井下加工系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于在具有井口的井的井眼中加工套管的井下加工系统。此外，本发 明涉及一种加工方法。
【背景技术】
[0002] 井技术不断发展，且智能完井技术一直被关注。然而，井在其使用期内需要进行改 变以最优化生产，并且这些改变并不总是可预见的并且因此在组装套管时可能不会被考虑 到。一种必要的改变可能是在套管中加工开口以便插入控制阀来启动气举。所需的另一种 改变可能是在套管中加工更大的开口，以进行侧钻。然而，当开设更大的孔、细长的孔或者 仅仅是与钻头的尺寸不同的孔时，不能使用浅地层的数控加工技术，因为这种技术需要大 量的空间和动力，这在井下是受限的。
【发明内容】
[0003] 本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别 地，一个目的是提供一种改进的井下工具，其即使在井下空间和动力受限的情况下也能在 预定位置加工套管并能够加工出预定几何形状的孔。
[0004] 从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由 根据本发明的方案来实现，即通过用于在具有井口的井的井眼中加工套管的井下加工系统 来实现，该井下加工系统包括：
[0005] -具有轴向延伸方向和锚固部段的第一工具部分；
[0006] -适于相对于该第一工具部分转动和轴向运动的第二工具部分，该第二工具部分 包括能相对于所述轴向延伸方向沿径向运动的加工钻头；
[0007] -第一致动器，其包括用于使该第二工具部分相对于第一工具部分轴向移动的电 动马达；
[0008] -第二致动器，其包括用于使所述第二工具部分相对于第一工具部分转动的电动 马达；以及
[0009] -第三致动器，其包括用于使钻头转动的电动马达，
[0010] 其中，所述致动器中的至少一个包括用于改变所述马达的转子的转速的齿轮。
[0011] 在一个实施例中，所述齿轮可以是减速齿轮。
[0012] 此外，该第一工具部分可以比所述第二工具部分更靠近井的井口布置。
[0013] 此外，该系统可包括第二锚固部段，并且所述锚固部段可被布置成在它们之间具 有相互的轴向距离，两个锚固部段比所述第二工具部分和所述钻头更靠近井的井口布置。
[0014] 该井下加工系统还可包括两个锚固部段，所述两个锚固部段在它们之间具有相互 的轴向距离，所述两个锚固部段均比所述第二工具部分更靠近井的井口布置。
[0015] 此外，该钻头可不布置在两个锚固部段之间。
[0016] 在一个实施例中，该第三致动器的齿轮可以是锥齿轮。
[0017] 并且，所述第二致动器的齿轮可以是行星齿轮。
[0018] 进一步地，所述第一致动器的齿轮可以是行星齿轮。
[0019] 此外，该钻头可借助于电动马达和/或液压机构相对于轴向延伸方向径向运动。
[0020] 此外，该钻头可借助于液压缸径向运动。
[0021] 此外，该钻头可形成为液压缸的活塞。
[0022] 此外，一个锚固部段可以相对于另一个锚固部段轴向运动。
[0023] 该系统还可包括驱动单元，用于推动该系统在井中前进。
[0024] 在一个实施例中，该第一致动器可包括液压缸，而不是马达。
[0025] 此外，该井下加工系统可包括用于控制所述致动器的控制单元。
[0026] 此外，该控制单元可布置在该第一工具部分内或在该第二工具部分内。
[0027] 此外，该控制单元可布置在井的井口处。
[0028] 在本发明的一个实施例中，该井下加工系统还可包括裁切（pinching)或切割工 具，其可经由通过所述加工钻头在套管上提供的开口突伸出。
[0029] 此外，该井下加工系统还可包括钻头盒。
[0030] 此外，该井下加工系统还可包括流体清洁器。
[0031] 并且，该井下加工系统还可包括塞子安装工具。
[0032] 在另一实施例中，该钻头可以在钻头壳体内径向运动，该钻头可具有尖端和活塞 端，该尖端朝向套管，并且该钻头可借助于电动马达驱动与钻头壳体流体连通的液压缸，以 向所述活塞端上施压来相对于轴向延伸方向径向运动。
[0033] 上述的井下加工系统还可包括流体清洁器，用于清洁来自加工过程的切肩。
[0034] 此外，上述的井下加工系统还可包括塞子安装工具，用于随后安装塞子。
[0035] 通过具有塞子安装工具，该井能够在井下加工系统从井中撤回后不久便注水泥。
[0036] 此外，上述的井下加工系统还可包括裁切或切割工具，其适于经由通过所述钻头 在套管上提供出的开口突伸出。
[0037] 并且，该第一致动器可以是为冲程工具的液压缸。
[0038] 进一步地，该钻头可以借助于通过马达转动的主轴通过齿轮来转动。
[0039] 此外，该主轴可以与斜齿轮连接，用于使钻头转动。
[0040] 此外，该斜齿轮的第一齿轮可被连接至主轴，且该斜齿轮的第二齿轮可被连接至 钻头壳体。
[0041] 本发明还涉及一种加工方法，该方法包括以下步骤：
[0042]-将根据前述权利要求中任一项所述的井下加工系统插入套管内；
[0043]-将该系统固定在该套管上；
[0044] -相对于该第一工具部分移动该第二工具部分；
[0045] -相对于轴向延伸方向径向移动该加工钻头；以及 [0046]-借助于该钻头加工该套管。
[0047] 所述加工方法还可包括在加工步骤中使该第二工具部分和该钻头轴向运动和/ 或使该第二工具部分和该钻头转动以在该套管上提供开口的步骤，所述开口大于所述钻头 的直径。
[0048] 在一个实施例中，可执行该加工步骤，以在套管上提供出开口，并且该方法还可包 括使操作工具突伸至所述开口内的步骤。
[0049] 最后，该加工可以是传统铣/逆铣或者顺铣/同向铣削。
【附图说明】
[0050] 下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示意图出于示 例目的仅示出了一些非限制性的实施例，其中：
[0051] 图1示出了固定在套管中的井下加工系统；
[0052] 图2以透视图示出了井下加工系统的一部分；
[0053] 图3示出了井下加工系统的另一实施例的局部剖视图；
[0054] 图4不出了井下加工系统的一部分的剖视图；
[0055] 图5示出了在井下加工系统的另一实施例中的爬行器系统的立体图；
[0056] 图6示出了具有冲程工具的另一井下加工系统的立体图；
[0057] 图7示出了在井中位于由控制线操纵的井下安全阀上方的井下加工系统；
[0058] 图8示出了图7的井下加工系统，其中，控制线被切断；以及
[0059] 图9示出了具有流体清洁器和塞子安装工具的井下加工系统；
[0060] 图10不出了工具的一部分的剖视图；
[0061] 图11a以透视图示出了井下加工系统；
[0062] 图lib以透视图示出了处于另一位置的井下加工系统；以及
[0063] 图11c不出了井下加工系统的一部分的放大视图。
[0064] 所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所 必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。
【具体实施方式】
[0065] 图1示出了井下加工系统1，其用于借助钻头8在井眼3的井下加工套管2。加工