自主工具
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本申请要求在2018年2月23日提交的申请号为62/634,740的美国临时申请的优先权。
背景技术
通常，当挖掘了地下井以从地下储层生产流体、矿物或气体时，作为钻井、勘探和完井过程的一部分，将多个类型的管放置在井下。这些管件可包括套管、管道、管子、衬管和通过各种类型的管件输送到井下的装置。每个井都是独特的，因此不同管件的组合可以出于多种目的而被下入到井中。
地下井或地下井经过一个或多个地层。地层是包含一种或多种组合物的岩石或地层的主体。地层作为连续体处理。在地层中可能存在烃沉积物。通常，将从地表位置钻出井眼，从而将孔放置到所关注的地层中。竣工设备将被放入适当位置，包括套管、管道和其它需要的井下装置。用射孔枪对套管和地层进行射孔是本领域中公知的用于从井眼获取地层中烃类沉积物的方法。
使用聚能射孔弹爆炸地对地层射孔是一种用于打通油井的公知方法。聚能射孔弹是当被引爆时产生聚焦爆炸性输出能量装置的技术术语。该爆炸一部分是通过炸药的几何形状结合相邻的衬里来实现。通常，聚能射孔弹包括容纳爆炸材料的具有凹形形状的金属壳体，该金属壳体在内表面上具有薄金属衬套。衬垫可使用许多材料；一些更常见的金属包括黄铜、铜、钨和铅。当炸药引爆时，衬管金属被压缩成能够穿透金属、混凝土和岩石的过热、超高压射流。
一种射孔枪具有枪体。枪体通常由金属构成并且为圆柱形。在典型的枪管中为射孔弹支承件或承载管，该管设计成保持实际的聚能射孔弹。射孔弹支承件将包含称为射孔弹孔的切口，聚能射孔弹将放置在该射孔弹孔中。
聚能射孔弹通常由爆管或点火器引爆。聚能射孔弹可以由电点火器、压力启动式点火器或引爆索引爆。一种点燃多个聚能射孔弹的方法是连接靠近每个聚能射孔弹的点火器设置的共用引爆索。引爆线由点火时爆炸的材料构成。爆炸引爆索的能量可以点燃适当放置在引爆索附近的聚能射孔弹。通常，一系列聚能射孔弹可以使用引爆索呈菊花链状连接在一起。
另一种用于打通井的炸药是喷射切割器。这是一种产生径向爆炸的爆炸物。它可以用于切断包括井下套管在内的管件。
点火头用于引爆射孔枪中的引爆索。该发射头可以由电信号激活。电力可提供为在工具管柱的顶部处系缚到电缆头中的电缆。电信号在到达发射头之前可能必须穿过几个部件、接头和工具。需要可靠的电连接器以确保电信号在沿工具管柱向下移动时可容易地从一个部件传递到下一个部件。电信号通常接地到工具管柱套管上。因此，电连接必须与工具部件绝缘，该工具部件与工具管柱套管电接触。
发明内容
示例性实施例可包括一种用于井下的设备，其包括：具有第一端、第二端、轴线的顶部壳体；具有位于顶部壳体的第二端附近的第一端和具有第二端的中间壳体，其中中间壳体与轴线同轴；具有位于中间壳体的第二端附近的第一端和具有第二端的制动壳体，其中，所述制动壳体与所述轴线同轴；具有位于制动壳体的第二端附近的第一端和具有第二端的底部壳体；位于顶部壳体内的第一磁异常传感器；位于底部壳体内并位于距第一磁异常传感器固定轴向距离处的第二磁异常传感器；位于中间壳体内并操作地连接到第一磁异常传感器和第二磁异常传感器的处理器，其中处理器基于从第一磁异常传感器和第二磁异常传感器取得的测量值比较结果来计算设备的速度，至少一个径向制动臂位于制动壳体中，其中，所述处理器能够命令所述制动臂延伸抵靠井眼并且使所述设备的井内下降停止在预定位置处。
示例实施例的变型可以包括具有设置在第一磁异常传感器内的多个电磁线圈。其可以有设置在第一磁异常传感器内的第一电磁线圈，适于产生电磁场。可以有第二电磁线圈，其设置在第一磁异常传感器内，适于产生电磁场。可以有第三电磁线圈，其设置在第一磁异常传感器内，适于检测电磁场。可以有第四电磁线圈，其设置在第一磁异常传感器内，适于检测电磁场。可以有第五电磁线圈，其设置在第一磁异常传感器内，其适于检测电磁场。可以有第六电磁线圈，其设置在第一磁异常传感器内，其适于检测电磁场。至少一个可径向缩回的制动臂，所述制动臂可以是多个位于轴线周围的可径向缩回的制动臂。它可包括连接到顶部壳体的射孔枪组件，其中处理器电连接到射孔枪组件并可以在预定位置引爆射孔枪组件。它可包括连接到顶部壳体的切割器组件，其中处理器电联接到切割器组件并且能够在预定位置击发切割器组件。其可包括连接到底部壳体的坐封工具，其中处理器电连接到坐封工具并且可在预定位置处激活坐封工具以堵塞井眼。
示例性实施例的变型可以包括联接到顶部壳体的第一端的第一接头。它可以包括第二接头，所述第二接头连接到顶部壳体的第二端并且连接到底部壳体的第一端。它可以包括连接到底部外壳的第二端的第三接头。第一扶正器可具有中空的圆柱形形状。第二扶正器可具有基本中空的圆柱形形状。
示例性实施例的变型可以包括与所述轴线同轴定位并且穿过第一、第二、第三、第四、第五和第六电磁体的圆柱形芯体。可以有多个电磁线圈设置在第二磁异常传感器内。可以具有第七电磁线圈设置在第二磁异常传感器内，适于产生电磁场。其可以具有设置在第二磁异常传感器内的第八电磁线圈，适于产生电磁场。其可以具有设置在第二磁异常传感器内的第九电磁线圈，适于检测电磁场。其可以具有设置在第二磁异常传感器内的第十电磁线圈，适于检测电磁场。其可以具有设置在第二磁异常传感器内的第十一电磁线圈，其适于检测电磁场。其可具有安置在所述第二磁异常传感器内的适于检测电磁场的第十二电磁线圈。
示例性实施例的变型可以包括与所述轴线同轴定位并且穿过第一、第二、第三、第四、第五和第六电磁体的圆柱形芯体。处理器包括数据记录器。处理器可以包括多个处理器。处理器可以通过比较从第一磁异常传感器和第二磁异常传感器获得的测量结果来计算速度。它可以包括围绕顶部壳体的第一端的一部分的第一定心器。它可包括围绕顶部壳体的第二端一部分和底部壳体的第二端一部分的第二定心器。顶部壳体可以由易碎材料构成。顶部外壳可以由陶瓷材料构成。顶部壳体可以由钢构成。底部外壳可以由易碎材料构成。底部外壳可以由陶瓷材料构成。底部外壳可以由钢构成。处理器可以通过对计算的速度相对于时间进行积分来计算行进的距离。处理器可以使用计算的速度相对于时间的和来计算行进的距离。处理器可以通过对多个测量结果上的计算速度求平均并乘以时间来计算行进的距离。处理器可以使用关于时间的分段求和来计算行进的距离。
示例性实施例可以包括一种用于井下的设备，该设备包括具有第一端、第二端、轴线的圆柱形壳体、位于圆柱形壳体内的第一磁异常传感器、位于圆柱形壳体内并且位于距第一磁异常传感器固定的轴向距离处的第二磁异常传感器、位于圆柱形壳体内并且操作地连接到第一磁异常传感器和第二磁异常传感器的处理器，其中处理器将第一磁异常传感器、第二磁异常传感器的测量结果、这些测量结果的时间差与两个传感器之间的固定的轴向距离进行比较，计算工具的瞬时速度和位于圆柱形壳体中的至少一个可径向缩回的制动臂，其中处理器可以命令制动臂抵靠井眼延伸并且使设备的井下下降停止在预定位置处。
该示例的变型可以包括有多个处理器。它可以存储井眼的测井数据，并将其与两个测量值进行比较，以微调速度计算。第一磁异常传感器可以包括围绕轴线定向的多个电磁线圈。第二磁异常传感器可以包括多个围绕所述轴线缠绕定向的电磁线圈。圆柱形壳体可以由易碎材料构成。圆柱形壳体可以由陶瓷材料构成。圆柱形壳体可以由钢构成。处理器可以基于计算的瞬时速度计算工具行进的距离。处理器可以通过对计算的速度相对于时间进行积分来计算工具行进的距离。处理器可以使用计算的速度相对于时间的和来计算工具行进的距离。处理器可以通过对多个测量结果上的计算速度求平均并乘以时间来计算工具行进的距离。处理器可以使用关于时间的分段求和来计算工具行进的距离。至少一个可径向缩回的制动臂可以是多个制动臂。
示例性实施例可包括一种用于确定工具在井孔中位置的方法，所述方法包括在工具上的第一位置处测量相对于时间的第一钻孔磁异常，在距离第一位置预定距离的工具上的第二位置处测量相对于时间的第一钻孔磁异常，比较第一位置处的第一磁异常与第二位置处的第一磁异常之间的时间差，基于第一位置处的第一磁异常与第二位置处的第一磁异常之间的时间差、时间以及第一位置与第二位置之间的距离的比较来计算工具的速度，基于速度的计算来计算工具行进的距离，当工具的位置接近预定位置时部署至少一个制动臂，将工具停止在预定位置处；以及在预定位置处激活井下装置。
示例性实施例的变型可包括当工具行进预定距离时执行预编程的功能。其可以包括将在第一位置处测量的第一磁异常与测井数据进行比较。其可以利用测井数据校正在第一位置处的测量的第一磁异常。其可以将在第二位置处测量的第一磁异常与测井数据进行比较。其可以利用测井数据校正第二位置处的测量的第一磁异常。它可以测量时间以确定在第一位置处的测量行为和在第二位置处的测量行为之间的时间差。它可以产生第一电磁场。它可以产生第二电磁场。距离的计算可以包括相对于时间对计算的速度进行积分。计算距离可以包括计算的速度相对于时间的和。计算距离可以包括在多个测量的基础上对所计算的速度求平均值并且乘以时间。计算距离可以包括关于时间的分段求和。在预定位置启动井下装置可包括爆炸性地穿透井眼、设置桥塞、设置可膨胀件或爆炸性地切割管件。
示例性实施例可以是一种用于井下使用的系统，包括具有圆柱形壳体、第一端、远端、轴线和封隔器的插接工具，具有与轴线同轴定位的第一端、第二端的自主工具，其中自主工具的第二端联接到插接工具的第一端，自主工具还包括具有第一端、与轴线同轴定位的第二端、靠近顶部壳体的第二端定位且具有第一端的底部壳体，以及第二端，其中底部壳体与轴线同轴，位于第一壳体内的第一磁异常传感器，与第二壳体定位的第二磁异常传感器，以及位于顶部壳体内的处理器，其操作地连接到第一磁异常传感器和第二磁异常传感器，其中处理器比较来自第一磁异常传感器和第二磁异常传感器的数据以确定自主工具的速度，然后使用计算的速度计算自主工具已经行进的井下距离。
示例性实施例的变型可以具有设置在第一磁异常传感器内的多个电磁线圈。第一电磁线圈可以设置在第一磁异常传感器内，适于产生电磁场。第二电磁线圈可以设置在第一磁异常传感器内，适于产生电磁场。第三电磁线圈可以设置在第一磁异常传感器内，适于检测电磁场。第四电磁线圈可以设置在第一磁异常传感器内，适于检测电磁场。第五电磁线圈可以设置在第一磁异常传感器内，适于检测电磁场。第六电磁线圈可以设置在第一磁异常传感器内，适于检测电磁场。
示例性实施例的进一步变型可以包括联接到顶部壳体的第一端的第一接头。第二接头可连接到顶部壳体的第二端和底部壳体的第一端。第三接头可以联接到底部壳体的第二端。第一扶正器可具有中空的圆柱形形状。第二扶正器可具有基本中空的圆柱形形状。圆柱形芯体可以与所述轴线同轴定位并且穿过第一、第二、第三、第四、第五和第六电磁体。其可以包括设置在第二磁异常传感器内的多个电磁线圈。第七电磁线圈可以设置在第二磁异常传感器内，适于产生电磁场。第八电磁线圈可以设置在第二磁异常传感器内，适于产生电磁场。第九电磁线圈可以设置在第二磁异常传感器内，适于检测电磁场。第十电磁线圈可以设置在第二磁异常传感器内，适于检测电磁场。第十一电磁线圈可以设置在第二磁异常传感器内，适于检测电磁场。第十二电磁线圈可以设置在第二磁异常传感器内，适于检测电磁场。
示例性实施例的进一步变型可以包括与所述轴线同轴定位并且穿过第一、第二、第三、第四、第五和第六电磁体的圆柱形芯体。处理器可以包括数据记录器。处理器可以包括多个处理器。处理器可以通过比较从第一磁异常传感器和第二磁异常传感器获得的测量结果来计算速度。第一扶正器可围绕顶部壳体的第一端的一部分。第二扶正器可围绕顶部壳体的第二端的一部分和底部壳体的第二端的一部分。顶部壳体可以由易碎材料构成。顶部外壳可以由陶瓷材料构成。顶部壳体可以由钢构成。底部外壳可以由易碎材料构成。底部外壳可以由陶瓷材料构成。底部外壳可以由钢构成。封隔器可由金属构成。。封隔器可以由硬橡胶构成。制动组件可以联接到顶部壳体的第一端。喷射切割器可联接到制动组件。喷射切割器可联接到自主工具
所公开的实施例的进一步变型可以包括基于所计算的瞬时速度以计算工具行进距离的处理器。处理器可以通过对计算的速度相对于时间进行积分来计算工具行进的距离。处理器可以使用计算的速度相对于时间的和来计算工具行进的距离。处理器可以通过对多个测量结果上的计算速度求平均并乘以时间来计算工具行进的距离。处理器可以使用关于时间的分段求和来计算工具行进的距离。
示例实施例可以包括一种用于定位井下工具的方法，该方法包括将自主工具插入到井眼中，将自主工具向下移动到井眼中，对自主工具进行编程以在井眼内的预定位置处执行命令，在自主工具的第一位置处检测一组井眼磁异常，在自主工具的第二位置处检测一组磁异常，对第一位置处的检测结果与第二位置处的检测结果进行比较，根据比较结果计算出自主工具的速度，根据计算出的速度计算工具的位置，在工具到达预定位置时自动制动自主工具，将自主工具保持在预定位置，并在预定位置激活至少一个井下装置。
实施例的变型可以包括自主工具在其中的第一位置处产生电磁场。自主工具可以其中的第二位置处产生电磁场。它可以基于检测到的钻孔磁异常来检测套管接箍。它可以执行命令来击发射孔枪。它可以执行命令以部署制动组件。它可以执行命令来触发管道切割工具。它可以执行命令以扩大钻孔内的塞子。它可以通过将自主工具放到钻孔中来移动它。移动自主工具可以包括将其抽到钻孔中。它可以通过将计算出的速度相对于时间进行积分来计算位置。它可以通过将所计算的速度相对于时间的总和来计算位置。它可以通过在多个测量值上计算出的平均速度并乘以时间来计算位置。它可以使用相对于时间的分段求和来计算工具的位置。在预定位置处激活井下装置可以包括爆炸性地穿透井孔，设置桥塞，设置膨胀物或切割管。
附图说明
为了彻底理解本发明，结合附图参考以下优选实施例的详细描述，其中在附图的若干图中，附图标记始终表示相同或类似的元件。简要地：
图1示出了联接到套管接箍定位器的自主井下工具的示例性实施例。
图2示出了联接到扶正器和打捞颈的自主井下工具的示例性实施例。
图3示出了联接到发射头组件、制动组件和坐封工具的自主井下工具的示例性实施例。
图4示出了自主井下工具的示例性实施例，该自主井下工具联接到击发头组件、制动板伸出的制动组件和坐封工具。
图5示出了联接到两个套管接箍定位器的自主井下工具的示例性实施例。
图6示出了联接到两个套管接箍定位器和切割器的自主式井下工具的示例性实施例。
图7示出了联接到两个套管接箍定位器和射孔枪的自主井下工具的示例性实施例。
具体实施方式
在以下描述中，为了简洁、清楚和示例，使用了某些术语。其中并不意味着不必要的限制，并且这些术语仅用于描述性目的，并且旨在被广泛地解释。本文描述的不同装置、系统和方法步骤可以单独使用或与其它装置、系统和方法步骤组合使用。可以预期，在所附权利要求的范围内，各种等价物、替换物和修改都是可能的。
对于油井中的塞子和废弃物料，必须在单次或单独的行程中经由电线或管道将切割器和/或堵塞器送到井下，以便堵塞管道，然后通过切割以将剩余的管道取回到地面。由于在运输过程中的钻机时间和将运输单元送到井场的后勤工作使得这个过程是十分昂贵的。使用自主技术，切割器、塞子和/或切割器和塞子的组合可以在不受任何运输工具束缚的情况下向井下掉落、自航、并且在预定深度处执行其目的，因为井将被放弃，所以不用担心将自主工具的残余物留在井底。
图1示出了工具组件10的示例性实施例，其具有的传感器15设置在壳体内，电子元件和电池部分14 15设置在壳体内，该壳体设有编程/布线端口13和16，以及牵索开关12。传感器15可以是磁异常检测器，例如套管接箍定位器。压力安全开关11保持弹道硬件的安全，例如套管切割器、制动机构、坐封工具(setting tool)和套管塞，其可以附接到工具直到达到井中的深度，在该深度处由井中的流体施加的流体静压力足够大以将安全开关11从安全模式移动到待命模式。传感器15用于检测磁性异常，例如套管连接和接箍，并且使用这些异常来确定工具下降到井中时的工具速度和位置。磁异常可以是管道或套管中的任何独特的磁特征，而不仅仅限于接箍或连接件。
电子元件和电池部分14包含一个处理器或多个处理器。电子元件和电池部分14可以包括耦合到至少一个处理器的数据记录器。处理器利用传感器15的测量值计算工具的位置，当到达井中预定深度时，处理器将启动一个或多个预编程事件，其中所述深度的位置由电子和电池部分14确定。这些事件可以是切割器击发以切割管道或套管、致动制动机构以停止工具下降、启动弹道式坐封工具以在管道或套管中坐封堵塞物、或前述事件的组合。通过将工具10经由编程/布线端口13和16连接到计算机来完成工具10的编程和配置。
在将任何弹道元件(刀具、制动器或安装工具)连接到工具10之前，检查压力安全开关11的电连接以确保它们电短路。这些开关确保当弹道元件连接到工具时，没有非故意的电能可施加到弹道元件，直到已经超过预定的流体静压。压力安全开关11使用弹簧加载的差动活塞致动器进行构造，其中活塞的表面积的一侧比另一侧大得多。活塞的较大侧被已知压缩率的弹簧弹性加载。当差动活塞致动器暴露于外部流体静压时，流体静压有效地将比其施加到活塞的具有较小表面积的一侧更大的力施加到活塞的具有较大表面积的一侧。该压差导致活塞的较大侧抵抗弹簧载荷移动。在流体静压大于700PSI时，差动活塞致动器已经移动到足以移除使电子和电池部与弹道元件之间的连接短路的连接。
牵索开关12是机电开关，其必须在工具开始寻找磁异常并开始计算其速度和行进的距离之前被激活。当工具被释放以落入井内时，该开关可以通过移除附接到系索的安全夹而被激活。
图2示出了图1的工具组件10的示例性实施例。工具组件10连接到连接有管状切割器23的发射头组件24。还示出了扶正器22联接在切割器23上方。打捞颈21位于扶正器22上方，传感器15用于检测磁性异常，例如套管连接和接箍，并且使用这些异常来确定工具下降到井中时的工具速度和位置。磁异常可以是管道或套管中的任何独特的磁特征，而不仅仅限于接箍或连接件。
图3示出的示例性实施例中的工具组件50配置有切割器23、设置在壳体内的弹道制动系统26 15、设置在壳体内的坐封工具27 15和套管塞28。工具组件50还包括打捞颈21、扶正器22和点火头组件24。弹道制动系统26包括至少一个可径向缩回的制动臂29，在该构造中，弹道制动系统26被示出为具有完全缩回的可径向缩回的制动臂29。
在发射之后并且在到达井中的预定深度时，自主工具10使弹道制动系统26发射。使弹道制动系统26发射将弹簧加载的制动臂29从弹道制动器的主体释放，允许制动臂29钻入套管或管道的内壁中，从而减慢和停止工具组件50的下降。大约同时制动臂29被释放并且坐封工具27中的点火器被激活，从而启动坐封工具27的操作。坐封工具27通过使用由包含在坐封工具27的主体内的缓慢燃烧产生的气压以产生将插塞28坐封在套管中所需的机械力。在检测到由坐封工具27在插塞28已经坐封时产生的冲击时，自主工具10将使切割器23点火，从而切断套管。然后可以移除套管或管道，并且工具组件50连同其附件可以在井中被丢弃。传感器15用于检测磁性异常，例如套管连接和接箍，并且使用这些异常来确定工具下降到井中时的工具速度和位置。磁异常可以是管道或套管中的任何独特的磁特征，而不仅仅限于接箍或连接件。
图4示出的示例性实施例中，工具组件50配置有切割器23、弹道制动系统26、坐封工具27和套管塞28。工具组件50还包括打捞颈21、扶正器22和点火头组件24。在发射之后并且在到达井中的预定深度时，自主工具10使弹道制动系统26发射。使弹道制动系统26发射将弹簧加载的制动臂29从弹道制动器的主体释放，允许制动臂29钻入套管或管道的内壁中，从而减慢和停止工具组件50的下降。大约同时制动臂29被释放并且坐封工具27中的点火器被激活，从而启动坐封工具27的操作。坐封工具27通过使用由包含在坐封工具27的主体内的缓慢燃烧产生的气压以产生将插塞28坐封在套管中所需的机械力。在检测到由坐封工具27在插塞28已经坐封时产生的冲击时，自主工具10将使切割器23点火，从而切断套管。然后可以移除套管或管道，并且工具组件50连同其附件可以在井中被丢弃。图4中的描述示出了处于展开构造的弹道制动系统26的制动臂29。
图5中示出了具有两个匹配的差速传感器35和37的工具组件30的示例性实施例每个差速传感器35设置在其自身的壳体内，并且通过壳体组件在已知距离的轴线上分开，该壳体组件包含具有编程/布线端口33和36的电子设备和电池部分34以及系索开关32。差动速度传感器35和37可以是匹配的差动磁异常传感器或等效的套管接箍定位器。压力安全开关31和38分别位于每个差速传感器35和37的端部，使得弹道硬件，例如套管切割器、制动机构、安装工具和套管塞，可以安全地连接到工具上，直到达到井中的深度；在该深度处，由井中流体施加的流体静压力足够大，以将安全开关31和38从安全模式移动到待命模式。在任何弹道事件能够被激活之前，安全开关31和38必须被移动到警戒模式。
匹配的差动速度传感器35和37用于检测诸如套管连接和接箍的磁异常，并且使用这些异常来确定工具在下降到井中时的速度。匹配差动速度传感器35和37增加了在识别磁异常及其在管道或套管柱内的位置方面的准确度。磁异常可以是管道或套管中的任何独特的磁特征，而不仅仅限于接箍或连接件。
所公开的传感器可以是磁异常检测器，其通常包括设置在其中的多个电磁线圈。其可以具有设置在磁异常传感器内的第一电磁线圈，该第一电磁线圈适于产生电磁场。可以有第二电磁线圈，其设置在磁异常传感器内，适于产生电磁场。可以有第三电磁线圈，其设置在磁异常传感器内，适于检测电磁场。可以有第四电磁线圈，其设置在磁异常传感器内，适于检测电磁场。可以有第五电磁线圈，其设置在磁异常传感器内，适于检测电磁场。可以有第六电磁线圈设置在磁异常传感器内，适于检测电磁场。
电子器件和电池部分34包含一个处理器或多个处理器。处理器通过比较从第一匹配差速差传感器35和第二差速差传感器37获得的测量值来计算工具的速度，处理器通过对计算的速度相对于时间进行积分来计算行进的距离。处理器使用计算的速度相对于时间的和来计算行进的距离。处理器还可以通过对多个测量结果上的计算速度求平均并乘以时间来计算行进的距离。处理器还可以使用关于时间的分段求和来计算行进的距离。在到达井中的预定深度时，处理器将启动预编程的事件，该预定深度的位置由工具的时间/速度计算确定。这些事件可包括启动井下装置，例如启动切割器以切割管道或套管、致动制动机构以使工具停止下降、启动弹道坐封工具以将塞设置在管道或套管中、启动射孔枪或前述事件的组合。
通过将工具30经由编程/布线端口33和36连接到计算机来完成工具30的编程和配置。移除编程/布线端口盖以允许接入安装在编程/布线端口33和36内的USB连接器。可通过进入预定深度、事件发生、事件开始，以及进行套管或管道轮廓来配置工具。套管或油管剖面是井中的套管或油管的各个段的连续排列，通常从地面开始到井的底部。在工具30配置之后，其被置于低功率待机模式，计算机连接被移除并且用于编程/布线端口33和36的盖被固定回到适当位置。
在将任何弹道元件(刀具、制动器或安装工具)连接到工具30之前，检查压力安全开关31和38的电连接以确保它们电短路。这些开关确保当弹道元件连接到工具时，没有非故意的电能可施加到弹道元件，直到已经超过预定的流体静压。压力安全开关31和38使用弹簧加载差动活塞致动器来构造，其中活塞的表面积的一侧比另一侧大得多。活塞的较大侧通过已知压缩率的弹簧弹性加载。当差动活塞致动器暴露于外部流体静压时，流体静压有效地将比其施加到活塞的具有较小表面积的一侧更大的力施加到活塞的具有较大表面积的一侧。该压差导致活塞的较大侧抵抗弹簧载荷移动。在流体静压大于700PSI时，差动活塞致动器已经移动到足以移除使电子和电池部与弹道元件之间的连接短路的连接。
牵索开关32是机电开关，其必须在工具开始寻找磁异常并开始计算其速度和行进的距离之前被激活。当工具被释放以落入井内时，该开关可以通过移除附接到系索的安全夹而被激活。
图6中示出了一个示例性实施例，其中自主工具45处于仅切削件配置组件40中。发射头44连接在工具45上方。还连接扶正器42以防止在工具40落入井内时损坏切割器43。打捞颈41附接在工具45上方，并提供了一种将处理设备临时附接到工具组件40的装置，以便于将其插入到井中。在这种操作模式中，当工具45沿着井向下行进时，切割器43将被击发到预定深度。在击发切割器41之后，工具继续前进到井的底部。在井的底部或在一段时间之后，工具将自行关闭并自动释放电池中的所有剩余能量。压力安全开关31位于每个差动速度传感器35的端部，牵索开关32是机电开关，其必须在工具开始寻找磁异常并开始计算其速度和行进的距离之前被激活。电子器件和电池部分34包含一个处理器或多个处理器。处理器通过比较从第一匹配差速差传感器35和第二差速差传感器37获得的测量值来计算工具的速度，差动速度传感器35和37可以是匹配的差动磁异常传感器或等效的套管接箍定位器。通过将工具56经由编程/布线端口33和36连接到计算机来完成工具56的编程和配置。
图7中示出了具有两个匹配的差速传感器35和37的工具组件30的示例性实施例。当自主工具56落入井内时，扶正器52和42保护射孔枪54。打捞颈41附接在射孔枪54上方，并提供了一种将操作设备临时附接到工具56以便于将其插入到井中的装置。在这种操作模式中，当工具56沿着井向下行进时，具有塞子/弹丸组件53和顶射组件55的射孔枪54将被击发到预定深度。在击发射孔枪54之后，工具56继续到达井的底部。在井的底部或在一段时间之后，工具将自行关闭并自动释放电池中的所有剩余能量。牵索开关32是机电开关，其必须在工具开始寻找磁异常并开始计算其速度和行进的距离之前被激活。电子器件和电池部分34包含一个处理器或多个处理器。处理器通过比较从第一匹配差速差传感器35和第二差速差传感器37获得的测量值来计算工具的速度，差动速度传感器35和37可以是匹配的差动磁异常传感器或等效的套管接箍定位器。通过将工具56经由编程/布线端口33和36连接到计算机来完成工具56的编程和配置。
自主工具及其附件将在井场的地面上组装和装备。电子器件部分将经由可通过编程/布线端口访问的USB编程端口上载用于深度相关性(诸如套管接箍定位器或“CCL”)和目标启动深度的计数器。工具将通过定制的发射设备落入井内。当工具掉落时，系索将与发射系统断开连接，“打开工具”。自主工具将通过重力下落或从地面泵送。为了安全，必须有足够的流体静压以将点火电路连接到电子器件部分。工具将使用位于工具的每一端处的匹配差动速度传感器或匹配差动磁异常传感器(例如套管接箍定位器或“CCL”)和加速算法以自导航到编程深度，然后启动切割器和/或制动系统、坐封工具和插塞。这些启动可以同时发生或在不同的预定深度发生。自主工具的残余物及其附件将留在井下。
所公开的实施例的目的之一是当工具自由下落或被向下泵送到下套管的井中时准确地识别套管接箍。对于水平井，井下泵送工具可能是必要的。存在可能混淆更传统的套管接箍定位器的其它异常的问题。使用两个差动间隔的磁传感器和数字信号处理匹配算法可以连续地确定工具的速度。然后，工具可以计算工具已经行进的距离。距离计算可以包括在时间上对速度进行积分、离散速度数据的求和、乘以时间速度信息的平均值、或者分段求和方法。工具可以在其进入井眼时立即开始测量速度。该工具可以使用接箍、异常和/或两者来确定速度。通过精确地确定行进的距离，工具可以在井中的预定位置处执行某些功能，包括设置塞子、切割管道或引爆射孔枪。
尽管已经根据详细阐述的特定实施例描述了本发明，但是应当理解，这仅仅是说明性的，并且本发明不必限制于此。例如，诸如上部和下部或顶部和底部的术语可以分别由井口和井下代替。顶部和底部可以分别是左和右。井上和井下可以在图中分别示出为左和右，或者分别示出为顶部和底部。通常，井下工具最初以垂直方向进入井眼，但是由于一些井眼最终水平，工具的方向可能改变。在这种情况下，井下、下部或底部通常是工具管柱中的部件，相对而言，其在称为井上、上部或顶部的部件之前进入井眼。第一壳体和第二壳体可以分别是顶部壳体和底部壳体。在例如本文所述的枪串中，第一枪可以是井上枪或井下枪，与第二枪相同，并且井上或井下参考可以交换，因为它们仅用于描述各种部件的位置关系。可以同义地使用诸如井筒、钻孔、井、钻孔、油井和其它替代物的术语。可以同义地使用诸如工具管柱、工具、射孔枪管柱、枪管柱或井下工具的术语以及其他替代物。工具、工具管柱或工具组件通常为圆柱形，并具有由大多数圆柱形部件共用的公共轴线。该公共轴线与工具管柱所处的井眼或套管的中心轴线大致平行或同轴。每个部件可以包含在其自己的外壳内，或者它们可以分组在共同的外壳内。井筒或套管的轴线随着深度而变化，因为井可以开始是竖直的，但是然后在地球内的某个深度处逐渐变得水平。因此，公共轴线，诸如井上或井下的术语，都是相对的，因为在水平或偏斜井中，这些术语仍然被使用，就好像井是竖直的一样。鉴于本公开，替代实施例和操作技术对于本领域普通技术人员将变得显而易见。因此，可以预期本发明的修改，其可以在不偏离所要求保护的发明的精神的情况下进行。
