CN118159714A - 用于对井下管道进行穿孔的井下工具和方法 - Google Patents

Abstract

一种井下工具，该井下工具具有围绕中心纵向工具轴线延伸的细长工具壳体，该井下工具容纳刺状件、加压装置和弯曲臂。刺状件能够沿径向向外方向移动。加压装置作用在刺状件上，以在加压装置相对于刺状件沿纵向方向相对移动时，迫使刺状件处于径向向外方向，由此刺状件可延伸到工具壳体外部。刺状件安装在弯曲臂的远端上。在其近端，弯曲臂相对于工具壳体纵向地固定不动。刺状件和弯曲臂的远端能够从中心纵向工具轴线在纵向‑径向平面中一致地移动。该井下工具可以用于对布置在地球的钻孔内的井下管道的壁进行穿孔。

Description

用于对井下管道进行穿孔的井下工具和方法

技术领域

在第一方面，本发明涉及用于对安装在地球的钻孔中的井下管道进行穿孔的井下工具。在另一方面，本发明涉及用于对布置在地球的钻孔内的井下管道进行穿孔的方法。

背景技术

在地球的油井/气井或其它带套管的钻孔的操作中，通常有必要或有益的是，在衬在钻井孔上的套管或套管内的生产管上打一个或多个孔或进行穿孔。已经提出了对套管进行穿孔并且随后通过在套管中形成的一个或多个穿孔将密封材料注入到钻孔周围的地基与套管之间的空间中的工具。例如，美国专利2,381,929公开了一种***，在该***中，通过加压流体迫使穿孔器向外且径向地抵靠套管。继续施加压力，直到迫使穿孔器穿过套管。

美国专利6,155,150公开了一种液压管穿孔器，其中穿孔器安装在滑块上，该滑块可从工具沿径向向外方向滑动以使穿孔器与套管壁接合。楔形柱塞固定地附接到液压驱动活塞。活塞和柱塞两者都可以在纵向方向上移动通过工具。楔形柱塞不是直接将加压流体施加到滑块的背面，而是根据其在工具中沿纵向方向向上或向下移动来推动或拉动滑块。滑块沿工具轴线的纵向移动被滑动表面阻止，该滑动表面仅允许滑块沿相对于工具轴线的横向方向的滑动移动。

发明内容

根据本发明，提供了用于对安装在地球的钻孔中的管道进行穿孔的井下工具，该井下工具包括：

-细长工具壳体，该细长工具壳体围绕中心纵向工具轴线延伸；

-至少一个第一刺状件(sting)，该第一刺状件能够沿第一径向向外方向、远离中心纵向工具轴线、从第一缩回位置移动到第一伸出位置，由此第一刺状件延伸到细长工具壳体外部；

-加压装置，该加压装置包括楔形件，该加压装置被配置为作用在第一刺状件上，以在楔形件相对于第一刺状件沿纵向方向相对移动时，迫使第一刺状件自工具壳体处于横向于纵向轴线的第一径向向外方向；以及

-至少一个第一弯曲臂，该第一弯曲臂具有第一远端，第一刺状件安装在该第一远端上，所述第一弯曲臂在其第一近端处相对于细长工具壳体纵向地固定不动，由此第一刺状件和第一弯曲臂的第一远端能够从中心纵向工具轴线在第一纵向-径向平面中一致地移动。

另一方面，提供了一种对布置在地球的钻孔内的井下管道的壁进行穿孔的方法，所述方法包括：

-设置如上所述的井下工具；

-通过井下管道将井下工具下降到钻孔中，到达选定深度；

-在选定深度处，激活作用在至少第一刺状件上的加压装置，由此迫使第一刺状件从工具壳体沿第一径向向外方向穿过井下管道的壁，由此对所述井下管道的所述壁进行穿孔；以及

-从井下管道取回井下工具。

在一个优选的实施方案中，提供了一种用于对安装在地球的钻孔中的管道进行穿孔的井下工具，该井下工具包括：

-细长工具壳体，该细长工具壳体围绕中心纵向工具轴线延伸；-第一刺状件-臂组合，该第一刺状件-臂组合包括第一对第一刺状件和第一弯曲臂，其中：

-第一刺状件能够沿第一径向向外方向、远离中心纵向工具轴线、从第一缩回位置移动到第一伸出位置，由此第一刺状件延伸到细长工具壳体外部；并且其中

-第一弯曲臂具有第一远端，第一刺状件安装在该第一远端上，所述第一弯曲臂在其第一近端处相对于细长工具壳体纵向地固定不动，由此第一刺状件和第一弯曲臂的第一远端能够从中心纵向工具轴线在第一纵向-径向平面中一致地移动；

该井下工具还包括：

-第二刺状件-臂组合，该第二刺状件-臂组合包括第二对第二刺状件和第二弯曲臂，其中：

-第二刺状件能够沿第二径向向外方向、远离中心纵向工具轴线、从第二缩回位置移动到第二伸出位置，由此第二刺状件延伸到细长工具壳体外部；

-第二弯曲臂具有第二远端，第二刺状件安装在该第二远端上，所述第二弯曲臂在其第二近端处相对于细长工具壳体纵向地固定不动，由此第二刺状件和第二弯曲臂的第二远端能够从中心纵向工具轴线在第二纵向-径向平面中一致地移动；

并且其中所述第一刺状件-臂组合和所述第二刺状件-臂组合并排布置，由此第一刺状件和第二刺状件定位在一个横向平面中，但是在围绕中心纵向工具轴线的相互不同的方位角处；

该井下工具还包括：

-加压装置，该加压装置包括第一楔形段和第二楔形段，该第二楔形段在纵向-径向邻接平面中滑动地邻接抵靠所述第一楔形段，由此第一楔形段与第一刺状件-臂组合滑动接触，并且由此第二楔形段与第二刺状件-臂组合滑动接触，由此第一楔形段被配置为作用在第一刺状件上，以在第一楔形段相对于第一刺状件沿纵向方向相对移动时，迫使第一刺状件自工具壳体处于横向于纵向轴线的第一径向向外方向，并且由此第二楔形段被配置为作用在第二刺状件上，以在第二楔形段相对于第二刺状件沿纵向方向相对移动时，迫使第二刺状件自工具壳体处于横向于纵向轴线的第二径向向外方向；

并且其中当被迫在平行于中心纵向工具轴线的纵向方向上相对于第一刺状件和第二刺状件进行相对移动时，第一楔形段和第二楔形段在纵向方向上相对于彼此自由滑动。

在优选的实施方案中，激活加压装置导致迫使第一刺状件从工具壳体沿第一径向向外方向穿过井下管道的壁，并且迫使第二刺状件从工具壳体沿第二径向向外方向穿过井下管道的壁，由此在多个位置对所述井下管道的所述壁进行穿孔。

该方法和合适的扩张装置的这些特征和其它特征、实施方案和优点在所附权利要求、说明书摘要和在附图中描绘的非限制性实施方案的以下详细描述中描述，其中使用参考附图中描绘的对应附图标号的描述附图标号。

附图说明

这些附图仅以示例而非限制的方式描绘了根据本教导内容的一个或多个具体实施。在附图中，类似的附图标记表示相同或相似的元件。

图1是用于对管道进行穿孔的井下工具的横截面的沿着图2中所示的线B-B的示意性剖视图；

图2是从上方沿着纵向方向的图1的工具的平面图；

图3是图1的工具的刺状件-臂组合的详细剖视图；

图4是沿着图1中所示的线C-C的平面图；

图5是沿着图2中所示的线D-D的工具的详细剖视图；

图6是可连接到图1的工具的罐的详细剖视图；并且

图7是在图1的工具中使用的示例性液压回路。

不同附图中的相似附图标号表示相同或相似的物体。在附图中描绘的和/或在本说明书、说明书摘要和/或权利要求中描述的物体和其它特征可以由本领域技术人员以不同方式组合。除非另外指明，否则术语″纵向″在本文中用于表示平行于中心纵向工具轴线的方向，并且术语″横向″用于表示正交(垂直)于中心纵向工具轴线的任何方向。

具体实施方式

提出了一种井下工具，该井下工具具有围绕中心纵向工具轴线延伸的细长工具壳体，该井下工具容纳刺状件、加压装置和弯曲臂。井下工具可在布置在地球的钻孔内的井下管道的孔中纵向地运行。井下工具可用于对井下管道的壁进行穿孔。

刺状件能够沿径向向外方向移动，并且能够对钻井孔管道的壁进行穿孔。加压装置作用在刺状件上，以在加压装置相对于刺状件沿纵向方向相对移动时，迫使刺状件处于径向向外方向，由此刺状件可延伸到工具壳体外部。刺状件安装在弯曲臂的远端上。在其近端，弯曲臂相对于工具壳体纵向地固定不动。然而，刺状件和弯曲臂的远端能够从中心纵向工具轴线在纵向-径向平面中一致地移动。从纵向移动楔形件的表面传递到远端和刺状件的任何轴向力因此被弯曲臂中的张力平衡。轴向力不需要被任何滑动表面抵消。

在使用中，工具可以通过井下管道的孔下降到钻孔中，到达选定深度。在选定深度处，工具可以保持静止，同时激活作用在刺状件上的加压装置。因此，刺状件被迫从工具壳体沿径向向外方向与井下管道的壁接触，并且随后对井下管道的壁进行穿孔。刺状件的至少一部分可以随后缩回，然后可从井下管道取回井下工具。

典型的井下管道包括钻井孔管道，诸如例如套管、衬管或生产管。

本文描述的方法和井下工具可用于在井下管道(例如套管或生产管)的壁中安装功能塞。此功能塞可例如包括孔口或喷嘴和/或逆止阀，以能够使流体从管道的内部穿过壁到达周围和/或流向其它方向。此功能塞的应用包括(气体)升降操作和诸如密封剂的处理流体的注入。

本文描述的方法和井下工具可用于随后将处理流体注入围绕井下管道的环孔中。

图1示出了该井下工具的横截面的一个示例的剖视图。该横截面是沿着图2中所示的线B-B截取的。为了清楚起见，省略或简化了对本发明不重要的一些部分。

该工具可以是具有多个部分(或模块)的模块化设计，可以使用连接器将这些部分组装成一个下井仪器串。图1中示出了连接在一起的膨胀器部分30和活塞部分50。活塞部分50在连接器52处连接到膨胀器部分30。膨胀器部分30包括基部37，细长工具壳体3继而在连接器32处连接到基部37。工具壳体3围绕中心纵向工具轴线2延伸。工具可以在井下管道(诸如钻井孔管道)中井下运行。可以设置连接器，诸如例如基部37中的螺旋连接器34，以附接可选的外部扶正器，诸如(挠性)弹簧片(未示出)。

膨胀器部分30还包括刺状件7。刺状件7能够沿径向向外方向18，远离中心纵向工具轴线2，从缩回位置(如图所示)移动到伸出位置(未示出)，由此刺状件7部分地延伸到细长工具壳体3外部。窗口13可合适地设置在细长工具壳体13中以允许刺状件7通过。包括楔形件(此处，体现在第一楔形段33中)的加压装置作用在刺状件7上，以迫使刺状件7自工具壳体3处于径向向外方向18。刺状件7的移动由第一楔形段33在相对于细长壳体3和刺状件7的纵向方向上的移动驱动。径向向外方向18实质上横向于纵向轴线2。刺状件7刚性地安装在弯曲臂35的远端上。在其近端，弯曲臂35相对于细长工具壳体3纵向地固定不动。在所示的实施方案中，弯曲臂35与基部37是一体的。这可以通过机械加工制成。

刺状件7和弯曲臂35的远端能够从中心纵向工具轴线2在纵向-径向平面中一致地移动。因此，刺状件7可以在所述径向向外方向18上移动，而在横向方向上基本上不经历任何摩擦。弯曲臂35有效地充当弹簧片，该弹簧片在加压装置迫使刺状件7处于径向向外方向18时，受到弹性加载。

膨胀器部分30可以包括多个刺状件-臂组合，每个刺状件-臂组合具有它们自己的加压装置。例如，在图1的实施方案中，已经提到的刺状件7和弯曲臂35一起形成第一刺状件-臂组合，由此该工具还包括第二刺状件-臂组合，该第二刺状件-臂组合包括第二刺状件7’和第二弯曲臂35’。第二刺状件包括，其中所述第二刺状件能够在与第一径向向外方向18相反的第二径向向外方向18’上并且也远离中心纵向工具轴线2移动。第一刺状件-臂组合和第二刺状件-臂组合并排布置，由此第一刺状件和第二刺状件定位在一个横向平面28中，但是在围绕中心纵向工具轴线2的相互不同的方位角处。横向平面横向于中心纵向轴线。两个加压装置同时作用在两个刺状件-臂组合上，以迫使第一刺状件和第二刺状件自工具壳体处于相互不同、横向于纵向轴线的径向向外方向。

每个加压装置包括其自己的楔形段。图1中示出了两个这样的楔形段：第一楔形段33和第二楔形段33’。第一楔形段33和第二楔形段33’在纵向-径向邻接平面38中彼此滑动邻接，由此第一楔形段33与第一刺状件-臂组合(7，35)滑动接触，并且由此第二楔形段33’与第二刺状件-臂组合(7’，35’)滑动接触。当被迫相对于第一刺状件7和第二刺状件7’沿纵向方向相对移动时，第一楔形段33和第二楔形段33’也沿纵向方向相对于彼此自由滑动。

由耐磨接触材料的片或小片组成的嵌入件36可以设置在邻接平面38处的一个楔形段的凹部中。在图3的详细剖视图中可最清楚地看到嵌入件36。嵌入件可由具有高度耐磨性和/或低摩擦系数的材料制成。该材料的其它有益性质包括高机械强度、刚度和硬度中的一者或多者。此外，该材料可具有耐高温性和在高温下良好的抗蠕变性。优选的材料的示例包括PEEK(聚醚醚酮材料)，优选地为轴承等级(BG)PEEK，其可以用碳纤维来增强。

弯曲臂35、弯曲臂35’是柔性的，使得在相应的楔形段33、楔形段33’移动时，弯曲臂35、弯曲臂35’向外弯曲或枢转，使得每个刺状件7、刺状件7’能够与弯曲臂的远端从纵向工具轴线2在纵向-径向平面中一致地移动。弯曲臂35、弯曲臂35’可以完全弹性地弯曲，或者该弯曲可以由枢轴辅助。弹性弯曲的优点在于，当楔形段33、楔形段33’返回到它们的起始位置时，弯曲臂将自动缩回。

当工具在安装在地球的钻孔中的井下管道内同心地运行时，刺状件将首先与管道的壁的内侧接合，并且在继续对楔形段施力之后，刺状件将最终一个接一个地对管道的壁进行穿孔，并且穿过管道伸到围绕管道的环形空间中。

在图3中还可以看出，在该特定示例中，刺状件7的主要部分是圆柱形的并且沿着纵向刺状件轴线8延伸。纵向刺状件轴线8实质上垂直于中心纵向工具轴线2，并且在横向平面28中从中心纵向工具轴线2径向地向外延伸。端盖41可包括孔口、喷嘴和/或容纳逆止阀。刺状件7可包括端盖41，该端盖41可在径向朝外的表面处略微逐渐变细。刺状件7由刺状件底座49保持在适当位置，例如，该刺状件底座可以通过螺栓连接到弯曲臂35的远端。

图4示出了从图1中的C-C指示的方向观察的工具的侧视图。通过工具壳体3中的窗口13可以看到刺状件7的端盖41和刺状件底座49。窗口13优选地足够大，以在刺状件处于伸出位置时接纳刺状件底座49。螺栓40可用于将刺状件7安装到弯曲臂上。

楔形段33、楔形段33’各自与液压活塞接合，该液压活塞可以容纳在活塞部分50内。液压活塞可由泵排出的液压流体致动，使楔形段在纵向上相对于刺状件7、刺状件7’中的每一者进行相对移动。有利地，楔形段33、楔形段33’中的每一者与多个液压活塞接合。

现在关注图5，示出了图1所示的活塞部分50的横截面，但横截面是沿着图2所示的线D-D的。该剖视图还示出了基部37的一部分。活塞部分50包括设置有一个或多个活塞孔56a、活塞孔56b的活塞壳体57。活塞杆53a和活塞杆53b横穿基部37，并且两个活塞杆都与楔形段33接合。在活塞杆53a和活塞杆53b的另一端分别形成液压活塞54a和液压活塞54b。液压活塞54a、液压活塞54b滑动地布置在活塞孔56a、活塞孔56b中。活塞孔由活塞塞51a和活塞塞51b密封，活塞塞51a和活塞塞51b用O形环等密封就位。活塞54a和活塞54b由液压流体致动，该液压流体可被引入活塞塞51a、活塞塞51b与液压活塞54a、液压活塞54b之间的活塞孔中。液压流体由泵排出。通过将液压流体泵送到存在于活塞杆(53a，53b)与活塞孔壁之间的活塞杆环孔(58a，58b)中，液压致动活塞54a和活塞54b向活塞塞(51a，51b)移动，从而楔形段可以缩回。引导液压流体流动的阀可以设置在单独的工具部分(未示出)中。液压泵也可以设置在单独的工具部分(未示出)中。

当楔形段33和楔形段33’两者必须被致动时，上述液压活塞54a、液压活塞54b一起充当与第一楔形段33接合的第一活塞，而类似的液压活塞一起形成与第二楔形段33’接合的第二活塞。由液压泵排出的液压流体可以分配给所有可用的活塞孔。现在参照图2，可以从几何学上理解的是，可用于″第一活塞″的活塞孔56a和活塞孔56b两者的总组合面积(即，对于工具的两个楔形段，两个活塞孔的两倍)大于可用于每个楔形段的单个圆形活塞孔的面积(即，一个单个活塞孔的两倍)。这允许在刺状件上有更多的可用力。此外，每个楔形段由两个活塞杆而不是一个活塞杆保持的，楔形段将更具刚性并且抵抗在垂直于图1的横截剖面的方向上的分力更稳定。另一方面，在楔形段上设置一些相对柔性，以对沿径向向外方向18、径向向外方向18’中的一者的净分力作出反应。在正常条件下，沿径向向外方向18、径向向外方向18’的力相互抵消，但是当刺状件7、刺状件7’中的一者开始进入钻井孔管道的壁中时，则净力本身可以暂时存在。通过设置相对于彼此滑动的楔形段33、楔形段33’，而不是固体的单个楔形件，可以更容易地适应由所产生的净力引起的压力。

在图2中还可以看到的是便于定位另一工具部分(例如，具有泵和/或阀的液压部分)的螺钉孔24以及三个液压流体连接器25，这三个液压流体连接器可用于使用工具的泵和/或阀段(未示出)将加压液压流体从储存器输送到活塞孔，并且将返回流从一个或多个活塞杆环孔送回到返回储存器中，或反之亦然。第三液压流体连接器25是可选的，并且可用于将加压液压流体从储存器输送到一个或多个处理流体罐，如将在下文进一步阐述的。液压流体连接器25与设置在活塞壳体内的液压流体通道(例如孔)接合。

再次参照图3，刺状件7(或每个刺状件)可以可选地包括注入管43，该注入管包括流体通道47，以通过流体通道47建立从工具壳体3内部到工具壳体外部的流体连通。注入管43内的流体通道47可适当地经由止回阀(合适地为偏移球形阀，未示出)连接到排出喷嘴45，该喷嘴例如可设置在端盖41内。流体通道可经由可***插座31中的柔性管线(未示出)连接到处理流体罐。此插座31可以合适地包括压缩配件，其中当螺母22被拧紧时，套圈21围绕柔性管线的端部被压缩。注入管43可由刺状件底座49保持在适当位置，例如，该刺状件底座可以通过螺栓连接到弯曲臂35的远端。可设置O形环密封件44以避免从插座31流入流体通道47的处理流体的泄漏。这仅仅是如何将刺状件安装到弯曲臂上的一个示例，并且基于本教导内容，假设将刺状件刚性地安装到弯曲臂上的替代构造是本领域技术人员能够实现的。易碎区域46可以包括围绕注入管43堆叠的加固环48，该加固环彼此相互邻接。图3的刺状件是基于WO2020/229440A1中公开的刺状件设计的，并且对其进行了修改，以适配本文中所述的工具。

注入管43和流体通道47是可选的。然而，在设置注入管43和流体通道47的情况下，可设置用于储存处理流体的罐。该罐可经由可选择的阀与液压泵进行选择性的流体连通，该可选择的阀选择性地将罐与泵隔离开来，或将罐向泵打开。通过排出和替换罐内的处理流体，液压流体可以将处理流体从罐推到刺状件7、刺状件7’中的一者或两者。活塞分离器可设置在罐内，以将处理流体与液压流体分离并且避免处理流体被液压流体污染。泵可以是与用于致动加压装置的泵相同的泵，因为当刺状件处于其伸出位置时，用于致动加压装置的泵的功能将不是必要的。

图6示出了如何在图1的工具上实现这种罐的横截面，该工具具有两个刺状件。该罐包括处理流体第一储存器61和处理流体第二储存器61’、液压流体第一储存器62和液压流体第二储存器62’、第一活塞分离器63和第二分离器活塞63’、第一罐头部66和第二罐头部66’、第一罐底部67和第二罐底部67’。第一活塞分离器63可在第一中心液压流体管65上沿纵向方向滑动，并且第二活塞分离器63’可在第二中心液压流体管65’上沿纵向方向滑动。

第一罐底部67设置有用于供应来自泵的加压液压流体的液压流体连接器72，并且设置有处理流体第一连接器71和处理流体第二连接器71’。后两者可经由处理流体连接管线(未示出)分别流动地连接到插座31和插座31’。这些处理流体连接管线合适地是柔性的，以允许刺状件7、刺状件7’从它们各自的缩回位置转变到伸出位置。

处理流体第一连接器71经由穿过第一罐底部67的孔73连通到处理流体第一储存器61。在第一中心液压流体管65内，内管75从处理流体第二连接器71’延伸到设置在第二罐底部67’中的连接器76。这经由穿过第二罐底部67’的孔77连通到处理流体第二储存器61’。液压流体连接器72经由孔74和第一中心液压流体管65连通到第一罐头部66中的液压流体第一环孔82，该液压流体第一环孔在第一中心液压流体管65和第一罐头部66之间延伸。液压流体可从那里经由液压流体第一环孔82进入液压流体第一储存器62。例如通过O形环85，将孔74合适地与处理流体第一储存器61密封隔离，以避免处理流体第一储存器61内的处理流体被穿过孔74的液压流体污染。

液压流体第一储存器62流动地连接到液压流体第二储存器62’，如下所示。经由穿过第一罐头部66的孔78和衬管79，建立到第二罐底部67’和第二中心液压流体管65’中的孔84的液压流体连接。例如用O形环87或其它类型的密封件，将孔84合适地与处理流体第二储存器61’密封隔离。液压流体可从第二中心液压流体管65’经由在第二中心液压流体管65’与第二罐头部66’之间延伸的环孔82’进入液压流体第二储存器62’中。

第一罐60和第二罐60’两者都与液压流体泵进行选择性地流体连通。在使用期间，可选择的阀选择性地将第一罐60和第二罐60’两者与泵隔离开来，或者将第一罐60和第二罐60’两者向泵打开。当选择性地向泵打开时，液压流体第一储存器62和液压流体第二储存器62’两者在罐向泵打开时都装满液压流体。第一罐60通过在处理流体第一连接器71和插座31之间延伸的第二处理流体连接管线(未示出)与第一刺状件7流体连通。第二罐60’通过在处理流体第二连接器71’和插座31’之间延伸的第二处理流体连接管线(未示出)与第二刺状件7’流体连通。第二处理流体连接管线绕过第一处理流体连接管线和第一刺状件7。

为每个刺状件设置专用罐(或一组专用罐)的优点在于，实现了通过每个刺状件以预定量、优选地以彼此相等的量注入处理流体。如果多个刺状件由一个共用的罐供液，不平衡可能导致处理流体优先通过这些刺状件中的一者，使得围绕井下管道的环孔填充得较不均匀。例如，不平衡可能是由刺状件中的一者经历比另一个刺状件更高的流动阻力引起的。从不同的罐为每个刺状件供液，据信处理流体围绕管道的更可控和均匀的分布可以是可行的。

处理流体可以例如是双组分树脂，其组分在处理流体的注入期间被混合。在这种情况下，可以为每个刺状件设置多个罐。另选地，可使用与钻井孔流体(诸如水)接触时硬化的树脂。示例在国际公告第WO2021/170588A1号中描述。在这种情况下，每个刺状件一个罐就足够了。

图7示出了可以如何设计液压回路的一个非限制性示例。相关的泵和阀可封装在单独的工具部分中。液压流体设置在压力补偿储存器90中，其中压力保持等于细长工具壳体3外部的压力。设置泵91用于排出液压流体。在该示例中，泵91是单向泵。泵91的出口被分为三通阀92、三通阀93和可选择的阀94。三通阀92、三通阀93的两个其它连接分别直接连接到压力补偿储存器90(绕过泵91)，并且三通阀的第三连接器分别与连接器95和连接器96连接。这些可与液压流体连接器25中的两者连接。例如，连接器95可与液压流体连接器25连接，该液压流体连接器25与活塞孔56a、活塞孔56b流体连通，而连接器96与液压流体连接器25连接，该液压流体连接器25与活塞杆环孔58a、活塞杆环孔58b流体连通，如图5所示(以及设置在工具中的其它加压装置的类似的其它活塞孔和活塞杆环孔)。可选择的阀94的出口可与连接器96连通，该连接器96又可连接到液压流体连接器25中的第三者，并从那里连接到液压流体第一储存器62和液压流体第二储存器62’，以致动设置在工具中的处理流体罐。

阀可以是电控的。为了激活加压装置，选择三通阀92以将泵91向连接器95打开并且阻断与压力补偿储存器90的连接。同时，三通阀93处于相反位置，阻断与泵91的连接，但打开与压力补偿储存器90的连接。这允许液压流体从压力补偿储存器90到活塞孔56a、活塞孔56b以及从活塞杆环孔58a、活塞杆环孔58b回到压力补偿储存器90中的循环。当活塞杆53a、活塞杆53b处于其末端位置时，可打开可选择的阀94，使罐处在泵91的压力下，从而开始处理流体的注入。通过调换三通阀92和三通阀93两者的位置，由此允许液压流体从压力补偿储存器90到活塞杆环孔58a、活塞杆环孔58b以及从活塞孔56a、活塞孔56b回到压力补偿储存器90中的循环，从而刺状件可以恢复到它们的缩回位置。

液压回路可能有许多变型。例如，三通阀92和三通阀93可以机械地互连，使得它们一致地机械切换。其它变型可包括使用双向泵。

井下工具可以按如下使用。首先，如上所述的井下工具通过井下管道下降到钻孔中，到达选定深度。然后，在选定深度处，作用在刺状件上的加压装置被激活。因此，刺状件被迫从工具壳体沿径向向外方向穿过井下管道的壁，由此对所述井下管道的所述壁进行穿孔。随后，可以通过在向上方向上拉动井下工具，使其通过钻孔到达地面，从而将井下工具从井下管道中取回。在某些实施方案中，在取回工具之前，可以从井下工具通过刺状件将处理流体注入到围绕井下管道的环孔中。

刺状件的至少一部分可以在取回之前缩回。这可以通过颠倒加压装置在纵向方向上相对于刺状件的相对移动来实现。刺状件的远端，例如端盖41，可以在取回作为功能塞的井下工具之后留在井下管道的壁中。

本公开不限于如上所述的实施方案和所附权利要求。可以想到许多修改，并且可以组合各个实施方案的特征。上文公开的具体实施方案仅为说明性的，因为本发明可以以不同但等效的方式进行修改、组合和/或实践，这对于受益于本文教导内容的本领域技术人员而言是显而易见的。此外，除了如下文的权利要求中所描述的之外，不旨在对在本文示出的构造或设计的细节进行限制。因此，显而易见的是，可以更改、组合和/或修改上文公开的具体说明性实施方案，并且所有此类变化被认为在如在所附权利要求中限定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于对安装在地球的钻孔中的管道进行穿孔的井下工具，所述井下工具包括：

-细长工具壳体，所述细长工具壳体围绕中心纵向工具轴线延伸；

-刺状件，所述刺状件能够沿径向向外方向、远离所述中心纵向工具轴线、从缩回位置移动到伸出位置，由此所述刺状件延伸到所述细长工具壳体外部；

-加压装置，所述加压装置包括楔形件，所述加压装置被配置为作用在所述刺状件上，以在所述楔形件相对于所述刺状件沿纵向方向相对移动时，迫使所述刺状件自所述工具壳体处于横向于纵向轴线的所述径向向外方向；

-弯曲臂，所述弯曲臂具有远端，所述刺状件安装在所述远端上，所述弯曲臂在其近端处相对于所述细长工具壳体纵向地固定不动，由此所述刺状件和所述弯曲臂的所述远端能够从所述中心纵向工具轴线在纵向-径向平面中一致地移动。

2.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述刺状件刚性地安装在所述弯曲臂上。

3.根据权利要求1或2所述的井下工具，其中所述弯曲臂是在所述加压装置迫使所述刺状件处于向外方向时受到弹性加载的弹簧片。

4.根据前述权利要求中任一项所述的井下工具，其中所述加压装置还包括液压活塞，所述液压活塞与所述楔形件接合并且由液压流体致动，所述液压流体由泵排出，以使所述楔形件在平行于所述中心纵向工具轴线的纵向方向上相对于所述刺状件进行所述相对移动。

5.根据权利要求4所述的井下工具，所述井下工具还包括用于存储处理流体的罐，所述罐与所述刺状件内的流体通道流体连通，以通过所述流体通道建立从所述工具壳体内部到所述工具壳体的外侧的流体连通，其中所述罐经由可选择的阀与所述泵进行选择性的流体连通，所述可选择的阀选择性地将所述罐与所述泵隔离开来，或者将所述罐向所述泵打开。

6.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述刺状件和所述弯曲臂形成第一刺状件-臂组合，并且所述工具还包括第二刺状件-臂组合，所述第二刺状件-臂组合包括第二对第二刺状件和第二弯曲臂，其中：

-所述第二刺状件能够沿第二径向向外方向、远离所述中心纵向工具轴线、从第二缩回位置移动到第二伸出位置，由此所述第二刺状件延伸到所述细长工具壳体外部；

-所述第二弯曲臂具有第二远端，所述第二刺状件安装在所述第二远端上，所述第二弯曲臂在其第二近端处相对于所述细长工具壳体纵向地固定不动，由此所述第二刺状件和所述第二弯曲臂的所述第二远端能够从所述中心纵向工具轴线在第二纵向-径向平面中一致地移动；

-所述第一刺状件-臂组合和所述第二刺状件-臂组合并排布置，由此所述第一刺状件和所述第二刺状件定位在一个横向平面中，但是在围绕所述中心纵向工具轴线的相互不同的方位角处；并且

-所述加压装置被配置为同时作用在两个刺状件-臂组合上，以迫使所述第一刺状件和所述第二刺状件自所述工具壳体处于相互不同、横向于所述纵向轴线的径向向外方向。

7.根据权利要求6所述的井下工具，其中所述楔形件是第一楔形段，并且所述井下工具还包括第二楔形段，所述第二楔形段在纵向-径向邻接平面中滑动地邻接抵靠所述第一楔形段，由此所述第一楔形段与所述第一刺状件-臂组合滑动接触，并且由此所述第二段与所述第二刺状件-臂组合滑动接触，并且其中当被迫在平行于所述中心纵向工具轴线的纵向方向上相对于所述第一刺状件和所述第二刺状件进行相对移动时，所述第一楔形段和所述第二楔形段在所述纵向方向上相对于彼此自由滑动。

8.根据权利要求7所述的井下工具，所述井下工具包括第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和所述第二活塞两者都由通过泵排出的液压流体致动，其中所述第一活塞与所述第一楔形段接合并且所述第二活塞与所述第二楔形段接合，以便所述第一楔形段和所述第二楔形段在平行于所述中心纵向工具轴线的纵向方向上相对于所述第一刺状件和所述第二刺状件进行所述相对移动。

9.根据权利要求8所述的井下工具，其中所述第一刺状件包括在所述第一刺状件内的第一流体通道，以通过所述第一流体通道建立从所述工具壳体内部到所述工具壳体外部的流体连通，并且其中所述第二刺状件包括在所述第二刺状件内的第二流体通道，以通过所述第二流体通道建立从所述工具壳体内部到所述工具壳体外部的附加流体连通，并且所述井下工具还包括用于存储处理流体的至少一个罐，所述至少一个罐与所述第一流体通道和所述第二流体通道中的至少一者流体连通，并且经由可选择的阀与所述泵进行选择性的流体连通，所述可选择的阀选择性地将所述至少一个罐与所述泵隔离开来，或者将所述罐向所述泵打开。

10.根据权利要求9所述的井下工具，其中所述至少一个罐包括第一罐和第二罐，其中所述第一罐通过绕过所述第二刺状件的第一处理流体连接管线与所述第一刺状件流体连通，并且其中所述第二罐通过绕过所述第一处理流体连接管线和所述第一刺状件的第二处理流体连接管线与所述第二刺状件流体连通，并且其中所述第一罐和所述第二罐两者都与所述泵进行选择性的流体连通。

11.根据权利要求10所述的井下工具，其中所述可选择的阀被配置为选择性地将所述第一罐和所述第二罐两者与所述泵隔离开来，或者将所述第一罐和所述第二罐两者向所述泵打开。

12.一种对布置在地球的钻孔内的井下管道的壁进行穿孔的方法，所述方法包括：

-设置如前述权利要求中任一项所述的井下工具；

-通过所述井下管道将所述井下工具下降到所述钻孔中，到达选定深度；

-在所述选定深度处，激活作用在所述刺状件上的所述加压装置，由此迫使所述刺状件从所述工具壳体沿所述径向向外方向穿过所述井下管道的壁，由此对所述井下管道的所述壁进行穿孔；

-从所述井下管道取回所述井下工具，包括在向上方向上拉动所述井下工具，使其通过钻孔到达地面。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括，在激活所述加压装置之后并且在取回所述井下工具之前：

-通过所述刺状件内的流体通道将处理流体从所述井下工具注入并且注入到围绕所述井下管道的环孔中。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述井下工具的所述取回包括缩回所述刺状件的至少一部分，所述缩回所述刺状件的至少一部分包括颠倒所述加压装置在平行于所述中心纵向工具轴线的纵向方向上相对于所述刺状件的相对移动。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在取回所述井下工具之后，所述刺状件的远端留在所述井下管道的所述壁中。