидов, могут быть обсажены обсадной колонной вокруг стенок ствола скважины. Могут быть использованы разнообразные способы бурения в зависимости отчасти от характеристик пласта, через который бурят ствол скважины.Well bores can be drilled deep into a location on the surface or deep into the seabed for a variety of exploration or production purposes. For example, a wellbore may be drilled to access fluids, such as liquid and gaseous hydrocarbons, that are contained in subterranean formations and to extract fluids from the formations. Wellbores used to produce or extract fluids may be lined with casing around the walls of the wellbore. A variety of drilling techniques can be used depending in part on the characteristics of the formation through which the wellbore is being drilled.
Первоначально может быть пробурен ствол скважины с первым диаметром. Часть ствола скважины может быть расширена с помощью расширителя. В некоторых вариантах реализации расширитель может быть расположен выше по стволу скважины от долота в той же компоновке низа бурильной колонны. В некоторых вариантах реализации расширитель может увеличивать диаметр ствола скважины после бурения пилотного ствола. Некоторые расширители могут содержать блоки расширителя, которые можно избирательно расширять для увеличения диаметра ствола скважины.Initially, a wellbore with a first diameter may be drilled. Part of the wellbore can be expanded using an expander. In some embodiments, the reamer may be located uphole from the bit in the same bottom hole assembly. In some embodiments, the reamer may increase the diameter of the wellbore after drilling a pilot hole. Some reamers may contain expander blocks that can be selectively expanded to increase the diameter of the wellbore.
Так, из US 2014/0182940 А1 известен расширитель для увеличения диаметра отверстия. Такой расширитель включает в себя, по существу, цилиндрический корпус, имеющий в нем осевое отверстие. В осевом направлении через осевое отверстие может проходить оправка. С корпусом подвижно соединены один или более режущих блоков. Отношение высоты режущего блока к диаметру корпуса составляет примерно от 0,35:1 до примерно 0,50:1.Thus, from US 2014/0182940 A1 an expander for increasing the diameter of the hole is known. Such an expander includes a substantially cylindrical body having an axial opening therein. A mandrel may extend axially through the axial hole. One or more cutting blocks are movably connected to the body. The ratio of cutting unit height to body diameter is from about 0.35:1 to about 0.50:1.
Однако, известный расширитель не позволяет получить высокое передаточное отношение.However, the known expander does not allow obtaining a high gear ratio.
Целью настоящего изобретения было создание расширителя, позволяющего получить высокое передаточное отношение.The purpose of the present invention was to create an expander that makes it possible to obtain a high gear ratio.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Согласно изобретению был предложен расширитель, содержащий корпус, содержащий проточную трубу, проходящую через внутреннюю часть корпуса, и множество отверстий от внутренней части корпуса к внешней части корпуса. Первый блок расширителя расположен во внутренней части корпуса, причем первый блок расширителя содержит первую переднюю стенку и первую заднюю стенку, причем первая задняя стенка содержит первое углубление. Второй блок расширителя расположен во внутренней части корпуса, причем второй блок расширителя содержит вторую переднюю стенку и вторую заднюю стенку, причем вторая задняя стенка содержит второе углубление, при этом первая передняя стенка вставлена во второе углубление в убранном положении.According to the invention, there has been proposed an expander comprising a housing having a flow pipe extending through the interior of the housing and a plurality of openings from the interior of the housing to the exterior of the housing. A first expander block is located in an interior portion of the housing, the first expander block comprising a first front wall and a first rear wall, the first rear wall including a first recess. A second expander block is located in the interior of the housing, the second expander block comprising a second front wall and a second rear wall, the second rear wall including a second recess, the first front wall being inserted into the second recess in a retracted position.
В других вариантах реализации расширитель содержит корпус, имеющий продольную ось; проточную трубу, соосную с продольной осью корпуса. Множество блоков расширителя расположены в радиальном направлении вокруг проточной трубы и выполнены с возможностью выдвижения и убирания относительно корпуса. Вторичная проточная труба расположена в радиальном направлении наружу от проточной трубы и между двумя блоками расширителя из множества блоков расширителя.In other embodiments, the expander includes a housing having a longitudinal axis; flow pipe coaxial with the longitudinal axis of the housing. A plurality of expander blocks are arranged radially around the flow pipe and are retractable and extendable relative to the housing. The secondary flow pipe is located radially outward from the flow pipe and between two expander blocks of the plurality of expander blocks.
В еще других вариантах реализации расширитель содержит корпус, содержащий отверстие от внутренней части корпуса к внешней части корпуса, и блок расширителя. Блок расширителя содержит переднюю стенку, заднюю стенку и радиальный периметр. В убранной конфигурации соотношение охвата к экспозиции меньше 1,00.In still other embodiments, the expander includes a housing including an opening from an interior portion of the housing to an exterior portion of the housing, and an expander block. The expander block contains a front wall, a rear wall and a radial perimeter. In the retracted configuration the coverage to exposure ratio is less than 1.00.
Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создан расширитель, содержащий:Thus, according to the first aspect of the present invention, there is provided an expander comprising:
корпус, содержащий проточную трубу, проходящую через центр внутренней части корпуса, и множество отверстий от внутренней части корпуса к внешней части корпуса;a housing comprising a flow pipe extending through the center of an interior portion of the housing and a plurality of openings from an interior portion of the housing to an exterior portion of the housing;
первый блок расширителя во внутренней части корпуса, причем первый блок расширителя содержит первую переднюю стенку, первую внутреннюю стенку и первую заднюю стенку, при этом первая задняя стенка и первая внутренняя стенка содержат первое углубление; a first expander block in an interior portion of the housing, the first expander block comprising a first front wall, a first inner wall, and a first rear wall, wherein the first rear wall and the first inner wall comprise a first recess;
второй блок расширителя во внутренней части корпуса, причем второй блок расширителя содержит вторую переднюю стенку, вторую внутреннюю стенку и вторую заднюю стенку, при этом первая передняя стенка вставлена во второе углубление в убранной конфигурации, иa second expander block in an interior portion of the housing, the second expander block comprising a second front wall, a second inner wall, and a second rear wall, the first front wall being inserted into the second recess in a retracted configuration, and
третий блок расширителя во внутренней части корпуса, причем третий блок расширителя содержит третью переднюю стенку, третью внутреннюю стенку и третью заднюю стенку, при этом третья задняя стенка и третья внутренняя стенка содержат третье углубление, и вторая передняя стенка вставлена в третье углубление в убранной конфигурации, и третья передняя стенка вставлена в первое углубление в убранной конфигурации;a third expander block in an interior portion of the housing, the third expander block comprising a third front wall, a third interior wall, and a third rear wall, the third rear wall and the third interior wall comprising a third recess, and the second front wall being inserted into the third recess in a retracted configuration, and a third front wall is inserted into the first recess in a retracted configuration;
причем линия, проведенная перпендикулярно продольной оси корпуса, который проходит по продольной оси, пересекает, по порядку поперек расширителя, первый блок расширителя, проточную трубу, вторую переднюю стенку второго блока расширителя, третью заднюю стенку третьего блока расширителя в убранной конфигурации и корпус.wherein a line drawn perpendicular to the longitudinal axis of the housing, which extends along the longitudinal axis, intersects, in order across the expander, the first expander unit, the flow pipe, the second front wall of the second expander unit, the third rear wall of the third expander unit in a retracted configuration, and the housing.
Предпочтительно, первая передняя стенка имеет высоту, которая больше высоты первой задней стенки.Preferably, the first front wall has a height that is greater than the height of the first rear wall.
Предпочтительно, первая внутренняя стенка первого блока расширителя и вторая внутренняя стенка второго блока расширителя является вогнутыми.Preferably, the first inner wall of the first expander block and the second inner wall of the second expander block are concave.
Предпочтительно, проточная труба соосна с продольной осью корпуса.Preferably, the flow pipe is coaxial with the longitudinal axis of the housing.
Предпочтительно, первая внутренняя стенка первого блока расширителя и вторая внутренняя стенка второго блока расширителя имеют форму, дополняющую проточную трубу.Preferably, the first inner wall of the first expander block and the second inner wall of the second expander block are shaped to complement the flow pipe.
Предпочтительно, первая внутренняя стенка имеет форму, дополняющую проточную трубу, для угла дуги стенки более 90°.Preferably, the first inner wall has a shape complementary to the flow pipe for a wall arc angle greater than 90°.
Предпочтительно, первый блок расширителя расположен выше по стволу скважины от второго блока расширителя, а второй блок расширителя расположен выше по стволу скважины от третьего блока расширителя.Preferably, the first reamer block is located uphole from the second reamer block, and the second reamer block is located uphole from the third reamer block.
Предпочтительно, расширитель имеет соотношение охвата к экспозиции, составляющее менее 1,00.Preferably, the expander has a coverage to exposure ratio of less than 1.00.
Согласно второму объекту настоящего изобретения создан расширитель, содержащий:According to the second aspect of the present invention, an expander is provided containing:
корпус с телом вокруг продольной оси, причем тело образует внутренний канал;a body with a body around a longitudinal axis, the body forming an internal channel;
проточную трубу, проходящую по внутреннему каналу корпуса вдоль продольной оси корпуса;a flow pipe passing through the internal channel of the housing along the longitudinal axis of the housing;
множество блоков расширителя, расположенных в радиальном направлении вокруг проточной трубы и выполненных с возможностью расширения и убирания относительно корпуса; иa plurality of expander blocks arranged radially around the flow pipe and configured to expand and retract relative to the housing; And
вторичную проточную трубу, проходящую внутри внутреннего канала корпуса и в радиальном направлении наружу от проточной трубы, причем вторичная проточная труба расположена между двумя блоками расширителя из множества блоков расширителя в убранной конфигурации.a secondary flow pipe extending within the internal bore of the housing and radially outward from the flow pipe, the secondary flow pipe being located between two expander blocks of the plurality of expander blocks in a retracted configuration.
Предпочтительно, расширитель содержит отклонитель потока, причем отклонитель потока содержит первичный порт, гидравлически сообщающийся с проточной трубой, и вторичный порт, гидравлически сообщающийся со вторичной проточной трубой.Preferably, the expander includes a flow diverter, the flow diverter comprising a primary port in fluid communication with the flow pipe and a secondary port in fluid communication with the secondary flow pipe.
Предпочтительно, вторичная проточная труба проходит по длине множества блоков расширителя.Preferably, the secondary flow pipe extends along the length of the plurality of expander blocks.
Предпочтительно, расширитель содержит упругий элемент, расположенный вокруг вторичной проточной трубы.Preferably, the expander includes an elastic element located around the secondary flow pipe.
Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан расширитель, содержащий:According to a third aspect of the present invention, an expander is provided comprising:
корпус, содержащий отверстие от внутренней части корпуса к внешней части корпуса;a housing comprising an opening from an interior portion of the housing to an exterior portion of the housing;
блок расширителя, содержащий:expander unit containing:
- переднюю стенку, причем высота передней стенки превышает радиус корпуса; - a front wall, wherein the height of the front wall exceeds the radius of the body;
- заднюю стенку; и- back wall; And
- радиальный периметр;- radial perimeter;
при этом блок расширителя выполнен с возможностью конфигурирования в убранную конфигурацию и расширенную конфигурацию, причем, когда блок расширителя находится в убранной конфигурации, радиальный периметр расположен в радиальном направлении внутрь от внешней поверхности корпуса, а, когда блок расширителя находится в расширенной конфигурации, радиальный периметр расположен в радиальном направлении наружу от внешней поверхности корпуса, при этом экспозиция представляет собой расстояние от внешней поверхности корпуса, охват представляет собой длину контакта передней стенки с корпусом, а соотношение охвата к экспозиции составляет менее 1,00.wherein the expander block is configured into a retracted configuration and an expanded configuration, wherein when the expander block is in a retracted configuration, the radial perimeter is located in a radial direction inward from the outer surface of the housing, and when the expander block is in an expanded configuration, the radial perimeter is located in a radial direction outward from the outer surface of the housing, wherein the exposure is the distance from the outer surface of the housing, the coverage is the length of contact of the front wall with the housing, and the ratio of coverage to exposure is less than 1.00.
Предпочтительно, соотношение расширения составляет более 2,00.Preferably, the expansion ratio is greater than 2.00.
Предпочтительно, высота передней стенки превышает высоту задней стенки.Preferably, the height of the front wall is greater than the height of the rear wall.
Предпочтительно, блок расширителя представляет собой первый блок расширителя, а передняя стенка представляет собой первую переднюю стенку, при этом первый блок расширителя содержит углубление в задней стенке первого блока расширителя, причем имеется второй блок расширителя, содержащий вторую переднюю стенку, при этом вторая передняя стенка вставлена в углубление.Preferably, the expander block is a first expander block, and the front wall is a first front wall, wherein the first expander block includes a recess in the rear wall of the first expander block, and there is a second expander block containing a second front wall, wherein the second front wall is inserted into the recess.
В данном разделе сущности изобретения представлен выбор концепций, которые далее описаны в подробном описании. Данная сущность изобретения не предназначена для определения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначена для использования с целью ограничения объема заявленного объекта изобретения. Дополнительные отличительные признаки и аспекты вариантов реализации данного изобретения будут изложены в данном документе и частично будут очевидны из описания или могут быть изучены при практическом использовании таких вариантов реализации.This summary section presents a selection of concepts that are further described in the detailed description. This summary of the invention is not intended to define key or significant distinguishing features of the claimed subject matter of the invention, nor is it intended to be used to limit the scope of the claimed subject matter of the invention. Additional features and aspects of embodiments of the present invention will be set forth herein and, in part, will be apparent from the description or may be learned by practice of such embodiments.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Для описания способа, которым могут быть получены вышеупомянутые и другие отличительные признаки данного изобретения, будет приведено более конкретное описание со ссылкой на содержащиеся в нем конкретные варианты реализации, которые проиллюстрированы в прилагаемых графических материалах. Для лучшего понимания одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями на различных сопровождающих фигурах. Хотя некоторые из графических материалов могут быть представлены схематично или в увеличенном масштабе для иллюстрирования концепций, по меньшей мере некоторые из графических материалов могут быть приведены с соблюдением масштаба. С учетом того, что в графических материалах изображены некоторые приведенные в качестве примера варианты реализации, варианты реализации будут описаны и объяснены с дополнительной конкретизацией и подробностями с помощью прилагаемых графических материалов, в которых:To describe the method in which the above and other features of the present invention can be obtained, more specific description will be given with reference to the specific embodiments contained therein, which are illustrated in the accompanying drawings. For better understanding, like elements are designated by like reference numerals in the various accompanying figures. Although some of the graphics may be presented schematically or enlarged to illustrate concepts, at least some of the graphics may be shown to scale. While the drawings depict certain exemplary embodiments, the embodiments will be described and explained in further specificity and detail in the accompanying drawings, in which:
фиг. 1 - буровая система в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения;fig. 1 illustrates a drilling system in accordance with at least one embodiment of the present invention;
фиг. 2-1 - вид в перспективе расширителя в расширенной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения;fig. 2-1 is a perspective view of an expander in an expanded configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention;
фиг. 2-2 - вид в продольном разрезе расширителя, показанного на фиг. 2-1, в убранной конфигурации;fig. 2-2 is a longitudinal sectional view of the expander shown in FIG. 2-1, in retracted configuration;
фиг. 2-3 - вид в продольном разрезе расширителя, показанного на фиг. 2-1, в расширенной конфигурации;fig. 2-3 is a longitudinal sectional view of the expander shown in FIG. 2-1, in extended configuration;
фиг. 2-4 - вид в поперечном разрезе расширителя, показанного на фиг. 2-1, в убранной конфигурации;fig. 2-4 are cross-sectional views of the expander shown in FIG. 2-1, in retracted configuration;
фиг. 2-5 - вид в поперечном разрезе расширителя, показанного на фиг. 2-1, в расширенной конфигурации;fig. 2-5 are cross-sectional views of the expander shown in FIG. 2-1, in advanced configuration;
фиг. 3 - вид в перспективе блока расширителя в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения;fig. 3 is a perspective view of an expander unit in accordance with at least one embodiment of the present invention;
фиг. 4-1 - вид в поперечном разрезе расширителя в убранной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения;fig. 4-1 is a cross-sectional view of a dilator in a retracted configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention;
фиг. 4-2 - вид в поперечном разрезе расширителя, показанного на фиг. 4-1, в расширенной конфигурации; иfig. 4-2 is a cross-sectional view of the expander shown in FIG. 4-1, in advanced configuration; And
фиг. 5 - вид в разрезе расширителя в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения.fig. 5 is a cross-sectional view of a dilator in accordance with at least one embodiment of the present invention.
Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention
Данное изобретение в целом относится к устройствам, системам и способам работы расширяемых расширителей с высоким соотношением. В некоторых вариантах реализации блоки расширителя рассматриваемого расширителя могут иметь внутреннюю поверхность, которая может быть вставлена в часть смежного по окружности блока расширителя. Это может дать возможность блокам расширителя иметь большую экспозицию, что может увеличить диаметр расширяемого ствола. Это может обеспечить бурение стволов большего размера, что таким образом потенциально предотвращает дальнейшие операции спуска и подъема в скважине с другим расширителем, позволяя использовать более крупные инструменты и потоки флюидов в стволе скважины.This invention generally relates to devices, systems and methods for operating high ratio expandable expanders. In some embodiments, the expander blocks of the expander in question may have an internal surface that can be inserted into a portion of a circumferentially adjacent expander block. This may allow the expander blocks to have greater exposure, which may increase the diameter of the expandable barrel. This can allow for larger bores to be drilled, thereby potentially preventing further trips in the well with a different reamer, allowing for larger tools and fluid flows in the wellbore.
В некоторых вариантах реализации блоки расширителя рассматриваемого расширителя могут иметь внутреннюю поверхность, которая может быть вставлена в часть смежного по окружности блока расширителя. Это может дать возможность увеличить высоту блоков расширителя. Эта внутренняя поверхность может дать возможность уменьшать диаметр блока расширителя, что обеспечит проведение операций спуска и подъема через более узкое ограничение в стволе скважины.In some embodiments, the expander blocks of the expander in question may have an internal surface that can be inserted into a portion of a circumferentially adjacent expander block. This may make it possible to increase the height of the expander blocks. This inner surface may allow the diameter of the reamer block to be reduced, allowing running and recovery operations to occur through a tighter restriction in the wellbore.
При операциях бурения скважины расширители можно использовать для увеличения диаметра ствола скважины. В некоторых вариантах реализации расширитель может быть расположен на той же компоновке низа бурильной колонны (КНБК), что и долото. Таким образом, когда долото дробит пласт с диаметром долота, расширитель может следовать за долотом и дробить пласт с диаметром расширителя. Это может обеспечить бурение скважин большего размера за один проход или операцию спуска и подъема в скважине. Другими словами, пилотный ствол может быть пробурен сразу же при расширении ствола скважины. В некоторых вариантах реализации расширитель может быть спущен в существующий ствол скважины для увеличения диаметра существующего ствола скважины при проходе или операции спуска и подъема, отличной от операции с долотом. Другими словами, перед введением расширителя в ствол скважины может быть пробурен пилотный ствол.In well drilling operations, reamers can be used to increase the diameter of the wellbore. In some embodiments, the reamer may be located on the same bottom hole assembly (BHA) as the bit. Thus, when the bit crushes a formation with the diameter of the bit, the reamer can follow the bit and crush the formation with the diameter of the reamer. This can enable larger boreholes to be drilled in a single pass or a run-up operation in the borehole. In other words, the pilot hole can be drilled immediately when the wellbore is reamed. In some embodiments, an reamer may be run into an existing wellbore to increase the diameter of the existing wellbore in a pass or run-in operation other than a bit operation. In other words, a pilot hole may be drilled before introducing the reamer into the wellbore.
Множество блоков расширителя может проходить из корпуса для разрушения пласта. В некоторых вариантах реализации расширитель может представлять собой расширяемый расширитель. расширяемый расширитель может иметь расширенную конфигурацию и убранную конфигурацию. В убранной конфигурации режущая поверхность блоков расширителя расположена в радиальном направлении внутрь от внешней поверхности корпуса. Таким образом, при спуске расширителя в ствол скважины блоки расширителя могут не контактировать с участками стенки ствола скважины и не разрушать их. В расширенной конфигурации блоки расширителя в радиальном направлении расширены из корпуса таким образом, что режущая поверхность расположена в радиальном направлении наружу от корпуса. Таким образом, когда расширитель вращается, расширитель может разрушать участки стенки ствола скважины и увеличивать диаметр вдоль участков ствола скважины.A plurality of expander blocks may extend from the housing to fracture the formation. In some embodiments, the expander may be an expandable expander. The expandable extender can have an extended configuration and a retracted configuration. In the retracted configuration, the cutting surface of the expander blocks is located radially inward from the outer surface of the housing. Thus, when lowering the reamer into the wellbore, the reamer blocks may not contact or destroy sections of the wellbore wall. In an expanded configuration, the reamer blocks are radially expanded from the housing such that the cutting surface is located radially outward from the housing. Thus, as the reamer rotates, the reamer can erode portions of the borehole wall and increase diameter along portions of the borehole.
Расширитель может быть расширен с помощью любой силы расширения. Например, расширитель может быть расширен с помощью перепада гидравлического давления между внутренней частью корпуса и внешней частью корпуса. Проточная труба может проходить через корпус и за расширители. Проточная труба может содержать одно или более портов в поршневой камере. Поршень может быть выполнен с возможностью продольного перемещения и соединения с поршневой камерой. По мере увеличения давления бурового раствора на поршень указанный поршень может перемещаться в продольном направлении. Поршень может давить на блоки расширителя, которые могут скользить по направляющим. Направляющие могут быть наклонены в радиальном направлении наружу таким образом, что поршень перемещает блоки расширителя в продольном направлении, блоки расширителя могут перемещаться в радиальном направлении наружу в расширенную конфигурацию. Упругий элемент может прижиматься к блокам расширителя силой упругости, которая противодействует силе, прикладываемой поршнем. Таким образом, когда гидравлическое давление на поршень превышает силу упругости, блоки расширителя могут быть перемещены наружу в расширенную конфигурацию. Таким образом, расширитель может представлять собой расширитель с гидравлическим приводом. Другими словами, чтобы активировать расширитель, можно увеличить давление бурового раствора, проходящего через проточную трубу. The expander can be expanded using any expansion force. For example, the expander can be expanded using a hydraulic pressure difference between the inside of the housing and the outside of the housing. The flow pipe can pass through the body and behind the expanders. The flow tube may include one or more ports in the piston chamber. The piston can be configured to move longitudinally and connect to the piston chamber. As the pressure of the drilling fluid on the piston increases, said piston can move in the longitudinal direction. The piston can press on the expander blocks, which can slide along the guides. The guides may be inclined radially outward such that the piston moves the expander blocks longitudinally, the expander blocks may be moved radially outward into an expanded configuration. The elastic element can be pressed against the expander blocks by an elastic force that counteracts the force applied by the piston. Thus, when the hydraulic pressure on the piston exceeds the elastic force, the expander blocks can be moved outward into an expanded configuration. Thus, the expander may be a hydraulically driven expander. In other words, to activate the reamer, the pressure of the drilling fluid passing through the flow pipe can be increased.
Расширитель имеет диаметр в расширенном положении (например, диаметр окружности, описанной вокруг внешней стенки блоков расширителя в расширенной конфигурации) и диаметр в убранном положении (например, диаметр окружности, описанной вокруг внешней поверхности корпуса в убранной конфигурации). Соотношение расширения представляет собой соотношение между диаметром в расширенном положении и диаметром в убранном положении. В некоторых вариантах реализации соотношение расширения может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 2,5, 2,4, 2,3, 2,2, 2,1, 2,0, 1,9, 1,8, 1,7, 1,6, 1,5, 1,4, 1,3, 1,2, 1,1 или любое промежуточное значение. Например, соотношение расширения может составлять более 1,1. В другом примере соотношение расширения может составлять менее 2,5. В еще других примерах соотношение расширения может представлять собой любое значение в диапазоне от 1,1 до 2,5. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение расширения составлял более 2,0 для достаточного расширения диаметра ствола скважины.The expander has a diameter in the expanded position (eg, the diameter of a circle circumscribed around the outer wall of the expander blocks in the expanded configuration) and a diameter in the retracted position (eg, the diameter of the circle described around the outer surface of the housing in the retracted configuration). The expansion ratio is the ratio between the diameter in the expanded position and the diameter in the retracted position. In some embodiments, the expansion ratio may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of the values 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2.0 , 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1 or any value in between. For example, the expansion ratio may be greater than 1.1. In another example, the expansion ratio may be less than 2.5. In still other examples, the expansion ratio may be any value in the range of 1.1 to 2.5. In some embodiments, it may be critical that the expansion ratio be greater than 2.0 to sufficiently expand the wellbore diameter.
Блоки расширителя проходят из корпуса таким образом, что режущие элементы блока расширителя располагаются на расстоянии от корпуса. Это расстояние может представлять собой экспозицию расширителя. Другими словами, экспозиция может составлять половину разницы в диаметре в расширенном положении расширителя по сравнению с диаметром в убранном положении расширителя.The expander blocks extend from the housing in such a way that the cutting elements of the expander block are located at a distance from the housing. This distance may represent the exposure of the expander. In other words, the exposure may be half the difference in diameter in the expanded position of the expander compared to the diameter in the retracted position of the expander.
Блок расширителя имеет внешнюю поверхность, переднюю стенку, заднюю стенку и внутреннюю стенку. Внешняя стенка содержит один или более режущих элементов. Передняя стенка представляет собой боковую поверхность блока расширителя, которая обращена в направлении вращения (например, боковая поверхность, которая первой входит в зацепление с пластом при вращении). Задняя стенка представляет собой боковую поверхность блока расширителя, обращенную против направления вращения. Передняя стенка и задняя стенка входят в зацепление с направляющими в корпусе, чтобы направлять блок расширителя в радиальном направлении наружу. Внутренняя стенка находится напротив внешней стенки и является смежной как с передней стенкой, так и с задней стенкой.The expander block has an outer surface, a front wall, a rear wall and an inner wall. The outer wall contains one or more cutting elements. The front wall is the side surface of the expander block that faces in the direction of rotation (eg, the side surface that first engages the formation during rotation). The rear wall is the side surface of the expander block facing the direction of rotation. The front wall and rear wall engage with guides in the housing to guide the expander block radially outward. The inner wall is opposite the outer wall and is adjacent to both the front wall and the rear wall.
Во время вращения расширителя передняя кромка блока расширителя может входить в зацепление с пластом. Это может прижать блок расширителя к задней кромке отверстия в корпусе, через которое расширяется блок расширителя. Поскольку внешняя стенка проходит за корпус, блок расширителя может иметь тенденцию к вращению в зависимости от сил смещения со стороны режущих элементов на внешней стенке и задней кромке отверстия. Вращение блока расширителя может быть предотвращено контактом с передней стенкой на передней кромке отверстия. Радиальная протяженность контакта передней стенки на передней кромке отверстия представляет собой охват блока расширителя. As the reamer rotates, the leading edge of the reamer block may engage the formation. This may force the expander block against the rear edge of the housing opening through which the expander block is expanded. As the outer wall extends beyond the housing, the reamer block may tend to rotate depending on the shear forces from the cutting elements on the outer wall and trailing edge of the bore. Rotation of the expander block can be prevented by contact with the front wall at the leading edge of the hole. The radial extent of the front wall contact at the leading edge of the hole represents the reach of the expander block.
Соотношение охвата к экспозиции представляет собой соотношение охвата к экспозиции. Соотношение охвата к экспозиции представляет собой показатель максимального расширения расширителя. В некоторых вариантах реализации соотношение охвата к экспозиции может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 0,50, 0,60, 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,05, 1,10, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0 или любое промежуточное значение. Например, соотношение охвата к экспозиции может составлять более 0,50. В другом примере соотношение охвата к экспозиции может составлять менее 2,0. В еще других примерах соотношение охвата к экспозиции может представлять собой любое значение в диапазоне от 0,50 до 2,0. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение охвата к экспозиции составляло менее 1,00 для достаточного увеличения диаметра ствола скважины. Более низкое соотношение охвата к экспозиции является показателем того, что расширитель может иметь большее увеличение диаметра ствола скважины. В некоторых вариантах реализации каждый блок расширителя может иметь одинаковое соотношение охвата к экспозиции. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные соотношения охвата к экспозиции.Coverage to exposure ratio is the ratio of coverage to exposure. The coverage to exposure ratio is a measure of the maximum expansion of the expander. In some embodiments, the coverage-to-exposure ratio may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of the values 0.50, 0.60, 0.70, 0.75, 0.80, 0 .85, 0.90, 0.95, 1.00, 1.05, 1.10, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 , 1.8, 1.9, 2.0 or any value in between. For example, the coverage-to-exposure ratio may be greater than 0.50. In another example, the coverage to exposure ratio may be less than 2.0. In still other examples, the coverage-to-exposure ratio may be any value in the range of 0.50 to 2.0. In some embodiments, it may be critical that the sweep to exposure ratio be less than 1.00 to sufficiently increase the wellbore diameter. A lower sweep-to-exposure ratio is an indication that the reamer can have a greater increase in borehole diameter. In some embodiments, each expander unit may have the same coverage to exposure ratio. In some embodiments, different expander units may have different coverage to exposure ratios.
В некоторых вариантах реализации экспозиция может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1,5 дюйма (3,8 см), 1,6 дюйма (4,1 см), 1,7 дюйма (4,3 см), 1,8 дюйма (4,6 см), 1,9 дюйма (4,8 см), 2,0 дюйма (5,1 см), 2,1 дюйма (5,3 см), 2,2 дюйма (5,6 см), 2,3 дюйма (5,8 см), 2,4 дюйма (6,1 см), 2,5 дюйма (6,4 см), 3,0 дюйма (7,62 см), 4,0 дюйма (10,16 см), 5,0 дюйма (12,7 см), 6,0 дюйма (15,24 см), 8,0 дюйма (20,32 см), 10,0 дюйма (25,40 см), 12,0 дюйма (30,48 см), 15,0 дюйма (38,10 см), 18,5 дюйма (46,99 см) или любое промежуточное значение. Например, экспозиция может составлять более 1,5 дюйма (3,8 см). В другом примере экспозиция может составлять менее 18,5 см (46,99 см). В еще других примерах экспозиция может иметь любое значение в диапазоне от 1,5 дюйма (3,8 см) до 18,5 см (46,99 см). В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы экспозиция составляла более 2,0 дюйма (5,1 см) для достаточного увеличения диаметра ствола скважины. В некоторых вариантах реализации каждый блок расширителя может иметь одинаковую экспозицию. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные экспозиции.In some embodiments, the exposure may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 1.5 inches (3.8 cm), 1.6 inches (4.1 cm), 1. 7" (4.3cm), 1.8" (4.6cm), 1.9" (4.8cm), 2.0" (5.1cm), 2.1" (5.3cm) cm), 2.2" (5.6 cm), 2.3" (5.8 cm), 2.4" (6.1 cm), 2.5" (6.4 cm), 3.0 inch (7.62 cm), 4.0 inch (10.16 cm), 5.0 inch (12.7 cm), 6.0 inch (15.24 cm), 8.0 inch (20.32 cm ), 10.0 inches (25.40 cm), 12.0 inches (30.48 cm), 15.0 inches (38.10 cm), 18.5 inches (46.99 cm), or anything in between. For example, the exposure may be more than 1.5 inches (3.8 cm). In another example, the exposure may be less than 18.5 cm (46.99 cm). In yet other examples, the exposure may be any value in the range of 1.5 inches (3.8 cm) to 18.5 cm (46.99 cm). In some embodiments, it may be critical that the exposure be greater than 2.0 inches (5.1 cm) to sufficiently increase the wellbore diameter. In some embodiments, each expander block may have the same exposure. In some embodiments, different expander blocks may have different exposures.
В некоторых вариантах реализации охват может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1,0 дюйма (2,5 см), 1,5 дюйма (3,8 см), 1,6 дюйма (4,1 см), 1,7 дюйма (4,3 см), 1,8 дюйма (4,6 см), 1,9 дюйма (4,8 см), 2,0 дюйма (5,1 см), 2,1 дюйма (5,3 см), 2,2 дюйма (5,6 см), 2,3 дюйма (5,8 см), 2,4 дюйма (6,1 см), 2,5 дюйма (6,4 см), 3,0 дюйма (7,62 см), 4,0 дюйма (10,16 см), 5,0 дюйма (12,7 см), 6,0 дюйма, (15,24 см), 8,0 дюйма (20,32 см), 10,0 дюйма (25,40 см) или любое промежуточное значение. Например, охват может составлять более 1,0 дюйма (2,5 см). В другом примере охват может составлять менее 10,0 (25,4 см). В еще других примерах охват может представлять собой любое значение в диапазоне от 1,0 дюйма (2,5 см) до 10,0 дюйма (25,4 см). В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы охват составлял более 1,8 дюйма (4,6 см) для обеспечения поддержки блока расширителя. Увеличение охвата может привести к большей стабильности блока расширителя. Кроме того, увеличенный охват может повысить прочность расширителя, таким образом уменьшая вероятность поломки блока расширителя во время операций расширения. В некоторых вариантах реализации каждый блок расширителя может иметь одинаковый охват. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные охваты.In some embodiments, the coverage may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 1.0 inches (2.5 cm), 1.5 inches (3.8 cm), 1. 6" (4.1cm), 1.7" (4.3cm), 1.8" (4.6cm), 1.9" (4.8cm), 2.0" (5.1cm) cm), 2.1" (5.3 cm), 2.2" (5.6 cm), 2.3" (5.8 cm), 2.4" (6.1 cm), 2.5 inch (6.4 cm), 3.0 inch (7.62 cm), 4.0 inch (10.16 cm), 5.0 inch (12.7 cm), 6.0 inch (15.24 cm) cm), 8.0 inches (20.32 cm), 10.0 inches (25.40 cm) or any value in between. For example, the coverage may be more than 1.0 inches (2.5 cm). In another example, the coverage may be less than 10.0 (25.4 cm). In still other examples, the coverage may be any value in the range of 1.0 inches (2.5 cm) to 10.0 inches (25.4 cm). In some embodiments, it may be critical that the span be greater than 1.8 inches (4.6 cm) to support the expander assembly. Increasing the coverage can result in greater stability of the expander block. In addition, the increased coverage can increase the strength of the expander, thereby reducing the likelihood of breakage of the expander assembly during expansion operations. In some implementations, each expander block may have the same coverage. In some embodiments, different extender blocks may have different spans.
Передняя стенка имеет высоту передней стенки, которая представляет собой расстояние от внешней стенки до внутренней стенки вдоль передней стенки. В некоторых вариантах реализации высота передней стенки представляет собой сумму экспозиции и охвата. В некоторых вариантах реализации высота передней стенки превышает сумму экспозиции и охвата. Задняя стенка имеет высоту задней стенки, которая представляет собой расстояние от внешней стенки до внутренней стенки вдоль задней стенки. В некоторых вариантах реализации высота передней стенки больше, чем высота задней стенки. Это может обеспечить, чтобы передняя стенка имела увеличенный охват напротив передней кромки отверстия в корпусе и/или чтобы блок расширителя проходил дальше от корпуса. Это может увеличить стабильность и/или прочность блока расширителя во время расширения. Соотношение высоты передней стенки к высоте задней стенки представляет собой соотношение высоты стенки. В некоторых вариантах реализации соотношение высоты стенки может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,5, 3,0 или любое промежуточное значение. Например, соотношение высоты стенки может составлять более 1,0. В другом примере соотношение высоты стенки может составлять менее 3,0. В еще других примерах соотношение высоты стенки может представлять собой любое значение в диапазоне от 1,0 до 3,0. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение высоты стенки составляло более 1,2 для увеличения охвата и экспозиции блока расширителя. Кроме того, соотношение высоты стенки более 1,2 может обеспечить вставку друг в друга смежных по окружности блоков расширителя. В некоторых вариантах реализации каждый блок расширителя может иметь одинаковое соотношение высоты стенки. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные соотношения высоты стенки.The front wall has a front wall height, which is the distance from the outer wall to the inner wall along the front wall. In some embodiments, the front wall height is the sum of exposure and coverage. In some embodiments, the height of the front wall exceeds the sum of exposure and coverage. The back wall has a back wall height, which is the distance from the outer wall to the inner wall along the back wall. In some embodiments, the height of the front wall is greater than the height of the rear wall. This may ensure that the front wall has increased coverage against the leading edge of the housing opening and/or that the expander block extends further from the housing. This may increase the stability and/or strength of the expander block during expansion. The ratio of the front wall height to the rear wall height is the wall height ratio. In some embodiments, the wall height ratio may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of the values 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1, 5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.5, 3.0 or any value in between. For example, the wall height ratio may be greater than 1.0. In another example, the wall height ratio may be less than 3.0. In yet other examples, the wall height ratio may be any value in the range of 1.0 to 3.0. In some embodiments, it may be critical that the wall height ratio be greater than 1.2 to increase the coverage and exposure of the expander block. In addition, a wall height ratio greater than 1.2 can enable circumferentially adjacent expander blocks to be inserted into each other. In some embodiments, each expander block may have the same wall height ratio. In some embodiments, different expander blocks may have different wall height ratios.
В некоторых вариантах реализации высота передней стенки может быть больше радиуса корпуса. Другими словами, высота передней стенки может быть больше половины диаметра в убранном положении. Передняя стенка имеет соотношение высоты к диаметру в убранном положении. В некоторых вариантах реализации соотношение высоты к диаметру в убранном положении может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 0,45, 0,5, 0,55, 0,6, 0,65, 0,70, 0,75 или любое промежуточное значение. Например, соотношение высоты к диаметру в убранном положении может составлять более 0,45. В другом примере соотношение высоты к диаметру в убранном положении может составлять менее 0,75. В еще других примерах соотношение высоты к диаметру в убранном положении может представлять собой любое значение в диапазоне от 0,45 до 0,75. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение высоты к диаметру в убранном положении составляло более 0,5 для увеличения экспозиции и уменьшения соотношения охвата к экспозиции. В некоторых вариантах реализации каждый блок расширителя может иметь одинаковое соотношение высоты к диаметру в убранном положении. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные соотношения высоты к диаметру в убранном положении. In some embodiments, the height of the front wall may be greater than the radius of the housing. In other words, the height of the front wall may be more than half the diameter in the retracted position. The front wall has a height to diameter ratio in the retracted position. In some embodiments, the height to diameter ratio in the retracted position may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0, 65, 0.70, 0.75 or any value in between. For example, the height to diameter ratio in the retracted position may be greater than 0.45. In another example, the height to diameter ratio in the retracted position may be less than 0.75. In yet other examples, the height to diameter ratio in the retracted position may be any value in the range of 0.45 to 0.75. In some embodiments, it may be critical that the height-to-diameter ratio in the retracted position be greater than 0.5 to increase exposure and reduce coverage-to-exposure ratio. In some embodiments, each expander block may have the same height to diameter ratio in the retracted position. In some embodiments, different expander blocks may have different height to diameter ratios in the retracted position.
В некоторых вариантах реализации корпус блока расширителя содержит углубление в задней стенке. Внутренняя кромка передней стенки может иметь соответствующий размер и выполнена с возможностью вставки в углубление. Таким образом, передняя стенка первого блока расширителя может быть вставлена в заднюю стенку смежного блока расширителя. Это может дать возможность втянуть блок расширителя дальше во внутреннюю часть корпуса, таким образом обеспечив увеличенную экспозицию и уменьшенное соотношение охвата к экспозиции. В некоторых вариантах реализации углубление расположено в месте пересечения внутренней стенки и задней стенки. Другими словами, угол между внутренней стенкой и задней стенкой может быть полностью или частично удален для образования углубления.In some embodiments, the expander unit housing includes a recess in the rear wall. The inner edge of the front wall may be suitably sized and configured to be inserted into the recess. Thus, the front wall of the first expander block can be inserted into the rear wall of an adjacent expander block. This may allow the expander unit to be retracted further into the interior of the housing, thereby providing increased exposure and a reduced coverage-to-exposure ratio. In some embodiments, the recess is located at the intersection of the interior wall and the rear wall. In other words, the angle between the inner wall and the rear wall may be completely or partially removed to form a recess.
Например, первый блок расширителя имеет первую переднюю стенку и первую заднюю стенку. Первая передняя стенка может иметь высоту первой передней стенки, которая больше, чем высота первой задней стенки. Первая задняя стенка может содержать первое углубление. Второй блок расширителя имеет вторую переднюю стенку и вторую заднюю стенку. Второй блок расширителя может быть смежным по окружности (например, расположенным как следующий блок расширителя, следующий за окружностью расширителя) с первым блоком расширителя в направлении вращения. Вторая задняя стенка может содержать второе углубление. Первая передняя стенка (например, внутренняя кромка первой передней стенки) может быть вставлена во второе углубление в убранном положении. Аналогично, третий блок расширителя может содержать третью переднюю стенку и третью заднюю стенку. Третий блок расширителя может быть смежным по окружности со вторым блоком расширителя в направлении вращения, а первый блок расширителя может быть смежным по окружности со вторым блоком расширителя в направлении вращения. Третья задняя стенка может содержать третье углубление. Вторая передняя стенка второго блока расширителя может быть вставлена в третье углубление. Аналогично, третья передняя стенка третьего блока расширителя может быть вставлена в первое углубление. Таким образом, блоки расширителя указанного расширителя могут быть вставлены в смежные по окружности блоки расширителя. Таким образом, блоки расширителя могут быть убраны дальше во внутреннюю часть корпуса. Это может увеличить экспозицию и обеспечить уменьшенное соотношение охвата к экспозиции каждого блока расширителя, что приведет к большему увеличению диаметра ствола скважины, расширяемого расширителем.For example, the first expander unit has a first front wall and a first rear wall. The first front wall may have a height of the first front wall that is greater than the height of the first rear wall. The first rear wall may comprise a first recess. The second expander block has a second front wall and a second rear wall. The second expander block may be circumferentially adjacent (eg, positioned as a next expander block following the expander circumference) with the first expander block in the direction of rotation. The second rear wall may include a second recess. The first front wall (eg, the inner edge of the first front wall) may be inserted into the second recess in a retracted position. Likewise, the third expander block may include a third front wall and a third rear wall. The third expander block may be circumferentially adjacent to the second expander block in the direction of rotation, and the first expander block may be circumferentially adjacent to the second expander block in the direction of rotation. The third rear wall may comprise a third recess. The second front wall of the second expander unit may be inserted into the third recess. Likewise, a third front wall of the third expander block may be inserted into the first recess. Thus, the expander blocks of said expander can be inserted into circumferentially adjacent expander blocks. In this way, the expander blocks can be retracted further into the interior of the housing. This can increase exposure and provide a reduced sweep to exposure ratio of each reamer block, resulting in a greater increase in the diameter of the wellbore being expanded by the reamer.
В некоторых вариантах реализации, как обсуждалось выше, расширитель может содержать три блока расширителя. В некоторых вариантах реализации расширитель может содержать более или менее трех блоков расширителя. Например, расширитель может содержать два, три, четыре, пять, шесть или более блоков расширителя. Независимо от количества блоков расширителя, каждый блок расширителя может содержать углубление, и передняя стенка смежного по окружности блока расширителя может проходить в углубление задней стенки смежного по окружности блока расширителя.In some embodiments, as discussed above, the expander may comprise three expander blocks. In some embodiments, the expander may comprise more or less than three expander blocks. For example, an expander may contain two, three, four, five, six or more expander units. Regardless of the number of expander blocks, each expander block may include a recess, and a front wall of a circumferentially adjacent expander block may extend into a recess of a rear wall of a circumferentially adjacent expander block.
В некоторых вариантах реализации углубление может проходить по всей длине блока расширителя. В некоторых вариантах реализации углубление может проходить менее чем по всей длине блока расширителя. Одна или обе из передней стенки и задней стенки блока расширителя могут содержать скользящую рампу. Когда блок расширителя перемещается между расширенной конфигурацией и убранной конфигурацией, блок расширителя может скользить вдоль скользящей рампы. Углубление может проходить вдоль задней стенки только на длину, на которую проходит нижняя кромка передней стенки, пока она не достигнет скользящей рампы. В некоторых вариантах реализации углубление может начинаться между верхним концом и нижним концом блока расширителя. Это может дать возможность внешней стенке пройти все расстояние до верхнего конца блока расширителя.In some embodiments, the recess may extend the entire length of the expander block. In some embodiments, the recess may extend less than the entire length of the expander block. One or both of the front wall and the rear wall of the expander block may comprise a sliding ramp. When the expander block moves between the expanded configuration and the retracted configuration, the expander block may slide along the sliding ramp. The recess can extend along the rear wall only as far as the lower edge of the front wall extends until it reaches the sliding ramp. In some embodiments, the recess may begin between the top end and the bottom end of the expander block. This may allow the outer wall to extend all the way to the top end of the expander block.
В некоторых вариантах реализации углубление имеет глубину углубления в корпус блока расширителя. Это можно визуализировать как протяженность, на которую передняя стенка смежного по окружности блока расширителя проходит в корпус блока расширителя. Глубина углубления может составлять процент углубления от ширины корпуса расширителя. В некоторых вариантах реализации процент углубления может составлять более 5%, более 10%, более 15%, более 20%, более 25%, более 30%, более 35%, более 40%, более 45%, более 50% или любое промежуточное значение. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы процент углубления составлял более 10% для обеспечения вставки друг в друга смежных по окружности блоков расширителя. В некоторых вариантах реализации каждый блок расширителя может иметь одинаковый процент углубления. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные проценты углубления.In some embodiments, the recess is the depth of a recess into the expander block housing. This can be visualized as the extent that the front wall of the circumferentially adjacent expander block extends into the expander block body. The depth of the recess may be a percentage of the recess from the width of the expander body. In some embodiments, the percentage of recess may be greater than 5%, greater than 10%, greater than 15%, greater than 20%, greater than 25%, greater than 30%, greater than 35%, greater than 40%, greater than 45%, greater than 50%, or anything in between. meaning. In some embodiments, it may be critical that the percentage of recess is greater than 10% to allow circumferentially adjacent expander blocks to fit into each other. In some embodiments, each expander block may have the same percentage of recess. In some embodiments, different expander blocks may have different percentages of recess.
В некоторых вариантах реализации внутренняя стенка может включать поверхность, которая не является плоской. Например, внутренняя стенка может включать закругленную поверхность. В некоторых вариантах реализации внутренняя стенка может иметь форму, дополняющую или частично дополняющую проточную трубу. Например, проточная труба может иметь круглую форму поперечного сечения, а внутренняя стенка может иметь круглую или частично круглую форму поперечного сечения. Внутренняя стенка может иметь круглую форму поперечного сечения. В некоторых вариантах реализации внутренняя стенка может дополнять проточную трубу для угла дуги стенки. В некоторых вариантах реализации угол дуги стенки может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 45°, 60°, 75°, 80°, 85°, 90°, 95°, 100°, 105°, 120° или любое промежуточные значения. Например, угол дуги стенки может составлять более 45°. В другом примере угол дуги стенки может составлять менее 120°. В еще других примерах угол дуги стенки может иметь любое значение в диапазоне от 45° до 120°. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы угол дуги стенки составлял более 90° для вставки внутренней стенки в направлении проточной трубы, увеличения экспозиции и уменьшения соотношения охвата к экспозиции. В некоторых вариантах реализации в убранном положении внутренняя стенка блока расширителя может контактировать с участком проточной трубы в убранном положении или охватывать его. В некоторых вариантах реализации внутренняя стенка блока расширителя может быть немного или умеренно смещена относительно проточной трубы. В некоторых вариантах реализации внутренняя стенка является вогнутой или по меньшей мере участок внутренней стенки является вогнутым. В некоторых вариантах реализации внутренние стенки всех блоков расширителя могут охватывать (например, заключать в себя, контактировать, покрывать) всю или приблизительно (например, почти) всю внешнюю окружность проточной трубы. Другими словами, сумма всех углов дуги стенки для первого блока расширителя, второго блока расширителя и третьего блока расширителя может равняться 360°.In some embodiments, the inner wall may include a surface that is not planar. For example, the inner wall may include a curved surface. In some embodiments, the inner wall may be shaped to complement or partially complement the flow tube. For example, the flow tube may have a circular cross-sectional shape and the inner wall may have a circular or partially circular cross-sectional shape. The inner wall may have a circular cross-section. In some embodiments, the inner wall may complement the flow pipe for the wall arc angle. In some embodiments, the wall arc angle may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 45°, 60°, 75°, 80°, 85°, 90°, 95°, 100 °, 105°, 120° or any value in between. For example, the wall arc angle may be greater than 45°. In another example, the wall arc angle may be less than 120°. In yet other examples, the wall arc angle may be any value in the range of 45° to 120°. In some embodiments, it may be critical that the wall arc angle be greater than 90° to insert the inner wall in the direction of the flow pipe, increasing exposure and decreasing the coverage-to-exposure ratio. In some embodiments, in the retracted position, the inner wall of the expander block may contact or surround the flow pipe portion in the retracted position. In some embodiments, the inner wall of the expander block may be slightly or moderately offset relative to the flow pipe. In some embodiments, the inner wall is concave, or at least a portion of the inner wall is concave. In some embodiments, the inner walls of all expander blocks may surround (eg, enclose, contact, cover) all or approximately (eg, nearly) the entire outer circumference of the flow tube. In other words, the sum of all wall arc angles for the first expander block, the second expander block and the third expander block may be 360°.
В некоторых вариантах реализации проточная труба может проходить через центр корпуса. В некоторых вариантах реализации проточная труба может быть соосной (например, иметь одну и ту же продольную ось) с корпусом. Таким образом, каждый блок расширителя может иметь одинаковый угол дуги стенки. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные углы дуги стенки.In some embodiments, the flow pipe may extend through the center of the housing. In some embodiments, the flow tube may be coaxial (eg, have the same longitudinal axis) with the housing. Thus, each expander block can have the same wall arc angle. In some embodiments, different expander blocks may have different wall arc angles.
В некоторых вариантах реализации линия, проведенная через продольную ось и перпендикулярная продольной оси корпуса, может контактировать с двумя или более блоками расширителя в убранной конфигурации. В некоторых вариантах реализации линия, проведенная через продольную ось корпуса, может контактировать со всеми тремя блоками расширителя. Например, линия, проведенная через продольную ось, может быть параллельна поперечной оси блока. Эта линия может контактировать с первым блоком расширителя в корпусе первого блока расширителя, вторым блоком расширителя на внутренней кромке передней стенки и третьим блоком расширителя в углублении задней стенки. In some embodiments, a line drawn through the longitudinal axis and perpendicular to the longitudinal axis of the housing may contact two or more expander units in a retracted configuration. In some embodiments, a line drawn through the longitudinal axis of the housing may contact all three expander blocks. For example, a line drawn through the longitudinal axis may be parallel to the transverse axis of the block. This line may contact a first expander block in the housing of the first expander block, a second expander block at the inner edge of the front wall, and a third expander block in a recess of the rear wall.
Блок расширителя имеет поперечную ось блока расширителя, которая представлять собой ось между внешней стенкой и внутренней стенкой. В некоторых вариантах реализации поперечная ось блока одного или более блоков расширителя может проходить через продольную ось корпуса. В некоторых вариантах реализации поперечная ось блока одного или более блоков расширителя может быть смещена относительно продольной оси корпуса. В некоторых вариантах реализации поперечная ось блока одного или более блоков расширителя может быть смещена относительно продольной оси корпуса в направлении вращения расширителя. В некоторых вариантах реализации поперечная ось блока одного или более блоков расширителя может быть смещена относительно продольной оси корпуса противоположно направлению вращения расширителя. Смещение поперечной оси блока может обеспечить вставку блоков расширителя глубже друг в друга, таким образом позволяя блокам расширителя иметь увеличенную экспозицию и/или более низкое соотношение охвата к экспозиции.The expander block has a transverse axis of the expander block, which is an axis between the outer wall and the inner wall. In some embodiments, a transverse block axis of one or more expander blocks may extend through a longitudinal axis of the housing. In some embodiments, the transverse block axis of one or more expander blocks may be offset relative to the longitudinal axis of the housing. In some embodiments, the transverse block axis of one or more expander blocks may be offset relative to the longitudinal axis of the housing in the direction of rotation of the expander. In some embodiments, the transverse block axis of one or more expander blocks may be offset relative to the longitudinal axis of the housing opposite to the direction of rotation of the expander. Offsetting the transverse axis of the block may allow the expander blocks to be inserted deeper into each other, thereby allowing the expander blocks to have increased exposure and/or a lower coverage-to-exposure ratio.
В некоторых вариантах реализации поперечная ось блока может быть смещена относительно продольной оси расширителя на процент смещения, который представляет собой длину смещения по отношению к диаметру корпуса. В некоторых вариантах реализации процент смещения может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1%, 2,5%, 5%, 7,5%, 10%, 12,5%, 15%, 20%, 25% или любое промежуточное значение. Например, процент смещения может составлять более 1%. В другом примере процент смещения может составлять менее 25%. В еще других примерах процент смещения может представлять собой любое значение в диапазоне от 1% до 25%. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы процент смещения составлял более 1% для увеличения экспозиции и/или уменьшения соотношения охвата к экспозиции. В некоторых вариантах реализации каждый блок расширителя может иметь одинаковый процент смещения. В некоторых вариантах реализации разные блоки расширителя могут иметь разные проценты смещения.In some embodiments, the transverse axis of the block may be offset relative to the longitudinal axis of the expander by a percentage of the offset, which is the length of the offset relative to the diameter of the body. In some embodiments, the percentage offset may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 1%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5% , 15%, 20%, 25% or any value in between. For example, the percentage offset may be greater than 1%. In another example, the percentage offset may be less than 25%. In yet other examples, the percentage offset may be any value in the range of 1% to 25%. In some implementations, it may be critical that the offset percentage be greater than 1% to increase exposure and/or decrease coverage-to-exposure ratio. In some embodiments, each expander block may have the same percentage of offset. In some embodiments, different expander blocks may have different offset percentages.
В некоторых вариантах реализации расширитель может содержать одну или более вторичных проточных труб. Вторичные проточные трубы могут быть расположены во внешней части корпуса между двумя смежными по окружности блоками расширителя. Корпус может содержать внешнее пространство, определенное передней стенкой первого блока расширителя, задней стенкой второго блока расширителя и внутренней стенкой корпуса, когда расширитель находится в убранной конфигурации. Проточная труба может быть расположена во внешнем пространстве и проходить вдоль длины блоков расширителя. Добавление проточной трубы во внешнее пространство может увеличить площадь проходного сечения, через которую проходит флюид. Это может увеличить объемный расход потока флюида для данного давления флюида. Это может дать возможность использовать различные скважинные инструменты совместно с расширителем, таким образом повышая универсальность расширителя.In some embodiments, the expander may include one or more secondary flow tubes. Secondary flow pipes may be located in the outer part of the housing between two circumferentially adjacent expander blocks. The housing may include an external space defined by a front wall of the first expander unit, a rear wall of the second expander unit, and an interior wall of the housing when the expander is in a retracted configuration. The flow pipe may be located in the external space and extend along the length of the expander blocks. Adding a flow pipe to the external space can increase the flow area through which fluid flows. This may increase the volumetric flow rate of the fluid for a given fluid pressure. This may make it possible to use a variety of downhole tools in conjunction with the reamer, thereby increasing the versatility of the reamer.
В некоторых вариантах реализации упругий элемент может быть расположен вокруг одной или более вторичных проточных труб для обеспечения упругой силы, противодействующей силе зацепления со стороны поршня. Таким образом, когда гидравлическое давление давит на поршень, а поршень давит на блоки расширителя с силой зацепления, таким образом заставляя их двигаться в продольном направлении. Этой силе зацепления противодействует упругая сила упругих элементов. Таким образом, когда сила зацепления превышает упругую силу, блоки расширителя поджимаются в продольном направлении. Когда блоки расширителя перемещаются в продольном направлении, направляющие в отверстии в корпусе направляют блоки расширителя в радиальном направлении наружу.In some embodiments, a resilient member may be positioned around one or more secondary flow tubes to provide a resilient force to counteract the engagement force from the piston. Thus, when the hydraulic pressure presses on the piston, the piston presses on the expander blocks with an interlocking force, thereby causing them to move in the longitudinal direction. This engagement force is counteracted by the elastic force of the elastic elements. Thus, when the engagement force exceeds the elastic force, the expander blocks are pressed in the longitudinal direction. When the expander blocks move longitudinally, guides in the housing bore guide the expander blocks radially outward.
В некоторых вариантах реализации упругий элемент представляет собой спиральную пружину, навитую вокруг вторичных проточных труб. В некоторых вариантах реализации каждая вторичная проточная труба содержит упругий элемент. В некоторых вариантах реализации не все вторичные проточные трубы содержат упругий элемент. Например, в некоторых вариантах реализации одна или две (из трех) вторичных проточных труб могут содержать упругий элемент.In some embodiments, the elastic element is a coil spring wound around the secondary flow tubes. In some embodiments, each secondary flow tube includes a resilient element. In some embodiments, not all secondary flow tubes include a resilient element. For example, in some embodiments, one or two (of three) secondary flow tubes may include a resilient element.
Буровой раствор, протекающий через корпус, может быть направлен в проточную трубу и вторичные проточные трубы с помощью отклонителя потока. Отклонитель потока может направлять поток в проточные трубы. Например, отклонитель потока может содержать первичный порт. Первичный порт может гидравлически сообщаться с первичной проточной трубой. В некоторых примерах отклонитель потока может содержать один или более вторичных портов, гидравлически сообщающихся с вторичными проточными трубами. Таким образом, когда поток флюида протекает через корпус, отклонитель потока может отклонять поток в первичную проточную трубу через первичный порт и во вторичные проточные трубы через вторичные порты.Drilling fluid flowing through the body can be directed into the flow pipe and secondary flow pipes using a flow diverter. The flow diverter can direct the flow into the flow pipes. For example, the flow diverter may include a primary port. The primary port may be in fluid communication with the primary flow pipe. In some examples, the flow diverter may include one or more secondary ports in fluid communication with the secondary flow pipes. Thus, as fluid flows through the housing, the flow diverter can divert flow into the primary flow pipe through the primary port and into the secondary flow pipes through the secondary ports.
В некоторых вариантах реализации расположенный выше по стволу скважины конец отклонителя потока проходит выше по стволу скважины. Это может дать возможность отклонителю потока иметь уменьшенный угол отклонения потока. Небольшой угол отклонения потока может уменьшить износ отклонителя потока из-за высокоскоростного потока флюида и частиц в потоке флюида. В некоторых вариантах реализации угол отклонения потока может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любые из значение 0,5°, 1,0°, 1,5°, 2,0°, 2,5°, 3,0°, 3,5°, 4,0º, 4,5º, 5,0º, 6,0º, 7,0º, 8,0º, 9,0º, 10,0º или любое промежуточное значение. Например, угол отклонения потока может составлять более 0,5º. В другом примере угол отклонения потока может составлять менее 10,0º. В еще других примерах угол отклонения потока может представлять собой любое значение в диапазоне от 0,5° до 10,0°. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы угол отклонения потока составлял менее 2,0º для уменьшения износа отклонителя потока. In some embodiments, the uphole end of the flow diverter extends upstream of the wellbore. This may enable the flow diverter to have a reduced flow deflection angle. A small flow deflection angle can reduce wear on the flow diverter due to high-speed fluid flow and particles in the fluid flow. In some embodiments, the flow deflection angle may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 0.5°, 1.0°, 1.5°, 2.0°, 2. 5°, 3.0°, 3.5°, 4.0º, 4.5º, 5.0º, 6.0º, 7.0º, 8.0º, 9.0º, 10.0º or any value in between. For example, the flow deflection angle may be more than 0.5º. In another example, the flow deflection angle may be less than 10.0º. In still other examples, the flow deflection angle may be any value in the range of 0.5° to 10.0°. In some embodiments, it may be critical that the flow deflection angle be less than 2.0º to reduce wear on the flow diverter.
В некоторых вариантах реализации отклонитель потока проходит за расположенный выше по стволу скважины конец корпуса расширителя. Таким образом, отклонитель потока может проходить в расположенный ниже по стволу скважины конец трубчатого элемента, переводника, забойного инструмента или другого корпуса, соединенного с расположенным выше по стволу скважины концом корпуса расширителя. In some embodiments, the flow diverter extends beyond the uphole end of the reamer housing. Thus, the flow diverter may extend into the downhole end of a tubular member, sub, downhole tool, or other housing connected to the uphole end of the reamer housing.
В некоторых вариантах реализации блоки расширителя могут быть расположены в одном и том же продольном местоположении на корпусе расширителя. Это может уменьшить длину расширителя. В некоторых вариантах реализации блоки расширителя могут быть смещены в продольном направлении. Другими словами, расположенный ниже по стволу скважины конец первого блока расширителя может быть расположен выше по стволу скважины от расположенного выше по стволу скважины конца второго блока расширителя, а расположенный ниже по стволу скважины конец второго блока расширителя может быть расположен выше по стволу скважины от расположенного выше по стволу скважины конца третьего блока расширителя. В этом варианте реализации центральная проточная труба может быть удалена, а блоки расширителя могут проходить через внутреннюю часть корпуса таким образом, что внутренняя стенка располагается за продольной осью корпуса. Это может дополнительно увеличить экспозицию расширителя. Флюид может протекать через расширитель через вторичные проточные трубы в открытом пространстве между смежными по окружности блоками расширителя.In some embodiments, the expander blocks may be located in the same longitudinal location on the expander body. This may reduce the length of the extender. In some embodiments, the expander blocks may be longitudinally offset. In other words, the downhole end of the first reamer block may be located uphole from the uphole end of the second reamer block, and the downhole end of the second reamer block may be located upstream from the uphole end of the second reamer block. along the wellbore of the end of the third expander block. In this embodiment, the central flow pipe may be removed and the expander blocks may extend through the interior of the housing such that the interior wall is positioned behind the longitudinal axis of the housing. This can further increase the expander's exposure. Fluid may flow through the expander through secondary flow pipes in the open space between circumferentially adjacent expander blocks.
Далее со ссылкой на фигуры, на фиг. 1 проиллюстрирован один пример буровой системы 100 для бурения земного пласта 101 для образования ствола 102 скважины. Буровая система 100 содержит буровую установку 103, используемую для поворота узла 104 бурового инструмента, который проходит вниз в ствол 102 скважины. Узел 104 бурового инструмента может содержать бурильную колонну 105, компоновку низа бурильной колонны (КНБК) 106 и долото 110, прикрепленное к расположенному ниже по стволу скважины концу бурильной колонны 105.With reference to the figures below, FIG. 1 illustrates one example of a drilling system 100 for drilling into an earth formation 101 to form a wellbore 102. The drilling system 100 includes a drilling rig 103 used to rotate a drilling tool assembly 104 that extends down into the wellbore 102 . The drilling tool assembly 104 may include a drill string 105, a bottom hole assembly (BHA) 106, and a bit 110 attached to a downhole end of the drill string 105.
Бурильная колонна 105 может содержать несколько соединений бурильной трубы 108, соединенных встык с помощью замковых соединений 109. Бурильная колонна 105 передает буровой раствор через центральный канал и передает крутящий момент от буровой установки 103 на КНБК 106. В некоторых вариантах реализации изобретения бурильная колонна 105 дополнительно содержит дополнительные компоненты, такие как переводники, укороченные трубы и т. д. Бурильная труба 108 обеспечивает гидравлический канал, через который буровой раствор закачивают с поверхности. Буровой раствор выпускается через сопла, насадки или другие отверстия выбранного размера в долоте 110 для целей охлаждения долота 110 и режущих конструкций на нем, а также для транспортировки выбуренной породы из ствола 102 скважины при ее бурении. Drill string 105 may include multiple drill pipe joints 108 connected end-to-end by tool joints 109. Drill string 105 transmits drilling fluid through a central channel and transmits torque from drilling rig 103 to BHA 106. In some embodiments, drill string 105 further includes additional components such as subs, stubs, etc. Drill pipe 108 provides a hydraulic passage through which drilling fluid is pumped from the surface. Drilling fluid is discharged through nozzles, nozzles, or other openings of a selected size in the bit 110 for the purposes of cooling the bit 110 and cutting structures thereon, as well as for transporting cuttings from the wellbore 102 as it is drilled.
КНБК 106 может содержать долото 110 или другие компоненты. Приведенная в качестве примера КНБК 106 может содержать дополнительные или другие компоненты (например, присоединенные между бурильной колонной 105 и долотом 110). Примеры дополнительных компонентов КНБК содержат утяжеленные бурильные трубы, стабилизаторы, инструменты для измерения в процессе бурения (ИПБ), инструменты для каротажа в процессе бурения (КПБ), забойные двигатели, раздвижные расширители, секционные шарошки, гидравлические отсоединяющие устройства, бурильные яссы, вибрационные или демпфирующие инструменты, другие компоненты или комбинации вышеперечисленного. КНБК 106 может дополнительно содержать роторную управляемую систему (РУС). РУС может содержать инструменты наклонно-направленного бурения, которые изменяют направление долота 110 и таким образом траекторию ствола скважины. По меньшей мере часть РУС может поддерживать геостационарное положение относительно абсолютной системы отсчета, такой как гравитация, магнитный север и/или истинный север. С помощью измерений, полученных с помощью геостационарного положения, РУС может определить местонахождение долота 110, изменить курс долота 110 и направить инструменты наклонно-направленного бурения по заданной траектории.The BHA 106 may include a bit 110 or other components. The exemplary BHA 106 may include additional or different components (eg, coupled between the drill string 105 and the bit 110). Examples of additional BHA components include drill collars, stabilizers, measurement while drilling (MWD) tools, logging while drilling (LWD) tools, downhole motors, expandable reamers, sectional cutters, hydraulic release devices, drill jars, vibrating or damping tools, other components or combinations of the above. The BHA 106 may additionally include a rotary steerable system (RSS). The RSS may include directional drilling tools that change the direction of the bit 110 and thus the trajectory of the wellbore. At least a portion of the RSS may maintain a geostationary position relative to an absolute reference frame, such as gravity, magnetic north, and/or true north. Using measurements obtained from the geostationary position, the RSS can locate the bit 110, change the course of the bit 110, and direct the directional drilling tools along a predetermined path.
В общем, буровая система 100 может содержать другие бурильные компоненты и принадлежности, такие как специальные клапаны (например, обратные клапаны ведущей трубы, противовыбросовые превенторы и предохранительные клапаны). Дополнительные компоненты, включенные в буровую систему 100, могут рассматриваться в составе узла 104 бурового инструмента, бурильной колонны 105 или КНБК 106 в зависимости от их местоположения в буровой системе 100.In general, the drilling system 100 may include other drilling components and accessories, such as special valves (eg, kelly check valves, blowout preventers, and relief valves). Additional components included in the drilling system 100 may be considered part of the drilling tool assembly 104, the drill string 105, or the BHA 106 depending on their location in the drilling system 100.
Долото 110 в КНБК 106 может представлять собой долото любого типа, подходящее для измельчения скважинных материалов. Например, долото 110 может представлять собой буровое долото, подходящее для бурения земного пласта 101. Приведенные в качестве примера типы буровых долот, используемых для бурения земных пластов, представляют собой буровые долота с запрессованными поликристаллическими алмазными резцами или долота с твердосплавными лопастями. В других вариантах реализации изобретения долото 110 может представлять собой шарошку или фрезу, используемую для удаления металла, композита, эластомера, других скважинных материалов или их комбинаций. Например, долото 110 можно использовать с отклонителем для расфрезеровывания обсадной колонны 107, обсаживающей ствол 102 скважины. Долото 110 также может представлять собой разрыхляющую фрезу, используемую для фрезерования инструментов, пробок, цемента, других материалов внутри ствола 102 скважины или их комбинаций. Металлические опилки или другая металлическая стружка, образованная с помощью фрезы, может подниматься на поверхность или может, если необходимо, падать вглубь скважины. The bit 110 in the BHA 106 may be any type of bit suitable for grinding downhole materials. For example, the bit 110 may be a drill bit suitable for drilling into the earth formation 101. Exemplary types of drill bits used for drilling into earth formations are pressed polycrystalline diamond bits or carbide blade bits. In other embodiments, the bit 110 may be a cutter or cutter used to remove metal, composite, elastomer, other downhole materials, or combinations thereof. For example, bit 110 may be used with a whipstock to mill casing 107 surrounding wellbore 102. The bit 110 may also be a loosening cutter used to mill tools, plugs, cement, other materials within the wellbore 102, or combinations thereof. Metal filings or other metal shavings generated by the cutter can rise to the surface or can, if necessary, fall deeper into the hole.
На фиг. 2-1 представлен вид в перспективе расширителя 212 в расширенной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. Расширитель 212 содержит корпус 214. Корпус 214 содержит множество отверстий 215. Блок 216 расширителя выходит из каждого отверстия 215. Блок 216 расширителя содержит множество режущих элементов 217. Таким образом, когда расширитель 212 вращается, режущие элементы 217 могут дробить стенку ствола скважины, таким образом расширяя диаметр ствола скважины.In fig. 2-1 is a perspective view of expander 212 in an expanded configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention. The reamer 212 includes a housing 214. The housing 214 includes a plurality of openings 215. The reamer block 216 extends from each opening 215. The reamer block 216 includes a plurality of cutting elements 217. Thus, when the reamer 212 rotates, the cutting elements 217 can crush the wall of the wellbore, thus expanding the diameter of the wellbore.
На фиг. 2-2 представлен вид в поперечном разрезе расширителя 212, показанного на фиг. 2-1, в убранной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. В убранной конфигурации блок 216 расширителя убран под внешнюю поверхность 218 корпуса 214. Другими словами, радиальный периметр 220 блока 216 расширителя расположен в радиальном направлении внутрь внешней поверхности 218 корпуса 215. Таким образом, расширитель 212 в убранном положении не может разрезать пласт или обсадную колонну или входить с ними в зацепление, например, когда расширитель 212 спускают в ствол скважины.In fig. 2-2 is a cross-sectional view of the expander 212 shown in FIG. 2-1, in a retracted configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention. In the retracted configuration, the reamer block 216 is retracted under the outer surface 218 of the housing 214. In other words, the radial perimeter 220 of the reamer block 216 is located radially inward to the outer surface 218 of the housing 215. Thus, the reamer 212 in the retracted position cannot cut the formation or casing or engage them, for example, when the reamer 212 is lowered into the wellbore.
Расширитель 212 содержит проточную трубу 222, которая может проходить через центр внутренней части 224 корпуса 214. Проточная труба 222 может проходить через продольную ось 223 корпуса 214. Поток флюида, такой как буровой раствор, протекает через проточную трубу слева направо в показанном варианте реализации. Поток флюида может поступать в поршневую камеру 225. Перепад давления между поршневой камерой 225 и внешней частью 226 корпуса 214 может прикладывать силу расширения к поршню 228 в поршневой камере 225. Поршень 228 может прикладывать силу расширения к нижней плите 229, которая может передавать силу расширения на блок 216 расширителя, таким образом подталкивая блок 216 расширителя выше по стволу скважины. Упругий элемент 230 прикладывает упругую силу к верхней плите 231. Верхняя плита 231 передает упругую силу на блок 216 расширителя, таким образом толкая блок 216 расширителя ниже по стволу скважины. В убранной конфигурации, показанной на фиг. 2-2, упругая сила больше, чем сила расширения, и, следовательно, блок 216 расширителя расположен в скважине в убранной конфигурации. The expander 212 includes a flow pipe 222 that may extend through the center of an interior portion 224 of the housing 214. The flow pipe 222 may extend through a longitudinal axis 223 of the housing 214. The flow of a fluid, such as drilling fluid, flows through the flow pipe from left to right in the illustrated embodiment. Fluid flow may enter the piston chamber 225. The pressure difference between the piston chamber 225 and the outer portion 226 of the housing 214 may apply an expansion force to the piston 228 in the piston chamber 225. The piston 228 may apply an expansion force to the bottom plate 229, which may transmit the expansion force to reamer block 216, thereby pushing reamer block 216 higher up the wellbore. The elastic element 230 applies an elastic force to the top plate 231. The top plate 231 transmits an elastic force to the reamer block 216, thereby pushing the reamer block 216 down the wellbore. In the retracted configuration shown in FIG. 2-2, the elastic force is greater than the expansion force, and therefore the expander block 216 is located in the wellbore in a retracted configuration.
На фиг. 2-3 представлен вид в поперечном разрезе расширителя 212, показанного на фиг. 2-1, в расширенной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. В расширенной конфигурации радиальный периметр 220 блока 216 расширителя проходит за внешнюю поверхность 218 корпуса 214. Таким образом, когда расширитель 212 вращается, режущие элементы на блоке 216 расширителя могут входить в зацепление с пластом и измельчать его, таким образом увеличивая диаметр ствола скважины.In fig. 2-3 is a cross-sectional view of the expander 212 shown in FIG. 2-1, in an expanded configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention. In an expanded configuration, the radial perimeter 220 of the reamer block 216 extends beyond the outer surface 218 of the housing 214. Thus, as the reamer 212 rotates, the cutting elements on the reamer block 216 can engage and crush the formation, thereby increasing the diameter of the wellbore.
Для перемещения между убранной конфигурацией, показанной на фиг. 2-2 и расширенной конфигурацией, показанной на фиг. 2-3, перепад давления между поршневой камерой 225 и внешней частью 226 корпуса 214 увеличивается, например, путем увеличения объемного расхода потока флюида через проточную трубу 222. Это увеличит силу расширения на блоке 216 расширителя за счет поршня 228 и нижней плиты 229. Когда сила расширения становится больше, чем упругая сила на верхней плите 231, создаваемая упругим элементом 230, блок 216 расширителя может перемещаться выше по стволу скважины относительно корпуса. Одна или более направляющих (например, реечных) в корпусе (не показаны на фиг. 2-3) могут направлять блок 216 расширителя в радиальном направлении наружу, когда блок 216 расширителя перемещается в продольном направлении выше по стволу скважины.To move between the stowed configuration shown in FIG. 2-2 and the expanded configuration shown in FIG. 2-3, the pressure difference between the piston chamber 225 and the outer portion 226 of the housing 214 is increased, for example, by increasing the volumetric flow rate of fluid through the flow tube 222. This will increase the expansion force on the expander block 216 due to the piston 228 and the bottom plate 229. When the force expansion becomes greater than the elastic force on the top plate 231 created by the elastic element 230, the expander block 216 can move higher in the wellbore relative to the housing. One or more guides (eg, racks) in the housing (not shown in FIGS. 2-3) may guide the reamer block 216 radially outward as the reamer block 216 moves longitudinally up the wellbore.
На фиг. 2-4 представлен вид в поперечном разрезе расширителя 212, показанного на фиг. 2-3, в убранной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. В показанном варианте реализации расширитель 212 содержит три блока расширителя (совокупно обозначенные ссылочной позицией 216), первый блок 216-1 расширителя, второй блок 216-2 расширителя, смежный по окружности в направлении вращения 237 с первым блоком 216-1 расширителя, и третий блок 216-3 расширителя, смежный по окружности в направлении вращения 237 со вторым блоком 216-2 расширителя и смежный по окружности противоположно направлению вращения 237 с первым блоком 216-1 расширителя. Блоки 216 расширителя имеют радиальный периметр 220, переднюю стенку (совокупно обозначенную ссылочной позицией 232), заднюю стенку (совокупно обозначенную ссылочной позицией 234) и внутреннюю стенку (совокупно обозначенную ссылочной позицией 236). Передняя стенка 232 представляет собой боковую стенку блока 216 расширителя, которая первой контактирует с пластом ствола скважины во время вращения расширителя 212. Другими словами, передняя стенка 232 представляет собой боковую стенку блока расширителя, обращенную к направлению вращения 237 (по часовой стрелке на показанном виде) расширителя 212. Задняя стенка 234 представляет собой боковую стенку блока 216 расширителя, которая последней контактирует с пластом ствола скважины (если вообще контактирует) во время вращения ствола скважины. Другими словами, задняя стенка 234 представляет собой боковую стенку блока 216 расширителя, обращенную в сторону от направления вращения 237.In fig. 2-4 are cross-sectional views of the expander 212 shown in FIG. 2-3, in a retracted configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, expander 212 includes three expander blocks (collectively designated 216), a first expander block 216-1, a second expander block 216-2 circumferentially adjacent in the direction of rotation 237 to the first expander block 216-1, and a third block expander 216-3, circumferentially adjacent in the direction of rotation 237 with the second expander block 216-2 and circumferentially adjacent in the opposite direction of rotation 237 with the first expander block 216-1. The expander blocks 216 have a radial perimeter 220, a front wall (collectively designated 232), a rear wall (collectively designated 234), and an inner wall (collectively designated 236). The front wall 232 is the side wall of the reamer block 216 that first contacts the wellbore formation during rotation of the reamer 212. In other words, the front wall 232 is the side wall of the reamer block facing the direction of rotation 237 (clockwise in the view shown). reamer 212. Back wall 234 is the side wall of reamer block 216 that last contacts the wellbore formation (if at all) during rotation of the wellbore. In other words, the rear wall 234 is the side wall of the expander block 216 facing away from the direction of rotation 237.
Задняя стенка 234 содержит углубление (совокупно обозначенное ссылочной позицией 238). Углубление 238 расположено на задней внутренней кромке 239 задней стенки 234. Другими словами, углубление 238 расположено в месте пересечения между задней стенкой 234 и внутренней стенкой 236. Таким образом, можно считать, что внутренняя стенка 236 содержит углубление 238. Углубление 238 имеет такую форму, чтобы принимать участок передней стенки 232 смежного по окружности блока 216 расширителя. В убранной конфигурации, показанной на фиг. 2-4, радиальный периметр 220 блока 216 расширителя расположен внутри внешней поверхности 218 корпуса 214. Таким образом, первое углубление 238-1 принимает переднюю внутреннюю кромку 240 третьей передней стенки 232-3 таким образом, что передняя внутренняя кромка 240 третьей передней стенки 232-3 вставляется (например, размещается) в первое углубление 238-1. Это углубление 238-1 может дать возможность убирать третий блок 216-3 расширителя дальше во внутреннюю часть 224 корпуса 214. Как обсуждается ниже, вложенные взаимные расположения блоков 216 расширителя могут увеличить экспозицию третьего блока 216-3 расширителя и уменьшить соотношение охвата к экспозиции.The rear wall 234 includes a recess (collectively designated 238). The recess 238 is located at the rear inner edge 239 of the rear wall 234. In other words, the recess 238 is located at the intersection between the rear wall 234 and the inner wall 236. Thus, the inner wall 236 can be considered to include a recess 238. The recess 238 is shaped such that to receive a portion of the front wall 232 of the circumferentially adjacent expander block 216. In the retracted configuration shown in FIG. 2-4, the radial perimeter 220 of the expander block 216 is located within the outer surface 218 of the housing 214. Thus, the first recess 238-1 receives the leading inner edge 240 of the third front wall 232-3 such that the leading inner edge 240 of the third front wall 232- 3 is inserted (eg, placed) into the first recess 238-1. This recess 238-1 may allow the third expander block 216-3 to be retracted further into the interior 224 of the housing 214. As discussed below, nested arrangements of the expander blocks 216 may increase the exposure of the third expander block 216-3 and reduce the coverage-to-exposure ratio.
Каждый из первого блока 216-1 расширителя, второго блока 216-2 расширителя и третьего блока 216-3 расширителя содержит углубление 238. В некоторых вариантах реализации углубление 238 может представлять собой карман, отверстие, выемку, приемник, вырез, любую другую секцию и их комбинации. Таким образом, все блоки 216 расширителя вставлены друг в друга. Другими словами, передняя стенка 232 вставлена (например, размещена) в углубление 238 смежного по окружности (в направлении вращения 237) блока 216 расширителя. Таким образом, второй блок 216-2 расширителя содержит второе углубление 238-2 во второй задней стенке 234-2, а первая передняя стенка 232-1 вставлена (например, размещена) во второе углубление 238-2. Аналогично, третий блок 216-3 расширителя содержит третье углубление 238-3 в третьей задней стенке 234-3, а вторая передняя стенка 232-2 вставлена (например, размещена) в третье углубление 238-3. Первый блок 216-3 расширителя содержит первое углубление 238-1 в первой задней стенке 234-1, а третья передняя стенка 232-3 вставлена (например, размещена, по меньшей мере частично охвачена, передняя внутренняя кромка 240 сопряжена с углублением 238) в третье углубление 238-3. Each of the first expander block 216-1, the second expander block 216-2, and the third expander block 216-3 includes a recess 238. In some embodiments, the recess 238 may be a pocket, an opening, a recess, a receptacle, a notch, any other section, and the same. combinations. Thus, all expander blocks 216 are inserted into each other. In other words, the front wall 232 is inserted (eg, placed) into the recess 238 of the circumferentially adjacent (in the direction of rotation 237) expander block 216. Thus, the second expander block 216-2 includes a second recess 238-2 in the second rear wall 234-2, and the first front wall 232-1 is inserted (eg, positioned) into the second recess 238-2. Likewise, the third expander block 216-3 includes a third recess 238-3 in the third rear wall 234-3, and a second front wall 232-2 is inserted (eg, positioned) into the third recess 238-3. The first expander block 216-3 includes a first recess 238-1 in the first rear wall 234-1, and a third front wall 232-3 is inserted (e.g., positioned, at least partially enclosed, the front inner edge 240 mating with the recess 238) into the third recess 238-3.
В показанном варианте реализации внутренняя стенка 236 блоков расширителя не является плоской. Например, внутренняя стенка 236 частично дополняет проточную трубу 222. Проточная труба 222 является цилиндрической, а это означает, что она имеет круглую форму поперечного сечения. Внутренняя стенка 236 имеет частично цилиндрическую поверхность, а это означает, что внутренняя стенка 236 имеет частично круглую форму поперечного сечения. Таким образом, внутренняя стенка 236 по меньшей мере частично дополняет проточную трубу 222. Таким образом, в убранном положении, показанном на фиг. 2-4, внутренняя стенка блока расширителя контактирует с участком проточной трубы в убранном положении или охватывает его. В варианте реализации, показанном на фиг. 2-4, внутренняя стенка является вогнутой, и внутренние стенки всех блоков расширителя охватывают (например, заключают в себя, контактируют, покрывают) всю или приблизительно (например, почти) всю внешнюю окружность проточной трубы. В некоторых вариантах реализации внутренняя стенка 236 может быть плоской, а внутренняя стенка 236 может проходить под углом от задней стенки 234 к передней стенке 232.In the illustrated embodiment, the inner wall 236 of the expander blocks is not flat. For example, the inner wall 236 partially complements the flow tube 222. The flow tube 222 is cylindrical, meaning that it has a circular cross-sectional shape. The inner wall 236 has a partially cylindrical surface, which means that the inner wall 236 has a partially circular cross-sectional shape. Thus, the inner wall 236 at least partially complements the flow pipe 222. Thus, in the retracted position shown in FIG. 2-4, the inner wall of the expander block contacts or covers the flow pipe section in the retracted position. In the embodiment shown in FIG. 2-4, the inner wall is concave and the inner walls of all expander blocks surround (eg, enclose, contact, cover) all or approximately (eg, almost) the entire outer circumference of the flow tube. In some embodiments, the inner wall 236 may be flat, and the inner wall 236 may extend at an angle from the rear wall 234 to the front wall 232.
Круглый участок внутренней стенки 236 дополняет проточную трубу для угла 241 дуги стенки. В некоторых вариантах реализации угол 241 дуги стенки может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 45°, 60°, 75°, 80°, 85°, 90°, 95°, 100°, 105°, 120° или любые промежуточные значения. Например, угол 241 дуги стенки может составлять более 45°. В другом примере угол 241 дуги стенки может составлять менее 120°. В еще других примерах угол 241 дуги стенки может иметь любое значение в диапазоне от 45° до 120°. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы угол 241 дуги стенки составлял более 90° для вставки внутренней стенки в направлении проточной трубы, увеличения экспозиции и уменьшения соотношения охвата к экспозиции. The circular portion of the inner wall 236 complements the flow pipe for the wall arc corner 241. In some embodiments, wall arc angle 241 may be within a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 45°, 60°, 75°, 80°, 85°, 90°, 95°, 100°, 105°, 120° or any values in between. For example, the wall arc angle 241 may be greater than 45°. In another example, the wall arc angle 241 may be less than 120°. In yet other examples, the wall arc angle 241 may be any value in the range from 45° to 120°. In some embodiments, it may be critical that the wall arc angle 241 be greater than 90° to insert the inner wall toward the flow tube, increasing exposure, and decreasing the coverage-to-exposure ratio.
Углубление 238 имеет глубину 233 углубление в корпус блока 216 расширителя. Это можно визуализировать как протяженность, на которую передняя стенка 232 смежного по окружности блока 216 расширителя проходит в корпус блока 216 расширителя. Глубина 233 углубления может составлять процент углубления от ширины блока 216 расширителя. В некоторых вариантах реализации процент углубления может составлять более 0%, более 5%, более 10%, более 15%, более 20%, более 25%, более 30%, более 35%, более 40%, более 45%, более 50% или любое промежуточное значение. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы процент углубления составлял более 10% для обеспечения вставки друг в друга смежных по окружности блоков 216 расширителя.The recess 238 is recessed 233 deep into the expander block 216 housing. This can be visualized as the extent that the front wall 232 of the circumferentially adjacent expander block 216 extends into the housing of the expander block 216. The depth 233 of the recess may be a percentage of the recess from the width of the expander block 216. In some embodiments, the percentage of depression may be greater than 0%, greater than 5%, greater than 10%, greater than 15%, greater than 20%, greater than 25%, greater than 30%, greater than 35%, greater than 40%, greater than 45%, greater than 50 % or any value in between. In some embodiments, it may be critical that the percentage of recess is greater than 10% to allow circumferentially adjacent expander blocks 216 to fit into each other.
В варианте реализации, показанном на фиг. 2-4, линия 235, проведенная через продольную ось 223 корпуса 214 и перпендикулярная продольной оси 223, контактирует с двумя или более блоками 216 расширителя в убранной конфигурации. В показанном варианте реализации линия 235 контактирует со всеми тремя блоками 216 расширителя. Линия контактирует с первым блоком 216-1 расширителя в корпусе первого блока 216-1 расширителя, вторым блоком 216-2 расширителя на внутренней кромке второй передней стенки 232-2 и третьим блоком 216-3 расширителя в третьем углублении 238-3 третьей задней стенки 234-3. Это показатель того, насколько глубоко блоки 216 расширителя убраны во внутреннюю часть 224 корпуса 214. В некоторых вариантах реализации расширитель 212 может содержать любое количество блоков 216 расширителя, включая 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более блоков расширителя.In the embodiment shown in FIG. 2-4, a line 235 drawn through the longitudinal axis 223 of the housing 214 and perpendicular to the longitudinal axis 223 contacts two or more expander blocks 216 in a retracted configuration. In the embodiment shown, line 235 contacts all three expander blocks 216. The line contacts the first expander block 216-1 in the housing of the first expander block 216-1, the second expander block 216-2 on the inner edge of the second front wall 232-2, and the third expander block 216-3 in the third recess 238-3 of the third rear wall 234 -3. This is a measure of how deeply the expander blocks 216 are recessed into the interior 224 of the housing 214. In some embodiments, the expander 212 may contain any number of expander blocks 216, including 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or more expander blocks.
На фиг. 2-5 представлен вид в поперечном разрезе расширителя 212, показанного на фиг. 2-1, в расширенной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. В расширенной конфигурации радиальный периметр 220 блока 216 расширителя проходит за внешнюю поверхность 218 корпуса 214. Высота, на которую радиальный периметр 220 проходит за внешнюю поверхность 218, представляет собой экспозицию 242.In fig. 2-5 are cross-sectional views of the expander 212 shown in FIG. 2-1, in an expanded configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention. In an expanded configuration, the radial perimeter 220 of the expander block 216 extends beyond the outer surface 218 of the housing 214. The height to which the radial perimeter 220 extends beyond the outer surface 218 is the exposure 242.
Расширитель имеет диаметр 243 в убранном положении и диаметр 244 в расширенном положении. Диаметр 243 в убранном положении представляет собой диаметр окружности 245 в убранном положении, описанной вокруг корпуса 214. Диаметр в расширенном положении представляет собой диаметр окружности 246 в расширенном положении, описанной вокруг блоков 216 расширителя в расширенной конфигурации. Таким образом, экспозиция 242 составляет половину разницы между диаметром в расширенном положении и диаметром в убранном положении или разницы между радиусом окружности 246 в расширенном положении и радиусом 245 в убранном положении.The expander has a diameter of 243 in the retracted position and a diameter of 244 in the extended position. The retracted diameter 243 is the retracted diameter of the retracted circle 245 described around the housing 214. The expanded diameter is the expanded diameter of the expanded circle 246 described around the expander blocks 216 in the expanded configuration. Thus, exposure 242 is half the difference between the diameter in the expanded position and the diameter in the retracted position or the difference between the radius of the circle 246 in the expanded position and the radius 245 in the retracted position.
Соотношение расширения представляет собой соотношение между диаметром в расширенном положении и диаметром в убранном положении. В некоторых вариантах реализации соотношение расширения может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 2,5, 2,4, 2,3, 2,2, 2,1, 2,0, 1,9, 1,8, 1,7, 1,6, 1,5, 1,4, 1,3, 1,2, 1,1 или любые промежуточные значения. Например, соотношение расширения может составлять более 1,1. В другом примере соотношение расширения может составлять менее 2,5. В еще других примерах соотношение расширения может представлять собой любое значение в диапазоне от 1,1 до 2,5. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение расширения составляло более 2,0 для достаточного расширения диаметра ствола скважины.The expansion ratio is the ratio between the diameter in the expanded position and the diameter in the retracted position. In some embodiments, the expansion ratio may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of the values 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2.0 , 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1 or anything in between. For example, the expansion ratio may be greater than 1.1. In another example, the expansion ratio may be less than 2.5. In still other examples, the expansion ratio may be any value in the range of 1.1 to 2.5. In some embodiments, it may be critical that the expansion ratio be greater than 2.0 to sufficiently expand the wellbore diameter.
Во время вращения радиальный периметр 220 контактирует с пластом (например, стенкой ствола скважины). Это прикладывает расширяющую силу к блоку 216 расширителя противоположно направлению вращения 237. Расширяющей силе противодействует боковая стенка отверстия 215 в корпусе 214, которая контактирует с задней стенкой 234 (например, там, где расположено углубление 238). Поскольку блок 216 расширителя проходит за внешнюю поверхность 218 корпуса 214, расширяющая сила может заставить блок 216 расширителя вращаться. Это может привести к подталкиванию передней стенки 232 к боковой стенке отверстия 215 в корпусе 214. Длина контакта между передней стенкой 232 и корпусом 214 представляет собой охват 248. Крутящий момент от расширяющей силы вблизи передней кромки 240 блока 216 расширителя может быть больше, чем в средней точке задней стенки 234 блока 216 расширителя. Соответственно, длина передней стенки 232 может быть больше, чем длина задней стенки 234 блока 216 расширителя.During rotation, the radial perimeter 220 contacts the formation (eg, the wall of the wellbore). This applies an expanding force to the expander block 216 opposite to the direction of rotation 237. The expanding force is counteracted by the side wall of the opening 215 in the housing 214, which contacts the rear wall 234 (eg, where the recess 238 is located). As the expander block 216 extends beyond the outer surface 218 of the housing 214, the expansion force may cause the expander block 216 to rotate. This may cause the front wall 232 to be pushed against the side wall of the opening 215 in the housing 214. The length of contact between the front wall 232 and the housing 214 is the span 248. The torque from the expanding force near the leading edge 240 of the expander block 216 may be greater than the average point of the rear wall 234 of the expander block 216. Accordingly, the length of the front wall 232 may be greater than the length of the rear wall 234 of the expander block 216.
Соотношение охвата 248 к экспозиции 242 представляет собой соотношение охвата к экспозиции. Соотношение охвата к экспозиции представляет собой показатель максимального расширения расширителя. В некоторых вариантах реализации соотношение охвата к экспозиции может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любые из значений 0,50, 0,60, 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,05, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0 или любое промежуточное значение. Например, соотношение охвата к экспозиции может составлять более 0,50. В другом примере соотношение охвата к экспозиции может составлять менее 2,00. В еще других примерах соотношение охвата к экспозиции может представлять собой любое значение в диапазоне от 0,50 до 2,00. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение охвата к экспозиции составляло менее 1,00 для достаточного увеличения диаметра ствола скважины. Более низкое соотношение охвата к экспозиции является показателем того, что расширитель может иметь большее увеличение диаметра ствола скважины.Coverage to Exposure Ratio 248 242 is the coverage to exposure ratio. The coverage to exposure ratio is a measure of the maximum expansion of the expander. In some embodiments, the coverage-to-exposure ratio may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of the values 0.50, 0.60, 0.70, 0.75, 0.80, 0 .85, 0.90, 0.95, 1.00, 1.05, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 , 1.9, 2.0 or any value in between. For example, the coverage-to-exposure ratio may be greater than 0.50. In another example, the coverage to exposure ratio may be less than 2.00. In still other examples, the coverage-to-exposure ratio may be any value in the range of 0.50 to 2.00. In some embodiments, it may be critical that the sweep to exposure ratio be less than 1.00 to sufficiently increase the wellbore diameter. A lower sweep-to-exposure ratio is an indication that the reamer can have a greater increase in borehole diameter.
В некоторых вариантах реализации экспозиция 242 может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1,5 дюйма (3,8 см), 1,6 дюйма (4,1 см), 1,7 дюйма (4,3 см), 1,8 дюйма (4,6 см), 1,9 дюйма (4,8 см), 2,0 дюйма (5,1 см), 2,1 дюйма (5,3 см), 2,2 дюйма (5,6 см), 2,3 дюйма (5,8 см), 2,4 дюйма (6,1 см), 2,5 дюйма (6,4 см), 3,0 дюйма (7,62 см), 4,0 дюйма (10,16 см), 5,0 дюйма (12,7 см), 6,0 дюйма (15,24 см), 8,0 дюйма (20,32 см), 10,0 дюйма (25,40 см), 12,0 дюйма (30,48 см), 15,0 дюйма (38,10 см), 18,5 дюйма (46,99 см) или любое промежуточное значение. Например, экспозиция 242 может составлять более 1,5 дюйма (3,8 см). В другом примере экспозиция 242 может составлять менее 18,5 дюйма (46,99 см). В еще других примерах экспозиция 242 может иметь любое значение в диапазоне от 1,5 дюйма (3,8 см) до 18,5 дюйма (46,99 см). В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы экспозиция 242 составляла более 2,0 дюйма (5,1 см) для достаточного увеличения диаметра ствола скважины.In some embodiments, exposure 242 may be in a range having a high value, a low value, or a high and low value, including any of 1.5 inches (3.8 cm), 1.6 inches (4.1 cm), 1 .7" (4.3 cm), 1.8" (4.6 cm), 1.9" (4.8 cm), 2.0" (5.1 cm), 2.1" (5. 3 cm), 2.2 inches (5.6 cm), 2.3 inches (5.8 cm), 2.4 inches (6.1 cm), 2.5 inches (6.4 cm), 3, 0" (7.62cm), 4.0" (10.16cm), 5.0" (12.7cm), 6.0" (15.24cm), 8.0" (20.32cm) cm), 10.0" (25.40 cm), 12.0" (30.48 cm), 15.0" (38.10 cm), 18.5" (46.99 cm) or any value in between . For example, exposure 242 may be over 1.5 inches (3.8 cm). In another example, exposure 242 may be less than 18.5 inches (46.99 cm). In yet other examples, exposure 242 may be any value in the range from 1.5 inches (3.8 cm) to 18.5 inches (46.99 cm). In some embodiments, it may be critical that the exposure 242 be greater than 2.0 inches (5.1 cm) to sufficiently increase the wellbore diameter.
В некоторых вариантах реализации охват 248 может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1,0 дюйма (2,5 см), 1,5 дюйма (3,8 см), 1,6 дюйма (4,1 см), 1,7 дюйма (4,3 см), 1,8 дюйма (4,6 см), 1,9 дюйма (4,8 см), 2,0 дюйма (5,1 см), 2,1 дюйма (5,3 см), 2,2 дюйма (5,6 см), 2,3 дюйма (5,8 см), 2,4 дюйма (6,1 см), 2,5 дюйма (6,4 см), 3,0 дюйма (7,62 см), 4,0 дюйма (10,16 см), 5,0 дюйма (12,7 см), 6,0 дюйма, (15,24 см), 8,0 дюйма (20,32 см), 10,0 дюйма (25,40 см) или любое промежуточное значение. Например, охват 248 может составлять более 1,0 дюйма (2,5 см). В другом примере охват 248 может составлять менее 10,0 дюйма (25,4 см). В еще других примерах охват 248 может представлять собой любое значение в диапазоне от 1,0 дюйма (2,5 см) до 10,0 дюйма (25,4 см). В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы охват 248 составлял более 1,8 дюйма (4,6 см) для обеспечения поддержки блока расширителя. Увеличенный охват 248 может привести к большей стабильности блока расширителя. Кроме того, увеличенный охват 248 может повысить прочность расширителя, таким образом уменьшая вероятность поломки блока расширителя во время операций расширения. In some embodiments, coverage 248 may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 1.0 inches (2.5 cm), 1.5 inches (3.8 cm), 1 .6" (4.1 cm), 1.7" (4.3 cm), 1.8" (4.6 cm), 1.9" (4.8 cm), 2.0" (5. 1 cm), 2.1 inches (5.3 cm), 2.2 inches (5.6 cm), 2.3 inches (5.8 cm), 2.4 inches (6.1 cm), 2, 5" (6.4 cm), 3.0" (7.62 cm), 4.0" (10.16 cm), 5.0" (12.7 cm), 6.0" (15. 24 cm), 8.0 inches (20.32 cm), 10.0 inches (25.40 cm) or anything in between. For example, the coverage 248 may be more than 1.0 inches (2.5 cm). In another example, the coverage 248 may be less than 10.0 inches (25.4 cm). In still other examples, coverage 248 may be any value in the range of 1.0 inches (2.5 cm) to 10.0 inches (25.4 cm). In some implementations, it may be critical that the span 248 be greater than 1.8 inches (4.6 cm) to support the expander block. Increased coverage 248 may result in greater stability of the expander block. In addition, the increased reach 248 may increase the strength of the expander, thereby reducing the likelihood of breakage of the expander assembly during expansion operations.
Передняя стенка 232 блока 216 расширителя имеет высоту 249 передней стенки, а задняя стенка 234 блока расширителя имеет высоту 250 задней стенки. Высота 249 передней стенки представляет собой расстояние между радиальным периметром 220 и внутренней стенкой 236 вдоль передней стенки 232. Высота 250 задней стенки представляет собой расстояние между радиальным периметром 220 и внутренней стенкой 236 вдоль задней стенки. В варианте реализации, показанном на фиг. 2-5, высота 249 передней стенки больше, чем высота 250 задней стенки. Соотношение высоты передней стенки к высоте задней стенки представляет собой соотношение высоты стенки. В некоторых вариантах реализации соотношение высоты стенки может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,5, 3,0 или любое промежуточное значение. Например, соотношение высоты стенки может составлять более 1,0. В другом примере соотношение высоты стенки может составлять менее 3,0. В еще других примерах соотношение высоты стенки может представлять собой любое значение в диапазоне от 1,0 до 3,0. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение высоты стенки составляло более 1,2 для увеличения охвата и экспозиции блока расширителя. Кроме того, соотношение высоты стенки более 1,2 может обеспечить вставку друг в друга смежных по окружности блоков расширителя.The front wall 232 of the expander block 216 has a front wall height 249, and the rear wall 234 of the expander block has a rear wall height 250. The front wall height 249 is the distance between the radial perimeter 220 and the inner wall 236 along the front wall 232. The rear wall height 250 is the distance between the radial perimeter 220 and the inner wall 236 along the rear wall. In the embodiment shown in FIG. 2-5, the height 249 of the front wall is greater than the height 250 of the rear wall. The ratio of the front wall height to the rear wall height is the wall height ratio. In some embodiments, the wall height ratio may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of the values 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1, 5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.5, 3.0 or any value in between. For example, the wall height ratio may be greater than 1.0. In another example, the wall height ratio may be less than 3.0. In yet other examples, the wall height ratio may be any value in the range of 1.0 to 3.0. In some embodiments, it may be critical that the wall height ratio be greater than 1.2 to increase the coverage and exposure of the expander block. In addition, a wall height ratio greater than 1.2 can enable circumferentially adjacent expander blocks to be inserted into each other.
В варианте реализации, показанном на фиг. 2-5, высота 249 передней стенки может быть больше радиуса корпуса 214. Другими словами, высота 249 передней стенки может быть больше половины диаметра в убранном положении окружности 245 в убранном положении. Передняя стенка 232 имеет соотношение высоты к диаметру в убранном положении. В некоторых вариантах реализации соотношение высоты к диаметру в убранном положении может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 0,45, 0,5, 0,55, 0,6, 0,65, 0,70, 0,75 или любое промежуточное значение. Например, соотношение высоты к диаметру в убранном положении может составлять более 0,45. В другом примере соотношение высоты к диаметру в убранном положении может составлять менее 0,75. В еще других примерах соотношение высоты к диаметру в убранном положении может представлять собой любое значение в диапазоне от 0,45 до 0,75. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы соотношение высоты к диаметру в убранном положении составляло более 0,5 для увеличения экспозиции и уменьшения соотношения охвата к экспозиции.In the embodiment shown in FIG. 2-5, the front wall height 249 may be greater than the radius of the housing 214. In other words, the front wall height 249 may be greater than half the retracted diameter of the circle 245 in the retracted position. The front wall 232 has a height to diameter ratio in the retracted position. In some embodiments, the height to diameter ratio in the retracted position may be in a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0, 65, 0.70, 0.75 or any value in between. For example, the height to diameter ratio in the retracted position may be greater than 0.45. In another example, the height to diameter ratio in the retracted position may be less than 0.75. In yet other examples, the height to diameter ratio in the retracted position may be any value in the range of 0.45 to 0.75. In some embodiments, it may be critical that the height-to-diameter ratio in the retracted position be greater than 0.5 to increase exposure and reduce coverage-to-exposure ratio.
Блок 216 расширителя имеет поперечную ось 252 блока расширителя, которая представляет собой ось между радиальным периметром 220 и внутренней стенкой 236. В показанном варианте реализации поперечная ось 252 блока расширителя блоков 216 расширителя проходит через продольную ось 223 корпуса 214. В некоторых вариантах реализации поперечная ось 252 блока расширителя одного или более блоков 216 расширителя может быть смещена относительно продольной оси 223 корпуса 214. В некоторых вариантах реализации поперечная ось 252 блока расширителя одного или более блоков 216 расширителя может быть смещена относительно продольной оси 223 корпуса в направлении вращения 237 расширителя 212. В некоторых вариантах реализации поперечная ось 252 блока расширителя одного или более блоков 216 расширителя может быть смещена относительно продольной оси 223 корпуса 214 противоположно направлению вращения 237 расширителя 212. Смещение поперечной оси 252 блока расширителя может обеспечить вставку блоков 216 расширителя глубже друг в друга, таким образом позволяя блокам 216 расширителя иметь увеличенную экспозицию 242 и/или более низкое соотношение охвата к экспозиции.The expander block 216 has a spreader block transverse axis 252 that is an axis between the radial perimeter 220 and the inner wall 236. In the embodiment shown, the expander block transverse axis 252 of the expander blocks 216 extends through the longitudinal axis 223 of the housing 214. In some embodiments, the expander block transverse axis 252 of the expander blocks 216 extends through the longitudinal axis 223 of the housing 214. In some embodiments, the expander block transverse axis 252 of the expander blocks 216 extends through the longitudinal axis 223 of the housing 214. the expander block of one or more expander blocks 216 may be offset relative to the longitudinal axis 223 of the housing 214. In some embodiments, the transverse axis 252 of the expander block of the one or more expander blocks 216 may be offset relative to the longitudinal axis 223 of the housing in the direction of rotation 237 of the expander 212. In some In embodiments, the expander block transverse axis 252 of one or more expander blocks 216 may be offset relative to the longitudinal axis 223 of the housing 214 opposite to the direction of rotation 237 of the expander 212. Offset of the expander block transverse axis 252 may allow the expander blocks 216 to be inserted deeper into each other, thereby allowing the blocks 216 expander to have increased exposure 242 and/or a lower coverage to exposure ratio.
В некоторых вариантах реализации поперечная ось 252 блока расширителя может быть смещена относительно продольной оси расширителя на процент смещения, который представляет собой длину смещения по отношению к диаметру корпуса 214. В некоторых вариантах реализации процент смещения может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любое из значений 1%, 2,5%, 5%, 7,5%, 10%, 12,5%, 15%, 20%, 25% или любое промежуточное значение. Например, процент смещения может составлять более 1%. В другом примере процент смещения может составлять менее 25%. В еще других примерах процент смещения может представлять собой любое значение в диапазоне от 1% до 25%. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы процент смещения составлял более 1% для увеличения экспозиции 242 и/или уменьшения соотношения охвата к экспозиции.In some embodiments, the transverse axis 252 of the expander assembly may be offset relative to the longitudinal axis of the expander by an offset percentage, which is the length of the offset relative to the diameter of the housing 214. In some embodiments, the offset percentage may be in a range having an upper value, a lower value, or upper and lower values, including any of 1%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%, 15%, 20%, 25%, or any value in between. For example, the percentage offset may be greater than 1%. In another example, the percentage offset may be less than 25%. In yet other examples, the percentage offset may be any value in the range of 1% to 25%. In some implementations, it may be critical that the offset percentage be greater than 1% to increase exposure 242 and/or decrease the coverage-to-exposure ratio.
На фиг. 3 представлен вид в перспективе блока 316 расширителя, если смотреть на внутреннюю поверхность 336, в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. Блок 316 расширителя содержит переднюю стенку 332 и заднюю стенку 334. Задняя стенка 334 содержит углубление 338, в которую может быть вставлена или размещена передняя стенка 332 смежного по окружности блока 316 расширителя. В некоторых вариантах реализации передняя стенка 332 и/или задняя стенка 334 могут содержать одну или более реек, которые входят в зацепление с отверстием в корпусе, чтобы помочь направлять блок 316 расширителя во время расширения и удерживать блок 316 расширителя во время работы. На показанном виде внутренняя поверхность 336 содержит изогнутый участок 354 и участок 356 углубления, причем участок 356 углубления представляет собой часть углубления 338. На показанном виде углубление 338 проходит к верхней поверхности 358 расширителя 316. Углубление 338 не проходит все расстояние до нижней поверхности 360 расширителя 316. В некоторых вариантах реализации углубление 338 может проходить все расстояние между верхней поверхностью 358 и нижней поверхностью 360. В других вариантах реализации углубление 338 начинается и заканчивается между верхней поверхностью 358 и нижней поверхностью. При начале углубления 338 между верхней поверхностью 358 и нижней поверхностью 360 верхняя стенка 320 может проходить все расстояние до верхней поверхности 358, таким образом обеспечивая размещение большего количества режущих элементов на верхней стенке 320.In fig. 3 is a perspective view of expander block 316 as viewed on interior surface 336, in accordance with at least one embodiment of the present invention. The expander block 316 includes a front wall 332 and a rear wall 334. The rear wall 334 includes a recess 338 into which the front wall 332 of the circumferentially adjacent expander block 316 can be inserted or positioned. In some embodiments, the front wall 332 and/or the rear wall 334 may include one or more slats that engage an opening in the housing to help guide the expander block 316 during expansion and support the expander block 316 during operation. In the view shown, the inner surface 336 includes a curved portion 354 and a recess portion 356, wherein the recess portion 356 is part of the recess 338. In the view shown, the recess 338 extends toward the top surface 358 of the expander 316. The recess 338 does not extend the entire distance to the bottom surface 360 of the expander 316. In some embodiments, the recess 338 may extend the entire distance between the top surface 358 and the bottom surface 360. In other embodiments, the recess 338 begins and ends between the top surface 358 and the bottom surface. When the recess 338 begins between the top surface 358 and the bottom surface 360, the top wall 320 can extend the entire distance to the top surface 358, thereby allowing more cutting elements to be placed on the top wall 320.
На фиг. 4-1 представлен вид в поперечном разрезе расширителя 412 в убранной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения; Расширитель 412 содержит множество блоков расширителя (совокупно обозначенную ссылочной позицией 416). Первичная проточная труба 422 проходит через центр корпуса 414. Множество вторичных проточных труб (совокупно обозначены ссылочной позицией 462) проходят через внутреннюю часть 424 корпуса в радиальном направлении наружу от первичной проточной трубы 422. Вторичные проточные трубы 462 расположены между смежными по окружности блоками 416 расширителя и рядом с внутренней стенкой корпуса 414. Другими словами, первая вторичная проточная труба 462-1 расположена между первой передней стенкой 432-1 первого блока 416-1 расширителя и второй задней стенкой 434-2 второго блока расширителя. Вторая вторичная проточная труба 462-2 расположена между второй передней стенкой 432-2 второго блока 416-2 расширителя и третьей задней стенкой 434-3 третьего блока 416-3 расширителя. Третья вторичная проточная труба 462-3 расположена между третьей передней стенкой 432-3 третьего блока 416-3 расширителя и первой задней стенкой 434-1 первого блока 416-1 расширителя. Вторичные проточные трубы 462 могут обеспечить прохождение более высокого объемного расхода бурового раствора через корпус 414 при том же давлении бурения. Это может обеспечить использование большего количества скважинных инструментов во время использования расширителя 412, таким образом повышая универсальность расширителя 412.In fig. 4-1 is a cross-sectional view of the dilator 412 in a retracted configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention; Expander 412 contains a plurality of expander blocks (collectively designated 416). A primary flow pipe 422 extends through the center of the housing 414. A plurality of secondary flow pipes (collectively designated 462) extend through the interior housing portion 424 in a radial direction outward from the primary flow pipe 422. The secondary flow pipes 462 are located between circumferentially adjacent expander blocks 416 and adjacent the inner wall of the housing 414. In other words, the first secondary flow pipe 462-1 is located between the first front wall 432-1 of the first expander block 416-1 and the second rear wall 434-2 of the second expander block. The second secondary flow pipe 462-2 is located between the second front wall 432-2 of the second expander block 416-2 and the third rear wall 434-3 of the third expander block 416-3. The third secondary flow pipe 462-3 is located between the third front wall 432-3 of the third expander block 416-3 and the first rear wall 434-1 of the first expander block 416-1. Secondary flow pipes 462 can allow a higher volumetric flow rate of drilling fluid to pass through the body 414 at the same drilling pressure. This may allow more downhole tools to be used while the reamer 412 is in use, thereby increasing the versatility of the reamer 412.
На фиг. 4-2 представлен вид в продольном разрезе расширителя 412, показанного на фиг. 4-1, в убранной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. В показанном варианте реализации показано, что упругий элемент 430 расположен вокруг вторичной проточной трубы 462. Упругий элемент 430 толкается к верхней плите 431, чтобы препятствовать расширению блока 416 расширителя. В показанном варианте реализации три упругих элемента 430 расположены вокруг трех вторичных проточных труб 462. Это может обеспечить приложение достаточной упругой силы к верхней плите 431. Показанные упругие элементы 430 представляют собой винтовые пружины.In fig. 4-2 is a longitudinal sectional view of the expander 412 shown in FIG. 4-1, in a retracted configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the resilient member 430 is shown to be positioned around the secondary flow pipe 462. The resilient member 430 is pushed against the top plate 431 to prevent expansion of the expander block 416. In the illustrated embodiment, three resilient members 430 are arranged around three secondary flow tubes 462. This can provide sufficient resilient force to be applied to the top plate 431. The resilient members 430 shown are coil springs.
Отклонитель 464 потока направляет поток в первичную проточную трубу 422 и вторичные проточные трубы 462. Расположенный выше по стволу скважины конец отклонителя 464 потока проходит выше по стволу скважины от блока 416 расширения. Это может дать возможность отклонителю 464 потока иметь уменьшенный угол 466 отклонения потока. Небольшой угол 466 отклонения потока может уменьшить износ отклонителя 464 потока из-за высокоскоростного потока флюида и частиц в потоке флюида. В некоторых вариантах реализации угол 466 отклонения потока может находиться в диапазоне, имеющем верхнее значение, нижнее значение или верхнее и нижнее значения, включая любые из значение 0,5°, 1,0°, 1,5°, 2,0°, 2,5°, 3,0°, 3,5°, 4,0º, 4,5º, 5,0º, 6,0º, 7,0º, 8,0º, 9,0º, 10,0º или любое промежуточное значение. Например, угол 466 отклонения потока может составлять более 0,5º. В другом примере угол 466 отклонения потока может составлять менее 10,0º. В еще других примерах угол 466 отклонения потока может представлять собой любое значение в диапазоне от 0,5° до 10,0°. В некоторых вариантах реализации может быть критически важным, чтобы угол 466 отклонения потока составлял менее 2,0º для уменьшения износа отклонителя потока. В показанном варианте реализации отклонитель 464 потока проходит за расположенный выше по стволу скважины конец расширителя 412. Таким образом, отклонитель 464 потока может проходить в расположенный ниже по стволу скважины конец трубчатого элемента, переводника, забойного инструмента или другого корпуса, соединенного с расположенным выше по стволу скважины концом корпуса расширителя. The flow diverter 464 directs flow into the primary flow pipe 422 and the secondary flow pipes 462. The uphole end of the flow diverter 464 extends up the wellbore from the extension block 416. This may allow the flow diverter 464 to have a reduced flow deflection angle 466. A small flow deflection angle 466 can reduce wear on the flow diverter 464 due to high velocity fluid flow and particles in the fluid flow. In some embodiments, flow deflection angle 466 may be within a range having an upper value, a lower value, or an upper and lower value, including any of 0.5°, 1.0°, 1.5°, 2.0°, 2 .5°, 3.0°, 3.5°, 4.0º, 4.5º, 5.0º, 6.0º, 7.0º, 8.0º, 9.0º, 10.0º or any value in between. For example, the flow deflection angle 466 may be greater than 0.5º. In another example, the flow deflection angle 466 may be less than 10.0º. In yet other examples, flow deflection angle 466 may be any value in the range of 0.5° to 10.0°. In some embodiments, it may be critical that the flow deflection angle 466 be less than 2.0º to reduce wear on the flow diverter. In the illustrated embodiment, flow diverter 464 extends beyond the uphole end of expander 412. Thus, flow diverter 464 may extend into the downhole end of a tubular member, sub, downhole tool, or other housing connected to the uphole end. wells with the end of the expander housing.
На фиг. 5 представлен вид в разрезе расширителя 512 в убранной конфигурации в соответствии с по меньшей мере одним вариантом реализации настоящего изобретения. В показанном варианте реализации блоки расширителя (совокупно обозначенные ссылочной позицией 516) смещены в продольном направлении. Другими словами, расположенный ниже по стволу скважины конец первого блока 516-1 расширителя расположен выше по стволу скважины от расположенного выше по стволу скважины конца второго блока 516-2 расширителя, а расположенный ниже по стволу скважины конец второго блока 516-2 расширителя может быть расположен выше по стволу скважины от расположенного выше по стволу скважины конца третьего блока 516-3 расширителя. В этом варианте реализации первичная проточная труба (например, первичная проточная труба 422 на фиг. 4-1) может быть удалена, а блоки 516 расширителя могут проходить через внутреннюю часть корпуса таким образом, что одна или более внутренних стенок проходят в радиальном направлении через продольную ось 523 корпуса. Это может дополнительно увеличить экспозицию расширителя. Флюид может протекать через расширитель через вторичные проточные трубы (например, вторичные проточные трубы 462 на фиг. 4-1) между смежными по окружности и смещенными в продольном направлении блоками 516 расширителей.In fig. 5 is a cross-sectional view of the expander 512 in a retracted configuration in accordance with at least one embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the expander blocks (collectively designated 516) are offset in the longitudinal direction. In other words, the downhole end of the first reamer block 516-1 is located upstream of the uphole end of the second reamer block 516-2, and the downhole end of the second reamer block 516-2 may be located uphole from the uphole end of the third expander block 516-3. In this embodiment, the primary flow tube (e.g., primary flow tube 422 in FIG. 4-1) may be removed and expander blocks 516 may extend through the interior of the housing such that one or more interior walls extend radially through the longitudinal axle 523 housing. This can further increase the expander's exposure. Fluid may flow through the expander through secondary flow tubes (eg, secondary flow tubes 462 in FIG. 4-1) between circumferentially adjacent and longitudinally offset expander blocks 516.
Варианты реализации расширителя с высоким соотношением были в основном описаны со ссылкой на операции бурения ствола скважины; описываемый в данном документе расширитель с высоким соотношением может быть использован в применениях, отличных от бурения ствола скважины. В других вариантах реализации расширитель с высоким соотношением в соответствии с настоящим изобретением может быть использован вне ствола скважины или другой скважинной среды, используемой для разведки или добычи природных ресурсов. Например, расширитель с высоким соотношением по данному изобретению могут использовать в стволе скважины, используемом для размещения линий энергоснабжения. Соответственно, термины «ствол скважины», «скважина» и тому подобное не следует толковать как ограничивающие инструменты, системы, компоновки или способы по настоящему изобретению какой-либо конкретной отраслью, областью или средой.Embodiments of a high ratio reamer have been generally described with reference to wellbore drilling operations; The high ratio reamer described herein may be used in applications other than wellbore drilling. In other embodiments, a high ratio reagent in accordance with the present invention may be used outside a wellbore or other downhole environment used for exploration or production of natural resources. For example, the high ratio reamer of this invention may be used in a wellbore used to accommodate power lines. Accordingly, the terms “wellbore,” “well,” and the like should not be construed as limiting the tools, systems, arrangements, or methods of the present invention to any particular industry, area, or environment.
В данном документе описаны один или более конкретных вариантов реализации настоящего изобретения. Эти описанные варианты реализации являются примерами раскрытых в настоящее время методов. К тому же, в попытке предоставить краткое описание этих вариантов реализации в описании могут быть описаны не все признаки фактического варианта реализации. Следует принимать во внимание, что при разработке любого такого фактического варианта реализации, как и в любой инженерной или опытно-конструкторской разработке, будут приниматься многочисленные конкретные решения для варианта реализации для достижения конкретных целей разработчиков, таких как соблюдение связанных с системой и связанных с бизнесом ограничений, которые будут изменяться в зависимости от варианта реализации. Более того, следует понимать, что такая опытно-конструкторская разработка может быть сложной и потребовать больших затрат времени, но, тем не менее, будет обычной практикой при конструировании, изготовлении и производстве для специалистов в данной области техники, пользующихся преимуществами данного изобретения.This document describes one or more specific embodiments of the present invention. These described embodiments are examples of currently disclosed techniques. Additionally, in an attempt to provide a concise description of these embodiments, not all features of the actual embodiment may be described in the description. It should be appreciated that in the development of any such actual implementation, as in any engineering or development work, numerous implementation-specific decisions will be made to achieve the developers' specific objectives, such as satisfying system-related and business-related constraints , which will vary depending on the implementation option. Moreover, it should be understood that such development work may be complex and time consuming, but will nevertheless be common practice in the design, manufacture and production of those skilled in the art taking advantage of the present invention.
Кроме того, следует понимать, что ссылки на «один вариант реализации» или «вариант реализации» по настоящему изобретению не предназначены для толкования как исключающие существование дополнительных вариантов реализации, которые также включают приведенные признаки. Например, любой элемент, описанный в связи с вариантом реализации в данном документе, может комбинироваться с любым элементом любого другого варианта реализации, описанного в данном документе. Числа, проценты, соотношения или другие значения, указанные в данном документе, предназначены для включения данного значения, а также других значений, которые «приблизительно» или «примерно» близки к указанному значению, что будет понятно специалисту в данной области техники, охватываемой вариантами реализации настоящего изобретения. Поэтому заявленное значение следует толковать достаточно широко, чтобы охватить значения, которые по меньшей мере достаточно близки к заявленному значению для выполнения требуемой функции или достижения требуемого результата. Указанные значения включают по меньшей мере ожидаемые отклонения в подходящем производстве или производственном процессе и включают значения, которые находятся в пределах 5%, в пределах 1%, в пределах 0,1% или в пределах 0,01% от заявленного значения.In addition, it should be understood that references to “one embodiment” or “embodiment” of the present invention are not intended to be construed as excluding the existence of additional embodiments that also include the present features. For example, any element described in connection with an embodiment herein may be combined with any element of any other embodiment described herein. Numbers, percentages, ratios or other values stated herein are intended to include this value as well as other values that are "about" or "about" close to the stated value as will be understood by one skilled in the art covered by the embodiments of the present invention. Therefore, the stated value should be interpreted broadly enough to cover values that are at least sufficiently close to the stated value to perform the required function or achieve the required result. Stated values include at least the expected variations in a suitable manufacturing or manufacturing process and include values that are within 5%, within 1%, within 0.1% or within 0.01% of the stated value.
Ввиду данного изобретения специалист в данной области техники должен понимать, что эквивалентные конструкции не отклоняются от сущности и объема настоящего изобретения и что в данном документе могут быть сделаны различные изменения, замены и исправления без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Эквивалентные конструкции, в том числе функциональные пункты формулы с указанием «средства и функции», предназначены для охвата конструкций, описанных в данном документе как выполняющие указанную функцию, включая как конструкционные эквиваленты, которые работают таким же образом, так и эквивалентные конструкции, которые обеспечивают такую же функцию. Заявитель явно намерен не ссылаться на «средство и функцию» или другие функциональные требования для какого-либо пункта формулы, за исключением пунктов, в которых слова «средства для...» появляются вместе со связанной функцией. Каждое добавление, удаление и модификация вариантов реализации, которые подпадают под значение и объем формулы изобретения, должны охватываться формулой изобретения.In view of the present invention, one skilled in the art will understand that equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the present invention, and that various changes, substitutions and amendments may be made herein without departing from the spirit and scope of the present invention. Equivalent designs, including functional "means and function" claims, are intended to cover the designs described herein as performing the stated function, including both design equivalents that operate in the same manner and equivalent designs that provide that function. same function. Applicant expressly intends not to refer to “means and function” or other functional requirements for any claim, except for claims in which the words “means for...” appear together with a related function. Every addition, deletion, and modification of embodiments that falls within the meaning and scope of the claims shall be covered by the claims.
Термины «приблизительно», «около» и «по существу», используемые в данном документе, представляют количество, близкое к указанному количеству, которое находится в пределах стандартных производственных или технологических допусков или которое все еще выполняет требуемую функцию или достигает требуемого результата. Например, термины «приблизительно», «около» и «по существу» могут относиться к количеству, которое находится в пределах менее 5%, в пределах менее 1%, в пределах менее 0,1% и в пределах менее 0,01% от заявленного количества. Кроме того, следует понимать, что любые направления или системы координат в предшествующем описании являются просто относительными направлениями или перемещениями. Например, любые упоминания слов «вверх» и «вниз» или «выше» или «ниже» просто описывают относительное положение или перемещение связанных элементов.The terms "about", "about" and "substantially" as used herein represent an amount close to the specified amount that is within standard manufacturing or processing tolerances or that still performs the required function or achieves the desired result. For example, the terms "about", "about" and "substantially" can refer to an amount that is less than 5%, less than 1%, less than 0.1% and less than 0.01% of declared quantity. In addition, it should be understood that any directions or coordinate systems in the foregoing description are simply relative directions or displacements. For example, any mention of the words "up" and "down" or "above" or "below" simply describes the relative position or movement of related elements.
Настоящее изобретение может быть реализовано в других конкретных формах без отклонения от его сущности или характеристик. Описанные варианты реализации следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие. Следовательно, объем данного изобретения указан в прилагаемой формуле изобретения, а не в предшествующем описании. Изменения, которые подпадают под значение и диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны быть включены в ее объем.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or characteristics. The described embodiments should be considered illustrative and not restrictive. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the appended claims and not by the foregoing description. Modifications that fall within the meaning and range of equivalence of the claims must be included within their scope.
Claims (31)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/914,004 | 2019-10-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2817840C1 true RU2817840C1 (en) | 2024-04-22 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2828942C1 (en) * | 2024-05-27 | 2024-10-21 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Downhole flow diverter |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4433738A (en) * | 1981-12-24 | 1984-02-28 | Moreland Ernest W | Method and apparatus for use when changing the direction of a well bore |
RU2070956C1 (en) * | 1994-07-04 | 1996-12-27 | Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин | Hydraulic reamer |
US20090145666A1 (en) * | 2006-12-04 | 2009-06-11 | Baker Hughes Incorporated | Expandable stabilizer with roller reamer elements |
US20090277689A1 (en) * | 2006-10-21 | 2009-11-12 | Paul Bernard Lee | Activating device for a downhole tool |
US20100288557A1 (en) * | 2002-07-30 | 2010-11-18 | Baker Hughes Incorporated | Expandable reamer for subterranean boreholes and methods of use |
US20110220357A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-15 | Richard Segura | Section Mill and Method for Abandoning a Wellbore |
US20140182940A1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Smith International, Inc. | Underreamer for Increasing a Bore Diameter |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4433738A (en) * | 1981-12-24 | 1984-02-28 | Moreland Ernest W | Method and apparatus for use when changing the direction of a well bore |
RU2070956C1 (en) * | 1994-07-04 | 1996-12-27 | Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин | Hydraulic reamer |
US20100288557A1 (en) * | 2002-07-30 | 2010-11-18 | Baker Hughes Incorporated | Expandable reamer for subterranean boreholes and methods of use |
US20090277689A1 (en) * | 2006-10-21 | 2009-11-12 | Paul Bernard Lee | Activating device for a downhole tool |
US20090145666A1 (en) * | 2006-12-04 | 2009-06-11 | Baker Hughes Incorporated | Expandable stabilizer with roller reamer elements |
US20110220357A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-15 | Richard Segura | Section Mill and Method for Abandoning a Wellbore |
US20140182940A1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Smith International, Inc. | Underreamer for Increasing a Bore Diameter |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2828942C1 (en) * | 2024-05-27 | 2024-10-21 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Downhole flow diverter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10526849B2 (en) | Cutting structure with blade having multiple cutting edges | |
US9745800B2 (en) | Expandable reamers having nonlinearly expandable blades, and related methods | |
US6926099B2 (en) | Drill out bi-center bit and method for using same | |
CN111502582A (en) | Cutting insert for initiating a cut | |
GB2461984A (en) | Expandable underreamer with dual blade block where second cutter configuration is a modified redundant arrangement | |
CN108603396A (en) | Stage underreamer wing | |
EP2885482B1 (en) | Reamer with improved performance characteristics in hard and abrasive formations | |
US10526848B2 (en) | Cutting structure of a downhole cutting tool | |
US5601151A (en) | Drilling tool | |
US8327951B2 (en) | Drill bit having functional articulation to drill boreholes in earth formations in all directions | |
US20190055787A1 (en) | Underreamer cutter block | |
EP3303754B1 (en) | Rotary cutting tool | |
US10815733B2 (en) | Underreamer cutter block | |
US11753893B2 (en) | High ratio reamer | |
RU2817840C1 (en) | Expander (versions) | |
US11180959B2 (en) | Wellbore drill bit | |
US11396779B2 (en) | Hybrid drill bit gauge configuration | |
US20150008041A1 (en) | High Stiffness Tool For Expanding A Wellbore | |
US11619100B2 (en) | Expandable cutting tool | |
US20250075563A1 (en) | Enhanced chip flow drill bit cutter | |
WO2017171933A1 (en) | Cutting insert for a milling tool | |
RU1810553C (en) | Rotary turbodrill | |
WO2020096590A1 (en) | Fixed-cutter drill bits with reduced cutting arc length on innermost cutter |