一种工具控制机构被配置为通过钻井液的液压作用启动和停止钻柱工具。所述工具控制机构能在启动模式与停止模式之间切换。在所述启动模式中，液压启动器缸联接到工具开关构件，以响应于高于阈值的钻井液条件而在启动方向上驱动所述开关构件。在所述停止模式中，停止器缸联接到所述工具开关构件，以在出现高于阈值的钻井液条件时在与所述启动方向相反的停止方向上驱动所述开关构件。所述工具控制机构能通过操作员控制的钻井液压力变化而在所述启动模式与所述停止模式之间切换。
1.一种被配置用于在包括钻柱工具的钻柱中使用的组件，所述钻柱具有用于输送钻井液的内部孔，所述组件包括：
开关构件，其能移位地安装在所述壳体上，并且被配置用于连接到所述钻柱工具，以分别响应于所述开关构件在启动方向上和相反的停止方向上的驱动移动而使所述钻柱工具在启动状态与停止状态之间切换；
一对液压缸，其安装在所述壳体上，并且被配置用于响应于所述壳体处高于阈值的钻井液条件而分别在所述启动方向上和所述停止方向上进行反向移动，使得所述一对液压缸包括启动器缸和停止器缸；以及联接机构，其被配置用于在启动模式与停止模式之间进行操作员控制的选择性切换，在所述启动模式中，所述开关构件与所述停止器缸脱离联接，并且在所述启动模式中，所述启动器缸被配置用于在所述启动方向上与所述开关构件进行联接移动，以通过在所述启动方向上驱动所述开关构件来将所述钻柱工具切换到所述启动状态，在所述停止模式中，所述开关构件与所述启动器缸脱离联接，并且在所述停止模式中，所述停止器缸被配置用于在所述停止方向上与所述开关构件进行联接移动，以通过在所述停止方向上驱动所述开关构件来将所述钻柱工具切换到所述停止状态。
2.如权利要求1所述的组件，其中在所述启动方向上的移动包括纵向移动，并且其中所述一对液压缸和所述开关构件共轴对准，所述开关构件的至少一部分纵向地位于所述一对液压缸之间，所述一对液压缸被配置用于响应于所述高于阈值的钻井液条件而朝向彼此共轴移动并且至少部分地与所述开关构件纵向重叠，所述联接机构包括用于所述一对液压缸的一对相应抓扣装置，每个抓扣装置能在非操作态与操作态之间操作，在所述非操作态中，所述抓扣装置被配置为允许其相对轴向移动到所述开关构件和相关联液压缸的重叠部分中，
在所述操作态中，所述抓扣装置被配置为在所述液压缸朝向彼此移动期间中止所述开关构件与所述相关联液压缸之间的相对轴向移动，以通过防止所述抓扣装置移动到所述开关构件和所述相关联液压缸的所述重叠部分中来将所述开关构件联接到所述相关联液压缸。
3.如权利要求2所述的组件，其中所述联接机构还包括选择器，其能移位地安装在所述壳体中，并且被配置用于相对于所述壳体选择性移位，以将所述抓扣装置中的一个设置成处于所述操作态并且同时将所述抓扣装置中的另一个设置成处于所述非操作态，并且反之亦然，从而使所述联接机构在所述启动模式与所述停止模式之间切换。
4.如权利要求3所述的组件，其中所述选择器纵向延伸并且与所述一对液压缸共轴，所述选择器还包括抓扣选择构造，所述抓扣选择构造被配置为当所述抓扣选择构造与相应抓扣装置配准时，将所述相应抓扣装置设置成处于所述操作态和所述非操作态中的一个，当所述抓扣选择构造不与所述相应抓扣装置配准时，所述相应抓扣装置处于所述操作态和所述非操作态中的另一个。
5.如权利要求4所述的组件，其中每个抓扣装置包括能偏转凸耳，其从所述相应液压缸径向突出并且与所述开关构件径向重叠，所述选择器与所述一对液压缸共轴布置，并且被配置为抵抗所述凸耳中的一个的径向偏转，同时通过将呈所述选择器中的空腔形式的所述抓扣选择构造定位成与所述凸耳中的另一个配准来允许所述凸耳中的所述另一个径向偏转。
6.如权利要求4所述的组件，其中所述一对抓扣装置彼此周向不对准，所述抓扣选择构造具有有限周向长度，并且其中所述选择器被配置用于进行转位式旋转以使得所述抓扣选择构造与所述抓扣装置中所选择的一个周向对准。
7.如权利要求6所述的组件，其还包括旋转转位机构，所述旋转转位机构被配置为响应于所述壳体处出现预定模式切换钻井液条件而使所述选择器旋转一定转位角度，从而移动所述抓扣选择构造以与所述抓扣装置中的一个周向失准并且与另一个抓扣装置周向对准。
8.如权利要求7所述的组件，其中所述选择器被配置用于响应于所述高于阈值的钻井液条件而经液压致动移动，以脱离与所述旋转转位机构的接合，所述旋转转位机构被配置用于响应于所述模式切换钻井液条件而经液压致动旋转所述转位角度，并且其中所述选择器被配置用于响应于所述选择器随后轴向移位，以与所述旋转转位机构接合而自动地将所述旋转转位机构的转位式旋转传输到所述选择器。
9.如权利要求8所述的组件，其还包括选择器偏置机构，其被配置为推动所述选择器轴向移动以与所述旋转转位机构接合。
10.如权利要求2所述的组件，其中所述开关构件包括中空套筒，所述相应液压缸的至少一部分能在所述中空套筒内共轴地滑动，每个抓扣装置包括凸耳，所述凸耳在所述相关联液压缸与所述开关构件之间径向突出，以在所述操作态中抵抗所述凸耳相对移动到所述开关构件和所述相关联液压缸的所述重叠部分中，所述凸耳被配置用于在其处于所述非操作态时径向缩回。
11.如权利要求1所述的组件，其中通过所述开关构件的驱动轴向移位来使所述钻柱工具在所述启动状态与所述停止状态之间切换。
12.如权利要求11所述的组件，其中所述钻柱工具包括扩孔器。
细长钻柱，其沿钻孔纵向延伸，所述钻柱具有限定纵向延伸孔的壳体，所述纵向延伸孔被配置为在压力下输送钻井液；
钻柱工具，其形成所述钻柱的一部分，并且被配置为能在启动状态与停止状态之间进行设置；
控制机构，其联接到所述钻柱工具，并且被配置为允许通过控制钻井液压力状态来对所述钻柱工具进行操作员控制的切换，所述控制机构包括：开关构件，其能移位地安装在所述壳体上，并且被配置为分别响应于所述开关构件在启动方向上和相反的停止方向上的驱动纵向移动，而使所述钻柱工具在所述启动状态与所述停止状态之间切换；
一对液压缸，其安装在所述壳体上，并且被配置用于响应于所述壳体处高于阈值的钻井液条件而分别在所述启动方向上和所述停止方向上进行反向移动，使得所述一对液压缸包括启动器缸和停止器缸；以及联接机构，其被配置用于在启动模式与停止模式之间进行操作员控制的选择性切换，在所述启动模式中，所述开关构件与所述停止器缸脱离联接，并且在所述启动模式中，所述启动器缸被配置用于在所述启动方向上与所述开关构件进行联接移动，以通过在所述启动方向上驱动所述开关构件来将所述钻柱工具切换到所述启动状态，在所述停止模式中，所述开关构件与所述启动器缸脱离联接，并且在所述停止模式中，所述停止器缸被配置用于在所述停止方向上与所述开关构件进行联接移动，以通过在所述停止方向上驱动所述开关构件来将所述钻柱工具切换到所述停止状态。
14.如权利要求13所述的钻探设施，其中在所述启动方向上的移动包括纵向移动，并且其中所述一对液压缸和所述开关构件共轴对准，所述开关构件的至少一部分纵向地位于所述一对液压缸之间，所述一对液压缸被配置用于响应于所述高于阈值的钻井液条件而朝向彼此共轴移动并且至少部分地与所述开关构件纵向重叠，所述联接机构包括用于所述一对液压缸的一对相应抓扣装置，每个抓扣装置能在非操作态与操作态之间操作，在所述非操作态中，所述抓扣装置被配置为允许其相对地轴向移动到所述开关构件和相关联液压缸的重叠部分中，在所述操作态中，所述抓扣装置被配置为在所述液压缸朝向彼此移动期间中止所述开关构件与所述相关联液压缸之间的相对轴向移动，以通过防止所述抓扣装置移动到所述开关构件和所述相关联液压缸的所述重叠部分中来将所述开关构件联接到所述相关联液压缸。
15.如权利要求14所述的钻探设施，其中所述联接机构还包括选择器，其能移位地安装在所述壳体中，并且被配置用于相对于所述壳体选择性移位，以将所述抓扣装置中的一个设置成处于所述操作态并且同时将所述抓扣装置中的另一个设置成处于所述非操作态，并且反之亦然，从而使所述联接机构在所述启动模式与所述停止模式之间切换。
16.如权利要求15所述的钻探设施，其中所述选择器纵向延伸并且与所述一对液压缸共轴，所述选择器还包括抓扣选择构造，所述抓扣选择构造被配置为当所述抓扣选择构造与相应抓扣装置配准时，将所述相应抓扣装置设置成处于所述操作态和所述非操作态中的一个，当所述抓扣选择构造不与所述相应抓扣装置配准时，所述相应抓扣装置处于所述操作态和所述非操作态中的另一个。
17.如权利要求16所述的钻探设施，其中每个抓扣装置包括能偏转凸耳，其从所述相应液压缸径向突出并且与所述开关构件径向重叠，所述选择器与所述一对液压缸共轴布置，并且被配置为抵抗所述凸耳中的一个的径向偏转，同时通过将呈所述选择器中的空腔形式的所述抓扣选择构造定位成与所述凸耳中的另一个配准来允许所述凸耳中的所述另一个径向偏转。
18.如权利要求16所述的钻探设施，其中所述一对抓扣装置彼此周向不对准，所述抓扣选择构造具有有限周向长度，并且其中所述选择器被配置用于进行转位式旋转，以使得所述抓扣选择构造与所述抓扣装置中所选择的一个周向对准。
19.如权利要求18所述的钻探设施，其还包括旋转转位机构，所述旋转转位机构被配置为响应于所述壳体处出现预定模式切换钻井液条件而使所述选择器旋转一定转位角度，从而移动所述抓扣选择构造，以与所述抓扣装置中的一个周向失准并且与另一个抓扣装置周向对准。
20.如权利要求19所述的钻探设施，其中所述选择器被配置用于响应于所述高于阈值的钻井液条件而经液压致动移动以脱离与所述旋转转位机构的接合，所述旋转转位机构被配置用于响应于所述模式切换钻井液条件而经液压致动旋转所述转位角度，并且其中所述选择器被配置用于响应于所述选择器随后轴向移位，以与所述旋转转位机构接合而自动地将所述旋转转位机构的转位式旋转传输到所述选择器。
21.如权利要求14所述的钻探设施，其中所述开关构件包括中空套筒，所述相应液压缸的至少一部分能在所述中空套筒内共轴地滑动，每个抓扣装置包括凸耳，所述凸耳在所述相关联液压缸与所述开关构件之间径向突出，以在所述操作态中抵抗所述凸耳相对移动到所述开关构件和所述相关联液压缸的所述重叠部分中，所述凸耳被配置用于在其处于所述非操作态时径向缩回。
22.一种控制联接在钻孔内的钻柱中的钻柱工具的方法，所述钻柱限定用于在压力下输送钻井液的内部孔，所述方法包括：在所述钻柱中结合用于所述钻柱工具的控制机构，所述控制机构包括：
能移位开关构件，其安装在壳体中并且联接到所述钻柱工具；
一对液压缸，其安装在所述壳体中，并且被配置用于响应于所述壳体处高于阈值的钻井液条件而分别在启动方向上和停止方向上进行反向移动，使得所述一对液压缸包括启动器缸和停止器缸；以及联接机构，其被设置成处于启动模式，在所述启动模式中，所述开关构件与所述停止器缸脱离联接，并且在所述启动模式中，所述启动器缸被配置用于在所述启动方向上与所述开关构件进行联接移动，以通过在所述启动方向上驱动所述开关构件来将所述钻柱工具切换到所述启动状态；以及控制所述控制机构处的钻井液条件以在所述控制机构处造成预定义模式切换钻井液条件，从而将所述联接机构从所述启动模式切换到停止模式，在所述停止模式中，所述开关构件与所述启动器缸脱离联接，并且在所述停止模式中，所述停止器缸被配置用于在所述停止方向上与所述开关构件进行联接移动，以通过在所述停止方向上驱动所述开关构件来将所述钻柱工具切换到所述停止状态。
井下工具的液压控制
技术领域
[0001] 本申请总体涉及钻探操作中的井下工具，并且涉及操作井下工具的方法。一些实施方案更具体地涉及用于控制井下工具的操作的钻井液启动的控制系统、设备、机构和方法。本公开还涉及通过控制由钻柱传送的钻井液(例如钻井泥浆)的井下压力条件实现的井下扩孔器展开控制。
背景技术
[0002] 用于碳氢化合物(油和天然气)开采的以及用于其他目的的钻孔通常利用钻柱进行钻探，所述钻柱包括具有钻探组件的管状构件(也称为钻杆)，所述钻探组件包括附接到其底端的钻头。钻头旋转以剪切岩石地层的材料或使其破裂来钻探井眼。钻柱通常包括在操作时位于井下并且因此在钻探操作期间需要远程启动和停止的工具或其他装置。此类工具和装置包括例如扩孔器、稳定器或用于使钻头转向的施力构件。
[0003] 机电控制系统(例如)在此类钻探环境中通常是不可靠的。通过钻柱中的流体压力远程控制井下工具启动通常仅允许有限数量的启动/停止循环(在此之后控制系统需重置)，同时在一些系统中导致有效钻柱直径减小。例如，一些扩孔器启动设备利用落球机构，所述落球机构允许单个启动循环，在此之后需要重置控制系统。
[0004] 使用钻井液(例如，循环到钻柱下方并且沿钻孔环空反升的泥浆)作为展开机构可能引入无意的工具启动或停止的风险。
附图说明
[0005] 一些实施方案在附图的各图中以示例性而非限制性的方式示出，在附图中：
[0006] 图1描绘根据示例性实施方案的包括钻探工具组件的钻探设施的示意性正视图，所述钻探工具组件包括井下工具和钻井液可操作控制机构，所述钻井液可操作控制机构用于选择性的液压致动工具启动和液压致动工具停止。
[0007] 图2描绘根据示例性实施方案的包括扩孔器和控制器的扩孔器组件的三维视图，所述控制器被配置用于选择性的液压致动工具启动和停止。
[0008] 图3是根据示例性实施方案的用于井下工具的控制器组件的部分示意性三维视图，出于说明性目的，图3中省略控制器组件的壳体以暴露示例性控制器组件的内部部件。
[0009] 图4A和图4B是根据示例性实施方案的用于井下工具的控制器组件的侧视图，出于说明性目的，图4A中省略控制器组件的壳体，而图4B则示出包括其壳体的控制器组件的截面侧视图。
[0010] 图5A和图5B分别是形成与图4A的示例性控制器组件类似或相似的控制器组件的部分的液压缸(hydraulic ram)的三维视图，图5A中示出所述液压缸处于联接状态，并且图5B中示出其处于脱离联接状态。
[0011] 图6A-6H分别是根据示例性实施方案的用于井下工具的控制器组件的部分截面侧视图，其中为了清楚说明而省略控制器组件的壳体。
[0012] 图7是示出操作员控制的井下钻井液条件的变化的示例性表示的示意性曲线图，操作员控制井下钻井液条件的变化以控制与图6A-6H的示例性实施方案类似或相似的工具控制器组件。
具体实施方式
[0013] 以下详述参照附图来描述本公开的示例性实施方案，所述示例性实施方案描绘示出如何可实践本公开的实例的各种细节。本讨论参照这些附图提出新颖方法、系统和设备的各种实例，并且足够详细地描述所描绘实施方案，以使得本领域的技术人员能够实践所公开的主题。除本文所讨论的说明性实例之外的许多实施方案可用于实践这些技术。在不脱离本公开的范围的情况下，除本文明确讨论的替代方案之外可以做出结构上和操作上的改变。
[0014] 在本说明书中，对本说明书中“一个实施方案”或“实施方案”或“一个实例”或“实例”的参考并不旨在一定是指同一个实施方案或实例；然而，这类实施方案并不相互排斥，除非这样说明或如受益于本公开的本领域的普通技术人员将显而易见的。因此，本发明可包括本文所述的实施方案和实例的多种组合和/或综合，以及如限定在基于本公开的所有权利要求和此类权利要求的所有法律等效物的范围内的其他实施方案和实例。
[0015] 本公开的一方面描述一种井下工具控制机构，其被配置为通过钻井液的液压作用来启动井下工具并且通过钻井液的液压作用来停止井下工具，所述控制机构可通过操作员对钻井液条件的控制而在启动模式与停止模式之间切换。
[0016] 这种液压驱动的停止利用停止机构提供启动和停止的可重复循环，所述停止机构展现出比现有停止机构优越的可靠性和可控制性，其中工具停止是通过偏置机构(例如像压缩弹簧)来实现。
[0017] 所述控制机构可以是被动机械系统，其被配置成使得所述控制机构响应于压力差变化的功能操作基本上排他性地是机械的，包括例如一个或多个液压致动机构、弹簧偏置机构和凸轮机构)。在这种情况下，至少所述控制机构的提供所公开的功能性的那些部分可操作，而没有来自任何基本上非机械部件(例如，电气部件、机电部件或电子部件)的贡献。
[0018] 图1是用于通过操作员对钻井液(例如，钻井泥浆)的压力条件的控制来控制井下工具的液压致动启动和液压致动停止的系统的示例性实施方案的示意图。
[0019] 钻探设施100包括地下钻孔104，钻柱108位于地下钻孔104中。钻柱108可包括从紧固在井口处的钻探平台112悬垂地连结的钻杆区段。在钻柱108底端处的井下组件或井底组件(BHA)151可包括钻头116，其用于使地层破裂，从而导引钻孔104；并且还可包括一个或多个扩孔器组件118，其位于钻头116的井孔，用于通过可选择性展开的切削元件的操作来加宽钻孔104。BHA 151中可包括测量和控制组件120，所述BHA151还包括用于测量钻孔参数、钻探性能等的测量仪器。
[0020] 因此，钻孔104是基本上圆柱形的细长空腔，其具有沿钻孔104的长度几乎保持不变的基本上圆形横截面轮廓。钻孔104在一些情况下可以是直线形的，但通常沿其长度可包括一个或多个弯曲、弯折、转折或角度。如参考钻孔104和其中的部件所使用的，钻孔104(并且因此钻柱108或其一部分)的“轴线”是指圆柱形钻孔104的纵向延伸的中心线(对应于例如图3中的纵向轴线348)。
[0021] 因此，“轴向”和“纵向”是指沿在所讨论的钻孔104的相关点或部分处与钻孔104的纵长方向基本上平行的线的方向；“径向”是指基本上沿与钻孔轴线相交且位于垂直于钻孔轴线的平面中的线的方向；“切向”是指基本上沿与钻孔轴线不相交且位于垂直于钻孔轴线的平面中的线的方向；并且“周向”或“旋转”是指由切向矢量围绕钻孔轴线的旋转所描述的基本上弧形或圆形的路径。“旋转”及其派生词不仅是指360°或更大的连续或重复的旋转，而且包括小于360°的角位移或周向位移。
[0022] 如本文所使用的，“向前”或“井下”(以及相关术语)的移动或位置是指朝向钻头116、远离地表的轴向移动或相对轴向位置。相反地，“后向”、“向后”或“向井上”是指轴向地沿钻孔104、远离钻头116并且朝向地表的移动或相对位置。应注意，在附图的图2、3、4、6和7中，钻柱108的井下方向从左向右延伸。
[0023] 钻井液(例如，钻井“泥浆”或可存在于井中的其他流体)通过泵系统132从在地表处(且联接到井口)的钻井液贮存器(例如存储坑)循环，泵系统132强制钻井液沿由钻柱108的中空内部提供的钻探孔128向下，使得钻井液在相对高的压力下通过钻头116离开。在从钻柱108离开之后，钻井液沿钻孔104向上往回移动，从而占据限定在钻柱108与钻孔104的壁之间的钻孔环空134。尽管许多其他环形空间可与系统102相关联，但对环空压力、环空间隙等的参考是指钻孔环空134的特征，除非另外指明或上下文另外明确指示。
[0024] 应注意，钻井液是沿钻柱108的内径(即，孔128)被泵送，其中从孔128出来的流体流在钻头116处受约束。钻井液然后沿环空134向上流动，从而将钻粉从钻孔104的底部输送到井口，在所述井口处钻粉被移除并且钻井液可返回到钻井液贮存器132。因此，孔128中的流体压力大于环空134中的流体压力。通过控制钻井液条件实现的工具启动因此可以包括控制孔128与环空134之间的压力差，尽管在其他实施方案中，井下钻井液条件可参考孔128中的隔离压力值。除非上下文另外说明，否则术语“压力差”是指孔128中的总流体压力与环空134中的压力之间的差。
[0025] 在一些情况下，钻头116通过钻柱108的旋转而从平台112旋转。在此示例性实施方案中，设置在钻柱108中并且在这个实例中形成BHA151的一部分的井下电机136(例如像，所谓的泥浆电机或涡轮电机)可帮助钻头116旋转。在一些实施方案中，钻柱108的旋转可选择性地由地表设备、由井下电机136或由地表设备和井下电机136两者来提供动力。
[0026] 系统102可包括用于从井下传感器和遥测设备接收信号的地表控制系统140，所述传感器和遥测设备结合在钻柱108中，例如，形成测量和控制组件120的一部分。地表控制系统140可在由操作员用来控制钻探操作的显示器或监视器上显示钻探参数和其他信息。一些钻探设施可以是部分或完全自动的，使得钻探控制操作(例如，对电机136的操作参数的控制以及通过控制井下钻井液压力条件实现的对井下工具展开的控制，如本文所述)可以是手动的、半自动的或完全自动的。地表控制系统140可包括具有一个或多个数据处理器和数据存储器的计算机系统。地表控制系统140可处理与钻探操作相关的数据、来自地表处的传感器和装置的数据、从井下接收的数据，并且可控制井下工具和/或地表装置的一个或多个操作。
[0027] 替代或除了扩孔器组件118，钻柱108可包括一个或多个井下工具。因此，在这个实例中，钻柱108的井下工具包括位于BHA151中的至少一个扩孔器组件118，其用于在BHA 151穿透地层时扩大钻孔104的直径。在其他实施方案中，钻柱108可包括多个扩孔器组件118，其例如邻近BHA 151的相反末端定位并且联接到BHA 151。
[0028] 每个扩孔器组件118可包括一个或多个周向间隔的刀片或携带切削结构的其他切削元件(参见例如图2中的扩孔器臂251)。扩孔器组件118包括扩孔器144，所述扩孔器144包括同轴地连接在钻柱108中并且携带扩孔器臂251的总体上管状的扩孔器壳体234，所述扩孔器臂251可从扩孔器壳体234的径向外表面径向伸出和缩回，以选择性地扩展和收缩扩孔器的有效直径。
[0029] 对扩孔器144的操作状态(例如，其中扩孔器臂251展开的启动状态，以及其中扩孔器臂251缩回的停止状态)的受控选择可通过控制钻井液压力来实现。在此实例中，扩孔器组件118包括呈控制器148的示例性形式的子组件，所述控制器148提供展开控制机构，所述展开控制机构被配置为响应于设置的特定预定义井下钻井液条件而允许扩孔器切割器臂251的选择性液压致动展开和缩回。控制器148可包括具有同轴地连接在钻柱108中的钻杆主体或壳体217(参见图2)的设备。在图1的示例性实施方案中，控制器148安装在工具扩孔器144的井下，但是在其他实施方案(例如，图4中示出的示例性实施方案)中，控制器148可定位在扩孔器144的井上。
[0030] 尽管与例如机电展开机构相比，工具展开的流体压力控制(现在将讨论其示例性机构)提供一些益处，但是这种流体压力控制可能在执行钻探操作方面带来困难。例如，流体压力值与所期望的扩孔器展开之间很少存在简单的直接对应。尽管在这个实例中扩孔操作与孔128中的高流体压力(也称为孔压或内部压力)一致，但扩孔器144不会在每次出现高孔压的情况下都展开。当正在钻探钻孔104时，孔压可以例如上升以通过电机136来驱动钻头116。
[0031] 示例性控制器148通过展开控制机构的设置来减轻这种困难，所述展开控制机构可在启动模式(其中当孔-环空压力差提升到扩孔水平(在本文中也称为操作水平)时，扩孔器臂251自动展开)与停止模式(其中当压力差提升到扩孔水平时，扩孔器臂251缩回并且保持缩回)之间切换。如下文将描述的，模式切换在此示例性实施方案中可以仅通过将钻井液压力差提升到预定模式切换水平来实现，所述预定模式切换水平高于通常执行扩孔时的操作水平。
[0032] 图2示出可形成钻柱108的一部分的扩孔器组件118的示例性实施方案，其中形成扩孔器组件118的一部分的扩孔器144处于启动状态。在此启动或展开模式中，呈扩孔器臂251的示例性形式的扩孔器切削元件径向伸出，从而从扩孔器壳体234凸出并且从扩孔器壳体234径向向外突出以与钻孔壁接触，以用于在扩孔器壳体234随钻柱108旋转时对钻孔104进行扩孔。
[0033] 在此实例中，扩孔器臂251以在启动时折拢从而展开的轴向对准的铰链连接对的形式安装在扩孔器壳体234上。相反地，当扩孔器144处于停止状态时，扩孔器臂251缩回到管状扩孔器壳体234中。在缩回模式中，扩孔器臂251并不突出超过扩孔器壳体234的径向外表面，因此使环空134畅通并且允许扩孔器壳体234在扩孔器臂251不接合钻孔壁的情况下作为钻柱108的一部分进行轴向和旋转移位。
[0034] 图3和图4示意性地示出形成钻柱108的一部分的控制器148的示例性实施方案，所述控制器148操作性地连接到扩孔器组件118中的扩孔器144。控制器148具有总体上管状的壳体217(图4B)，所述壳体217可包括与钻柱108的管状主体同轴连接并形成其一部分的共轴连接的钻杆区段。钻杆区段可通过相应钻杆区段的相邻末端处的互补连接构造的螺纹接合而连接在一起，从而形成螺纹连结。壳体217因此结合在钻柱中，以将扭矩和旋转从壳体217的一个末端转移到另一个。出于描述目的，在图3中并且在附图中的控制器148的一些其他视图中并未示出壳体217，以更加清楚地暴露控制器148的内部部件。
[0035] 控制器148包括呈开关套筒303的示例性形式的开关构件，开关套筒303共轴地安装在壳体217中并且被配置用于经液压驱动以在壳体217中的切换区357内往复轴向移位。开关套筒303由机械链接连接到扩孔器144，以通过开关套筒303从切换区357的一个末端穿梭到另一个使扩孔器144在启动状态与停止状态之间切换。在此实例中，切换区357的井上末端(即，图6中的切换区357的最左端)对应于扩孔器144的启动状态，其中扩孔器臂251径向伸出以用于扩孔；而切换区357的井下末端(即，图3中的切换区357的最右端)对应于扩孔器144的停止状态，其中扩孔器臂251径向缩回)。因此，在此示例性实施方案中，井上轴向方向(即，图3中向左)包括启动方向，开关套筒303将在启动方向上被致动以展开扩孔器臂
251；而井下轴向方向(即，图3中向右)包括停止方向，开关套筒303将在停止方向上被移位以将扩孔器144从启动状态切换到停止状态。
[0036] 控制器148还包括通过正液压致动在启动方向和停止方向两者上驱动开关套筒303的液压致动机构。在此示例性实施方案中，液压致动机构包括一对液压缸，所述一对液压缸安装在壳体217中并且被配置用于分别在启动方向上和停止方向上进行同步反向移动。液压缸包括呈启动器活塞306(图3)的示例性形式的启动器缸，以及呈停止器活塞309的示例性形式的停止器缸。
[0037] 如图3中所示，活塞306、309共轴对准并且沿壳体217的纵向轴线348间隔开，活塞306、309位于开关套筒303的相反末端、与切换区357的相反末端相邻。因此，活塞306、309纵向地位于开关套筒303两侧，而开关套筒303位于其间。活塞306、309被配置用于响应于预定的高于阈值的钻井液条件而朝向彼此进行同步轴向移位，在此示例性实施方案中，所述钻井液条件包括高于预定义阈值并且落在扩孔器144将对钻孔104执行扩孔时的操作压力差范围内的孔-环空压力差。启动器活塞306被配置用于在启动方向上(例如，在此示例性实施方案中向井上)进行液压致动，以便将开关套筒303从切换区357的井下末端处的停止位置推移到切换区357的井上末端处的启动位置。停止器活塞309相反地设置，其被配置用于在停止方向上(例如，在此示例性实施方案中向井下)进行液压致动。
[0038] 在本说明书中，除非另外说明，否则控制器148和扩孔器144的各部件的液压致动包括：使原动机排出以便在因钻井液(钻井泥浆)的加压而产生的液压力的推动下进行相关操作。启动器活塞306和停止器活塞309各自可以例如包括管状主体505(参见例如图5)，环形轮缘或凸缘510从管状主体505径向向外突出以暴露于例如由壳体217提供的对应钻井液体积中跨环形轮缘或凸缘510的孔-环空压力差。启动器活塞306的凸缘因此可以例如位于壳体217中，使得凸缘510在井下侧上的轴向端面暴露于处于孔压力下的钻井泥浆，而凸缘510在井下侧上的另一个端面可暴露于处于相对低的环空压力下的钻井泥浆。停止器活塞
309用于其在停止方向(例如，井下方向)上的操作性液压致动移位的构造和布置可以与参考启动器活塞306描述的构造和布置类似或相似，除了停止器活塞309相反地设置，使得跨其凸缘510作用的差压在停止方向上向井下推动停止器活塞309。
[0039] 活塞306、309各自具有推动活塞306、309远离彼此并且远离切换区357的轴向偏置机构。在此实例中，启动器活塞306的偏置机构包括呈螺旋压缩弹簧的示例性形式的启动器弹簧342，所述启动器弹簧342与启动器活塞306的管状主体505共轴，并且被定位以对启动器活塞306在启动方向上的向井上移动提供可回弹的弹性阻力，从而在相反的停止方向上推动启动器活塞306。停止器活塞309具有类似的相反作用的停止器弹簧339。
[0040] 活塞306、309被配置并定位在壳体217中，使得它们暴露于共同的孔-环空(poor-annulus)压力差的程度类似，同时启动器弹簧342和停止器弹簧339类似地分级。具体地说，活塞弹簧339、342被选择成使得在孔环空压力差低于上述阈值的情况下，当分别作用在活塞306、309上的液压力超过活塞弹簧339、342在高于阈值的井下钻井液压力状态情况下的相应回弹阻力时，活塞弹簧339、342分别克服这些液压力。因此，活塞306、309被配置用于当压力差超过阈值时，朝向彼此进行同步轴向移动(抵抗活塞弹簧339、342的推动)；并且被配置用于当压力差低于操作阈值时，在它们的相应活塞弹簧339、342的推动下远离彼此进行同步轴向移动。
[0041] 控制器148还包括联接机构，其用于在任何特定时间将启动器活塞306或停止器活塞309联接到开关套筒303以用于与其一起纵向移位，从而在控制器148处出现高于阈值的钻井液条件时，允许选择一对活塞306、309中的哪一个将推移开关套筒303。因此，在此示例性实施方案中，联接机构可在(a)启动模式(其中停止器活塞309被配置用于在停止方向上相对于开关套筒303进行脱离联接移动，而启动器活塞306被配置用于在启动方向上与开关套筒303进行联接移动)与(b)停止模式(其中启动器活塞306被配置用于在启动方向上相对于开关套筒303进行脱离联接移动，而停止器活塞309被配置用于在停止方向上与开关套筒303进行联接移动)之间切换。
[0042] 联接机构可包括用于所述一对液压缸的一对抓扣装置。在此示例性实施方案中，抓扣装置包括分别设置在启动器活塞306和停止器活塞309上的启动器凸耳318和停止器凸耳321，其用于根据相应抓扣装置的操作态将开关套筒303纵向锁紧到活塞306、309中的特定一个。如下文将描述的，凸耳318、321中的每个可在(a)其中其被配置用于将对应活塞联接到开关套筒303的操作态与(b)其中其被配置用于相对于开关套筒303进行脱离联接移动的非操作态之间进行设置。联接机构可包括选择器312，其用于选择性地将凸耳318、321中的特定一个切换到操作态，同时将凸耳318、321中的另一个切换到非操作态，从而根据具体情况将联接机构设置到启动模式或停止模式。
[0043] 如图4B中所示，活塞306、309的管状主体505具有类似的径向尺寸，具体地说所具有的外径小于与其共轴对准的开关套筒303的内径，从而允许相应管状主体505在开关套筒303内轴向滑动。然而，凸耳318、321中的每个从活塞306、309的管状主体505径向向外突出，从而与开关套筒303的至少一部分径向重叠，以便在活塞306、309的会聚轴向移动期间抓扣在开关套筒303的轴向末端边缘上并因此将活塞306、309中的相关联一个联接到开关套筒
303。然而，为了允许将凸耳318、321中的仅一个纵向联接到开关套筒303，凸耳318、321可在它们处于非操作态时径向向内偏转，但是在它们处于操作态时则被加固或增强以抵抗径向向内偏转。
[0044] 在此示例性实施方案中，选择器312包括用作中空轴柄的选择器柄324，其可在由活塞306、309的管状主体505提供的圆柱形通道内共轴滑动。选择器柄324的外径因此仅稍微小于活塞的管状主体505的内径，从而在其中滑动配合。选择器柄324的径向外圆柱表面因此在凸耳318、321径向下方提供增强结构或加固表面，以抵抗凸耳318、321的径向偏转并允许将凸耳318、321联接到开关套筒303。选择器柄324具有提供泥浆通道345(参见图4B)的中空内部，当壳体217同轴结合在钻柱108中时，所述泥浆通道345与钻柱108的孔128流体流动连接并形成其一部分。
[0045] 在此实例中，由相应凸耳318、321提供的抓扣装置与包括具有有限周向长度的抓扣选择构造的选择器312角度不对准，选择器312被配置用于进行转位式旋转以使得抓扣选择构造与凸耳318、321中的一个周向对准。示例性选择器312的抓扣选择构造包括选择器柄324的径向外表面中的一对凹槽，在此实例中，所述一对凹槽包括周向对准并且纵向间隔开的启动器凹坑408和停止器凹坑404。
[0046] 当被使得与启动器凸耳318配准时，启动器凹坑408有效地移除由选择器柄324对启动器凸耳318提供的加固的增强，从而允许启动器凸耳318径向向内偏转到由启动器凹坑408提供的下伏空隙中。因此，当启动器凹坑408与启动器凸耳318配准时，启动器凸耳318处于非操作态并且被配置用于响应于启动器活塞306轴向滑动，以与开关套筒303纵向重叠而消隐在开关套筒303之下。当停止器凹坑404与停止器凸耳321周向且径向配准时，类似的考虑适用于停止器凹坑404。
[0047] 简要地转向图5A和图5B，独立参考停止器活塞309的三维示意图示出凸耳318、321的构造和布置。在此示例性实施方案中，启动器活塞306与所描述的停止器活塞309具有完全相同的建构，但是在操作中相反地取向、围绕纵向轴线348旋转了60°。下文仅更加详细地描述停止器凸耳321，但是应注意，描述相似地适用于启动凸耳318。
[0048] 在此示例性实施方案中，通过将停止器凸耳321定位在位于停止器活塞309的管状主体505中的互补缝隙515内的悬臂式肢状物或指状物520的远侧末端处来实现停止器凸耳321的径向偏转性。指状物520的上表面与管状主体505的圆柱外表面齐平，使得当指状物
520不受应力时(图5A)，仅停止器凸耳321从管状主体505凸出。
[0049] 指状物520纵向延伸，在其近侧末端处一体地连接到管状主体505。管状主体505和指状物520可以是整体软钢建构，指状物520因此可围绕横向延伸的挠曲轴线525弹回地挠曲。
[0050] 为了通过指状物520围绕挠曲轴线525的挠性铰链式变形来促进停止器凸耳321消隐在开关套筒303之下，停止器凸耳321的偏转面(在此实例中包括停止器凸耳321沿井口下行朝向开关套筒303的表面)是倾斜的，具有用于与位于开关套筒303在其井上末端处的端面上的互补斜倾斜面354接合的向后斜坡。
[0051] 现在回到图3，将注意的是，尽管启动器凹坑408和停止器凹坑404周向对准(图4B)，但启动器凸耳318和停止器凸耳321周向不对准(图3)、在此示例性实施方案中围绕纵向轴线348错开60°。因此，可在任何时间使得由凹坑404、408提供的抓扣选择构造与凸耳
318、321中的仅一个配准。因此，在此实例中，选择控制器148的特定联接模式包括：旋转选择器312以使得凹坑404、408与凸耳318、321中操作员所期望的一个周向对准。控制器148因此
[0052] 控制器148因此可包括使选择器312逐步转位式旋转的旋转转位机构。在此实例中，旋转转位机构包括呈转向器或旋转器圆筒315的示例性形式的旋转转位器，所述转向器或旋转器圆筒315被配置用于与由选择器312的头部提供的转位从动件327合作。
[0053] 旋转器圆筒315与壳体217共轴，并且被配置用于在钻井液的液压致动下在壳体217内往复轴向移动。由于这个原因，旋转器圆筒315具有旋转器喷嘴416，其位于共轴设置在旋转器圆筒315内的泥浆流动通道的井上末端处。旋转器喷嘴416有效地使钻柱的孔128的直径变窄，从而在使用中通过钻井液引起旋转器圆筒315的井下致动。向井上推动旋转器圆筒315的对应偏置机构抵抗旋转器圆筒315的这种井下致动。
[0054] 在此示例性实施方案中，旋转器圆筒315的转位式旋转由凸轮机构实现，所述凸轮机构包括位于旋转器圆筒315的径向外表面中的周向延伸的锯齿形凸轮槽330。呈凸轮销333形式的凸轮从动件安装在壳体217上、径向向内突出到凸轮槽330中。旋转器圆筒315因此用作被配置用于将往复轴向移动转化为转位式旋转的圆筒凸轮。凸轮槽330被成型为使得由旋转器圆筒315进行的单个循环的往复轴向移动(包括井下冲程和相反的井上冲程)导致旋转器圆筒315旋转60°的转位角度，这对应于凸耳318、321的轴向错开。
[0055] 在此示例性实施方案中，通过分别位于选择器312和旋转器圆筒315上的互补的轴向延伸的周向倾斜齿351(见图3)的啮合，来实现将旋转器圆筒315的这种转位式旋转传输到选择器312。齿351提供合作轴向倾斜表面，其将选择器312进入圆筒旋转器315中的轴向移动转化为选择器312的旋转。
[0056] 选择器312能够可相对于壳体217并且相对于旋转器圆筒315轴向移位，在此实例中，选择器312被配置用于往复轴向移动以脱离和进行与旋转器圆筒315的啮合。如在图4B中可以看出，凹坑404、408不仅与凸耳318、321中的一个周向失准(在图4B中与启动凸耳318周向不对准)，而且与对应凸耳318、321纵向失准。选择器312在钻井液的液压致动下进行的井下轴向移动使得相应凹坑404、408与对应凸耳318、321纵向对准。在此实例中，选择器312被配置用于通过在选择器312的泥浆通道345中提供选择器喷嘴412来进行液压轴向移位。控制器148还包括推动机构，其使选择器312轴向偏置，从而向井上推动选择器312并使其与圆筒旋转器315啮合。在此实例中，偏置机构包括共轴接收在选择器柄324上、用作选择器弹簧336的螺旋压缩弹簧。
[0057] 现在将参考示例性方法描述控制器148的操作，在所述示例性方法中，扩孔器144的选择性启动和停止可通过操作员对钻井液条件的控制、具体地说是通过使用泵系统132控制孔-环空压力差来实现，如由图7的曲线图707所指示。图6A-6H示意性地示出控制器148的相应部件在曲线图707中示意性地示出的压力值或变化的序列期间不同阶段时的移动。
[0058] 图6A示出处于默认静止状态的控制器148，在所述默认静止状态中，开关套筒303位于对应于切换区357的井下末端的停止位置中，使得连接到开关套筒303的扩孔器144处于停止状态，扩孔器臂251缩回。如由图7中的参考符号A所指示的，泥浆流量/压力在此点处被启动或相对较低。因此，停止器活塞309由停止器弹簧339推动到极端井上位置，启动器活塞306由启动器弹簧342推动到极端井下位置，并且选择器312由启动器弹簧342推动到其极端井上位置，所述弹簧与旋转器315接合。
[0059] 凸耳318、321位于切换区357的外部。停止器凸耳321与停止器凹坑404周向对准，而启动器凸耳318与启动器凹坑408周向不对准。考虑到(如参考对图6C的描述也将看出)活塞306、309的会聚轴向移动将导致开关套筒303向井上朝向切换区357的井上末端推移，控制器148的联接机构因此处于启动模式。
[0060] 当泵系统132的泥浆泵接通时，泥浆压力和流量逐渐增大(图7，点B)，并且选择器312在液压致动下抵抗选择器弹簧336向井下轴向移动(参见图6B)。应注意，选择器312在活塞306、309开始它们的致动移动之前就响应于液压致动而移动，活塞306、309的相应弹簧由于这个原因而被选择成比选择器弹簧336强。选择器312的井下移动使得凹坑404、408与它们的相应凸耳318、321纵向对准。因为停止器凹坑404已经与停止器凸耳321周向对准，所以选择器312的纵向移动使得停止器凹坑404与停止器321配准(图6B)。
[0061] 当泥浆流量和压力进一步增大时，井下钻井液条件(例如，孔-环空压力差)可以超过活塞306、309的致动移动的预定阈值。在图7中的点C处，控制器148暴露于高于阈值的钻井液条件。停止器活塞309因此在液压致动下在井下方向上移动，其中使得停止器活塞309的一部分与开关套筒303纵向重叠。因为停止器凸耳321处于非操作态(与停止器凹坑404配准)，所以当停止器凸耳321接合开关套筒303的斜面354时，停止器凸耳321径向向内弯曲，从而允许停止器活塞309相对于开关套筒303进行脱离联接移动。停止器凸耳321及其相关联挠曲指状物520在开关套筒303下方滑动，如在图6C中可以看出。
[0062] 相比之下，启动器活塞306的启动器凸耳318处于操作态、与启动器凹坑408周向不对准。在启动器活塞306与停止器活塞309的向井下移位同步的致动向井上移位期间，当启动器凸耳318接合开关套筒303时，因选择器柄324处于启动器凸耳318下方而防止启动器凸耳318偏转。启动器凸耳318因此抓扣在开关套筒303上，从而将开关套筒303钩挂或联接到启动器活塞306以用于进行锁紧的纵向移动。如图6C中所示，启动器活塞306将开关套筒303推进到切换区357的井上末端，由此将扩孔器144从停止状态切换到启动状态，从而展开扩孔器臂251。
[0063] 如曲线图707中所指示的，在此示例性实施方案中，为了启动扩孔器144而施加的高于阈值的泥浆压力水平对应于执行扩孔时的压力水平，使得泥浆压力可以维持在恒定水平以展开扩孔器144并继续扩孔。
[0064] 应注意，在此示例性实施方案中，开关套筒303并未被配置为在泥浆流量/压力随后下降时自动返回到停止位置。相反，如果要在例如控制器148处于图6C中所示的状态时切断泥浆泵，那么开关套筒303将保持在切换区357的井上末端处的启动位置中，并且扩孔器臂251将保持展开。泥浆压力/流量水平随后上升因此将导致向扩孔器臂251施加扭矩和旋转，而无需重复执行扩孔器展开序列。
[0065] 然而，一旦扩孔器144已经展开，如果操作员希望停止扩孔器144的话，首先必须将控制器148的联接机构切换到停止状态，在此示例性实施方案中，这是通过施加模式切换钻井液压力状态来实现，所述模式切换钻井液压力状态使控制器148暴露于比在扩孔或扩孔器展开期间施加的压力差大的孔-环空压力差。如在曲线图707中由点D处的压力曲线示意性地指示的(图7)，泥浆流量/压力可上升到模式切换水平，在所述模式切换水平下，旋转器圆筒315向井下被液压致动，并且通过凸轮销333在凸轮槽330(图6D)中的操作而旋转。
[0066] 当泥浆压力和流量此后减小到低于阈值水平(例如，到小于执行扩孔时的水平)时，旋转器圆筒315首先向井上移动、在所述过程中通过凸轮布置而进一步旋转，使得单个循环的往复前后移动使旋转器圆筒315旋转了转位角度(在此实例中，60°)。
[0067] 如图6E中所示，选择器312此后在选择器弹簧336的推动下向井上移动，从而致使转位从动件327的齿351与旋转器圆筒315的那些齿强制轴向接合。因为旋转器圆筒315由凸轮销333锁紧以防止旋转，而选择器312基本上可自由旋转，所以选择器312通过齿351的倾斜表面的操作而旋转。选择器312的这种转位式旋转使凹坑404、408与停止器凸耳321周向失准，并且与启动器凸耳318周向对准(参见例如图6F)。控制器148因此现处于停止模式，这是因为停止器凸耳321处于操作态、由选择器312增强以防止径向向内偏转。
[0068] 应注意，尽管活塞306、309在图6E中被示出为具有其中凸耳318、321在切换区357中的轴向位置，但在操作中，活塞306、309可以在选择器312向井上返回以与旋转器圆筒315接合之前返回它们的初始位置(分别在相对较强的启动器弹簧342和停止器弹簧339的推动下)。
[0069] 当控制器148已经返回到图6F中所示的状态时(例如，未施加钻井液压力，如由图7中的点F所指示)，除了选择器312已经旋转了60°，控制器148的部件被布置成与它们的初始布置(例如，图6A)完全相同，使得凹坑404、408现在与启动器凸耳318对准，从而将控制器148切换到停止模式。
[0070] 随后提供高于阈值的钻井液条件(例如在扩孔水平)自动地导致扩孔器144切换到停止状态。如图6G中所示，泥浆流量的增大随后致使：(a)选择器312向井下移动，以使得启动器凹坑408与启动器凸耳318配准(图6G，对应于曲线图707上的点G)，以及(b)液压致动活塞306、309朝向彼此移动(参见例如图6H，对应于曲线图707上的点H)。启动器凸耳318径向向内偏转以在开关套筒303之下滑动，而停止器凸耳321抓扣在开关套筒303上，从而将开关套筒303从打开位置向井下推移到在切换区357的井下末端处的关闭位置(图6H)。
[0071] 选择器312可具有多个周向间隔的抓扣选择构造(例如，凹坑404、408)。在此实例中，所述一对凹坑404、408以等于转位角度两倍的间距(即，120度)间隔。施加切换钻井液条件因此将用于通过使选择器312进一步旋转60°来将控制器148切换回到启动模式。意外展开通过要求施加高于操作扩孔水平的切换模式压力水平而得以避免。
[0072] 上述示例性钻探设施、钻柱、控制器组件和方法的益处在于：扩孔器144的停止包括开关套筒303的液压致动移动，这比依靠推动机构、诸如压缩弹簧来致使工具停止更可靠且更快。考虑到扩孔器臂251易于对径向缩回提供显著阻力，这在控制器148结合扩孔器使用时特别有益。
[0073] 启动部件和停止部件的对称性提供另外的益处。这种双模轴对称性的一个结果是施用在扩孔器臂251上的力基本上相同。例如启动器活塞306和停止器活塞309的完全相同的建构具有降低库存和制造成本的益处。
[0074] 排他性地利用液压致动启动和停止相关联工具(例如，扩孔器144)使得能够提供相对于例如电子控制器紧凑的控制器机构。用于推移共同开关构件的活塞306、309的相反致动产生例如所述建构的径向紧凑性。
[0075] 在示例性实施方案中描述的本公开的一方面包括一种被配置用于在钻孔内的钻柱中使用的组件，其中钻柱将包括钻柱工具并且将具有用于输送加压钻井液的纵向内部孔，所述组件包括：
[0076] 细长壳体，其被配置用于同轴结合在钻柱中；
[0077] 能移位开关构件，其安装在所述壳体中，并且被配置为分别响应于开关构件在启动方向上和相反的停止方向上的驱动纵向移动而使钻柱工具在启动状态与停止状态之间切换；
[0078] 一对液压缸，其安装在壳体中，并且被配置用于响应于壳体处高于阈值的钻井液条件而分别在启动方向上和停止方向上进行反向移动，使得一对液压缸包括启动器缸和停止器缸；以及
[0079] 联接机构，其被配置用于在启动模式与停止模式之间进行操作员控制的选择性切换，在启动模式中，开关构件与停止器缸脱离联接，并且在启动模式中，启动器缸被配置用于在启动方向上与开关构件进行联接移动，以通过在启动方向上驱动开关构件来将钻柱工具切换到启动状态，在停止模式中，开关构件与启动器缸脱离联接，并且在停止模式中，停止器缸被配置用于在停止方向上与开关构件进行联接移动，以通过在停止方向上驱动开关构件来将钻柱工具切换到停止状态。
[0080] 在以上提及的所描述示例性实施方案中，启动方向纵向延伸，使得在启动方向上的移动包括纵向移动。开关构件和液压缸因此被配置用于基本上平行于钻柱的纵向轴线进行滑动移动。然而，在其他实施方案中，启动方向可以是旋转方向，在此情况下，液压缸和开关构件可被配置用于进行旋转移动。
[0081] 一对液压缸和开关构件可共轴对准，开关构件的至少一部分纵向地位于所述一对液压缸之间，所述一对液压缸被配置用于响应于高于阈值的钻井液条件而朝向彼此共轴移动并且至少部分地与开关构件纵向重叠。联接机构可包括用于一对液压缸的一对相应抓扣装置，每个抓扣装置能在非操作态与操作态之间操作，在非操作态中，抓扣装置被配置为允许其相对轴向移动到开关构件和相关联液压缸的重叠部分中，在操作态中，抓扣装置被配置为在液压缸朝向彼此移动期间中止开关构件与相关联液压缸之间的相对轴向移动，以通过防止抓扣装置移动到开关构件和相关联液压缸的重叠部分中，来将开关构件联接到相关联液压缸。
[0082] 联接机构还可包括选择器，其能移位地安装在壳体中，并且被配置用于相对于壳体选择性移位，以将抓扣装置中的一个设置成处于操作态并且同时将抓扣装置中的另一个设置成处于非操作态，并且反之亦然，从而使联接机构在启动模式与停止模式之间切换。
[0083] 选择器可纵向延伸、与一对液压缸共轴，选择器还包括抓扣选择构造，所述抓扣选择构造被配置为当抓扣选择构造与相应抓扣装置配准时，将相应抓扣装置设置成处于操作态和非操作态中的一个，当抓扣选择构造不与相应抓扣装置配准时，相应抓扣装置处于操作态和非操作态中的另一个。
[0084] 每个抓扣装置可包括能偏转凸耳，其从相应液压缸径向突出并且与开关构件径向重叠，选择器与一对液压缸共轴布置，并且被配置为抵抗凸耳中的一个的径向偏转，同时通过将呈选择器中的空腔形式的抓扣选择构造定位成与凸耳中的另一个配准来允许凸耳中的所述另一个径向偏转。所述一对抓扣装置可以与彼此周向不对准，抓扣选择构造具有有限周向长度，并且其中选择器被配置用于进行转位式旋转以使得抓扣选择构造与抓扣装置中的所选择的一个周向对准。
[0085] 所述组件还包括旋转转位机构，所述旋转转位机构被配置为响应于壳体处出现预定模式切换钻井液条件而使选择器旋转一定转位角度，从而移动抓扣选择构造以与抓扣装置中的一个周向失准并且与另一个抓扣装置周向对准。选择器被配置用于响应于高于阈值的钻井液条件而经液压致动移动以脱离与旋转转位机构的接合，旋转转位机构被配置用于响应于模式切换钻井液条件而经液压致动旋转转位角度，并且其中选择器被配置用于响应于选择器随后轴向移位，以与旋转转位机构接合而自动地将旋转转位机构的转位式旋转传输到选择器。
[0086] 在上述详述中，可以看出，出于使本公开合理化的目的，各种特征一起组合在单个实施方案中。本公开的这种方法不应解释为反映以下意图：所要求的实施方案要求比每项权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如以下权利要求书所反映，发明主题在于少于单个公开实施方案的所有特征的特征。因此，以下权利要求书特此并入详述中，其中每项权利要求自身作为单独的实施方案。
