[发明专利]钻探组件中用于控制旋进的方法及设备

说明书

技术领域

根据本发明的方法和装置涉及一种钻探时控制旋进的结构和方法，并且更具体地，涉及通过刀片的不平衡的径向偏压以及固定稳定器中自由滑动的轴向刀片形接触件的使用来控制旋进。

背景技术

在用于钻探石油等的钻探组件中，可能使用并不与钻头一起旋转的“非旋转”部件。例如，可使用非旋转稳定器。然而，尽管非旋转稳定器并不与钻头一起旋转，但是非旋转稳定器会由于旋进而旋转，所述旋进由诸如横向力和轴向力的与钻探相联系的其它力所导致。在至少一些情况下，控制非旋转稳定器或者一些其它的非旋转部件，从而使得它不会由于旋进而旋转可能是有利的。能够从限制非旋转稳定器的旋转中得益的一种情况是在将非旋转稳定器用于一种定向钻探组件中时。

在相关技术中，提出了用于控制钻探方向的方法，从而使得钻头可以从垂直钻探移动到在特定的方向上钻探。美国专利No.5,931,239(“’239专利”)中示出了一种用于实现定向钻探的方法，该专利以参引的方式被结合于此。在’239专利中，钻探的方向通过伸出和缩进非旋转稳定器的可调节稳定器部分中的稳定器刀片进行控制。在该专利的非限定性的实施方式中，设有四个这种稳定器刀片。当稳定器刀片中的一个伸出并且相对的稳定器刀片缩进时，钻探组件会朝缩进的稳定器刀片钻进(并且远离相对的、伸出的稳定器刀片)。

然而，非旋转稳定器的旋转会导致定向控制的问题。具体地说，由于控制钻探方向的可调节刀片与非旋转稳定器共同旋转，因此当非旋转稳定器旋转时，可调节刀片的变换位置改变了刀片推动钻探组件的方向。例如，为了使钻探组件的钻头在左侧方向上转动，左侧刀片缩进并且右侧刀片伸出。在非旋转稳定器随后旋转半周(180度)的情况下，则转换了刀片的位置。由此，原先缩进的刀片从左侧移动到右侧并且原先伸出的刀片从右侧移动到左侧。如此，非旋转稳定器的旋转使得刀片移动到将转动钻探组件转动到右侧而不是左侧的位置。由此，当非旋转稳定器由于旋进而旋转时，难于控制钻探以在特定方向上进行。

钻探设备可被编程成当非旋转稳定器转动时调节刀片以抵消旋转。然而，在非旋转稳定器转动过快的情况下，对刀片的调节则不能与旋转同步。此外，在非旋转稳定器转动较慢或者根本不转动的情况下，控制钻探方向则更加容易。

由此，能够限制诸如稳定器的非旋转部件的旋进将是有利的。

发明内容

本发明提供了用于控制旋进的设备和方法。

根据本发明的一方面，提供了一种钻探设备，其包括：非旋转稳定器；该非旋转稳定器包括第一刀片和第二刀片，该第一刀片与第二刀片相对设置；其中，第一刀片被具有第一值的力径向向外偏压；并且，其中，第二刀片未被与第一值相当的力径向向外偏压。

第二刀片可被低于第一值的力径向向外偏压。

可基本没有力将第二刀片径向向外偏压。

偏压第一刀片的具有第一值的力可由弹簧提供。

非旋转稳定器可包括固定稳定器和可调节稳定器，并且第一刀片和第二刀片可为固定稳定器的一部分。

可调节稳定器可包括可以伸出的多个可调节的稳定器刀片。

第二刀片可以在非旋转稳定器的轴向方向上以可滑动的方式附连到非旋转稳定器。

第二刀片可以以可滑动的方式附连成使得第二刀片能够在轴向方向上移动至少0.3英寸。

第二刀片可以以可滑动的方式附连成使得第二刀片能够在轴向方向上移动至少0.5英寸。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括非旋转稳定器的钻探设备，该非旋转稳定器包括固定稳定器；其中，固定稳定器包括多个刀片；其中，固定稳定的多个刀片中的至少一个被不同于多个刀片中的另一个的力径向向外偏压。

可基本没有力将多个刀片中的另一个径向向外偏压。

多个刀片可包括绕非旋转稳定器沿圆周设置的四个刀片。

多个刀片可包括绕非旋转稳定器沿圆周设置的五个刀片。

多个刀片可包括绕非旋转稳定器沿圆周设置的六个刀片。

根据本发明的另一个方面，提供了一种包括非旋转稳定器的钻探设备，该非旋转稳定器包括固定稳定器；其中，固定稳定器包括多个刀片；其中，固定稳定器的多个刀片中的至少一个能够沿着非旋转稳定器在非旋转稳定器的轴向方向上滑动。

多个刀片中的至少一个可以在轴向方向上滑动至少0.1英寸。

多个刀片中的至少一个可以在轴向方向上滑动至少0.3英寸。

多个刀片中的至少一个可以在轴向方向上滑动至少0.5英寸。