[发明专利]具有近钻头电子装置的钻井工具

说明书

发明背景

这部分旨在向读者介绍可与当前描述的实施方案的各个方面相关的技术领域的各个方面。该讨论被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本实施方案的各个方面。因此，应理解，这些陈述应在这个角度来解读，而不是对现有技术的介绍。

油气井通常通过使用由钻杆和井底钻具组件(BHA)构成的钻柱来钻取。井底钻具组件传统上包括分解岩层以产生钻井的钻头、向钻头提供旋转驱动的马达、以及一个或多个随钻测井(LWD)和随钻测量(MWD)工具。例如，BHA可包括泥浆马达、旋转导向系统(RSS)或此两者。LWD/MWD工具包括各种传感器，所述传感器可在钻井过程期间收集关于各种井特性的数据，诸如岩石孔隙度、渗透率、压力、温度、磁场、重力、加速度、磁共振特性或钻孔内的流体的流体流速、压力、流动性或粘度特性，以及包括方向、倾斜度、方位角、轨迹等的各种钻井特性或参数。

附图简述

下面参考附图详细描述本公开的说明性实施方案，所述附图通过引用的方式并入本文，且其中：

图1示出根据本公开的示例性实施方案的通过钻井系统钻探的井；

图2A-2E以连续纵向顺序示出根据本公开的示例性实施方案的钻井工具，其中图2B在点A处续上图2A，图2C在点B处续上图2B，图2D在点C处续上图2C，且图2E在点D处续上图2D；

图3示出根据本公开的示例性实施方案的电子组件的截面图；

图4示出根据本公开的示例性实施方案的图3的电子组件的透视图；

图5示出根据本公开的示例性实施方案的钻井工具的远端；且

图6示出根据本公开的示例性实施方案的与钻头键接的图3的电子组件；

图7示出根据本公开的示例性实施方案的旋转导向钻井工具。

所示图仅是示例性的，且并不旨在断言或暗示关于其中可实现不同实施方案的环境、架构、设计或过程的任何限制。

具体实施方式

本公开包括钻井工具的各种实施方案，其使得电子传感器(诸如在随钻测井(LWD)和随钻测量(MWD)工具中使用的那些)能够位于更靠近钻井工具的远端。通常，钻头是钻柱的最低部件；马达、RSS或两者均位于钻头上方；且LWD/MWD工具位于马达上方。因此，传感器距离钻头有一定距离。因此，由传感器报告的状态(诸如方向、倾斜度和方位角、输出)可能不真正代表钻头当前的状态。借助位于更靠近钻井工具的远端的传感器，从更靠近钻头的位置感测状态，且所述状态提供更准确且及时的测量数据。改进的数据允许更有效地控制钻井系统，从而最终导致更有效的钻井操作。例如，在钻头从一个地层移动至另一地层时，近钻头传感器允许在区分岩层时增加实时性，以及钻头的地层性质和位置的改进估计。

在钻井工具的一些实施方案中，电子传感器安置在钻井工具的钻头附近、与钻头相邻、在钻头内或部分地在钻头内。本文公开的钻井工具能够提供MWD和LWD功能，从而潜在地消除了在钻井系统中对单独MWD/LWD工具的需要。

图1A是代表性井场100的正视图，其中井筒114可由钻井工具钻取。诸如旋转台、钻井流体泵和钻井流体罐(未明确示出)的各种类型的钻井设备可位于井场100处。例如，井场100可包括陆地钻机102，但本公开的井下钻井工具可在其它类型的井场处使用，诸如在海上平台、钻井船、半潜式钻井台和钻井驳船上使用。

可使用钻柱103和井底钻具组件(BHA)120(其包括下端处的钻头101)来使用常规和/或定向钻井技术形成各种各样的井筒。术语“定向钻井“可用于描述钻取井筒或井筒的部分，其具有在钻井时可控地改变方向的能力。可使用定向钻井来进入单个井筒114内的多个目标储层，或者到达经由垂直井筒难以进入的储层。

BHA 120还可包括用以进行定向钻井的旋转导向钻井系统123。旋转导向钻井系统123可使用摆动钻头方法来通过弯曲穿过旋转导向钻井系统123的轴来使钻头101的方向相对于旋转导向钻井系统123的壳体而变化。在一些实施方案中，旋转导向钻井系统123可使用推靠钻头方法，该方法利用工具外侧的衬垫压靠井筒，使得钻头在相对侧上压迫来使方向改变。