[發(fā)明專利]配備有儀器的鉆井系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380032167.X
• 申請(qǐng)日: 2013-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN104395548B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·佩林;C·C·博加特;M·皮爾斯;O·柏林瑟夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普拉德研究及開發(fā)股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B17/05
• 分類號(hào): E21B17/05;E21B19/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 盧亞靜

背景技術(shù)

通過(guò)鉆一個(gè)穿透含油地層的井，而從地下地質(zhì)地層(被稱為儲(chǔ)層)中獲取諸如油及天然氣的烴流體。受控轉(zhuǎn)向或定向鉆井技術(shù)被用于油、水及天然氣行業(yè)中，以到達(dá)并非位于井口正下方的源頭。在制備一個(gè)或一系列具有狗腿彎折或其他類型的斜井區(qū)段的井眼時(shí)，已經(jīng)采用多種導(dǎo)向系統(tǒng)來(lái)提供對(duì)鉆井方向的控制。

發(fā)明內(nèi)容

一般地，本發(fā)明提供了一種在多種應(yīng)用中用于鉆井眼或其他類型的孔的系統(tǒng)及方法。設(shè)計(jì)了一種導(dǎo)向系統(tǒng)，其具有通過(guò)萬(wàn)向接頭耦接于鉆頭軸的主軸。傳感器系統(tǒng)被安裝于所述導(dǎo)向系統(tǒng)上，且包括至少一個(gè)定位成在鉆井過(guò)程中測(cè)量諸如鉆壓和/或鉆頭扭矩參數(shù)的期望參數(shù)的傳感器。

然而，在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明教導(dǎo)的前提下，可能有多種修改。相應(yīng)地，權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍意圖包含這樣的修改。

附圖說(shuō)明

此后將參照附圖描述某些實(shí)施例，其中相同的參考標(biāo)記表示相同的元件。然而應(yīng)該理解，附圖示出了本文描述的多種實(shí)施方式，并且不意圖限制本文描述的多種技術(shù)的范圍，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可以采用導(dǎo)向系統(tǒng)的實(shí)施例的井場(chǎng)系統(tǒng)；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于定向鉆井的裝備有儀器的導(dǎo)向系統(tǒng)的一個(gè)例子的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于連接所述導(dǎo)向系統(tǒng)的構(gòu)件的萬(wàn)向接頭內(nèi)的交叉件的一個(gè)示例的視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3中示出的交叉件的另一個(gè)圖示，其表示有力在另一個(gè)方向作用于所述交叉件上；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有儀器的交叉件的截面圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有不同儀器布置的交叉件的另一截面圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的由于作用于所述導(dǎo)向系統(tǒng)的萬(wàn)向接頭上的應(yīng)變所引起的應(yīng)變測(cè)量的匯總表；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的通過(guò)結(jié)合有儀器的萬(wàn)向接頭而耦接至輸出軸的主軸的示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基本上沿圖8中的線9-9所作的截面圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的通過(guò)結(jié)合有另一類型布置的儀器的萬(wàn)向接頭而耦接至輸出軸的主軸的示意圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的通過(guò)結(jié)合有另一類型布置的儀器的萬(wàn)向接頭而耦接至輸出軸的主軸的示意圖；

圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示出了與所述導(dǎo)向系統(tǒng)的撓性管結(jié)合的儀器的示意圖。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于連接所述導(dǎo)向系統(tǒng)的構(gòu)件的萬(wàn)向接頭內(nèi)的交叉件的另一個(gè)示例的示圖；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于連接所述導(dǎo)向系統(tǒng)的構(gòu)件的萬(wàn)向接頭內(nèi)的交叉件的另一個(gè)示例的示圖；以及

圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖14中示出的交叉件的另一個(gè)圖示，其示出了有力在側(cè)向上作用于所述交叉件上。

具體實(shí)施方式

在以下的描述中，陳述了多個(gè)細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在沒有這些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施所述系統(tǒng)和/或方法，并且基于所述實(shí)施例的多個(gè)變型或修改是可能的。

本文的公開總體上涉及關(guān)于導(dǎo)向系統(tǒng)的系統(tǒng)及方法，其可以被用于能夠定向鉆出井孔(便如，井眼)。所述系統(tǒng)和方法將儀器與所述導(dǎo)向系統(tǒng)結(jié)合，以提供關(guān)于鉆井操作的信息。舉例來(lái)說(shuō)，所述導(dǎo)向系統(tǒng)可以包括通過(guò)萬(wàn)向接頭耦接于輸出軸(例如鉆頭軸)的主軸；并且可以將儀器與所述萬(wàn)向接頭和/或?qū)蛳到y(tǒng)的其他構(gòu)件相結(jié)合，以提供期望參數(shù)的數(shù)據(jù)。在一些應(yīng)用中，所述儀器可以被用于幫助評(píng)估諸如鉆壓及鉆頭扭矩的參數(shù)。所述儀器還可以被設(shè)置為檢測(cè)作用于諸如所述萬(wàn)向接頭上的側(cè)向力。可以通過(guò)安裝于所述主軸、輸出軸和/或連接所述主軸及所述輸出軸的萬(wàn)向接頭上的傳感器執(zhí)行這些多種測(cè)量。為了便于選擇合適的傳感器，所述傳感器可以被置于相應(yīng)的構(gòu)件上并被封裝于油中，以避免任何來(lái)自環(huán)境(例如鉆井泥漿)的污染。

在一些鉆井應(yīng)用中，可以實(shí)時(shí)測(cè)量所述鉆壓及鉆頭扭矩參數(shù)。根據(jù)井眼條件，所述儀器系統(tǒng)可以隨井下參數(shù)(例如壓力及溫度)的影響自補(bǔ)償或被校正。對(duì)于定向鉆井應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)測(cè)量所述導(dǎo)向系統(tǒng)的傾角以獲得工具面。例如，所述儀器系統(tǒng)可以被用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)工具上，以便當(dāng)鉆傾斜井眼時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)工具的傾角。