[發(fā)明專利]具有地層接口構(gòu)件和控制系統(tǒng)的井下旋轉(zhuǎn)式鉆井設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180051342.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN103221626A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杰弗里·克勞森;喬納森·瑞恩·普里爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國民油井華高有限公司
• 主分類號(hào): E21B7/08
• 分類號(hào): E21B7/08
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 高偉;陸弋

1.一種旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，包括：

（a）控制組件，所述控制組件設(shè)置在具有下端的筒狀殼體內(nèi)；

（b）導(dǎo)向部，所述導(dǎo)向部具有中央軸向通道、安裝到所述殼體的所述下端的上端以及可連接到切削結(jié)構(gòu)的下端，所述導(dǎo)向部容納一個(gè)或更多個(gè)可沿徑向延伸的活塞，并且所述導(dǎo)向部具有在數(shù)目上與活塞對(duì)應(yīng)的一個(gè)或更多個(gè)流體通道，其中每個(gè)流體通道從所述導(dǎo)向部的所述上端向下延伸，以允許活塞致動(dòng)流體向相關(guān)聯(lián)的活塞流動(dòng)；和

（c）流體計(jì)量裝置，所述流體計(jì)量裝置與所述導(dǎo)向部的所述上端相關(guān)聯(lián)并與所述控制組件以可操作的方式接合，以用于選擇性地計(jì)量從所述殼體進(jìn)入在所述導(dǎo)向部中的所述流體通道中的一個(gè)或更多個(gè)流體通道中的活塞致動(dòng)流體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，所述流體計(jì)量裝置包括：

（a）下部套筒，所述下部套筒固定到所述導(dǎo)向部的所述上端或與所述導(dǎo)向部的所述上端成整體，所述下部套筒具有筒狀孔和在數(shù)目上與在所述導(dǎo)向部中的所述流體通道對(duì)應(yīng)的一個(gè)或更多個(gè)流體入口；和

（b）上部套筒，所述上部套筒具有帶筒狀孔的筒狀部分，所述筒狀部分具有帶流體計(jì)量開口的側(cè)壁，所述筒狀部分以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在所述下部套筒的所述孔內(nèi)，使得隨著所述上部套筒的旋轉(zhuǎn)，所述上部套筒的所述孔會(huì)經(jīng)由所述流體計(jì)量開口與在所述下部套筒中的每個(gè)流體入口順序地流體連通，從而允許活塞致動(dòng)流體順序地流入每個(gè)流體通道。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，所述上部套筒能夠相對(duì)于所述下部套筒在以下位置之間沿軸向移動(dòng)：

（a）上部位置，所述上部位置允許流體同時(shí)流入所有流體入口；

（b）中間位置，所述中間位置允許流體一次僅流入一個(gè)流體入口，如權(quán)利要求2所述的那樣；和

（c）下部位置，所述下部位置防止流體流入所述流體入口中的任何流體入口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，所述流體計(jì)量裝置包括：

（a）下板，所述下板具有中央開口，所述下板被固定到所述導(dǎo)向部的所述上端或與所述導(dǎo)向部的所述上端成整體，其中所述下板的中央開口與在所述導(dǎo)向部中的所述軸向通道流體連通，所述下部套筒具有在數(shù)目上與在所述導(dǎo)向部中的所述流體通道對(duì)應(yīng)的一個(gè)或更多個(gè)流體入口；和

（b）上板，所述上板具有中央開口和沿徑向偏移的流體計(jì)量孔，所述上板可相對(duì)于所述下板旋轉(zhuǎn)并與所述下板相接觸，使得隨著所述上板的旋轉(zhuǎn)，所述流體計(jì)量孔會(huì)與在所述下板中的每個(gè)流體入口順序地流體連通，從而允許活塞致動(dòng)流體順序地流入每個(gè)流體通道。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，所述上板能夠沿軸向離開所述下板地移動(dòng)以允許流體流動(dòng)通過所述上板的所述中央開口并同時(shí)流入所有流體入口。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，反作用襯墊被與每個(gè)活塞相關(guān)聯(lián)地安裝到所述導(dǎo)向部，以便當(dāng)所述活塞響應(yīng)于活塞致動(dòng)流體流動(dòng)通過在所述導(dǎo)向部中的相關(guān)聯(lián)的流體通道而沿徑向延伸時(shí)，所述活塞會(huì)反作用于所述反作用襯墊并使所述反作用襯墊沿徑向偏轉(zhuǎn)離開所述導(dǎo)向部。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，所述反作用襯墊包括以彈性方式安裝到所述導(dǎo)向部的柔性構(gòu)件。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，所述反作用襯墊包括鉸接構(gòu)件，所述鉸接構(gòu)件能夠繞與所述導(dǎo)向部的縱向軸線平行的鉸接軸線樞轉(zhuǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，進(jìn)一步包括偏壓裝置，所述偏壓裝置用于在活塞致動(dòng)流體向所述活塞的流動(dòng)停止時(shí)使所述活塞縮回到所述導(dǎo)向部中。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)式可導(dǎo)向鉆井設(shè)備，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)活塞中的至少一個(gè)活塞是兩件式活塞組件，所述兩件式活塞組件包括：

（a）內(nèi)部構(gòu)件，所述內(nèi)部構(gòu)件被安裝到所述導(dǎo)向部以相對(duì)于所述導(dǎo)向部處于沿徑向固定的位置；和

（b）外部構(gòu)件，所述外部構(gòu)件與所述內(nèi)部構(gòu)件同軸接合以能夠相對(duì)于所述內(nèi)部構(gòu)件沿軸向且向外延伸，并且能夠相對(duì)于所述導(dǎo)向部沿徑向向外延伸；

并且其中，所述活塞組件結(jié)合有行程限制裝置，所述行程限制裝置限制所述外部構(gòu)件相對(duì)于所述內(nèi)部構(gòu)件和所述導(dǎo)向部的沖程。