[發(fā)明專利]井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880051550.2
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN111183268B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.D.馬歇爾;E.G.帕金;G.C.唐頓;D.C.霍伊爾;N.維拉辛哈;D.P.切斯納特
• 申請（專利權(quán)）人: 斯倫貝謝技術(shù)有限公司
• 主分類號: E21B7/06
• 分類號: E21B7/06;E21B23/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王增強

一種井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括基本為管狀的殼體；位于基本為管狀的殼體內(nèi)的軸；第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承構(gòu)造成支撐所述軸相對于所述殼體的旋轉(zhuǎn)。第一軸承、第二軸承、軸和殼體在其之間至少部分地限定一室。該系統(tǒng)還包括至少一個結(jié)構(gòu)，該至少一個結(jié)構(gòu)在軸向上位于第一軸承和第二軸承之間，并且被構(gòu)造成響應(yīng)于傳遞至室的壓力而從殼體的外部延伸。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求序列號為62/525,121；62/525,140；62/525,143；和62/525,148的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其中的每個都于2017年6月26日提交。這些優(yōu)先權(quán)臨時申請中的每個的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

背景技術(shù)

從陸地上勘探和開采石油、天然氣或地?zé)崮艹练e物通常涉及在地下鉆出孔。為此，通常將鉆頭固定到從井架懸掛的鉆柱的端部。鉆頭可旋轉(zhuǎn)以接合并破碎其中形成井眼的陸地并允許鉆頭前進。當(dāng)鉆頭前進穿過陸地時，通常可能需要將鉆頭引向沉積物或使其遠(yuǎn)離障礙物。為此，鉆頭的旋轉(zhuǎn)軸線通常必須偏離其相應(yīng)鉆孔的中心線，使得鉆頭比另一側(cè)更多地接合鉆孔的一側(cè)。此外，鉆頭的旋轉(zhuǎn)軸線自身偏離鉆孔的中心線并導(dǎo)致鉆孔偏離其預(yù)期路徑的情況并不少見。因此，將鉆頭朝向其相應(yīng)的鉆孔的中心線轉(zhuǎn)向回可能是有利的。

因此，已經(jīng)開發(fā)了各種井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以為了主動地使鉆頭軸線從井眼中心線移動或使其返回到井眼中心線的目的。這樣的井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)利用了各種不同的技術(shù)。一種常見的技術(shù)是推開井眼的內(nèi)壁，鉆頭沿與鉆頭打算去往的方向相反的方向行進穿過該井眼的內(nèi)壁。例如，一結(jié)構(gòu)可以從鉆柱的側(cè)面徑向地延伸，推向井眼的內(nèi)壁并且沿相反的徑向方向推動鉆頭。當(dāng)鉆頭被徑向推動時，它可能趨于使井眼不均勻地破碎，從而使井眼向期望的方向轉(zhuǎn)向。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可延伸結(jié)構(gòu)越靠近鉆頭放置，其延伸會對鉆頭的影響就越大。因此，已經(jīng)進行了幾次嘗試以使可延伸結(jié)構(gòu)盡可能地靠近它們各自的鉆頭。但是，這樣的放置通常留給其他設(shè)備例如控制系統(tǒng)等的空間很小。在許多情況下，控制系統(tǒng)或其他設(shè)備的位置遠(yuǎn)離可延伸結(jié)構(gòu)，會使電線和/或流體通道復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的實施例可以提供一種井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括基本為管狀的殼體；定位在基本為管狀的殼體內(nèi)的軸；第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承構(gòu)造成支撐所述軸相對于所述殼體的旋轉(zhuǎn)。第一軸承、第二軸承、軸和殼體在其之間至少部分地限定室。該系統(tǒng)還包括至少一個結(jié)構(gòu)，該至少一個結(jié)構(gòu)在軸向上位于第一軸承和第二軸承之間，并且被構(gòu)造成響應(yīng)于傳遞至室的壓力而從殼體的外部向外延伸。

本公開的實施例還可以提供一種鉆井系統(tǒng)，該鉆井系統(tǒng)包括鉆頭；聯(lián)接至鉆頭的軸，其中軸的旋轉(zhuǎn)使鉆頭旋轉(zhuǎn)；以及圍繞軸的至少一部分定位的基本管狀的殼體。軸和鉆頭相對于殼體是可旋轉(zhuǎn)的。該系統(tǒng)還包括第一軸承和第二軸承，第一軸承和第二軸承構(gòu)造成支撐軸相對于殼體的旋轉(zhuǎn)。第一軸承、第二軸承、軸和殼體在其之間至少部分地限定室。該系統(tǒng)還包括一個或多個徑向可延伸的柱塞，該柱塞軸向地定位在第一軸承和第二軸承之間并與室壓力傳遞，該一個或多個柱塞被構(gòu)造成響應(yīng)于傳遞至室的壓力而從殼體的外部向外延伸，以及構(gòu)造成控制室和可徑向延伸的柱塞之間的壓力傳遞的閥。

本公開的實施例還可以提供一種用于轉(zhuǎn)向鉆頭的方法，包括將鉆頭和井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部署到井眼中。該系統(tǒng)包括大體上管狀的殼體；位于大體上管狀的殼體內(nèi)的軸；第一軸承和第二軸承，第一軸承和第二軸承構(gòu)造成支撐軸相對于殼體的旋轉(zhuǎn)。第一軸承、第二軸承、軸和殼體在其之間至少部分地限定室。該系統(tǒng)還包括至少一個結(jié)構(gòu)，該至少一個結(jié)構(gòu)在軸向上位于第一軸承和第二軸承之間，并且被構(gòu)造成響應(yīng)于傳遞至室的壓力而從殼體的外部向外延伸。該方法還包括使鉆井流體流入井下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，使得使軸相對于管狀殼體旋轉(zhuǎn)，其中，軸的旋轉(zhuǎn)使鉆頭旋轉(zhuǎn)；以及致動閥，以便允許室與至少一個結(jié)構(gòu)之間的壓力傳遞，使得至少一個可延伸結(jié)構(gòu)徑向向外延伸并接合井眼。