專利名稱：推力控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及控制推力發(fā)生部件的井下工具。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及吸收由井下工具產(chǎn)生的推力的設(shè)備，其中井下工具帶有泥漿馬達(dá)和/或推進(jìn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，烴類地下礦床的開采需要數(shù)百或許數(shù)千英尺深度鉆孔的礦井結(jié)構(gòu)。一種為打井活動(dòng)設(shè)置的已知系統(tǒng)包括井底鉆具組件(BHA)，該組件通過(guò)柔軟的控制管纜系到地面支撐設(shè)備上。該BHA可以是自動(dòng)推進(jìn)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用適合于碎裂地層的泥土以及巖石鉆頭來(lái)形成鉆孔。在第09/081,981號(hào)美國(guó)申請(qǐng)中描述了一個(gè)這樣的系統(tǒng)，其中該申請(qǐng)題目為“Well System”，于1998年5月提交，在這里為各種目的參照引入該申請(qǐng)。該系統(tǒng)優(yōu)選的是包括鉆頭、使鉆頭旋轉(zhuǎn)的井下裝置以及抵抗鉆孔底部而推動(dòng)鉆頭的井下裝置。一個(gè)典型的方案是利用使鉆頭旋轉(zhuǎn)的容積式馬達(dá)(如“泥漿馬達(dá)”)和在鉆頭上產(chǎn)生推力或者重力(WOB)的牽引機(jī)。在這些系統(tǒng)中，高壓鉆井流體經(jīng)過(guò)控制管纜運(yùn)送到BHA上。在經(jīng)過(guò)BHA后，鉆井流體經(jīng)過(guò)位于鉆頭的噴嘴流出，同時(shí)具有回流的鉆井流體通過(guò)形成在控制管纜和井壁之間的環(huán)腔回到地面。該泥漿馬達(dá)和牽引機(jī)利用流過(guò)控制管纜鉆井流體作為它們的動(dòng)力源。
其中兩個(gè)或更多部件共用一個(gè)共同液壓流體供給源的系統(tǒng)具有一定的缺點(diǎn)。下面參見圖1，圖1示意地示出了容易具有這些缺點(diǎn)的典型液壓回路。該液壓回路包括一個(gè)流體管線10、一個(gè)具有壓力腔12和活塞頭13的牽引機(jī)11、一個(gè)具有包括轉(zhuǎn)子15的動(dòng)力段18的泥漿馬達(dá)14以及鉆頭16。鉆井流體經(jīng)過(guò)流體管線10和泥漿馬達(dá)14流到鉆頭16。一部分鉆井流體經(jīng)由管線17轉(zhuǎn)遞到牽引機(jī)11上。當(dāng)鉆井流體進(jìn)入壓力腔12時(shí)，活塞頭13驅(qū)動(dòng)鉆頭16進(jìn)入到地層內(nèi)。流過(guò)泥漿馬達(dá)14的鉆井流體導(dǎo)致動(dòng)力-段轉(zhuǎn)子15以及連接的鉆頭16旋轉(zhuǎn)。因此，泥漿馬達(dá)14利用了穿過(guò)動(dòng)力-段轉(zhuǎn)子15的壓力差，來(lái)誘發(fā)鉆頭16旋轉(zhuǎn)，而牽引機(jī)11利用在腔12內(nèi)的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)活塞頭13以及鉆頭16進(jìn)入到地層內(nèi)。
由于牽引機(jī)11和泥漿馬達(dá)14從共同的液壓流體管線10中抽吸，在泥漿馬達(dá)14中的不穩(wěn)定運(yùn)行條件可以在牽引機(jī)11中引起相應(yīng)的不穩(wěn)性，反之亦然。例如，在鉆井操作期間，該BHA可遇到特別難于碎裂的具有泥土和巖石的地層。壓到這些硬物體上來(lái)鉆地層的鉆頭16勢(shì)必增大需要抵抗地層而轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭的扭矩。鉆頭扭矩的增大導(dǎo)致穿過(guò)泥漿馬達(dá)14的動(dòng)力段18的壓力差合成增加。當(dāng)穿過(guò)泥漿馬達(dá)14的壓力差增加時(shí)，在泥漿馬達(dá)14上游流體管線10中的鉆井流體的壓力也增加。牽引機(jī)11接收這些來(lái)自通連流體管線10的管線17的較高壓力鉆井流體。由于鉆井流體壓力和牽引機(jī)推力直接相關(guān)，因此，該增大的壓力使?fàn)恳龣C(jī)11更重地抵抗地層并以更快地速率驅(qū)動(dòng)鉆頭16。在推進(jìn)的牽引機(jī)速率上的增加進(jìn)一步促進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭16而需要的扭矩的增加，由此形成了反饋效果，這最終引起鉆頭停轉(zhuǎn)或者縮短如泥漿馬達(dá)14等BHA部件的使用壽命。
一些系統(tǒng)只在泥漿馬達(dá)上面的BHA中包括有沖擊吸收器或者阻尼器。這些沖擊吸收器或者阻尼器有時(shí)是貝氏彈簧，該貝氏彈簧降低了電機(jī)和上述工具之間的彈簧應(yīng)變率。然而，把彈簧僅僅放置在泥漿馬達(dá)的上面增加了鉆柱的長(zhǎng)度，同時(shí)還需要額外的連接件。同時(shí)還需要傳遞轉(zhuǎn)矩的附加的花鍵。另外，牽引機(jī)仍然通過(guò)在鉆頭上的重量來(lái)推動(dòng)鉆頭，有可能具有上述討論到的同樣問(wèn)題。在每個(gè)支座上具有阻尼器的牽引機(jī)每當(dāng)支座與井壁脫離時(shí)允許每個(gè)阻尼器重新調(diào)節(jié)，以便阻尼移動(dòng)的附加長(zhǎng)度可使推進(jìn)的牽引機(jī)速率減慢到鉆井速度。此外，由于具有較低的彎曲剛度，以及花鍵聯(lián)接的圓周松動(dòng)，在下面鉆頭的方向控制能力也降低了。
本發(fā)明針對(duì)上述討論到在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的這些以及相關(guān)不足而設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特征是一個(gè)在推力裝置和支座裝置之間設(shè)置的推力吸收器。通常，該推力裝置和固定裝置協(xié)作來(lái)軸向地移動(dòng)一個(gè)管。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該推力吸收器包括一個(gè)固定到固定裝置上的封閉件和一個(gè)連接到該推力裝置上的保持件。在封閉件設(shè)置有一個(gè)偏壓件，該偏壓件設(shè)計(jì)成當(dāng)預(yù)定狀態(tài)發(fā)生時(shí)吸收推力能量。具體地說(shuō)，當(dāng)該推力裝置為管提供一個(gè)推力但該管基本上不軸向移動(dòng)時(shí)，該推力裝置可能遇到上沖斷層條件。當(dāng)上沖斷層條件出現(xiàn)時(shí)，該偏壓件由該管壓縮，由此吸收否則將要施加給該管的推力。此外，通過(guò)吸收該推力，該壓力增量大幅降低。該壓力增量的減少降低了牽引機(jī)前進(jìn)速率的增大，從而該牽引機(jī)速率被調(diào)整并使該系統(tǒng)更穩(wěn)定的。而且，對(duì)于具有多個(gè)推力裝置的井底鉆具組件，可為每個(gè)這樣的推力裝置提供一個(gè)推力吸收器。
在一個(gè)第一和第二可選實(shí)施例中，該推力吸收器還包括兩個(gè)限制推力吸收器移動(dòng)速度的不同的結(jié)構(gòu)。一旦經(jīng)過(guò)吸收器的外部載荷釋放，該推力吸收器被特別地限制。
在一個(gè)第三可選實(shí)施例中，該推力吸收器還包括一個(gè)布置在封閉件內(nèi)的第二偏壓件。特別是，當(dāng)該管在與牽引機(jī)預(yù)定向前方向相反的方向移動(dòng)時(shí)，第二偏壓件限制推力吸收器的移動(dòng)。通過(guò)防止由于推力吸收器移動(dòng)而產(chǎn)生的沖程長(zhǎng)度損失，第二偏壓件實(shí)現(xiàn)大部分長(zhǎng)度的推力器沖程。
本發(fā)明包括能克服現(xiàn)有裝置各種問(wèn)題的特征和優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合。在閱讀以下發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明后，并通過(guò)參見附圖，如上所述各種的特征以及其它特征對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。


為了更詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，下面參考附圖，其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)液壓回路的示意圖，其中該液壓回路包括一個(gè)牽引機(jī)、一個(gè)泥漿馬達(dá)以及根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的鉆頭；圖2是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的位于井孔內(nèi)的井底鉆具組件示意圖；圖3A為帶有根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的前推力調(diào)節(jié)器的牽引機(jī)剖面圖；圖3B為帶有根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的后推力調(diào)節(jié)器的牽引機(jī)剖面圖；圖4A為帶有根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的前推力調(diào)節(jié)器的剖面圖；圖4B為根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的后推力調(diào)節(jié)器的剖面圖；圖5A為前推力調(diào)節(jié)器的第一可選實(shí)施例的上-半部剖面圖；圖5B為后推力調(diào)節(jié)器的第一可選實(shí)施例的上-半部剖面；圖6A為根據(jù)第一和第二可選實(shí)施例構(gòu)造的在第一位置中推力調(diào)節(jié)器保持件孔的放大剖面圖；圖6B為根據(jù)第一和第二可選實(shí)施例構(gòu)造的在第二位置中推力調(diào)節(jié)器保持件孔的放大剖面圖；圖7A為前推力調(diào)節(jié)器的第二可選實(shí)施例的上-半部剖面圖；圖7B為后推力調(diào)節(jié)器的第二可選實(shí)施例的上-半部剖面圖；圖8A為前推力調(diào)節(jié)器的第三可選實(shí)施例的上-半部剖面圖；以及圖8B為后推力調(diào)節(jié)器的第三可選實(shí)施例的上-半部剖面圖；具體實(shí)施方式
雖然本發(fā)明可用于各種情況，但本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可結(jié)合到適合于在地層中形成井孔的鉆井工具中而使用。然而，應(yīng)該知道的是，以下描述的裝置僅僅是本發(fā)明可有力的應(yīng)用于其中的許多中的一種。
首先參見圖2，圖2示出了井底鉆具組件(BHA)，該井底鉆具組件位于形成在地層24中的井孔22內(nèi)，該井孔22具有壁26和井底部28。示例的BHA裝置在以下文獻(xiàn)中討論過(guò)在1998年5月20日提交的題目為“WellSystem”的第09/081,981號(hào)的美國(guó)專利申請(qǐng)以及在1999年12月20日提交的題目為“Three Dimensional Steering System”的第09/467,588號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)。這兩個(gè)申請(qǐng)?jiān)谶@里為各種目的而參照引用。BHA20包括一個(gè)鉆頭30、一個(gè)測(cè)試裝置32、一個(gè)泥漿馬達(dá)34、一個(gè)牽引機(jī)36及其他如遙控系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)處理器的輔助裝置38?？刂乒芾|40把BHA20連接到地面上。為了方便起見，BHA20或者它的任何部件在方向“D”的移動(dòng)是用來(lái)表示BHA20朝井底28(孔底)移動(dòng)。BHA20或者它的任何部件在方向“U”的移動(dòng)是用來(lái)表示BHA20遠(yuǎn)離井底28(孔口)移動(dòng)。
利用通過(guò)控制管纜40從地面抽出的高壓鉆井流體(即“泥漿”)，BHA20的各種裝置和機(jī)構(gòu)可被激發(fā)。在普通的操作下，這些鉆井流體流過(guò)控制管纜40，經(jīng)過(guò)BHA20，在鉆頭30經(jīng)過(guò)噴嘴(未示出)流出。該鉆井流體經(jīng)過(guò)由井孔壁26和控制管纜40形成的環(huán)腔25返回井口，并帶有通過(guò)鉆頭30對(duì)著井底部28的切割作用而形成的切割下的泥土和巖石。泵送到井下的鉆井泥漿通常具有較高壓力。該高壓可能通過(guò)如牽引機(jī)36和泥漿馬達(dá)34的BHA20的構(gòu)件變?yōu)槟芰?，其中這些構(gòu)件采用液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
下面參見圖2、3A和3B，圖中示出了安裝在牽引機(jī)36每一端上的前后推力調(diào)節(jié)器130、160的優(yōu)選方案。牽引機(jī)36用于把鉆井流體的液壓轉(zhuǎn)換成鉆頭30對(duì)于井底部28(圖2)的推力。通過(guò)牽引機(jī)36產(chǎn)生的推力由前推力調(diào)節(jié)器130和后推力調(diào)節(jié)器160來(lái)控制。在第6,003,606號(hào)美國(guó)專利“Puller-Thruster Downhole Tool”中討論了牽引機(jī)36、閥控制電路(未示出)及其他相關(guān)機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)，因此，為各種目的而參照引用該文獻(xiàn)。在第3,180,437號(hào)美國(guó)專利中也公開了牽引機(jī)裝置，該方案也為各種目的而在這里參照地引入。因此，僅僅泛泛參照牽引機(jī)36的結(jié)構(gòu)與操作。
典型的牽引機(jī)36可包括一個(gè)前支座60、一個(gè)后支座70、一個(gè)前推力器80和一個(gè)后推力器100，所有這些部件均位于一個(gè)心軸或者中心管50上。這些部件利用高壓鉆井流體而激發(fā)，這些流體經(jīng)過(guò)牽引機(jī)36利用閥回路(未示出)和關(guān)聯(lián)的管道(未示出)而流入。該閥回路和關(guān)聯(lián)的管道在下文中通稱為閥回路。閥回路可被編程來(lái)使?fàn)恳龣C(jī)36經(jīng)過(guò)井孔22(圖2)為鉆頭30和/或推進(jìn)BHA20傳送推力。
管50把由前后推力器80、100產(chǎn)生的推力傳遞到鉆頭30。管50包括一個(gè)中部52、第一和第二端部(56、58)以及在其中延伸的流動(dòng)孔54。第一和第二端部56、58包括用于井底鉆具組件20中相鄰部件的連接接口。例如，第一端部56可通過(guò)泥漿馬達(dá)34連接牽引機(jī)36。第二端部58可通過(guò)輔助裝置38連接牽引機(jī)36。流動(dòng)孔54提供了把鉆井流體經(jīng)過(guò)牽引機(jī)36輸送到鉆頭30的通道。當(dāng)前后推力器80、100以如下所述方式交替地把它們相應(yīng)的推力輸送到管50上時(shí)，管中部52在牽引機(jī)36內(nèi)可伸縮地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
前支座60把前推力器組件80相對(duì)于井壁26固定保持，而前推力器80推動(dòng)管50，后推力器組件100在井下朝井底28運(yùn)動(dòng)(即方向“D”)。前支座60包括鉆孔保持組件62和一個(gè)外殼64。該牽引機(jī)36閥回路把高壓鉆井流體引入到作為鉆孔保持組件62一部分的致動(dòng)組件內(nèi)，并從其中引出。鉆孔保持組件62可包括徑向地延伸的楔形部件或者可膨脹的囊狀的夾具。導(dǎo)入鉆井流體可使鉆孔保持組件62延伸/膨脹并與井壁26接合。當(dāng)閥回路把鉆井流體排放到環(huán)腔25時(shí)，鉆孔保持組件62與井壁26脫離?？梢园搭愃品绞?，后支座70與井壁26接合，同時(shí)后推力器100推動(dòng)管50在井下朝井底部28運(yùn)動(dòng)。與前支座60一樣，后支座70包括鉆孔保持組件72和一個(gè)外殼74。
前推力器80產(chǎn)生推動(dòng)鉆頭30在井下抵抗井底部28的推力。前推力器80包括一個(gè)氣缸件82、一個(gè)活塞頭90、一個(gè)閉合件92和一個(gè)閥組件(未示出)。氣缸件82沿著管50環(huán)繞并自由滑動(dòng)，該部件82為具有一個(gè)前端83、一個(gè)內(nèi)腔84和一個(gè)后端85的桶狀部件。閉合件92被接納在氣缸件82的前端83內(nèi)，以密封內(nèi)腔84?；钊^90固定在管中部52上并位于腔84內(nèi)，以把腔84分成動(dòng)力段86和重置段88?；钊^90的沖程從挨著氣缸后端85的腔84內(nèi)開始，在挨著氣缸前端83結(jié)束它的沖程。為了得到精確控制的前進(jìn)速率，通過(guò)把預(yù)先確定量的鉆井流體噴射或“濺射”到動(dòng)力段86內(nèi)，閥回路開始了一個(gè)沖程。當(dāng)活塞頭90完成它的沖程，即到達(dá)前端83時(shí)，閥組件把鉆井流體引入到重置段88，以把活塞頭90壓回到最初位置。
大致與前推力器80方式相同，后推力器100產(chǎn)生推動(dòng)鉆頭30在井下向著井底部28的推力。后推力器100包括一個(gè)氣缸件102、一個(gè)活塞頭110、一個(gè)閉合件112和相關(guān)的閥組件(未示出)。氣缸件102沿著管50環(huán)繞并自由滑動(dòng)。氣缸件102為具有一個(gè)前端103、一個(gè)內(nèi)腔104和一個(gè)后端105的桶狀部件。閉合件112被接納在氣缸件102的后端105內(nèi)，以密封內(nèi)腔104?；钊^110直接安裝在管中部52上并位于腔104內(nèi)，以把腔104分成動(dòng)力段106和重置段108。活塞頭110的沖程從挨著氣缸后端105的腔104內(nèi)開始，在挨著氣缸前端103結(jié)束。通過(guò)把鉆井流體引入到動(dòng)力段106內(nèi)，閥組件開始了一個(gè)沖程。當(dāng)活塞頭110完成它的沖程，即到達(dá)前端103時(shí)，閥組件把鉆井流體引入到重置段108，以把活塞頭110壓回到最初位置。
參見圖3A和4A，前推力調(diào)節(jié)器130控制由前推力器80產(chǎn)生的推力，前推力調(diào)節(jié)器130包括一個(gè)外殼132、一個(gè)保持件134和至少一個(gè)彈簧136。外殼132包括第一端138、一個(gè)與管50形成環(huán)形區(qū)域142的后肩部140和一個(gè)腔144。該腔144不密封，然而可開始優(yōu)選容納有高溫油脂，如環(huán)狀鉆井流體的流體在操作中進(jìn)入腔144。外殼第一端部138通過(guò)螺紋連接或者其它合適的方法連接到前支座外殼64(圖3A)上。保持件134把推力在前推力器80和彈簧136之間傳遞。保持件134包括一個(gè)套管146和一個(gè)凸緣148，它們以活塞-氣缸方式圍繞管50并在外殼腔144內(nèi)布置。套管146通常是一個(gè)具有第一端部143和帶凸緣148的第二端部145的筒形構(gòu)件。套管146具有適合于支撐彈簧的外表面151。套管146的第一端部143貫穿后肩部140的環(huán)形區(qū)域142，并連接到前推力器80的閉合件92上。在套管146上的彈簧136布置在后肩部140和凸緣148之間。
當(dāng)在動(dòng)力段86的活塞頭90上施加液壓時(shí)，連接到活塞頭90上的管50在推力器80內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)管50在推力器80內(nèi)移動(dòng)時(shí)，通過(guò)前推力調(diào)節(jié)器130固定到前支座60的氣缸件82保持靜止。例如，如果由于在鉆頭和泥漿馬達(dá)上需要扭矩的原因而固定在管50上的鉆頭30停轉(zhuǎn)，則管50將停止其前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，由于在管50上來(lái)自井壁26的“U”方向曳力過(guò)大，則管50可能停止它的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。由于活塞頭90不再能夠移動(dòng)，液壓將使氣缸件82在大概遠(yuǎn)離鉆頭30方向移動(dòng)。當(dāng)氣缸件82相對(duì)于前支座60移動(dòng)時(shí)，在套管146上的凸緣148朝后肩部140滑動(dòng)，并在后肩部140和凸緣148之間壓縮彈簧136。
彈簧136吸收與推力器80產(chǎn)生推力的不需要增加量有關(guān)的能量。彈簧136圍繞套管146布置，并通過(guò)凸緣148抵抗后肩部140而被壓縮。在某種程度上，彈簧136吸收能量的能力取決于形成彈簧材料的彈簧常數(shù)、彈簧數(shù)目和彈簧的直徑?？梢岳斫獾氖牵缲愂蠌椈傻膹椈蔀橄鄬?duì)牢靠并容易偏壓的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能吸收爆發(fā)的增大推力。利用盤簧、可壓縮流體或者其它手段的其它方法也可用于其它環(huán)境中。
能夠看出，在向前鉆孔保持組件62和氣缸件82之間建立了彈性的連接。在正常工作狀態(tài)，該連接具有提供了基本上緊密連接的第一狀態(tài)。在上沖斷層(overthrust)條件下，該連接變成彈性的，并只要克服了彈簧136的彈力，就能使氣缸件82相對(duì)于向前鉆孔保持組件62軸向地滑動(dòng)。
下面參見圖3B和4B，在后部推力調(diào)節(jié)器160調(diào)整后推力器100產(chǎn)生的推力。與前調(diào)節(jié)器130的結(jié)構(gòu)類似，在后部推力調(diào)節(jié)器160包括一個(gè)外殼162、一個(gè)保持件164和至少一個(gè)彈簧166。外殼162包括形成第一肩部168的第一端部167和形成第二肩部170的第二端部169，其中該第二肩部170與管50和腔172形成了環(huán)形區(qū)域171。該腔172沒有被密封，盡管它最初優(yōu)選容納有高溫潤(rùn)滑脂，但在操作期間，如環(huán)孔鉆流體的流體可進(jìn)入到腔172內(nèi)。外殼第一端部167通過(guò)螺紋連接或其他連接方式與后支座外殼74(圖3B)連接。保持件164把推力傳遞到后推力器100和彈簧166并從其中傳遞出。保持件164包括一個(gè)套管174和一個(gè)凸緣176，它們以活塞-氣缸方式圍繞管50并在外殼腔172內(nèi)布置。套管174通常是一個(gè)具有第一端部178和帶凸緣的第二端部180的筒形構(gòu)件。套管174的第一端部178貫穿環(huán)形區(qū)域171并連接到后推力器100的閉合件112上。
當(dāng)在動(dòng)力段106的活塞頭110上施加液壓時(shí)，固定到活塞頭110上的管50在后推力器100內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)管50在后推力器100內(nèi)移動(dòng)時(shí)，通過(guò)后推力調(diào)節(jié)器160，連接到后支座70的氣缸件102保持靜止。如果例如由于遇到緩慢鉆井地層或者需要較高扭矩以旋轉(zhuǎn)鉆頭的地層，或者遇到過(guò)大的曳力，則管50將停止它的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。由于活塞頭110不再能移動(dòng)，液壓將使氣缸件102在大概遠(yuǎn)離鉆頭30方向移動(dòng)。當(dāng)氣缸件102相對(duì)于后支座70移動(dòng)時(shí)，在套管174上的凸緣176朝第一肩部168滑動(dòng)，并壓縮在第一肩部168和凸緣176之間的彈簧166。
彈簧166以與前調(diào)節(jié)器130的彈簧136基本上同樣方式形成，因此這里不再進(jìn)一步詳細(xì)討論。
能夠看出，在后部鉆孔保持組件72和氣缸件102之間建立了彈性的連接。在正常工作狀態(tài)，該連接具有提供了基本上緊密連接的第一狀態(tài)。在上沖斷層條件下，該連接變成彈性的，并只要克服了彈簧166的彈力，就能使氣缸件102相對(duì)于在后部鉆孔保持組件72軸向地滑動(dòng)。
再次參見圖2、3A和3B，在一種操作方式中，閥回路連續(xù)地為牽引機(jī)36的部件提供能量，以將推力提供到管50。該推動(dòng)作用的順序具有一個(gè)第一階段和一個(gè)第二階段。在第一階段，前支座60和推力器80被激發(fā)，而在第二階段，后支座70和推力器100被激發(fā)。
在第一階段過(guò)程中，閥回路把液壓流體引入到前支座60內(nèi)，以啟動(dòng)鉆孔保持組件62。當(dāng)前支座60與井壁26(圖2)接合時(shí)，閥回路把液壓流體注射到前推力器80的動(dòng)力段86內(nèi)。在正常情況下，在動(dòng)力段86內(nèi)的液壓對(duì)著活塞頭90工作，以驅(qū)動(dòng)活塞頭90和與之連接的管50在井下以方向“D”移動(dòng)。一旦活塞頭90在腔84內(nèi)完成它的沖程，該閥回路停止對(duì)向前鉆孔組件62的啟動(dòng)，并把鉆井流體引入到重置段88內(nèi)，以在腔84內(nèi)重新調(diào)節(jié)活塞頭90。
可能與第一階段結(jié)尾交迭的第二階段在開始時(shí)啟動(dòng)后支座70，使鉆孔保持組件72與井壁26接合。同時(shí)，該閥回路把流體注射到后推力器100的動(dòng)力段106。利用接合的后支座70，在動(dòng)力段106的液壓驅(qū)動(dòng)活塞頭110以及與之連接的管50朝井下以方向“D”運(yùn)動(dòng)。一旦活塞頭110在腔104內(nèi)完成該沖程，液壓流體被引導(dǎo)到重置段108，以在腔104內(nèi)重新調(diào)節(jié)活塞頭110和后支座70的鉆孔保持組件72的驅(qū)動(dòng)器組件，從而與井壁26脫離。此后，該操作以與基本上相同步驟重復(fù)進(jìn)行。
在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)管50在朝井下在方向“D”運(yùn)動(dòng)中遇到困難時(shí)，啟動(dòng)調(diào)節(jié)器130和160。當(dāng)試圖鉆通一個(gè)特別緩慢鉆層或者使旋轉(zhuǎn)鉆頭需要的扭矩增加的地層，或者管50上有過(guò)大的曳力，則可能發(fā)生上述情況。在任何一個(gè)情況中，泥漿馬達(dá)可無(wú)意地以及接近瞬時(shí)地增加上游壓力差。
如上所述，在管移動(dòng)循環(huán)的第一階段中，前支座60與井壁26(圖2)接合，同時(shí)高壓鉆井流體被引入到動(dòng)力段86。然而，注入到動(dòng)力段86的該鉆井流體具有比需求的工作壓力較高的壓力。盡管在動(dòng)力段86中增大的液壓不能朝井下在方向“D”推動(dòng)管50，但在氣缸82和調(diào)節(jié)器外殼132之間的彈性連接使動(dòng)力段86上的液壓朝井口以方向“U”來(lái)推動(dòng)氣缸82。氣缸82和與之連接的保持件134的軸向運(yùn)動(dòng)使凸緣148在彈簧136上提供一個(gè)壓縮力。如果在動(dòng)力段86的液壓超過(guò)彈簧136的彈力，則氣缸82、保持件134和凸緣148將朝井口在方向“U”移動(dòng)，從而使彈簧136抵抗后肩部140而被壓縮。該壓縮連續(xù)進(jìn)行，直到在動(dòng)力段86的液壓為彈簧136所吸收。因此，能夠看出，可歸因于液壓增加的過(guò)大推力通常通過(guò)管50被傳輸?shù)姐@頭30上，其中該推力已經(jīng)改方向進(jìn)入到彈簧136內(nèi)。
可以理解的是，彈簧136在鉆頭30上維持一個(gè)WOB，直到管50可朝井下在方向D上滑動(dòng)。也就是說(shuō)，當(dāng)推力器80被激發(fā)而不移動(dòng)時(shí)，彈簧136推動(dòng)凸緣148朝井下在方向D運(yùn)動(dòng)。凸緣148把該推力通過(guò)套管146經(jīng)過(guò)閉合件92傳遞到氣缸82。該推力經(jīng)過(guò)在腔86內(nèi)的通常非壓縮液壓流體傳遞到活塞頭90，并最終經(jīng)過(guò)管50傳遞到鉆頭30。因此，由管50傳遞給鉆頭30的推力為儲(chǔ)存在彈簧136的力，并不移動(dòng)推力器80。
后調(diào)節(jié)器160以基本上與前調(diào)節(jié)器130相同的方式操作。如果當(dāng)液壓流體被引入到動(dòng)力段106內(nèi)時(shí)管50被阻止朝井下在方向“D”移動(dòng)，則氣缸102通過(guò)動(dòng)力段106的液壓朝井口在“U”方向被驅(qū)動(dòng)。氣缸102的移動(dòng)也迫使保持件164朝井口在方向“U”上移動(dòng)。通過(guò)保持件164的移動(dòng)使凸緣176抵抗外殼內(nèi)部肩部168而壓縮彈簧166。如前所述，該彈簧166保持壓縮狀態(tài)，直到通過(guò)動(dòng)力段106的液壓產(chǎn)生的推力降低。該液壓的降低或者由于鉆孔速率比前進(jìn)的牽引機(jī)速率快時(shí)的鉆頭空轉(zhuǎn)產(chǎn)生，或者由于沖程結(jié)尾而產(chǎn)生。
優(yōu)選的是，彈簧136和166包括有推動(dòng)套管146，174和推力器80，100朝井下在方向D運(yùn)動(dòng)的一定預(yù)壓縮范圍。該預(yù)壓縮優(yōu)選的是，足夠大到使保持件134，164在它們的相應(yīng)外殼內(nèi)的任何類型的浮動(dòng)或者軸向運(yùn)動(dòng)最小化。在正常工作狀態(tài)期間，該預(yù)壓縮可能同時(shí)提供來(lái)自WOB的彈簧的有限壓縮量。優(yōu)選的是，彈簧136，166的尺寸設(shè)計(jì)成具有這樣的能力，即可吸收到與在下面兩種情況下產(chǎn)生的同樣多的推力，這兩種情況是，鉆頭30遇到異常地緩慢鉆層或者使鉆頭旋轉(zhuǎn)需要較高扭矩的地層，以及在管50上具有過(guò)大的曳力。
下面參見圖5A和5B，將描述根據(jù)第一可選實(shí)施例構(gòu)造的推力調(diào)節(jié)器130，160。除以下討論的材料之外，該第一可選實(shí)施例包括與上述討論到的優(yōu)選實(shí)施例中同樣的部件和同樣方式的操作。然而，該第一可選實(shí)施例推力調(diào)節(jié)器130，160又包括一個(gè)阻尼器，該阻尼器具有分別位于前后推力調(diào)節(jié)器保持件134，164的凸緣148，176上的孔。腔144和172充滿油或者其它流體。在操作中，穿過(guò)推力調(diào)節(jié)器130，160的增大負(fù)載在推力器80，100和鉆孔保持組件62，72之間移動(dòng)。一旦鉆孔保持組件62，72釋放它們對(duì)鉆孔的夾緊，仍然沒有外力穿過(guò)推力調(diào)節(jié)器130，160。例如，在鉆孔保持組件62不再與井壁26接合時(shí)，彈簧136作用于與鉆孔保持組件62連接的外殼132后肩部140上以及作用于連接到推力器80的保持件134的凸緣148上，當(dāng)彈簧136解除壓縮時(shí)，使推力器80和鉆孔保持組件62一起移動(dòng)。此外，在鉆孔保持組件72不再與井壁26、彈簧166接合時(shí)，而作用于與鉆孔保持組件72連接的外殼162第一肩部168上以及作用于連接到推力器100的保持件164凸緣176上，當(dāng)彈簧166解除壓縮時(shí)，使推力器100和鉆孔保持組件72分別地移動(dòng)。推力器80，100和鉆孔保持組件62，72因此根據(jù)存儲(chǔ)在彈簧136，166上的力而移動(dòng)。該孔510，560通過(guò)需要流體經(jīng)過(guò)該孔510，560而流動(dòng)，限制鉆孔保持組件62，72的移動(dòng)。該孔510，560由此限制移動(dòng)，以便每當(dāng)鉆孔保持組件62，72釋放它們?cè)阢@孔的夾緊時(shí)，鉆孔保持組件62，72不會(huì)撞擊在推力器80，100上。
下面參見圖6A和6B，來(lái)討論第一可選實(shí)施例的分別在凸緣148，176上的孔510，560。兩個(gè)孔510，560以同樣方式工作，以便對(duì)在前推力調(diào)節(jié)器130上孔510的描述也適合于在后推力器調(diào)節(jié)器160上的孔560。該孔510具有兩個(gè)位置，其中一個(gè)使最大流量經(jīng)過(guò)孔510，而另一個(gè)使最小流量經(jīng)過(guò)該孔。當(dāng)彈簧136被壓縮以吸收能量時(shí)，經(jīng)過(guò)孔5 10的流量最大化，接著當(dāng)鉆孔保持組件62脫離井壁26后彈簧136解除壓縮時(shí)，經(jīng)過(guò)孔510的流量最小化。這樣，每當(dāng)鉆孔過(guò)程中推力器130抵抗鉆頭30向下移動(dòng)牽引機(jī)36時(shí)，推力器調(diào)節(jié)器130的移動(dòng)以及其吸收負(fù)載的能力不會(huì)被孔510所妨礙。
該孔510朝最小流量位置偏壓。該孔510可以幾個(gè)方式被偏壓，并仍然具有第一可選實(shí)施例的精神實(shí)質(zhì)。一種方式是使具有彈簧偏壓的活塞710，該活塞710具有經(jīng)過(guò)中心軸的孔720。彈簧730抵抗肩部750來(lái)承載活塞頭740，其中肩部750是推力調(diào)節(jié)器凸緣148上通孔760直徑之間的過(guò)渡。增加推力調(diào)節(jié)器腔144體積的在方向770的流體流動(dòng)使活塞頭740抵抗肩部750內(nèi)通孔而更牢固地嵌入。這使流動(dòng)僅僅經(jīng)過(guò)穿過(guò)其中心軸的小孔720。在圖6A中示出了該結(jié)構(gòu)。使經(jīng)過(guò)孔510流動(dòng)最大化的在方向780的流體流動(dòng)推動(dòng)活塞740頭部和偏壓彈簧730，使活塞頭740遠(yuǎn)離肩部750移動(dòng)，由此增大流動(dòng)區(qū)。在圖6B中示出了這種結(jié)構(gòu)。
下面參見圖7A和7B，將描述根據(jù)第二可選實(shí)施例構(gòu)造的推力調(diào)節(jié)器130，160。除以下討論的材料之外，第二可選實(shí)施例包括與上述討論到的優(yōu)選實(shí)施例中同樣的部件和同樣方式的操作。然而，第二可選推力調(diào)節(jié)器130，160同樣包括一個(gè)與在上述討論到的第一可選實(shí)施例中相似的帶有孔510，560的阻尼器。第二可選實(shí)施例推力調(diào)節(jié)器130，160另外包括分別在前后固定凸緣148，176上的密封圈610，660。該凸緣148，176被密封，以致在前后推力器80，100之間以及在前后鉆孔組件(未示出)之間的移動(dòng)迫使流體經(jīng)過(guò)孔510、560流動(dòng)。第二可選推力調(diào)節(jié)器130，160還包括在前后外殼64，74的外部616，666上的殼體密封件615，665。因此，不象優(yōu)選實(shí)施例，腔144，172在鉆孔26內(nèi)與外部環(huán)境密封。優(yōu)選的是，腔144，172充滿液壓流體或者高溫潤(rùn)滑脂，兩種流體具有較低粘度。推力調(diào)節(jié)器130，160又包括前后偏壓的體積補(bǔ)償活塞620，670，該活塞620，670分別位于前后外殼64，74末端的增大直徑部上。這些活塞620，670由位于補(bǔ)償腔630，680的彈簧625，675偏壓，其中的補(bǔ)償腔630，680在補(bǔ)償器活塞620，670和前后補(bǔ)償器腔肩部635，685之間。該補(bǔ)償器氣缸620，670用補(bǔ)償器密封件640，645、690，695密封，以阻止流體流入到補(bǔ)償器腔630，680內(nèi)?？ōh(huán)把活塞620，670保持在該增大直徑部上。
外殼密封件615，665、密封圈610，660和補(bǔ)償器密封件640，645、690，695在推力調(diào)節(jié)器腔144，172內(nèi)形成密閉的系統(tǒng)。作為密閉系統(tǒng)，腔144，172的容積在某些程度上保持恒定。利用恒定的容積，固定套環(huán)148，176的移動(dòng)改變?cè)谕咕?48，176任意兩側(cè)容積的壓力，其中凸緣148，176阻礙固定套環(huán)148，176的移動(dòng)。這是由于在調(diào)節(jié)器腔144，172內(nèi)的流體經(jīng)過(guò)孔510，550不能足夠快速穩(wěn)定來(lái)平衡在凸緣148，176兩側(cè)容積和壓力的變化。為了解除這些容積變化的障礙，補(bǔ)償器活塞620，670調(diào)節(jié)來(lái)解決在凸緣148，176兩側(cè)容積變化。為了用同樣的壓力不阻礙補(bǔ)償器活塞620，670的移動(dòng)，該補(bǔ)償器腔630，680經(jīng)過(guò)孔口647，697與外殼64，74外部的環(huán)境連通。
下面參見圖8A和8B，將描述根據(jù)第三可選實(shí)施例構(gòu)造的前后推力調(diào)節(jié)器130，160。除以下討論的材料之外，第三可選實(shí)施例包括與上述討論到的優(yōu)選實(shí)施例中同樣的部件和同樣方式的操作。然而，第三可選推力調(diào)節(jié)器130，160同樣包括與在上述討論到的第一或者第二可選實(shí)施例中相似的阻尼器。該第三可選推力調(diào)節(jié)器130，160另外包括第二偏壓件810，860。該第一個(gè)次要偏壓件810位于保持件凸緣148和外殼64末端65之間的前推力調(diào)節(jié)器腔144內(nèi)。第二次要偏壓件860位于凸緣176和外殼162末端169之間的在后部推力調(diào)節(jié)器腔172。這些第二偏壓件810，860優(yōu)選的是具有有限移動(dòng)的彈簧，不過(guò)也可以是不脫離第三可選實(shí)施例精神的其它結(jié)構(gòu)。
當(dāng)牽引機(jī)36在反向U或者從鉆孔22離開而移動(dòng)時(shí)，在前推力器80內(nèi)腔84的重置段88和在后推力器100內(nèi)腔104的重置段108的流體體積增加。該增加的體積把壓力施加到前后推力器活塞90，110上，在方向U移動(dòng)它們及管50。該操作使管50從鉆孔22中移出，這與用在把管50插入到鉆孔22內(nèi)的方法完全相反。正如把管50插入到鉆孔22中的情況一樣，管50從鉆孔22中移出時(shí)引起相反的力。這些力作用在與上述討論到的產(chǎn)生上沖斷層條件中相反的方向上。在每一推力器80，100移去循環(huán)期間，利用在管50上的相對(duì)的力，前后推力器80，100在與其在上沖斷層條件中相對(duì)的方向移動(dòng)，其中在上沖斷層條件，管50移動(dòng)到鉆孔22內(nèi)。因此，當(dāng)部件沒有通過(guò)第二偏壓件預(yù)加載時(shí)，前推力器80更靠近前外殼64移動(dòng)，同時(shí)后推力器100更遠(yuǎn)離在后部外殼74移動(dòng)。由于在推力器80，100和在負(fù)荷下的外殼64，74之間具有移動(dòng)，該移動(dòng)阻止了牽引機(jī)36實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)度的推力器沖程。然而，利用第二偏壓件810，當(dāng)牽引機(jī)36在相反方向或從鉆孔22中移動(dòng)時(shí)，大部分長(zhǎng)度的推力器沖程在牽引機(jī)36從鉆孔22當(dāng)中移出中實(shí)現(xiàn)。這是由于次要偏壓件810，860在向上方向以最小移動(dòng)量降低了總彈簧應(yīng)變率，從而推力器沖程沒有顯著地減少。該第二偏壓件還降低了總彈簧應(yīng)變率，以避免鉆孔保持組件(未示出)受高沖力負(fù)載物的沖擊。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可幾乎適合于任何方案的裝置。盡管本發(fā)明已經(jīng)描述為應(yīng)用于具有兩個(gè)推力器的牽引機(jī)上，舉例來(lái)說(shuō)，該教導(dǎo)可有利地應(yīng)用于只包括一個(gè)推力器的BHA方案中。此外，該術(shù)語(yǔ)“U”、朝井口、“D”、朝井下、前和后是僅僅為簡(jiǎn)化對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施例討論的術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)以及其他這樣類似的術(shù)語(yǔ)不想表示任何相對(duì)于本發(fā)明的需要的移動(dòng)或者定向。
雖然已經(jīng)示出和描述了該發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)或者教導(dǎo)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行改變。在這里描述的實(shí)施例僅僅是示范性的，而不是限定。系統(tǒng)和設(shè)備的許多變化和改型是可能的，并均在本發(fā)明范圍內(nèi)。因此，保護(hù)范圍不局限于在這里描述的實(shí)施例，而僅僅由隨后的權(quán)利要求限定，其中范圍應(yīng)該包括權(quán)利要求主題的所有等同結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種布置一個(gè)固定件和一個(gè)可動(dòng)件之間的設(shè)備，該可動(dòng)件驅(qū)動(dòng)一個(gè)軸，該設(shè)備包括一個(gè)適合于連接到該固定件上的第一部件；一個(gè)適合于連接到該可動(dòng)件上的第二部件；一個(gè)與所述第一和第二部件接合并具有一個(gè)致動(dòng)位置和一個(gè)未致動(dòng)位置的偏壓件；在可動(dòng)件不能驅(qū)動(dòng)該軸后，所述偏壓件移動(dòng)到所述致動(dòng)位置并使可動(dòng)件相對(duì)于該固定件移動(dòng)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述第一和第二部件是套管式接合。
3.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述套管式部件形成偏壓件的外殼。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述偏壓件是一個(gè)在所述致動(dòng)位置被壓縮的彈簧。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述固定件、可動(dòng)件和第二部件形成接收該軸的共同的孔。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中當(dāng)所述偏壓件移到所述未致動(dòng)位置時(shí)，固定件成為可移動(dòng)的，此外還包括在所述第一和第二部件之間的一個(gè)阻尼器，該阻尼器使所述第一和第二部件的運(yùn)動(dòng)衰減。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中第二部件包括一個(gè)允許流體流動(dòng)的孔。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，當(dāng)所述偏壓件從所述未致動(dòng)的位置移動(dòng)到所述致動(dòng)位置時(shí)，其中所述孔比當(dāng)所述偏壓件從所述致動(dòng)位置移動(dòng)到所述未致動(dòng)的位置允許更大的流量。
9.權(quán)利要求8的設(shè)備，其中該孔被偏移，以在一個(gè)方向比另一個(gè)方向允許更多的流體經(jīng)過(guò)該孔流動(dòng)。
10.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述第一和第二部件形成一個(gè)活塞和氣缸，所述活塞把所述氣缸驅(qū)動(dòng)到至少兩個(gè)腔內(nèi)，所述孔布置在所述活塞內(nèi)，當(dāng)所述活塞在所述氣缸內(nèi)移動(dòng)時(shí)，限制所述腔之間的流量。
11.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述偏壓件布置在一個(gè)腔內(nèi)，此外該設(shè)備還包括一個(gè)布置在另一個(gè)腔內(nèi)的彈簧。
12.權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述偏壓件布置在一個(gè)腔內(nèi)，此外該設(shè)備還包括一個(gè)布置在另一個(gè)腔內(nèi)的壓力補(bǔ)償件。
13.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中該第一和第二部件形成一個(gè)容納偏壓件的密封腔，第二部件此外還包括一個(gè)抵抗流體流動(dòng)到所述密封腔內(nèi)的孔。
14.權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括一個(gè)與外殼密封接合的補(bǔ)償器系統(tǒng)，用于與第二部件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，從而在補(bǔ)償器系統(tǒng)和第二部件之間的腔部分中流體壓力基本上保持恒定值。
15.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中補(bǔ)償器系統(tǒng)包括一個(gè)與外殼密封接合的補(bǔ)償器活塞、一個(gè)與補(bǔ)償器活塞和固定件接合的補(bǔ)償器彈簧以及一個(gè)在固定件外部環(huán)境與補(bǔ)償器氣缸和固定件之間的補(bǔ)償器空腔之間流體連通的孔口。
16.權(quán)利要求3的設(shè)備，還包括一個(gè)與固定件和第二部件接合的第二偏壓件，該第二偏壓件在可動(dòng)件不能驅(qū)動(dòng)軸時(shí)被壓縮，并阻止可動(dòng)件相對(duì)于固定件移動(dòng)。
17.一種用于井下推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)備，其中該推進(jìn)系統(tǒng)用于用鉆頭鉆孔，該設(shè)備包括一個(gè)用于使推進(jìn)系統(tǒng)固定的支座部件；一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)鉆頭進(jìn)入鉆孔內(nèi)的推力部件；一個(gè)具有連接于支座部件一端和連接于推力部件的另一端的推力控制件；推力控制件使支座部件和推力部件之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
18.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該推力控制件包括一個(gè)端部接合并能夠壓縮的偏壓件。
19.權(quán)利要求18的設(shè)備，其中該偏壓件包括至少一個(gè)貝氏彈簧。
20.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該支座部件擴(kuò)展成與鉆孔壁接合，以固定該推進(jìn)系統(tǒng)。
21.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該推力部件包括一個(gè)連接于該推力控制件上的氣缸件和一個(gè)連接于一個(gè)軸上的活塞件。
22.一種用于井底鉆具組件(BHA)的推力調(diào)節(jié)器，該井底鉆具組件具有一個(gè)支座、一個(gè)推力器和一個(gè)管，該推力器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為軸向地移動(dòng)管并當(dāng)推力器不能移動(dòng)該管時(shí)對(duì)上沖斷層條件敏感，該推力調(diào)節(jié)器包括一個(gè)具有引導(dǎo)到一個(gè)腔的開口的封閉件，所述封閉件固定到該支座上；一個(gè)可往復(fù)地布置在所述腔內(nèi)的保持件，所述保持件具有一個(gè)從所述封閉件開口伸出并與推力器連接的第一端部；以及一個(gè)與所述保持件相連的偏壓件，所述偏壓件吸收至少一部分推力，而推力在上沖斷層條件期間由推力器產(chǎn)生。
23.權(quán)利要求22的推力調(diào)節(jié)器，其中所述偏壓件吸收基本上所有的推力，所述該推力在上沖斷層條件期間由推力器產(chǎn)生。
24.權(quán)利要求22的推力調(diào)節(jié)器，其中所述偏壓件包括一個(gè)第一狀態(tài)，其中偏壓件具有一個(gè)預(yù)定程度的預(yù)壓縮，當(dāng)推力器移動(dòng)該管時(shí)，所述偏壓件處于所述第一狀態(tài)。
25.權(quán)利要求22的推力調(diào)節(jié)器，其中在上沖斷層條件期間，所述偏壓件向該管提供推力。
26.權(quán)利要求22的推力調(diào)節(jié)器，其中所述偏壓件包括至少一個(gè)彈簧，其中所述保持件還包括一個(gè)適合于接收所述彈簧的支持面和一個(gè)把所述彈簧保持在所述保持件上的凸緣。
27.在一個(gè)具有第一和第二推力器、第一和第二支座和一個(gè)管的井底鉆具組件中，該推力器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為軸向地移動(dòng)管并當(dāng)推力器不能移動(dòng)該管時(shí)對(duì)上沖斷層條件敏感，該推力調(diào)節(jié)器包括一個(gè)與第一推力器相連的第一推力吸收器，所述第一推力吸收器包括一個(gè)被固定到第一支座上的第一封閉件，所述封閉件具有一個(gè)引導(dǎo)到一個(gè)腔內(nèi)的開口；一個(gè)第一保持件，可往復(fù)地布置在所述第一封閉件腔內(nèi)，所述第一保持件具有一個(gè)從所述第一封閉件開口伸出并與第一推力器連接的第一端部；以及一個(gè)與所述第一保持件相連的第一偏壓件，所述第一偏壓件吸收至少一部分由第一推力器在上沖斷層條件期間產(chǎn)生的推力；以及一個(gè)與第二推力器相連的第二推力吸收器，所述第二推力吸收器包括一個(gè)被固定到第二支座上的第二封閉件，所述第二封閉件具有一個(gè)引導(dǎo)到一個(gè)腔內(nèi)的開口；一個(gè)第二保持件，可往復(fù)地布置在所述第二封閉件腔內(nèi)，所述第二保持件具有一個(gè)從所述第二封閉件開口伸出并與第二推力器連接的第一端部；以及一個(gè)與所述第二保持件相連的第二偏壓件，所述第二偏壓件吸收至少一部分由第二推力器在上沖斷層條件期間產(chǎn)生的推力。
28.權(quán)利要求27的推力調(diào)節(jié)器，其中所述第一和第二偏壓件吸收基本上所有的推力，該推力在上沖斷層條件期間分別由第一和第二推力器產(chǎn)生。
29.權(quán)利要求27的推力調(diào)節(jié)器，其中所述第一和第二偏壓件包括一個(gè)第一狀態(tài)，在該狀態(tài)，所述第一和第二偏壓件具有一個(gè)預(yù)先確定程度的預(yù)壓縮，當(dāng)?shù)谝煌屏ζ饕苿?dòng)該管時(shí)，所述第一偏壓件處于所述第一狀態(tài)，而當(dāng)?shù)诙屏ζ饕苿?dòng)該管時(shí)，所述第二偏壓件處于所述第一狀態(tài)。
30.權(quán)利要求27的推力調(diào)節(jié)器，其中當(dāng)?shù)谝缓偷诙屏ζ鞣謩e處于上沖斷層條件時(shí)，所述第一和第二偏壓件為所述管提供一個(gè)推力。
31.權(quán)利要求27的推力調(diào)節(jié)器，其中第一和第二偏壓件均包括至少一個(gè)彈簧，并且所述第一和第二保持件每一個(gè)還包括一個(gè)適合于接收所述至少一個(gè)彈簧的支撐面和凸緣，其中該凸緣把所述至少一個(gè)彈簧分別保持在所述第一和第二保持件上。
32.一種用于在井底鉆具組件(BHA)中控制上沖斷層條件的方法，其中該井底鉆具組件具有一個(gè)軸向地移動(dòng)一個(gè)管的推力器，該推力器在不能移動(dòng)該管時(shí)對(duì)上沖斷層條件敏感，該方法包括吸收至少一部分由推力器在上沖斷層條件期間產(chǎn)生的推力。
33.權(quán)利要求32的方法，其中基本上所有由推力器產(chǎn)生的推力被吸收。
34.權(quán)利要求32的方法，其中推力為一個(gè)偏壓件所吸收。
35.權(quán)利要求32的方法，還包括把偏壓件設(shè)計(jì)成當(dāng)推力器能移動(dòng)該管時(shí)具有預(yù)壓縮。
36.權(quán)利要求35的方法，還包括把所述偏壓件設(shè)計(jì)成當(dāng)推力器處于上沖斷層條件時(shí)為該管提供一個(gè)推力。
37.權(quán)利要求32的方法，其中推力為至少一個(gè)彈簧所吸收。
38.一種井工具，包括一個(gè)管；一個(gè)具有與鉆孔壁接合的固定裝置的支座；一個(gè)與所述支座相連的推力器，所述推力器具有軸向地移動(dòng)所述管的推力裝置，所述推力器具有上沖斷層條件，在該上沖斷層條件期間，所述推力器把推力施加到所述管上，但所述推力器實(shí)質(zhì)上不移動(dòng)所述管；以及一個(gè)位于所述支座和所述推力器之間的推力調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器與所述支座連接，并包括一個(gè)腔、一個(gè)布置在所述腔內(nèi)的保持件，所述保持件具有一個(gè)接收所述管的中心通道和一個(gè)連接到所述推力器上的第一端部，所述調(diào)節(jié)器還包括一個(gè)與所述保持件相連的偏壓件，所述偏壓件吸收至少一部分由第二推力器在上沖斷層條件期間產(chǎn)生的推力。
39.權(quán)利要求38的推力調(diào)節(jié)器，其中所述偏壓件吸收基本上所有的推力，該推力在上沖斷層條件期間由推力器產(chǎn)生。
40.權(quán)利要求38的推力調(diào)節(jié)器，其中所述偏壓件包括一個(gè)第一狀態(tài)，在該狀態(tài)，所述偏壓件具有確定程度的預(yù)壓縮。
41.權(quán)利要求38的推力調(diào)節(jié)器，其中所述偏壓件包括一個(gè)第二狀態(tài)，當(dāng)推力器處于上沖斷層條件時(shí)，所述偏壓件為所述管提供一個(gè)推力。
42.權(quán)利要求38的推力調(diào)節(jié)器，其中所述偏壓件包括至少一個(gè)彈簧，同時(shí)所述保持件還包括一個(gè)適合于接收所述彈簧的支持面和一個(gè)把所述彈簧保持在所述保持件上的凸緣。
全文摘要
一種推力吸收器(130)位于一個(gè)推力裝置(80)和一個(gè)固定裝置(60)之間，其中這兩個(gè)裝置協(xié)作來(lái)軸向地移動(dòng)另一個(gè)部件(30)。該推力吸收器(130)包括一個(gè)固定到該固定裝置(60)的封閉件(64)和一個(gè)連接到該推力裝置(80)上的保持件(62)。一個(gè)偏壓件(136)可操作地與該保持件(62)連接。在上沖斷層條件期間，該推力裝置(80)為部件(30)提供一個(gè)推力，但該部件(30)實(shí)質(zhì)上不軸向地移動(dòng)。在這樣的條件中，該偏壓裝置(136)吸收該推力，推力裝置(80)將吸收另外施加給部件(30)的推力。還包括一個(gè)阻尼器(92)，當(dāng)固定裝置(60)不再固定推力裝置(80)時(shí)，以衰減推力裝置(80)和固定裝置(60)的移動(dòng)。
文檔編號(hào)E21B4/00GK1599833SQ02824376
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2002年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月5日
發(fā)明者艾伯特·C·奧德爾三世, 杰伊·M·埃皮克 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司