[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910588911.3
• 申請(qǐng)日: 2019-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110671045B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·H·比特里斯頓;A·B·約翰遜;M·凱莉斯塔;R·布亞里格;J·西勒爾;H·M·帕那耶希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 斯倫貝謝技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): E21B7/04
• 分類號(hào): E21B7/04
• 代理公司: 北京世峰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11713
• 代理人: 卓霖;張春媛

一種鉆井系統(tǒng)，包括穿過(guò)巖石鉆孔的鉆頭。軸聯(lián)接到所述鉆頭，其中所述軸將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到所述鉆頭。外殼接收所述軸的至少一部分。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)控制所述鉆頭的鉆井方向。所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)包括導(dǎo)向套管，所述導(dǎo)向套管與所述外殼聯(lián)接和分離以控制所述鉆頭的鉆井方向。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2018年7月2日申請(qǐng)的標(biāo)題為“Rotary Steering Systems andMethods”的美國(guó)專利申請(qǐng)第16/025,480號(hào)的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，所述專利申請(qǐng)以引用的方式全文并入本文中。

背景技術(shù)

這部分旨在向讀者介紹本領(lǐng)域的各個(gè)方面，這些方面可能涉及下文所描述和/或所要求保護(hù)的本公開(kāi)的各個(gè)方面。據(jù)信，這一討論有助于向讀者提供背景信息，以促進(jìn)更好地理解本公開(kāi)的各個(gè)方面。因此，應(yīng)該理解，這些陳述應(yīng)該從這個(gè)角度來(lái)閱讀，而不是作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。

本公開(kāi)大體上涉及用于在地球地層中定向地鉆井孔的導(dǎo)向組件。定向鉆井是井孔從它將自然地采用的路徑的有意偏離，其可以包括對(duì)鉆頭的導(dǎo)向，使得其在預(yù)定方向上行進(jìn)。在許多行業(yè)中，可能需要穿過(guò)地球地層定向地鉆井孔，以便例如避開(kāi)障礙物和/或到達(dá)巖石地層中的預(yù)定位置。

在石油和天然氣行業(yè)中，將井孔鉆到地球中以接近地球表面下方的自然資源(例如，石油、天然氣、水)。可以在陸地上或在海底環(huán)境中鉆這些井孔。為了為井鉆井孔，將鉆機(jī)定位成靠近自然資源。鉆機(jī)懸吊聯(lián)接到鉆柱的鉆頭并對(duì)鉆頭提供動(dòng)力，所述鉆頭穿過(guò)沉積物和/或巖石的一個(gè)或多個(gè)層而鉆孔。在接近資源之后，將鉆柱和鉆頭從井中撤出并安裝生產(chǎn)設(shè)備。自然資源接著可以流動(dòng)到地面和/或被泵送到地面以供運(yùn)輸和進(jìn)一步處理。

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了定向鉆井技術(shù)以使得能夠利用單個(gè)鉆機(jī)從同一地面位置鉆多個(gè)井，和/或使井筒橫向地延伸穿過(guò)其所要目標(biāo)地層以獲得改進(jìn)的資源回收。每個(gè)井孔可以通過(guò)改變鉆井方向而在地面與目標(biāo)儲(chǔ)層之間的不同深度處多次改變方向。井可以接近不同位置處的相同的地下儲(chǔ)層和/或不同的油氣儲(chǔ)層。例如，因?yàn)樨Q立和拆卸鉆機(jī)可以是耗時(shí)的并且代價(jià)昂貴，所以利用常規(guī)的鉆井技術(shù)來(lái)接近多個(gè)小的儲(chǔ)層可能不太經(jīng)濟(jì)。然而，從單個(gè)位置鉆多個(gè)井和/或鉆在其目標(biāo)儲(chǔ)層內(nèi)具有橫向區(qū)段的井的能力可以減少成本和環(huán)境影響。

發(fā)明內(nèi)容

下文闡述了本文中公開(kāi)的某些實(shí)施方案的概述。應(yīng)理解，這些方面僅被呈現(xiàn)來(lái)向讀者提供這些某些實(shí)施方案的簡(jiǎn)要概述，并且這些方面并不意圖限制本公開(kāi)的范圍。實(shí)際上，本公開(kāi)可以涵蓋下文可能未闡述的多個(gè)方面。

本公開(kāi)大體上涉及用于定向地鉆井孔的系統(tǒng)和方法。在實(shí)施方案中，一種鉆井系統(tǒng)包括穿過(guò)巖石鉆孔的鉆頭。軸聯(lián)接到所述鉆頭，其中所述軸將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到所述鉆頭。外殼接收所述軸的至少一部分。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)包括導(dǎo)向套管，所述導(dǎo)向套管與所述外殼聯(lián)接和分離以控制所述鉆頭的鉆井方向。在實(shí)施方案中，一種用于控制鉆頭的鉆井方向的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)包括導(dǎo)向套管，所述導(dǎo)向套管與外殼聯(lián)接和分離。聯(lián)接到所述導(dǎo)向套管的導(dǎo)向墊隨所述導(dǎo)向套管旋轉(zhuǎn)并與所述鉆頭形成導(dǎo)向角。

在其他實(shí)施方案中，一種控制鉆頭的鉆井方向的方法可以包括將導(dǎo)向套管與外殼分開(kāi)，其中所述導(dǎo)向套管包括與所述鉆頭形成導(dǎo)向角的導(dǎo)向墊。在實(shí)施方案中，本公開(kāi)的方法還可以致動(dòng)活塞以相對(duì)于所述導(dǎo)向套管的中心軸線徑向地移動(dòng)以限制所述導(dǎo)向墊的旋轉(zhuǎn)。

下文參考圖1-9提供了關(guān)于本公開(kāi)的導(dǎo)向系統(tǒng)和方法的操作的額外細(xì)節(jié)。

可以關(guān)于本公開(kāi)的各個(gè)方面進(jìn)行上述特征的各種改進(jìn)。其他特征也可以并入在這些各個(gè)方面中。這些改進(jìn)和額外特征可以單獨(dú)進(jìn)行或以任何組合進(jìn)行。例如，下文關(guān)于所示實(shí)施方案中的一個(gè)或多個(gè)討論的各種特征可以單獨(dú)或以任何組合并入到本公開(kāi)的上述方面中的任一者中。上文呈現(xiàn)的簡(jiǎn)要概述僅旨在使讀者熟悉本公開(kāi)的實(shí)施方案的某些方面和上下文，而不是限制所要求保護(hù)的主題。

附圖說(shuō)明

當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本公開(kāi)的各種特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，類似的符號(hào)表示所有附圖中類似的部分，其中：