[发明专利]使用可变流体流动路径来定向控制旋转的可操纵钻探组件

说明书

根据本发明诸方面，本文描述用来控制钻孔内钻探组件方向的系统和方法。一示例的系统可包括外壳201b(图2B)和外壳201b内的可变的流体流动路径203(图2B)。流体受控的驱动机构209(图2C)可与可变的流体流动路径203流体地连通。此外，偏移心轴212可偶联到流体受控的驱动机构209的输出。该偏移心轴212可相对于外壳201b独立地转动。该系统还可包括枢转地偶联到外壳201b并偶联到偏移心轴212的偏心座的钻头轴216。

背景技术

本发明总的涉及钻井作业，具体来说，涉及使用可变流体流动路径对旋转可操纵钻探组件的定向控制。

由于钻井作业变得越来越复杂，且碳氢化合物储层变得更加难于到达，所以，精确地将钻探组件定位(垂直地和水平地)在地层内的需求在增加。部分的该作业要求操纵钻探组件避开特殊的地层或相交于感兴趣的地层。操纵钻探组件包括改变钻探组件/钻头指向的方向。目前操纵钻探组件的机构一般来说既复杂又昂贵，并会要求钻孔与可延伸的啮合机构相啮合，当可延伸的啮合机构必须通过重要机构(诸如防井喷器)时，可延伸的啮合机构会出问题，这在钻探作业期间对于安全来说是至关紧要的。

附图说明

通过部分地参照以下的描述和附图，可理解本发明某些具体的示范实施例。

图1是图示根据本发明诸方面的示例的钻探系统的示意图。

图2A-D是图示根据本发明诸方面的示例的操纵组件的示意图。

图3A-C是图示根据本发明诸方面的示例的操纵组件的示意图。

尽管图示和描述了本发明的实施例，且参照本发明的示范实施例予以定义，但如此的参照并不暗示对本发明限制，且并不推断出如此的限制。本发明的主题内容在形式和功能上能够作相当的修改、改变和等价替换，本技术领域内技术人员从本披露的发明中获益后将会想到这些修改、改变和等价替换。所图示和描述的本发明实施例仅是示例而已，并不是本发明范围详尽无遗漏的。

具体实施方式

本发明总的涉及钻井作业，具体来说，涉及使用可变流体流动路径对旋转可操纵钻探组件的定向控制。

本文详细描述本发明的说明性实施例。为清晰明了起见，在本说明书中可能不会描述实际实施方式的全部特征。当然，将会认识到，在任何如此实际实施方式的开发中，必须作出许多专用于实施方式的决定以达到特殊的实施方式之目标，这些决定会随实施方式不同而变化。此外，将会认识到，如此的开发工作会是既复杂又费时，但这对于获益于本发明的本技术领域内技术人员来说仍然是要承担的例行公事。

为了便于更好地理解本发明，下面给出某些实施例的实例。但以下的实例决不应看作限制或限定本发明的范围。本发明的实施例可适用于水平的、垂直的、偏转的、多侧向的、u形管连接、相交、旁路(围绕中深卡落物钻入到下面的井中)，或任何类型地下地层内的其它非线性的钻孔。各种实施例可适用于注入井和生产井，包括诸如硫化氢的天然资源生产井，碳氢化合物或地热井；以及穿越河流的隧道的钻孔构造和其它如此用于近地面构造的隧道钻孔，或用于运输诸如碳氢化合物那样流体的u形管管线钻孔。下面参照一个实施方式描述的实施例并不意图限制。

根据本发明诸方面，本文描述用来控制钻孔内钻探组件方向的系统和方法。一示例的系统可包括外壳和外壳内可变的流体流动路径。流体受控的驱动机构可与可变的流体流动路径流体地连通。此外，偏移心轴可偶联到流体受控的驱动机构的输出。该偏移心轴可相对于外壳独立地转动。在某些实施例中，该系统还可包括枢转地偶联到外壳的钻头轴。该钻头轴可偶联到偏移心轴的偏心座，而外壳可构造成对钻头轴赋予转矩。正如下文中将要描述的，钻头轴可偶联到钻头上，由外壳赋予钻头轴上的转矩可驱动钻头。流体受控的驱动机构可相对于外壳反向转动偏移心轴，在钻探作业过程中这可使偏移心轴、钻头轴和钻头相对于周围地层保持角度的定向。通过控制流体受控的驱动机构速度可改变偏移心轴的反向转速。通过改变可变流体流动路径内钻探流体流动，可控制流体受控的驱动机构的速度，流体受控的驱动机构与该可变的流体流动路径流体地连通。