擴孔器殼體234的徑向外表面徑向伸出和縮回，以選擇性地擴展和收縮擴孔器的有效直徑。
[0029]對擴孔器144的操作狀態(tài)(例如，其中擴孔器臂251展開的啟動狀態(tài)，以及其中擴孔器臂251縮回的停止狀態(tài))的受控選擇可通過控制鉆井液壓力來實現(xiàn)。在此實例中，擴孔器組件118包括呈控制器148的示例性形式的子組件，所述控制器148提供展開控制機構(gòu)，所述展開控制機構(gòu)被配置為響應于設(shè)置的特定預定義井下鉆井液條件而允許擴孔器切割器臂251的選擇性液壓致動展開和縮回?？刂破?48可包括具有同軸地連接在鉆柱108中的鉆桿主體或殼體217(參見圖2)的設(shè)備。在圖1的示例性實施方案中，控制器148安裝在工具擴孔器144的井下，但是在其他實施方案(例如，圖4中示出的示例性實施方案)中，控制器148可定位在擴孔器144的井上。
[0030]盡管與例如機電展開機構(gòu)相比，工具展開的流體壓力控制(現(xiàn)在將討論其示例性機構(gòu))提供一些益處，但是這種流體壓力控制可能在執(zhí)行鉆探操作方面帶來困難。例如，流體壓力值與所期望的擴孔器展開之間很少存在簡單的直接對應。盡管在這個實例中擴孔操作與孔128中的高流體壓力(也稱為孔壓或內(nèi)部壓力)一致，但擴孔器144不會在每次出現(xiàn)高孔壓的情況下都展開。當正在鉆探鉆孔104時，孔壓可以例如上升以通過電機136來驅(qū)動鉆頭 116。
[0031]示例性控制器148通過展開控制機構(gòu)的設(shè)置來減輕這種困難，所述展開控制機構(gòu)可在啟動模式(其中當孔-環(huán)空壓力差提升到擴孔水平(在本文中也稱為操作水平)時，擴孔器臂251自動展開)與停止模式(其中當壓力差提升到擴孔水平時，擴孔器臂251縮回并且保持縮回)之間切換。如下文將描述的，模式切換在此示例性實施方案中可以僅通過將鉆井液壓力差提升到預定模式切換水平來實現(xiàn)，所述預定模式切換水平高于通常執(zhí)行擴孔時的操作水平。
[0032]圖2示出可形成鉆柱108的一部分的擴孔器組件118的示例性實施方案，其中形成擴孔器組件118的一部分的擴孔器144處于啟動狀態(tài)。在此啟動或展開模式中，呈擴孔器臂251的示例性形式的擴孔器切削元件徑向伸出，從而從擴孔器殼體234凸出并且從擴孔器殼體234徑向向外突出以與鉆孔壁接觸，以用于在擴孔器殼體234隨鉆柱108旋轉(zhuǎn)時對鉆孔104進行擴孔。
[0033]在此實例中，擴孔器臂251以在啟動時折攏從而展開的軸向?qū)实你q鏈連接對的形式安裝在擴孔器殼體234上。相反地，當擴孔器144處于停止狀態(tài)時，擴孔器臂251縮回到管狀擴孔器殼體234中。在縮回模式中，擴孔器臂251并不突出超過擴孔器殼體234的徑向外表面，因此使環(huán)空134暢通并且允許擴孔器殼體234在擴孔器臂251不接合鉆孔壁的情況下作為鉆柱108的一部分進行軸向和旋轉(zhuǎn)移位。
[0034]圖3和圖4示意性地示出形成鉆柱108的一部分的控制器148的示例性實施方案，所述控制器148操作性地連接到擴孔器組件118中的擴孔器144?？刂破?48具有總體上管狀的殼體217(圖4B)，所述殼體217可包括與鉆柱108的管狀主體同軸連接并形成其一部分的共軸連接的鉆桿區(qū)段。鉆桿區(qū)段可通過相應鉆桿區(qū)段的相鄰末端處的互補連接構(gòu)造的螺紋接合而連接在一起，從而形成螺紋連結(jié)。殼體217因此結(jié)合在鉆柱中，以將扭矩和旋轉(zhuǎn)從殼體217的一個末端轉(zhuǎn)移到另一個。出于描述目的，在圖3中并且在附圖中的控制器148的一些其他視圖中并未示出殼體217，以更加清楚地暴露控制器148的內(nèi)部部件。
[0035]控制器148包括呈開關(guān)套筒303的示例性形式的開關(guān)構(gòu)件，開關(guān)套筒303共軸地安裝在殼體217中并且被配置用于經(jīng)液壓驅(qū)動以在殼體217中的切換區(qū)357內(nèi)往復軸向移位。開關(guān)套筒303由機械鏈接連接到擴孔器144，以通過開關(guān)套筒303從切換區(qū)357的一個末端穿梭到另一個使擴孔器144在啟動狀態(tài)與停止狀態(tài)之間切換。在此實例中，切換區(qū)357的井上末端(B卩，圖6中的切換區(qū)357的最左端)對應于擴孔器144的啟動狀態(tài)，其中擴孔器臂251徑向伸出以用于擴孔;而切換區(qū)357的井下末端(S卩，圖3中的切換區(qū)357的最右端)對應于擴孔器144的停止狀態(tài)，其中擴孔器臂251徑向縮回)。因此，在此示例性實施方案中，井上軸向方向(即，圖3中向左)包括啟動方向，開關(guān)套筒303將在啟動方向上被致動以展開擴孔器臂251;而井下軸向方向(S卩，圖3中向右)包括停止方向，開關(guān)套筒303將在停止方向上被移位以將擴孔器144從啟動狀態(tài)切換到停止狀態(tài)。
[0036]控制器148還包括通過正液壓致動在啟動方向和停止方向兩者上驅(qū)動開關(guān)套筒303的液壓致動機構(gòu)。在此不例性實施方案中，液壓致動機構(gòu)包括一對液壓缸，所述一對液壓缸安裝在殼體217中并且被配置用于分別在啟動方向上和停止方向上進行同步反向移動。液壓缸包括呈啟動器活塞306(圖3)的示例性形式的啟動器缸，以及呈停止器活塞309的示例性形式的停止器缸。
[0037]如圖3中所示，活塞306、309共軸對準并且沿殼體217的縱向軸線348間隔開，活塞306、309位于開關(guān)套筒303的相反末端、與切換區(qū)357的相反末端相鄰。因此，活塞306、309縱向地位于開關(guān)套筒303兩側(cè)，而開關(guān)套筒303位于其間?；钊?06、309被配置用于響應于預定的高于閾值的鉆井液條件而朝向彼此進行同步軸向移位，在此示例性實施方案中，所述鉆井液條件包括高于預定義閾值并且落在擴孔器144將對鉆孔104執(zhí)行擴孔時的操作壓力差范圍內(nèi)的孔-環(huán)空壓力差。啟動器活塞306被配置用于在啟動方向上(例如，在此示例性實施方案中向井上)進行液壓致動，以便將開關(guān)套筒303從切換區(qū)357的井下末端處的停止位置推移到切換區(qū)357的井上末端處的啟動位置。停止器活塞309相反地設(shè)置，其被配置用于在停止方向上(例如，在此示例性實施方案中向井下)進行液壓致動。
[0038]在本說明書中，除非另外說明，否則控制器148和擴孔器144的各部件的液壓致動包括:使原動機排出以便在因鉆井液(鉆井泥漿)的加壓而產(chǎn)生的液壓力的推動下進行相關(guān)操作。啟動器活塞306和停止器活塞309各自可以例如包括管狀主體505(參見例如圖5)，環(huán)形輪緣或凸緣510從管狀主體505徑向向外突出以暴露于例如由殼體217提供的對應鉆井液體積中跨環(huán)形輪緣或凸緣510的孔-環(huán)空壓力差。啟動器活塞306的凸緣因此可以例如位于殼體217中，使得凸緣510在井下側(cè)上的軸向端面暴露于處于孔壓力下的鉆井泥漿，而凸緣510在井下側(cè)上的另一個端面可暴露于處于相對低的環(huán)空壓力下的鉆井泥漿。停止器活塞309用于其在停止方向(例如，井下方向)上的操作性液壓致動移位的構(gòu)造和布置可以與參考啟動器活塞306描述的構(gòu)造和布置類似或相似，除了停止器活塞309相反地設(shè)置，使得跨其凸緣510作用的差壓在停止方向上向井下推動停止器活塞309。
[0039]活塞306、309各自具有推動活塞306、309遠離彼此并且遠離切換區(qū)357的軸向偏置機構(gòu)。在此實例中，啟動器活塞306的偏置機構(gòu)包括呈螺旋壓縮彈簧的示例性形式的啟動器彈簧342，所述啟動器彈簧342與啟動器活塞306的管狀主體505共軸，并且被定位以對啟動器活塞306在啟動方向上的向井上移動提供可回彈的彈性阻力，從而在相反的停止方向上推動啟動器活塞306。停止器活塞309具有類似的相反作用的停止器彈簧339。
[0040]活塞306、309被配置并定位在殼體217中，使得它們暴露于共同的孔-環(huán)空(poor-annulus)壓力差的程度類似，同時啟動器彈簧342和停止器彈簧339類似地分級。具體地說，活塞彈簧339、342被選擇成使得在孔環(huán)空壓力差低于上述閾值的情況下，當分別作用在活塞306、309上的液壓力超過活塞彈簧339、342在高于閾值的井下鉆井液壓力狀態(tài)情況下的相應回彈阻力時，活塞彈簧339、342分別克服這些液壓力。因此，活塞306、309被配置用于當壓力差超過閾值時，朝向彼此進行同步軸向移動(抵抗活塞彈簧339、342的推動)；并且被配置用于當壓力差低于操作閾值時，在它們的相應活塞彈簧339、342的推動下遠離彼此進行同步軸向移動。
[0041]控制器148還包括聯(lián)接機構(gòu)，其用于在任何特定時間將啟動器活塞306或停止器活塞309聯(lián)接到開關(guān)套筒303以用于與其一起縱向移位，從而在控制器148處出現(xiàn)高于閾值的鉆井液條件時，允許選擇一對活塞306、309中的哪一個將推移開關(guān)套筒303。因此，在此示例性實施方案中，聯(lián)接機構(gòu)可在(a)啟動模式(其中停止器活塞309被配置用于在停止方向上相對于開關(guān)套筒303進行脫離聯(lián)接移動，而啟動器活塞306被配置用于在啟動方向上與開關(guān)套筒303進行聯(lián)接移動)與(b)停止模式(其中啟動器活塞306被配置用于在啟動方向上相對于開關(guān)套筒303進行脫離聯(lián)接移動，而停止器活塞309被配置用于在停止方向上與開關(guān)套筒303進行聯(lián)接移動)之間切換。
[0042]聯(lián)接機構(gòu)可包括用于所述一對液壓缸的一對抓扣裝置。在此示例性實施方案中，抓扣裝置包括分別設(shè)置在啟動器活塞306和停止器活塞309上的啟動器凸耳318和停止器凸耳321，其用于根據(jù)相應抓扣裝置的操作態(tài)將開關(guān)套筒303縱向鎖緊到活塞306、309中的特定一個。如下文將描述的，凸耳318、321中的每個可在(a)其中其被配置用于將對應活塞聯(lián)接到開關(guān)套筒303的操作態(tài)與(b)其中其被配置用于相對于開關(guān)套筒303進行脫離聯(lián)接移動的非操作態(tài)之間進行設(shè)置。聯(lián)接機構(gòu)可包括選擇器312，其用于選擇性地將凸耳318、321中的特定一個切換到操作態(tài)，同時將凸耳318、321中的另一個切換到非操作態(tài)，從而根據(jù)具體情況將聯(lián)接機構(gòu)設(shè)置到啟動模式或停止模式。
[0043]如圖4B中所示，活塞306、309的管狀主體505具有類似的徑向尺寸，具體地說所具有的外徑小于與其共軸對準的開關(guān)套筒303的內(nèi)徑，從而允許相應管狀主體505在開關(guān)套筒303內(nèi)軸向滑動。然而，凸耳318、321中的每個從活塞306、309的管狀主體505徑向向外突出，從而與開關(guān)套筒303的至少一部分徑向重疊，以便在活塞306、309的會聚軸向移動期間抓扣在開關(guān)套筒303的軸向末端邊緣上并因此將活塞306、309中的相關(guān)聯(lián)一個聯(lián)接到開關(guān)套筒303。然而，為了允許將凸耳318、321中的僅一個縱向聯(lián)接到開關(guān)套筒303，凸耳318、321可在它們處于非操作態(tài)時徑