[发明专利]对井下钻井工具的可调节式切割深度控制

说明书

技术领域

本公开大体上涉及井下钻井工具，并且更具体地，涉及对井下钻井工具的可调节式切割深度控制。

背景技术

使用各种类型的工具在地下地层中形成井筒，以用于回收位于地面下方的烃类(诸如石油和天然气)。此类工具的示例包括旋转钻头、扩眼器、扩孔钻和取心钻头。旋转钻头包括但不限于固定刀具钻头，诸如聚晶金刚石复合片(PDC)钻头、刮刀钻头、基体钻头、凿岩钻头和牙轮钻头。固定刀具钻头通常包括多个刀片，每个刀片具有多个切割元件(诸如PDC钻头上的 PDC切割元件)。

在典型的钻井应用中，使钻头(固定刀具或旋转锥体)旋转以形成井筒。钻头直接或间接地耦接到“钻柱”，所述“钻柱”包括端对端连接的一系列细长管状段。部件的组件(被称为“井底钻具组件”(BHA))可连接到钻柱的井下端。在固定刀具钻头的情况下，由钻头形成的井筒的直径可由安置在钻头的最大外径处的切割元件来限定。钻井工具可包括一个或多个切割深度控制器(DOCC)。DOCC是被配置来(例如，根据它们的形状和在钻井工具上的相对定位)控制钻井工具的切割元件切入地质地层中或啮合地质地层的量的物理结构。DOCC可提供足够的表面积以在不超过地层的抗压强度的情况下与地下地层啮合，以便使负载离开或远离PDC切割元件，从而限制其深度或啮合。常规的DOCC通过焊接、钎焊或任何其他合适的附接方法固定在钻井工具上，并且被配置来与地层啮合以保持基于ROP和RPM 所确定的预定切割深度，所述ROP和RPM是基于给定地层的抗压强度。

附图说明

为了更完整地理解本公开以及本公开的特征和优点，现结合附图来参考以下描述，在附图中：

图1示出了钻井系统的示例性实施方案的正视图；

图2示出了以常用来设计固定刀具钻头的方式向上定向的旋转钻头的等距视图；

图3A示出示意图，这个示意图示出了安置在钻头或其他井下钻井工具上的钻头面或切割面的各种部件；

图3B和图3C示出了从DOCC到主切割元件的角距离与DOCC的切割深度控制量之间的关系；

图4A示出了安置在可定位在向下定向的钻头上的刀片的一部分上的可调节式DOCC的仰视图；

图4B示出了安置在刀片的一部分上的可调节式DOCC的侧面剖视图；

图5A示出了安置在可定位在向下定向的钻头上的刀片的一部分上的 DOCC的仰视图；

图5B示出了安置在刀片的一部分上的DOCC的侧面剖视图；

图6A示出了安置在可定位在向下定向的钻头上的刀片的一部分上的 DOCC的仰视图；

图6B示出了安置在刀片的一部分上的DOCC的侧面剖视图；

图7示出了安置在刀片的一部分上的DOCC的侧面剖视图；

图8示出了安置在可定位在向下定向的钻头上的刀片的一部分上的 DOCC的仰视图；

图9示出了用于调节DOCC的位置的示例性方法的流程图。

具体实施方式

根据本公开，钻头可包括可调节式切割深度控制器(DOCC)，所述可调节式DOCC可被设计来与地下地层啮合并且控制钻头上的切割元件的切割深度。可调节式DOCC可针对井筒中的各种条件提供可调节式切割深度控制。例如，钻头可在钻井操作期间钻探通过具有不同抗压强度的地质层，这可能导致不同的力基于地层的不同抗压强度作用于切割元件上。DOCC 相对于一个或多个切割元件的位置可在钻井操作期间和/或之间进行调节。 DOCC的位置的调节可改变DOCC元件与地下地层啮合的表面积，并且可对对应的切割元件提供不同的切割深度控制量。通过参考图1至图9最好地理解本公开的实施方案和本公开的优点，其中相同的数字用于指示相同且对应的零件。

图1示出了钻井系统100的示例性实施方案的正视图。钻井系统100 可包括井表面或井场106。诸如转盘、钻井液泵和钻井液罐(未明确地示出) 的各种类型的钻井设备可定位在井表面或井场106处。例如，井场106可包括钻机102，所述钻机102可具有与“陆地钻机”相关联的各种特性和特征。然而，并入有本公开的教示内容的井下钻井工具可令人满意地与定位在海上平台、钻井船、半潜式平台和钻井驳船(未明确地示出)上的钻井设备一起使用。