專利名稱：井下側(cè)孔鉆探的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及由主井鉆探側(cè)孔。
背景技術(shù)：
側(cè)孔鉆探已經(jīng)成為構(gòu)建井道的新鉆探方法。利用側(cè)孔鉆探可以進(jìn)入例如油氣層或蓄水層等地下儲(chǔ)層的更多區(qū)域。側(cè)孔鉆探方法被證實(shí)可以適用于高烴類粘滯性、低滲透性地層、高度分層的儲(chǔ)層等情況。側(cè)孔鉆取方法還使得可以在例如象海上平臺(tái)那樣的井槽有限的情況下到達(dá)儲(chǔ)層。
通常利用鉆探設(shè)備由主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔。在地面處產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，并且該轉(zhuǎn)矩傳遞到井下鉆柱。在地面處使用泵的情況下，也可以利用液壓轉(zhuǎn)換器在井下產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。要施加在鉆柱端部處的鉆頭上的軸向力可以利用沿著主井的垂直或者對(duì)角部分的鉆柱的重量來(lái)產(chǎn)生。
為了鉆探側(cè)孔也可以使用盤(pán)管(coiled tubing)。注入頭將盤(pán)管推入主井。可以在盤(pán)管的端部設(shè)置若干工具，一般有鉆鋌、定向工具、可轉(zhuǎn)向馬達(dá)以及鉆頭。轉(zhuǎn)矩和軸向力施加在鉆頭上。轉(zhuǎn)矩利用可轉(zhuǎn)向馬達(dá)的液壓轉(zhuǎn)換器來(lái)產(chǎn)生，同時(shí)在地面上使用泵。軸向力可以利用所述工具或者甚至是盤(pán)管的重量來(lái)產(chǎn)生。軸向力也可以通過(guò)注入頭在地面處產(chǎn)生。
近年來(lái)的一些用于鉆探小型側(cè)孔的系統(tǒng)利用馬達(dá)在井下產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在絕大多數(shù)情況下，側(cè)孔的鉆探分兩個(gè)步驟完成。在第一個(gè)步驟中，利用第一鉆探系統(tǒng)鉆探出小半徑彎曲的孔。當(dāng)獲得希望的方向時(shí)，從側(cè)孔中移出第一鉆探系統(tǒng)，并利用第二鉆探系統(tǒng)大致沿著所確定的方向鉆探側(cè)孔。
第一鉆探系統(tǒng)可以是可轉(zhuǎn)向馬達(dá)，所述馬達(dá)被彎曲以沿著曲線進(jìn)行鉆探。
可轉(zhuǎn)向馬達(dá)圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的可轉(zhuǎn)向馬達(dá)的示意圖。可轉(zhuǎn)向馬達(dá)101包括鉆桿105和連接鉆頭的傳動(dòng)軸103。鉆桿105被彎曲以便鉆探彎曲孔。在鉆探過(guò)程中，可轉(zhuǎn)向馬達(dá)101被壓在所鉆取的孔的底壁上利用三個(gè)觸點(diǎn)102的相對(duì)位置確定彎曲孔的要求半徑。
在地層松軟的情況下，可轉(zhuǎn)向馬達(dá)可能鉆探出具有相對(duì)較大橫截面的鉆孔。因此，所得到的彎曲孔具有比要求半徑更大的有效半徑。為了控制有效半徑，觸點(diǎn)102可以設(shè)置在對(duì)應(yīng)于相對(duì)較小的要求半徑的位置上?？赊D(zhuǎn)向馬達(dá)101既可以用于彎折模式(angled mode)也可以用于直線模式(straightmode)。
在彎折模式下，位于可轉(zhuǎn)向馬達(dá)內(nèi)的液壓轉(zhuǎn)換器104，例如分級(jí)腔馬達(dá)(progressive cavity motor)，利用鉆探流體(未示出)的循環(huán)來(lái)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸103。由此鉆頭107旋轉(zhuǎn)。鉆桿105保持在同一方位角位置并傳遞軸向力。傳動(dòng)軸103的下部利用軸承106支撐，以將軸向力從鉆桿105傳遞到鉆頭107。從而所得到的彎曲孔以大于或者等于要求半徑的有效半徑彎曲。
如果有效半徑小于所希望的半徑，則可以在直線模式下使用可轉(zhuǎn)向馬達(dá)101，即，鉆桿105本身旋轉(zhuǎn)。彎曲角度不能設(shè)定在優(yōu)選的方向上，從而鉆探出基本上沿直線方向的較大的孔。當(dāng)與彎折模式結(jié)合時(shí)，直線模式可以用于控制彎曲孔的有效半徑。
鉆探的方向控制在鉆探過(guò)程中，諸如可轉(zhuǎn)向馬達(dá)之類的井底組件(bottom holeassembly)可以包括穩(wěn)定器。穩(wěn)定器可以用于將鉆桿定位在孔中。穩(wěn)定器還可以使得能夠沿向上方向或者沿向下方向進(jìn)行鉆探。
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的穩(wěn)定器。穩(wěn)定器202包括圍繞鉆柱201并且倚靠在所鉆取的孔的內(nèi)壁204上的葉片。因此，穩(wěn)定器202將鉆柱201的中心基本上保持在所鉆取的孔的截面中心處。鉆柱的重量可能導(dǎo)致鉆柱變型。由此鉆柱201可以沿著由穩(wěn)定器的相對(duì)縱向位置和鉆柱201的重量確定的方向進(jìn)行鉆探。
圖3A示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于鉆探側(cè)孔的井底組件的直線配置。鉆頭303位于井底組件的鉆柱301的端部。三個(gè)穩(wěn)定器302a、302b、302c圍繞鉆柱301處于不同位置。穩(wěn)定器302a、302b、302c將鉆頭303的中心保持在所鉆取的孔304的截面中心處，以確保相對(duì)直線地進(jìn)行鉆探。
圖3B示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于鉆探側(cè)孔的井底組件的下垂配置。第一穩(wěn)定器302a和第二穩(wěn)定器302b圍繞鉆柱301。由于第一穩(wěn)定器302a和第二穩(wěn)定器302b距離鉆柱301端部的鉆頭303相對(duì)較遠(yuǎn)，所以鉆柱301在其自身重量作用下?lián)锨瑥亩沟勉@頭303沿著向下方向鉆探孔304。
圖3C示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于鉆探側(cè)孔的井底組件的上升配置。第一穩(wěn)定器302a和第二穩(wěn)定器302c圍繞鉆柱301。第一穩(wěn)定器302a和第二穩(wěn)定器302c彼此相距相對(duì)較長(zhǎng)距離，并且第二穩(wěn)定器302c相對(duì)靠近鉆柱301端部的鉆頭303。穩(wěn)定器302a、302c之間的一段鉆柱301的重量使得鉆柱301在穩(wěn)定器302a、302c之間向下彈性撓曲。因此，鉆頭303被向上推，并沿向上方向鉆探。
當(dāng)需要改變方向時(shí)，需要將鉆柱拉出井道，以便移動(dòng)穩(wěn)定器。為了避免將鉆柱拉出，可以設(shè)置可變直徑的穩(wěn)定器?？勺冎睆降姆€(wěn)定器的直徑可以在不同位置之間改變。位置的改變涉及到以下機(jī)械系統(tǒng)在井底組件中僅可以設(shè)置一個(gè)不同直徑的可變直徑穩(wěn)定器。位置的改變可以由地面來(lái)指示。
可變直徑穩(wěn)定器的設(shè)定一般通過(guò)機(jī)械以及流事件來(lái)控制，例如，軸向力的施加、轉(zhuǎn)矩的移除、流的施加、由于施加流而造成的壓降等等。利用機(jī)械以及流事件的先后順序來(lái)設(shè)定正確的穩(wěn)定器位置。例如，機(jī)械系統(tǒng)一般包括可以在沿著井底組件的周向的內(nèi)槽中滑動(dòng)的鍵。該鍵可以根據(jù)機(jī)械以及流事件的先后順序在上方位置和下方位置之間滑動(dòng)。當(dāng)鍵處在上方位置時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)允許可變直徑穩(wěn)定器的葉片縮回。當(dāng)鍵處在下方位置時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)將該葉片推壓到所鉆取的孔的壁上。傳動(dòng)系統(tǒng)可以是間接連接到該葉片的軸，或者是錐形的內(nèi)管。
因此，可以在地面確定鉆探是沿著直線方向還是其它方向進(jìn)行。所述其它方向可以是向上方向或者向下方向，取決于可變直徑穩(wěn)定器的相對(duì)縱向位置。
具有可變直徑穩(wěn)定器的井底組件可以包括如圖3A中所示的三個(gè)穩(wěn)定器，其中三個(gè)穩(wěn)定器中的一個(gè)是可變直徑穩(wěn)定器。該可變直徑穩(wěn)定器可以是最靠近鉆頭的穩(wěn)定器。在這種情況下，可變直徑穩(wěn)定器的直徑回縮提供了類似于圖3B中所示的配置。由此，可以根據(jù)可變直徑穩(wěn)定器的直徑沿著直線方向或者向下方向鉆探。
類似地，可變直徑穩(wěn)定器可以位于其它穩(wěn)定器之間。在這種情況下，可變直徑穩(wěn)定器的直徑回縮提供了類似于圖3C所示的配置。由此，可以根據(jù)可變直徑穩(wěn)定器的直徑沿直線方向或者向上方向鉆探。
鉆探方向的監(jiān)測(cè)控制側(cè)孔鉆探的方向還需要監(jiān)測(cè)鉆頭的鉆探方向。這樣的監(jiān)測(cè)通常通過(guò)在井底組件上提供隨鉆測(cè)井(MWD)工具來(lái)進(jìn)行。MWD工具可以包括加速度計(jì)系統(tǒng)和磁力計(jì)系統(tǒng)。加速度計(jì)系統(tǒng)包括至少一個(gè)加速度計(jì)。加速度計(jì)可以測(cè)量鉆桿相對(duì)于地球重力矢量的傾斜度。磁力計(jì)系統(tǒng)包括至少一個(gè)磁力計(jì)，該磁力計(jì)可以測(cè)量鉆桿相對(duì)于地球磁場(chǎng)的方位角。
加速度計(jì)系統(tǒng)可以包括三個(gè)加速度計(jì)，這三個(gè)加速度計(jì)可以測(cè)量相對(duì)地球重力矢量的三個(gè)不同傾斜度，從而提供鉆桿位置的三維測(cè)量結(jié)果。
磁力計(jì)系統(tǒng)可以包括三個(gè)磁力計(jì)，這三個(gè)磁力計(jì)可以測(cè)量相對(duì)于地球磁場(chǎng)的三個(gè)不同方位角。MWD工具可以同時(shí)包括三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)磁力計(jì)。
MWD工具一般利用聲學(xué)遙測(cè)技術(shù)與地面聯(lián)系。MWD工具一般距離鉆頭相對(duì)較遠(yuǎn)，例如25米。由于這一距離，MWD提供的測(cè)量的準(zhǔn)確性相對(duì)較低，因?yàn)镸WD下方的側(cè)孔曲率是未知的。
極短半徑鉆探在極短半徑鉆探情況下，可以使用被固定在主井中的馬達(dá)和將轉(zhuǎn)矩和軸向力傳遞到鉆頭的撓性軸。撓性軸在主井與所鉆取的側(cè)孔之間的肘彎處基本上被垂直彎曲。在主井中設(shè)置引導(dǎo)系統(tǒng)，以便在肘彎處傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力。
可以對(duì)引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑以減小撓性軸與造斜器之間的接觸壓力。
引導(dǎo)系統(tǒng)一般為造斜器。
國(guó)際申請(qǐng)WO99/29997公開(kāi)了一種系統(tǒng)，其中軸套被使用在肘彎處，用于使撓性軸撓曲并轉(zhuǎn)動(dòng)而同時(shí)允許通過(guò)撓性軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)。
流和鉆屑處理鉆孔產(chǎn)生需要被處理掉的鉆屑。這例如可以如下來(lái)完成。地面的泵通過(guò)中空的鉆探工具注入鉆探流體，例如鉆探泥漿。鉆探流體到達(dá)鉆探工具的鉆頭并通過(guò)鉆探工具與所鉆取的孔之間的環(huán)形空間被排出。鉆探流體的粘度足以將鉆頭處產(chǎn)生的鉆屑帶到地面上。地面的泥漿振動(dòng)篩可以從鉆探流體中分離出鉆屑。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供了一種用于從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括馬達(dá)組件，該馬達(dá)組件包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)；用于產(chǎn)生軸向力的軸向推力器；用于將所述馬達(dá)和軸向推力器固定于井下的固定系統(tǒng)。該馬達(dá)組件還包括用于將所述轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸。所述系統(tǒng)還包括用于將所述轉(zhuǎn)矩和軸向力從所述馬達(dá)組件傳遞到鉆柱組件的連接器。所述鉆柱組件包括鉆桿和鉆頭。所述連接器在馬達(dá)組件和鉆桿內(nèi)側(cè)之間提供流體連通通道。所述連接器是第一連接器或第二連接器之一。所述第一連接器可連接至所述鉆柱組件以僅將軸向力傳遞到所述鉆桿而將轉(zhuǎn)矩傳遞到位于鉆桿內(nèi)的另一傳動(dòng)軸。所述第二連接器可連接至所述鉆柱組件以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者傳遞到所述鉆桿。
在第一優(yōu)選實(shí)施例中，所述馬達(dá)位于所述主井內(nèi)。
在第二優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括所述鉆柱組件。該鉆柱組件連接至所述連接器。該鉆柱組件包括用于傳遞軸向力的所述鉆桿和用于傳遞轉(zhuǎn)矩的所述另一傳動(dòng)軸。所述另一傳動(dòng)軸位于所述鉆桿內(nèi)。所述系統(tǒng)還包括所述鉆頭。
在第三優(yōu)選實(shí)施例中，所述側(cè)孔的一部分包括具有確定曲率半徑的彎曲孔。所述鉆柱組件包括與所鉆取的側(cè)孔的壁接觸的三個(gè)觸點(diǎn)。這三個(gè)觸點(diǎn)限定了鉆桿角度以便鉆探所述彎曲孔。
在第四優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于將軸向力從所述鉆桿傳遞到所述鉆頭(707)的推力軸承。所述鉆頭位于所述另一傳動(dòng)軸(703)的端部。所述系統(tǒng)還包括用于在所述鉆桿內(nèi)支承所述另一傳動(dòng)軸的撓曲的滑動(dòng)軸承系統(tǒng)。
在第五優(yōu)選實(shí)施例中，所述馬達(dá)是電動(dòng)的。
在第六優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括所述鉆柱組件。該鉆柱組件連接至所述連接器。該鉆柱組件包括用于傳遞軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者的所述鉆桿。所述系統(tǒng)還包括所述鉆頭。
在第七優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于在所述側(cè)孔(904)的截面內(nèi)定位所述鉆頭的至少一個(gè)可變直徑穩(wěn)定器。所述系統(tǒng)還包括用于從遠(yuǎn)距離位置處機(jī)械控制一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的控制裝置。所述一組穩(wěn)定器參數(shù)包括一確定的可變直徑穩(wěn)定器的直徑尺寸、所述側(cè)孔內(nèi)第一穩(wěn)定器和標(biāo)記裝置之間的距離、至少兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器(905、906、1001、1002)的相互協(xié)同的回縮、以及所述確定的可變直徑穩(wěn)定器的方位角半徑，其中所述標(biāo)記裝置是其它穩(wěn)定器或者鉆頭中的任一一個(gè)。
在第八優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于控制所述一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的單個(gè)控制單元。
在第九優(yōu)選實(shí)施例中，所述包括配置槽和可以通過(guò)所述控制裝置被移位的配置標(biāo)示件。所述配置標(biāo)示件可以在一組設(shè)定位置中選擇希望的設(shè)定位置。所述一組設(shè)定位置包括至少三個(gè)設(shè)定位置。每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的一個(gè)確定值。
在第十優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括可以以協(xié)同工作方式設(shè)定的兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器。
在第十一優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于測(cè)量所述兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器之一的直徑的霍爾效應(yīng)傳感器。
在第十二優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)在所述鉆頭的附近區(qū)域還包括至少一個(gè)微傳感器。所述至少一個(gè)微傳感器可以測(cè)量所述鉆頭相對(duì)于參照方向的定向。
在第十三優(yōu)選實(shí)施例中，所述鉆桿是撓性的，以便在傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力的同時(shí)彎曲。所述系統(tǒng)還包括具有用于在彎曲部支承所述鉆桿的旋轉(zhuǎn)支承件的彎曲引導(dǎo)件。
在第十四優(yōu)選實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)支承件是由帶輪支承的帶。
在第十五優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括位于井下用于泵送鉆探流體的泵。
在第十六優(yōu)選實(shí)施例中，所述鉆探流體可以通過(guò)所鉆取的側(cè)孔和所述鉆柱組件之間的環(huán)形空間從所述主井循環(huán)到所述鉆頭。所述鉆探流體可以通過(guò)所述流體連通通道從所述鉆頭循環(huán)到所述主井。
在第十七優(yōu)選實(shí)施例中，所述鉆頭包括允許所述鉆頭處產(chǎn)生的鉆屑通過(guò)鉆頭被排出的鉆頭孔。所述鉆頭包括主刮片以確保切削效果。
在第十八優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括位于所述側(cè)孔(1702、1802)的輸出口處的通道。該通道可以將鉆探流體的流從所述側(cè)孔引導(dǎo)到所述主井中。
在第十九優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于迫使所述鉆探流體循環(huán)通過(guò)所述通道的密封裝置。
在第二十優(yōu)選實(shí)施例中，所述通道朝向下方。
在第二十一優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于從所述鉆探流體中分離出鉆屑的過(guò)濾裝置。該過(guò)濾裝置位于井下。
在第二十二優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括壓實(shí)器，其位于所述過(guò)濾裝置中，用于定期地壓實(shí)過(guò)濾出的鉆屑。
在第二十三優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括自調(diào)系統(tǒng)，其位于所述過(guò)濾裝置中，用于根據(jù)過(guò)濾出的鉆屑的大小將它們分類，以避免所述過(guò)濾出的鉆屑堵塞所述過(guò)濾裝置。
在第二十四優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括容器，其位于所述主井中，用于在所述側(cè)孔下方收集鉆屑。
在第二十五優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括鉆屑收集器單元，其包括外殼和用于將鉆屑拖入所述外殼內(nèi)的螺桿。
在第二十六優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于沿管(2207)產(chǎn)生輔助循環(huán)流的地面泵。所述輔助循環(huán)流可以將所述鉆頭處產(chǎn)生并由主循環(huán)流從所述鉆頭帶到輔助循環(huán)流的鉆屑帶到地面。
在第二十七優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括流引導(dǎo)件，其允許所述主循環(huán)流以相對(duì)較高的流動(dòng)速度在所述側(cè)孔和所述管之間循環(huán)，以避免鉆屑的沉降。
在第二十八優(yōu)選實(shí)施例中，所述馬達(dá)位于所鉆取的側(cè)孔中。
在第二方面，本發(fā)明提供一種從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔的方法。該方法包括將馬達(dá)和軸向推力器固定在井下。所述馬達(dá)和軸向推力器分別可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和軸向力。設(shè)置連接器，用于將轉(zhuǎn)矩和軸向力從馬達(dá)組件傳遞到鉆柱組件。所述馬達(dá)組件包括所述馬達(dá)、所述軸向推力器和一傳動(dòng)軸。所述鉆柱組件包括鉆桿和鉆頭。所述連接器在所述馬達(dá)組件和所述鉆桿內(nèi)側(cè)之間提供流體連通通道。所述連接器是第一連接器或第二連接器之一。所述第一連接器可連接至所述鉆柱組件以僅將軸向力傳遞到所述鉆桿而將轉(zhuǎn)矩傳遞到位于所述鉆桿內(nèi)的另一傳動(dòng)軸。所述第二連接器可連接至所述鉆柱組件以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者傳遞到所述鉆桿。
在第二十九優(yōu)選實(shí)施例中，所述馬達(dá)位于所述主井內(nèi)。
在第三十優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括控制所述側(cè)孔的彎曲孔的有效半徑。所述控制通過(guò)將彎折模式與直線模式結(jié)合來(lái)完成。在所述彎折模式下，所述鉆柱組件的三個(gè)觸點(diǎn)接觸所鉆取的側(cè)孔的壁，以鉆探彎曲孔。在所述直線模式下，進(jìn)行以下步驟將所述鉆桿旋轉(zhuǎn)第一角度；在第一確定期間，將轉(zhuǎn)矩和軸向力傳遞到所述鉆頭；將所述鉆柱組件回拉一確定距離；將所述鉆桿旋轉(zhuǎn)第二角度；在第二確定期間，將轉(zhuǎn)矩和軸向力傳遞到所述鉆頭。
在第三十一優(yōu)選實(shí)施例中，所述控制通過(guò)將所述彎折模式和直線模式與噴射模式結(jié)合來(lái)完成。所述噴射模式包括設(shè)置一流體噴口以沿確定方向有選擇地沖蝕地層。
在第三十二優(yōu)選實(shí)施例中，所述鉆桿將轉(zhuǎn)矩和軸向力兩者傳遞到所述鉆頭。
在第三十三優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括從遠(yuǎn)距離位置機(jī)械控制一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)。所述一組穩(wěn)定器參數(shù)包括一確定的可變直徑穩(wěn)定器的直徑尺寸、第一穩(wěn)定器和標(biāo)記裝置之間的距離、至少兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器的回縮、以及所述確定的可變直徑穩(wěn)定器的方位角半徑，其中所述標(biāo)記裝置是其它穩(wěn)定器或者鉆頭中的任一一個(gè)。
在第三十四優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括在配置槽中移動(dòng)配置標(biāo)示件，以在包括至少三個(gè)設(shè)定位置的一組設(shè)定位置中選擇希望的設(shè)定位置。每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的一個(gè)確定值。
在第三十五優(yōu)選實(shí)施例中，所述鉆桿是撓性的，以便在傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力的同時(shí)彎曲。所述鉆桿在彎曲部由包括旋轉(zhuǎn)支承件的彎曲引導(dǎo)件支承。
在第三十六優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括利用位于所述鉆頭附近區(qū)域的至少一個(gè)微傳感器監(jiān)測(cè)所述鉆頭相對(duì)于至少一個(gè)參照方向的定向。
在第三十七優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括利用位于井下的泵產(chǎn)生向所述鉆頭的鉆探流體循環(huán)。
在第三十八優(yōu)選實(shí)施例中，所述鉆探流體通過(guò)所鉆取的側(cè)孔和所述鉆柱組件之間的環(huán)形空間循環(huán)到所述鉆頭。所述鉆探流體從所述鉆頭通過(guò)所述流體連通通道循環(huán)。
在第三十九優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括引導(dǎo)所述側(cè)孔的輸出口處的鉆探流體通過(guò)具有預(yù)定定向的通道。
在第四十優(yōu)選實(shí)施例中，所述鉆探流體被向下引導(dǎo)。
在第四十一優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括在井下從所述鉆探流體中過(guò)濾鉆屑。
在第四十二優(yōu)選實(shí)施例中，過(guò)濾出的鉆屑在過(guò)濾裝置內(nèi)被壓實(shí)。
在第四十三優(yōu)選實(shí)施例中，過(guò)濾出的鉆屑被根據(jù)其而分類，以避免過(guò)濾出的鉆屑堵塞所述過(guò)濾裝置。
在第四十四優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括在所述側(cè)孔下方的位置上收集井下的鉆屑。
在第四十五優(yōu)選實(shí)施例中，沿著管(2207)產(chǎn)生輔助循環(huán)流。該輔助循環(huán)流可以將在所述鉆頭處產(chǎn)生并由主循環(huán)流從所述鉆頭帶到輔助循環(huán)流的鉆屑帶到地面。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)在以下描述和所附權(quán)利要求中將顯見(jiàn)。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的可轉(zhuǎn)向馬達(dá)的示意圖。
圖2示出現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)定器的示圖。
圖3A示出現(xiàn)有技術(shù)的井底組件的直線配置的示圖。
圖3B示出現(xiàn)有技術(shù)的井底組件的下垂配置的示圖。
圖3C示出現(xiàn)有技術(shù)的井底組件的上升配置的示圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的側(cè)孔鉆探系統(tǒng)的示例的示圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的側(cè)孔鉆探系統(tǒng)的雙重傳動(dòng)配置的示例的示圖。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的側(cè)孔鉆探系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置的示例的示圖。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的可轉(zhuǎn)向裝置的示例的示圖。
圖8A和8B示出利用根據(jù)本發(fā)明的可轉(zhuǎn)向裝置在直線模式下鉆取的孔的截面的示例。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第一種示范系統(tǒng)的示例。
圖10A示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的橫截面。
圖10B示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的棘輪系統(tǒng)的示例。
圖10C示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的下控制套筒的示例。
圖10D示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的上控制套筒的示例。
圖10E示出圖10所示第三種示范系統(tǒng)的設(shè)定表。
圖10F示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的J-槽的示例。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第五種示范系統(tǒng)的示圖。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的井底組件的示圖。
圖13A示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。
圖13B示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的彎曲系統(tǒng)的第一示例的示圖。
圖14A和14B示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的彎曲系統(tǒng)的第二示例。
圖15示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。
圖16示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的鉆頭的示例。
圖17示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。
圖18示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。
圖19示出根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例和本發(fā)明第十實(shí)施例的過(guò)濾裝置的示例。
圖20示出根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。
圖21A示出根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的鉆屑收集器單元的示例的示圖。
圖21B示出根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。
圖22示出根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的流循環(huán)系統(tǒng)的示例的示圖。
圖23示出根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的流引導(dǎo)器的示例的示圖。
具體實(shí)施例方式
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的側(cè)孔鉆探系統(tǒng)的示例。該系統(tǒng)包括馬達(dá)組件415，馬達(dá)組件415包括產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)412、產(chǎn)生軸向力的軸向推力器411、將馬達(dá)412和軸向推力器411固定在井下的固定系統(tǒng)(blockingsystem)410、以及傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸414。該系統(tǒng)還包括用于將轉(zhuǎn)矩和軸向力從馬達(dá)組件415傳遞到鉆柱組件的連接器402、404。鉆柱組件包括轉(zhuǎn)桿401和鉆頭403。
連接器在馬達(dá)組件415和鉆桿401內(nèi)側(cè)之間提供流體連通通道416。流體可以在由第二馬達(dá)(圖4中未示出)驅(qū)動(dòng)的泵(圖4中未示出)的作用下穿過(guò)流體連通通道416。泵和第二馬達(dá)一般安裝在馬達(dá)412上方。
在第一種選擇中，連接器可以是可連接至鉆柱組件以便僅將軸向力傳遞到鉆桿401的第一連接器404。當(dāng)使用第一連接器404時(shí)，馬達(dá)412處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被傳遞到位于鉆桿內(nèi)的另一傳動(dòng)軸405。軸向力可以通過(guò)軸向軸承406傳遞到鉆頭403。第一連接器404可以連接至馬達(dá)組件415的殼體409。鉆探流體可以在鉆柱組件內(nèi)通過(guò)所述另一傳動(dòng)軸405和鉆桿401之間的環(huán)形空間進(jìn)行循環(huán)。這樣的雙重傳動(dòng)配置使得可以鉆探彎曲孔由于轉(zhuǎn)矩通過(guò)所述另一傳動(dòng)軸405來(lái)傳遞，所以鉆桿401可以相對(duì)容易地支撐彎曲應(yīng)力。
在第二種選擇中，連接器可以是可連接至鉆柱組件的第二連接器402。第二連接器402可以向鉆桿401傳遞軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者。向鉆桿401的軸向力傳遞可以利用軸向軸承407和中間桿408來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置特別適用于沿直線方向鉆探在彎曲的鉆孔中，旋轉(zhuǎn)中的鉆桿可能接觸所鉆取的側(cè)孔或者主井的壁，從而降低鉆探的效率。第二連接器402可以連接至馬達(dá)組件415的殼體409。利用旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置，鉆探流體可以在鉆柱組件中通過(guò)鉆桿401以及通過(guò)中間桿408進(jìn)行循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括固定在井下的馬達(dá)412。轉(zhuǎn)矩和軸向力向鉆頭403的傳遞可以根據(jù)鉆探目標(biāo)(一般是所鉆取的孔的希望半徑)來(lái)改變。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以配置成鉆探彎曲孔或者直孔。對(duì)于彎曲孔，優(yōu)選使用雙重傳動(dòng)配置第一連接器404可以連接至馬達(dá)組件415。對(duì)于直孔，第二連接器402可以連接至馬達(dá)組件415。但是，第一連接器可以用于鉆探直孔，第二連接器402也可以用于鉆探彎曲孔。在后一種情況下或者在第二連接器402用于在彎曲孔之后鉆探直孔的情況下，旋轉(zhuǎn)的鉆桿401或者旋轉(zhuǎn)的中間桿408可能接觸孔壁。旋轉(zhuǎn)的鉆桿401或旋轉(zhuǎn)的中間桿408可以由主井彎向側(cè)孔，或者在側(cè)孔中彎曲。在以下段落中將描述可以利用彎曲的旋轉(zhuǎn)鉆桿鉆探彎曲孔的本發(fā)明第五實(shí)施例。
優(yōu)選，馬達(dá)固定在主井中，而鉆頭鉆探側(cè)孔。
或者，馬達(dá)固定在側(cè)孔中。這樣可以使用相對(duì)較短的鉆柱，這可以避免在進(jìn)一步鉆探側(cè)孔的過(guò)程中短鉆柱在所鉆取的孔的彎曲部分中旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)矩的傳遞包括旋轉(zhuǎn)的傳遞以及扭矩的傳遞。
固定裝置可以包括第一組側(cè)臂，用于固定推力器。第一組側(cè)臂位于推力器的端部。第二組側(cè)臂可以設(shè)置成靠近鉆頭。當(dāng)鉆頭的相對(duì)位移幅度足夠大時(shí)，第二組側(cè)臂固定鉆頭。然后第一組側(cè)臂閉合，從而不固定推力器。推力器可以被操作以減小與鉆頭的距離，第一組側(cè)臂打開(kāi)以再次固定推力器，并且第二組側(cè)臂閉合。該操作提供了與鉆柱的軸向位移無(wú)關(guān)的軸向力。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的側(cè)孔鉆探系統(tǒng)的雙重傳動(dòng)配置的示例。圖中僅示出該系統(tǒng)的一部分。第一連接器504將鉆桿501連接至殼體509。
殼體509傳遞在推力器(未示出)處產(chǎn)生的軸向力。從而鉆桿504將軸向力傳遞到鉆桿501端部的鉆頭(未示出)。
馬達(dá)(未示出)處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過(guò)傳動(dòng)軸514傳遞到端部安裝著鉆頭的另一傳動(dòng)軸505。因此傳動(dòng)軸514和所述另一傳動(dòng)軸505兩者都旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)軸514可以用固定在殼體509中的軸承(圖5中未示出)來(lái)引導(dǎo)。
第一連接器504提供用于循環(huán)鉆探流體的流體連通通道516。在鉆探操作過(guò)程中，鉆探流體可以被泵送通過(guò)系統(tǒng)。鉆探流體可以通過(guò)流體連通通道516循環(huán)以到達(dá)鉆頭并通過(guò)系統(tǒng)與鉆孔之間的環(huán)形空間排出。圖5上的大箭頭表示鉆探流體的可能的循環(huán)。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的側(cè)孔鉆探系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置的示例。圖中僅示出系統(tǒng)的一部分。第二連接器602將鉆桿601連接到殼體609。
殼體609傳遞推力器(未示出)處產(chǎn)生的軸向力。第二連接器602經(jīng)由軸向軸承607將軸向力傳遞到中間桿608。中間桿608將軸向力傳遞到端部安裝有鉆頭(未示出)的鉆桿601。
傳動(dòng)軸614將馬達(dá)(未示出)處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞到中間桿608，從而傳遞到鉆桿601。由此傳動(dòng)軸614、中間桿608和鉆桿旋轉(zhuǎn)。鉆桿601將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者都傳遞到鉆頭。
第二連接器602提供用于循環(huán)鉆探流體的流體連通通道616。在鉆探操作過(guò)程中，鉆探流體可以被泵送通過(guò)系統(tǒng)。鉆探流體可以通過(guò)流體連通通道616循環(huán)，到達(dá)鉆頭并通過(guò)系統(tǒng)與所鉆取的孔之間的環(huán)形空間被排出。圖6中的大箭頭表示鉆探流體的可能的循環(huán)。
這樣的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置特別適用于沿直線方向鉆探。
本發(fā)明的鉆探系統(tǒng)還可以成側(cè)向配置(未示出)來(lái)使用，其中，馬達(dá)固定在從主井開(kāi)始的側(cè)孔中。在側(cè)向配置中，鉆柱可以具有相對(duì)較短的長(zhǎng)度。雙重傳動(dòng)配置和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置都可以使用。但是，優(yōu)選使用旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置。鉆探系統(tǒng)的固定系統(tǒng)可以包括具有襯墊的延伸臂。襯墊可以將鉆探機(jī)械夾緊在所鉆取的側(cè)孔的壁上。襯墊可以具有相對(duì)較大的表面積以便減小接觸壓力。
鉆探系統(tǒng)還可以包括流動(dòng)通道，該流動(dòng)通道允許鉆探流體在鉆頭和主井之間循環(huán)。
可轉(zhuǎn)向裝置如圖1所示的可轉(zhuǎn)向馬達(dá)包括位于鉆桿中的液壓轉(zhuǎn)換器。液壓轉(zhuǎn)換器利用鉆探流體的循環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而其相對(duì)較長(zhǎng)，例如為3米。液壓轉(zhuǎn)換器包括剛性相對(duì)較大的部分，該部分在不受損情況下不能被彎曲?？赊D(zhuǎn)向馬達(dá)的鉆桿也相對(duì)較長(zhǎng)，這使得不能鉆探具有相對(duì)較短半徑(例如小于10米)的彎曲孔。人們需要一種能夠鉆探較短半徑彎曲的孔的可轉(zhuǎn)向裝置。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的可轉(zhuǎn)向裝置的示例?？赊D(zhuǎn)向裝置701包括彎曲的鉆桿705和位于鉆桿705端部的鉆頭707。鉆頭707可以通過(guò)傳遞轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩由位于主井709中的馬達(dá)704產(chǎn)生。由于轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生在主井709中，所以可轉(zhuǎn)向裝置701的長(zhǎng)度可以比現(xiàn)有技術(shù)中的短，從而該可轉(zhuǎn)向裝置可以在地層713中鉆探具有較短半徑的彎曲孔710。
轉(zhuǎn)矩可以通過(guò)穿過(guò)鉆桿705的傳動(dòng)軸703傳遞到鉆頭707。鉆桿705可以用于傳遞軸向推力器714處產(chǎn)生的軸向力。軸向力可以直接傳遞到鉆頭，或者如圖7所示經(jīng)由軸向軸承系統(tǒng)708(例如推力軸承系統(tǒng))傳遞到傳動(dòng)軸703。
傳動(dòng)軸703必須支承快速旋轉(zhuǎn)并同時(shí)發(fā)生彎曲。因此，傳動(dòng)軸703在彎曲時(shí)具有撓性，而又可以將轉(zhuǎn)矩從馬達(dá)704傳遞到鉆頭707。由于傳動(dòng)軸703在鉆桿705中彎曲，所以鉆桿705可以包括低摩擦引導(dǎo)系統(tǒng)711，例如滑動(dòng)軸承系統(tǒng)。一般，軸承711沿鉆桿705基本上均勻地間隔開(kāi)。軸承711可以包括允許鉆探流體在傳動(dòng)軸703和鉆桿705之間循環(huán)的通道(未示出)。傳動(dòng)軸703可以由鈦制成，引導(dǎo)系統(tǒng)711可以是青銅的。
鉆桿705在彎曲的同時(shí)傳遞軸向力。鉆桿705具有對(duì)應(yīng)于孔的曲率的形狀，并且與所鉆取的孔相切可以在塑性范圍(plastic domain)內(nèi)發(fā)生變形。
由于馬達(dá)704位于主井內(nèi)，所以馬達(dá)704可以與電線連接馬達(dá)704可以是電動(dòng)的。
優(yōu)選，可轉(zhuǎn)向馬達(dá)可以包括馬達(dá)傳動(dòng)軸(未示出)，用于將轉(zhuǎn)矩從馬達(dá)經(jīng)由第一連接器(未示出)傳遞到傳動(dòng)軸。在這種情況下，該傳動(dòng)軸是另一傳動(dòng)軸。第一連接器可以在馬達(dá)組件和鉆桿內(nèi)側(cè)之間提供流體連通通道，所述馬達(dá)組件包括所述馬達(dá)、軸向推力器、固定系統(tǒng)和馬達(dá)傳動(dòng)軸。第一連接器可以用第二連接器(未示出)替代，該第二連接器也在馬達(dá)組件與鉆桿內(nèi)側(cè)之間提供流體連通通道。第二連接器可以將轉(zhuǎn)矩和軸向力兩者傳遞到鉆桿。
但是，圖7所示的可轉(zhuǎn)向馬達(dá)701包括僅用于將轉(zhuǎn)矩從馬達(dá)704傳遞到鉆頭707的單個(gè)傳動(dòng)軸703，和用于將軸向力傳遞到鉆頭707的單個(gè)鉆桿705。可轉(zhuǎn)向馬達(dá)701也可能不能夠可拆卸地連接第一連接器或第二連接器，以根據(jù)所要鉆探的孔的希望半徑改變轉(zhuǎn)矩和軸向力向鉆頭707的傳遞。
可轉(zhuǎn)向裝置701可以鉆探具有較短半徑的彎曲孔710。鉆桿705彎曲，并且三個(gè)觸點(diǎn)702位于包括鉆桿和傳動(dòng)軸的鉆柱組件上。當(dāng)鉆探彎曲孔710時(shí)，觸點(diǎn)702接觸所鉆取的側(cè)孔的壁。三個(gè)觸點(diǎn)702限定出鉆桿角度，以便能夠鉆探彎曲孔710。觸點(diǎn)702的位置決定了彎曲孔710的要求半徑。
但是，在地層相對(duì)較松軟的情況下，鉆頭可能鉆探出與鉆頭相比超出尺寸的側(cè)孔。所鉆取的孔因此可能具有相對(duì)較大的直徑所鉆取的孔的壁由此可能位于期望的壁的下方。由于可轉(zhuǎn)向裝置701位于所鉆取的孔的底壁上，所以所鉆取的彎曲孔的有效曲率半徑的值可能大于對(duì)應(yīng)于鉆桿角度的要求半徑。
有效半徑的控制可以通過(guò)將這種彎折模式與直線模式相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在直線模式下，可轉(zhuǎn)向裝置701自身按第一角度定向。在第一確定期間內(nèi)，馬達(dá)704處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和軸向力通過(guò)雙重傳動(dòng)配置被傳遞給鉆頭707，這可以在具有第一方向的第一部分上鉆探出第一孔?？赊D(zhuǎn)向裝置701被拉回一確定距離，例如從第一部分被拉回。所述確定距離也可以大于或者小于第一部分的長(zhǎng)度?？赊D(zhuǎn)向裝置701然后按第二角度定向。在第二確定期間內(nèi)，轉(zhuǎn)矩和軸向力被傳遞給鉆頭，這可以對(duì)第一孔進(jìn)行擴(kuò)孔。
這樣的步驟可以按照任何順序來(lái)進(jìn)行，例如可以在拉回之前按第二角度旋轉(zhuǎn)。可轉(zhuǎn)向裝置按第一角度旋轉(zhuǎn)可以對(duì)于具有零值的第一角度來(lái)進(jìn)行，即，可轉(zhuǎn)向裝置在進(jìn)行上述步驟過(guò)程中可以僅按第二角度旋轉(zhuǎn)一次。
圖8A和8B示出直線模式下所鉆取的孔的截面的示例。圖8A所示截面可以是執(zhí)行上述步驟而鉆取的。一般，第二角度大致等于180°，第二確定期間大致等于第一確定期間，這產(chǎn)生一個(gè)橢圓形孔81。如果重復(fù)上述步驟，則可轉(zhuǎn)向裝置在確定長(zhǎng)度上鉆探出橢圓形孔81。橢圓形孔具有比鉆頭直徑更大的截面，并且具有相對(duì)恒定的方向。
圖8B示出直線模式下所鉆取的孔的截面的第二示例。在這個(gè)示例中，轉(zhuǎn)矩以及軸向力向鉆頭的傳遞是分四次進(jìn)行的。例如，第二角度可以大致等于180°，第二確定期間可以大致等于第一確定期間，這產(chǎn)生一個(gè)橢圓形孔。然后，可轉(zhuǎn)向裝置被拉回并按第三角度旋轉(zhuǎn)，該第三角度大致等于90°。在第三次鉆探之后，可轉(zhuǎn)向裝置被拉回并按第四角度旋轉(zhuǎn)。該第四角度大致等于180°。轉(zhuǎn)矩和軸向力可以傳遞到鉆頭，并進(jìn)行第四次鉆探。這樣的操作可以被重復(fù)。所得到的截面82大于鉆頭的直徑。
直線模式可以用于沿相對(duì)恒定的方向鉆探，這使得所鉆取的孔在確定的距離上相對(duì)較直。當(dāng)與彎折模式結(jié)合時(shí)，在要求半徑小于所希望的半徑的情況下，直線模式可以控制彎曲孔的有效半徑。
或者，鉆桿可以連續(xù)地從一個(gè)方向向相反方向振動(dòng)。該振動(dòng)導(dǎo)致鉆桿整圈地旋轉(zhuǎn)，從而可以鉆探直徑大于鉆頭截面的圓柱形孔。
如果地層松軟，則可以在彎折模式上結(jié)合噴射模式，或者在已經(jīng)與直線模式相結(jié)合的彎折模式上結(jié)合噴射模式。圖7示出了這種噴射操作的一個(gè)示例。流體噴口712被設(shè)置用于沿確定方向沖蝕地層713。在圖7所示示例中，鉆頭裝備有不對(duì)稱噴口配置。鉆頭不旋轉(zhuǎn)，但是馬達(dá)704可以定向傳動(dòng)軸703，從而將流體噴口712定向在希望的方向上。流體噴口712的方位角方向與馬達(dá)704的參照方向之間的偏斜角可以測(cè)量得到。即使在松軟地層中，噴射也可以鉆探出沿預(yù)定軌跡的彎曲孔，其方向準(zhǔn)確性高于利用鉆頭707的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行的鉆探。
鉆探方向的控制為了控制鉆探的有效方向，可以設(shè)置穩(wěn)定器以在側(cè)孔的截面中定位鉆頭。具體而言，位于鉆探系統(tǒng)的井底組件處的可變直徑穩(wěn)定器使得可以從遠(yuǎn)距離決定鉆探是將沿著直線方向還是要改變方向。方向的改變使得可以根據(jù)井底組件的穩(wěn)定器中可變直徑穩(wěn)定器的配置來(lái)沿向上方向或向下方向進(jìn)行鉆探。
當(dāng)操作者決定改變鉆探方向時(shí)，機(jī)械處理可以將該決定傳遞給可變直徑穩(wěn)定器并實(shí)現(xiàn)該決定，從而可以選擇兩種可能方向中的一個(gè)。但是，如果要求改變到第三種不同的方向，例如在垂直方向是向下方向時(shí)要求改變到向上方向，則需要從井中取出井底組件。因此，需要一種更為靈活的方向控制系統(tǒng)。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第一種示范系統(tǒng)。
井底組件的鉆柱901端部處的鉆頭903可以鉆探側(cè)孔904。鉆柱901被多個(gè)穩(wěn)定器902、905、906圍繞，其中，至少一個(gè)穩(wěn)定器是可變直徑穩(wěn)定器905、906。所述至少一個(gè)可變直徑穩(wěn)定器905、906可以在側(cè)孔904的截面內(nèi)定位鉆頭903。根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的系統(tǒng)還包括用于從遠(yuǎn)距離位置機(jī)械控制一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的控制裝置。所述一組穩(wěn)定器參數(shù)包括確定的可變直徑穩(wěn)定器(圖9中未示出)的直徑尺寸、第一穩(wěn)定器(圖9中未示出)與標(biāo)記裝置(圖9中未示出)之間的距離。標(biāo)記裝置可以是另一個(gè)穩(wěn)定器或者鉆頭。所述的一組穩(wěn)定器參數(shù)還包括至少兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器905、906的回縮情況和確定的可變直徑穩(wěn)定器(圖9中未示出)的方位半徑(azimuthal radius)。
圖9所示的第一種示范系統(tǒng)可以從遠(yuǎn)距離位置，例如地面，控制兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器905、906的回縮。
兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器905、906可以按協(xié)同工作的方式來(lái)設(shè)置。圖9所示的第一種示范系統(tǒng)可以沿兩個(gè)以上方向進(jìn)行鉆探。
第一種示范系統(tǒng)可以僅包括兩個(gè)具有可變直徑的穩(wěn)定器?；蛘撸鐖D9所示，第一種示范系統(tǒng)可以包括三個(gè)穩(wěn)定器，其中具有兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器。一般，第一可變直徑穩(wěn)定器906靠近鉆頭903，第二可變直徑穩(wěn)定器905位于其它兩個(gè)穩(wěn)定器902、906之間。
第一種示范系統(tǒng)包括具有多于兩種設(shè)定位置的控制裝置(圖9中未示出)。每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于一個(gè)相關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定器參數(shù)值。在如圖9所示的使用三個(gè)穩(wěn)定器902、905、906的配置中，穩(wěn)定器參數(shù)可以描述所述至少兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器905、906的回縮或伸展情況。因此，對(duì)應(yīng)的控制裝置包括至少三個(gè)設(shè)定位置-與第一可變直徑穩(wěn)定器906和第二可變直徑穩(wěn)定器905的標(biāo)準(zhǔn)尺寸位置相關(guān)聯(lián)的第一設(shè)定位置；-與第一可變直徑穩(wěn)定器906的不足尺寸位置以及第二可變直徑穩(wěn)定器905的標(biāo)準(zhǔn)尺寸位置相關(guān)聯(lián)的第二設(shè)定位置；-與第一可變直徑穩(wěn)定器906的標(biāo)準(zhǔn)尺寸位置以及第二可變直徑穩(wěn)定器905的不足尺寸位置相關(guān)聯(lián)的第三設(shè)定位置。
控制裝置內(nèi)還可以包括與第一可變直徑穩(wěn)定器906和第二可變直徑穩(wěn)定器905兩者的回縮相關(guān)聯(lián)的第四設(shè)定位置。
如果選擇第一設(shè)定位置，則第一可變直徑穩(wěn)定器906和第二可變直徑穩(wěn)定器905處于標(biāo)準(zhǔn)尺寸位置。由此，第一可變直徑穩(wěn)定器906和第二可變直徑穩(wěn)定體905向側(cè)孔904的壁上施加接觸壓力，并沿相對(duì)較直的方向進(jìn)行鉆探。
如果選擇第二設(shè)定位置，則僅第一可變直徑穩(wěn)定器906回縮，這提供了類似于圖3B所示的配置。由于鉆柱901的重量作用，鉆頭903的中心朝向向下方向。鉆探沿向下方向進(jìn)行。
僅將第二可變直徑穩(wěn)定器905設(shè)定在不足尺寸位置，即，僅第二可變直徑穩(wěn)定器905回縮，則所得到配置類似于圖3C所示的配置。由于鉆柱901的重量的作用，鉆頭903的中心朝向向上方向。鉆探沿向上方向進(jìn)行。
霍爾效應(yīng)傳感器907可以被設(shè)置用來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)可變直徑穩(wěn)定器中的一個(gè)的直徑。霍爾效應(yīng)傳感器907可以監(jiān)測(cè)可變直徑穩(wěn)定器的活塞的回縮情況。或者，可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)可變直徑穩(wěn)定器的直徑。
兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器905、906的設(shè)定相互協(xié)調(diào)以便獲得希望的配置。如果所要鉆取的孔相對(duì)較小，則兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器905、906可以包括在單個(gè)鉆鋌部分(圖9中未示出)中，這使得可以提供單個(gè)控制單元來(lái)控制所述一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第二種示范系統(tǒng)(未示出)可以調(diào)節(jié)至少一個(gè)確定的可變直徑穩(wěn)定器的直徑尺寸。該確定的可變直徑穩(wěn)定器因此可以具有不止兩個(gè)位置。例如，該確定的可變直徑穩(wěn)定器可以伸展、回縮或者處于中間位置。
第二種示范系統(tǒng)包括有著至少三個(gè)設(shè)定位置的控制裝置。每個(gè)設(shè)定位置例如可以通過(guò)位于配置槽(例如J-槽)中的配置標(biāo)示件(plot)(例如鍵)來(lái)選擇。每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于確定的可變直徑穩(wěn)定器的一個(gè)位置。
第二種示范系統(tǒng)可以比現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)更好的準(zhǔn)確性來(lái)調(diào)節(jié)鉆探方向。
圖10A示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的橫截面。圖中僅示出第三種示范系統(tǒng)的一半。第三種示范系統(tǒng)可以以協(xié)同工作的方式設(shè)定兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器1001、1002。每個(gè)可變直徑穩(wěn)定器1001、1002可以處于回縮位置、中間位置或伸展位置。由此，第三種示范系統(tǒng)可以沿向上方向或向下方向鉆探，其中鉆探方向可以以相對(duì)較高的準(zhǔn)確性來(lái)調(diào)節(jié)。
第三種示范系統(tǒng)包括具有六個(gè)設(shè)定位置i、j、k、l、m、n的控制裝置。每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于相關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定器參數(shù)值，例如上可變直徑穩(wěn)定器1001伸展而下可變直徑穩(wěn)定器1002回縮，如圖10A所示?？刂蒲b置可以根據(jù)多個(gè)事件的相對(duì)先后順序，例如在軸向力之前施加一個(gè)流，來(lái)從一個(gè)設(shè)定位置改變到另一個(gè)設(shè)定位置。
每個(gè)可變直徑穩(wěn)定器1001、1002的伸展或回縮取決于相關(guān)活塞1003、1004的伸展或回縮。控制裝置可以分別利用上控制套筒1010和下控制套筒1007，將上活塞1003和下活塞1004推向套管1000的外側(cè)。當(dāng)在一確定的活塞上沒(méi)有施加推壓時(shí)，該確定的活塞回縮。
安裝在每個(gè)活塞1003、1004上的環(huán)1005可以防止活塞1003、1004丟失在井筒中。
下活塞1004可以通過(guò)在下控制套筒1007的斜面上滑動(dòng)而被推向套管1000的外側(cè)。下控制套筒可以在套管1000中軸向滑動(dòng)。銷1008防止下控制套筒1007旋轉(zhuǎn)。下彈簧1040向上推壓下控制套筒1007。下控制套筒1007向上伸展到上可變直徑穩(wěn)定器1001附近。因此，下控制套筒1007可以具有相對(duì)較大的長(zhǎng)度，例如若干米。
下控制套筒1007的滑動(dòng)由上控制套筒1010的指狀件1009控制，上控制套筒1010可以在套管1000中軸向滑動(dòng)，并且可以沿單個(gè)方向旋轉(zhuǎn)棘輪系統(tǒng)1011禁止上控制套筒1010的反向旋轉(zhuǎn)。
圖10B示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的棘輪系統(tǒng)的示例。棘輪系統(tǒng)1011包括斜齒1042，棘爪1041落入該斜齒中，從而僅允許沿單個(gè)方向的有效運(yùn)動(dòng)。
返回參照?qǐng)D10A，棘輪系統(tǒng)1011允許上控制套筒1010在套管1000中滑動(dòng)。
指狀件1009根據(jù)上控制套筒1010的方位角位置通過(guò)不同的接觸區(qū)域1012、1013、1014、1043、1044、1045來(lái)推壓下控制套筒1007。
圖10C示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的下控制套筒1007的示例。下控制套筒包括多個(gè)接觸區(qū)域1012、1013、1014、1043、1044、1045。
如果指狀件1009對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)尺寸接觸區(qū)域1012、1044、1045，則下控制套筒1007在套管1000內(nèi)受推壓。結(jié)果，下活塞1004處于伸展位置。
如果指狀件1009對(duì)準(zhǔn)中間尺寸接觸區(qū)域1013、1043，下活塞1004處于中間位置。
如果指狀件1009對(duì)準(zhǔn)不足尺寸接觸區(qū)域1014，下活塞1004處于回縮位置。
因此，下穩(wěn)定器1002的直徑取決于指狀件1009所對(duì)準(zhǔn)的接觸區(qū)域。
現(xiàn)參照?qǐng)D10A，上控制套筒1010包括下活塞1003可以倚靠于其上的三個(gè)斜面1015、1016、1017。這些斜面具有不同的方位角位置。
圖10D示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)的上控制套筒1010的示例。上控制套筒1010包括三個(gè)具有相同傾斜角度的斜面1015、1016、1017。斜面1015、1016、1017從上控制套筒1010的不同軸向位置開(kāi)始。
返回參照?qǐng)D10A，如果上控制套筒1010的軸向位置使得上活塞1003倚靠在第一斜面1017上，則上活塞可以被向外推到伸展位置。第二斜面1016可以將上活塞1003定位到中間位置，而第三斜面1015可以使上活塞1003回縮。
上控制套筒1010包括控制下活塞1004尺寸的指狀件1009。每個(gè)接觸區(qū)域與上控制套筒1010的給定高度相組合。每個(gè)設(shè)定位置i、j、k、l、m、n與確定的接觸區(qū)域1012、1013、1014、1043、1044、1045和確定的斜面1015、1016、1017的組合相關(guān)聯(lián)。
圖10E示出圖10A所示第三種示范系統(tǒng)的設(shè)定表。例如，標(biāo)準(zhǔn)尺寸接觸區(qū)域1012與第一斜面1017組合。該組合與對(duì)應(yīng)于伸展兩個(gè)活塞1003、1004的第一設(shè)定位置i相關(guān)聯(lián)，這使得可以沿直線方向鉆探。
第三設(shè)定位置k與不足尺寸接觸區(qū)域1014(即下活塞1004回縮)和第一斜面1017(即上活塞1003伸展)的組合相關(guān)聯(lián)。第三設(shè)定位置k使得可以沿向下方向鉆探。
第二設(shè)定位置j與中間尺寸接觸區(qū)域1013(即下活塞1004回縮)和第一斜面1017(即上活塞1003伸展)的組合相關(guān)聯(lián)。第二設(shè)定位置j使得可以沿向下居中方向鉆探。
三個(gè)其它設(shè)定位置l、m、n在圖10E的設(shè)定表種示出。
返回參照?qǐng)D10A，上控制套筒1010的方位角位置由位于配置槽(例如J-槽1025)中的配置標(biāo)示件(例如鍵1021)控制。J-槽1025位于J-槽套筒1018上。鍵1021設(shè)置在上心軸延伸部1022上。
圖10F示出圖10A所示第三種示范系統(tǒng)的J-槽的示例。J-槽1025使得可以從一個(gè)設(shè)定位置i、j、k、l、m、n移動(dòng)到另一位置。
如果在施加軸向力之前出現(xiàn)來(lái)自遠(yuǎn)處的泵(未示出)的流，則J-槽套筒1018被流所產(chǎn)生的壓降向下壓。在向下行程的過(guò)程中，鍵1021在J-槽1025中移動(dòng)，從而使J-槽套筒1018旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)參照?qǐng)D10A，齒1019允許隨J-槽套筒1018的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)上控制套筒1010。但是，也可以根據(jù)齒1019的嚙合情況允許J-槽套筒1018相對(duì)于上控制套筒1010自由旋轉(zhuǎn)。
如果上控制套筒1010向下移動(dòng)，則上活塞1003可以根據(jù)上活塞1003所倚靠的斜面1015、1016、1017而被推動(dòng)。
上控制套筒1010的旋轉(zhuǎn)使得可以將指狀件1009與確定的接觸區(qū)域1012、1013、1014、1043、1044、1045對(duì)準(zhǔn)，從而控制下可變直徑穩(wěn)定器1002的直徑。
如果在流之前施加軸向力，則上心軸1023向下移動(dòng)，直到上心軸1023的端部1046接觸下心軸1026的末端1047。上心軸延伸部1022推動(dòng)J-槽套筒1018，使得在J-槽套筒1018和上心軸延伸部1023之間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，J-槽套筒1018不旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)齒1019被嚙合使得上控制套筒1010隨著J-槽套筒1018的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)在軸向力之前施加流來(lái)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)設(shè)定位置i、j、k、l、m、n移動(dòng)到另一個(gè)設(shè)定位置。如果不希望發(fā)生這種位置移動(dòng)時(shí)，在流之前施加軸向力。在正確條件下，鍵1021的移位可以在一組設(shè)定位置i、j、k、l、m、n中選擇希望的設(shè)定位置。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第三種示范系統(tǒng)還可以包括位置指示器1028。當(dāng)上心軸1023被向下推入下心軸1026中時(shí)，位置指示器1028向下移動(dòng)。彈簧1030可以確保位置指示器1028的移位受到J-槽套筒1018的機(jī)械限位件1029的限制。機(jī)械限位件1029的長(zhǎng)度取決于J-槽套筒1018的方位角位置。因此，位置指示器1028的移位取決于J-槽套筒1018的方位角位置。由于位置指示器1028的噴嘴處的壓降取決于位置指示器的移位，所以通過(guò)監(jiān)測(cè)該壓降可以檢測(cè)出J-槽套筒1018的方位角位置。
J-槽套筒1018相對(duì)于上控制套筒1010的可能的自由旋轉(zhuǎn)也可以考慮進(jìn)來(lái)。由此，可以估測(cè)可變直徑穩(wěn)定器1001、1002的直徑。
花鍵和凹槽(圖10A中未示出)可以防止上心軸1023相對(duì)于下心軸1026旋轉(zhuǎn)。相反，通過(guò)使上心軸1023的端部1046與下心軸1026的末端1047接觸，軸向力由上心軸1023傳遞到下心軸1026。當(dāng)系統(tǒng)從所鉆取的孔中被提出時(shí)，反向接觸部1033可以將拉伸力從上心軸1023傳遞到下心軸1026。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第四種示范系統(tǒng)(未示出)可以從遠(yuǎn)距離位置控制確定的可變直徑穩(wěn)定器的方位角半徑。確定的可變直徑穩(wěn)定器實(shí)際上可以是方位可調(diào)的穩(wěn)定器，其包括多個(gè)活塞，例如三個(gè)活塞，如圖2所示。每個(gè)活塞具有確定的方位角方向。
在第四種示范系統(tǒng)中，每個(gè)活塞可以獨(dú)立于其它活塞來(lái)設(shè)定。第四種示范系統(tǒng)包括有著至少三個(gè)設(shè)定位置的控制裝置，每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于確定的穩(wěn)定器參數(shù)值，例如僅第一活塞伸展。
當(dāng)方位可調(diào)穩(wěn)定器的靠近鉆頭的確定活塞被推壓在所鉆取的孔的壁上時(shí)，鉆頭沿與該確定活塞的確定方位角方向相反的方向鉆探。需要注意的是要同步對(duì)所述確定活塞的推壓和井底組件的鉆柱的可能的旋轉(zhuǎn)。
由于方位可調(diào)穩(wěn)定器的每個(gè)活塞可以獨(dú)立設(shè)定，所以可以要求沿任何方向，例如水平方向進(jìn)行鉆探。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第五種示范系統(tǒng)可以從遠(yuǎn)距離位置，例如從地面，控制第一穩(wěn)定器相對(duì)于標(biāo)記裝置的縱向位置。標(biāo)記裝置可以安裝在井底組件中例如，標(biāo)記裝置可以是另一個(gè)穩(wěn)定器或鉆頭。第一穩(wěn)定器可以是可變直徑穩(wěn)定器或者可以將鉆柱的中心定位在所鉆取的孔的截面中心的任何其它裝置，例如穩(wěn)定器。
穩(wěn)定器相對(duì)于鉆頭的縱向位置的調(diào)節(jié)可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)部分的尺寸或者通過(guò)沿鉆柱移動(dòng)穩(wěn)定器來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)穩(wěn)定器之間的距離的調(diào)節(jié)使得可以調(diào)節(jié)兩個(gè)穩(wěn)定器之間鉆柱的變形，從而調(diào)節(jié)鉆探方向。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第五種示范系統(tǒng)。第五種示范系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)穩(wěn)定器1102和鉆頭1101之間的距離，從而可以調(diào)節(jié)鉆探方向。系統(tǒng)包括鉆柱1105，一滑動(dòng)心軸1104位于該鉆柱1105內(nèi)。鉆頭1101位于滑動(dòng)心軸1104的端部。
鉆探方向取決于滑動(dòng)心軸1104在穩(wěn)定器1102和鉆頭1101之間的距離上的彈性變形。
密封固定系統(tǒng)1103包括鎖定裝置，例如內(nèi)部卡件卡件(slips)，以便將滑動(dòng)心軸1104保持在確定位置上。密封固定系統(tǒng)1103還可以包括密封件，例如橡膠元件，用于確保密封，使得鉆探流體的循環(huán)能夠經(jīng)由滑動(dòng)心軸1104的內(nèi)部到達(dá)鉆頭1101。
內(nèi)部卡件可以利用控制軸1106的物理參數(shù)，例如壓力來(lái)控制。傳動(dòng)系統(tǒng)1107使得控制軸1106可以與滑動(dòng)心軸1104和密封固定系統(tǒng)1103連通。傳動(dòng)系統(tǒng)1107一般可以設(shè)定內(nèi)部卡件并傳遞控制軸1106的位移。傳動(dòng)系統(tǒng)1107包括至少一個(gè)孔，以便使得鉆探流體的循環(huán)能夠通過(guò)滑動(dòng)心軸1104。
當(dāng)內(nèi)部卡件未固定時(shí)，滑動(dòng)心軸可以移動(dòng)。對(duì)控制軸1106的牽引可以減小穩(wěn)定器1102和鉆頭1101之間的距離。同樣，可以通過(guò)例如對(duì)控制軸1106推壓來(lái)增大穩(wěn)定器1102和鉆頭1101之間的距離。
密封固定系統(tǒng)1103還可以將轉(zhuǎn)矩和軸向力從鉆柱105傳遞到滑動(dòng)心軸1104?；蛘撸D(zhuǎn)矩可以從另一軸(未示出)傳遞到鉆頭1101。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的方向控制系統(tǒng)嵌入在鉆探系統(tǒng)的鉆柱組件中。優(yōu)選，鉆柱組件利用連接器可拆卸地連接至馬達(dá)組件。馬達(dá)組件可以包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)、用于產(chǎn)生軸向力的軸向推力器、用于在井下固定馬達(dá)和軸向推力器的固定系統(tǒng)和用于將轉(zhuǎn)矩傳遞到鉆柱組件的傳動(dòng)軸。
連接器可以將轉(zhuǎn)矩和軸向力從馬達(dá)組件傳遞到鉆柱組件。鉆柱組件包括鉆頭和鉆桿。連接器在馬達(dá)組件和鉆桿內(nèi)側(cè)之間提供了流體連通通道。
連接器包括第一連接器或第二連接器。第一連接器可以連接至鉆柱組件，從而僅將軸向力傳遞到鉆桿，而將轉(zhuǎn)矩傳遞到位于鉆桿內(nèi)的另一傳動(dòng)軸。鉆頭位于鉆桿內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)著的所述另一傳動(dòng)軸的端部，鉆桿傳遞軸向力。多個(gè)穩(wěn)定器圍繞傳動(dòng)軸。特別地，本發(fā)明第三實(shí)施例的第四種示范系統(tǒng)可以采用非旋轉(zhuǎn)的鉆桿。
這樣的雙重傳動(dòng)配置特別適用于沿曲線鉆探。
第二連接器也可以連接至鉆柱組件。第二連接器可以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者傳遞給鉆桿。鉆桿將轉(zhuǎn)矩和軸向力兩者傳遞給鉆頭。這樣的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)配置特別適用于大致沿直線方向鉆探。多個(gè)穩(wěn)定器圍繞鉆桿以確?？煽康匾龑?dǎo)鉆柱。
或者，鉆探系統(tǒng)也可以包括用于將轉(zhuǎn)矩從馬達(dá)傳遞到鉆頭的單個(gè)傳動(dòng)軸和用于將軸向力傳遞給鉆頭的單個(gè)鉆桿。所述單個(gè)鉆桿可以與所述單個(gè)傳動(dòng)軸相同。鉆探系統(tǒng)可以不能可拆卸地連接第一連接器或第二連接器，以根據(jù)所鉆取的孔的希望半徑改變轉(zhuǎn)矩和軸向力向鉆頭的傳遞情況。
鉆探方向的監(jiān)測(cè)控制鉆探軌跡需要監(jiān)測(cè)鉆頭的定向。該監(jiān)測(cè)通常利用包括至少一個(gè)加速度計(jì)的加速度計(jì)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，加速度計(jì)可以測(cè)量鉆柱相對(duì)于地球重力矢量的傾斜度。包括至少一個(gè)磁力計(jì)的磁力計(jì)系統(tǒng)可以測(cè)量鉆柱相對(duì)于地球磁場(chǎng)的方位角。加速度計(jì)系統(tǒng)可以與磁力計(jì)系統(tǒng)相結(jié)合。但是，在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，磁力計(jì)系統(tǒng)和加速度計(jì)系統(tǒng)距離鉆頭相對(duì)較遠(yuǎn)距離處，例如25米。人們需要一種能夠提供更為準(zhǔn)確的鉆頭定向測(cè)量的系統(tǒng)。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的井底組件。井底組件包括用于鉆孔的鉆頭1201。井底組件在鉆頭1201的附近區(qū)域還包括至少一個(gè)微傳感器1207、1208。該至少一個(gè)微傳感器1207、1208可以測(cè)量鉆頭1201相對(duì)于參考方向的定向。
所述至少一個(gè)微傳感器可以是微磁力計(jì)1207，其可以測(cè)量鉆頭1201相對(duì)于地球磁場(chǎng)的定向。這種微磁力計(jì)可以是微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)系列的。
優(yōu)選，在鉆頭的附近區(qū)域設(shè)置三個(gè)微磁力計(jì)，以測(cè)量鉆頭相對(duì)于地球磁場(chǎng)的定向。由此可以提供鉆頭定向的三維測(cè)量結(jié)果。
微磁力計(jì)1207也可以是微加速度計(jì)1207。微加速度計(jì)1207可以測(cè)量鉆頭1201相對(duì)于地球重力矢量的定向。微加速度計(jì)可以是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)系列的。
優(yōu)選，在鉆頭的附近區(qū)域設(shè)置三個(gè)微加速度計(jì)，以測(cè)量鉆頭相對(duì)于地球重力矢量的三個(gè)定向。由此可以提供鉆頭定向的三維測(cè)量結(jié)果。
系統(tǒng)也可以既包括三個(gè)微加速度計(jì)又包括三個(gè)微磁力計(jì)。
微加速度計(jì)和微磁力計(jì)本身可以分別提供比傳統(tǒng)加速度計(jì)和傳統(tǒng)磁力計(jì)準(zhǔn)確性差的測(cè)量結(jié)果。但是，由于微傳感器設(shè)置在鉆頭的附近區(qū)域，所以系統(tǒng)可以提供比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)更加準(zhǔn)確的鉆頭定向測(cè)量結(jié)果。
所述至少一個(gè)微傳感器可以監(jiān)測(cè)鉆頭1201的定向。微磁力計(jì)1207和微加速度計(jì)1207可以位于靠近鉆頭1201的子組件1206內(nèi)。
電動(dòng)馬達(dá)(未示出)可以產(chǎn)生使得鉆頭1201旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)馬達(dá)具有比液壓馬達(dá)相對(duì)要小的長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明的井底組件在鉆柱1202的中心可以包括一小管1204。小管1204使得主部件(main sub)(未示出)和微傳感器1207、1208之間可以通信。主部件可以位于利用井底組件從其處開(kāi)始鉆探側(cè)孔的主井內(nèi)。主部件也可以是沿井底組件的縱軸設(shè)置的距離鉆頭1201相對(duì)較遠(yuǎn)距離處的隨鉆測(cè)井工具。
通信可以通過(guò)電線1205來(lái)進(jìn)行。
通信也可以通過(guò)穿過(guò)小管1204發(fā)送給微傳感器1207、1208并從微傳感器1207、1208穿過(guò)鉆柱1202返回的電信號(hào)來(lái)進(jìn)行。小管1204需要與鉆柱1202電絕緣。
優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明的井底組件是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的一部分。
或者，微傳感器位于另一可選鉆探系統(tǒng)的鉆頭附近區(qū)域，其中，所述另一可選鉆探系統(tǒng)不能可拆卸地連接第一連接器或第二連接器以根據(jù)所鉆取的孔的希望半徑來(lái)改變轉(zhuǎn)矩和軸向力向鉆頭的傳遞。
所述另一可選鉆探系統(tǒng)可以是可轉(zhuǎn)向馬達(dá)、可轉(zhuǎn)向裝置、鉆機(jī)系統(tǒng)、盤(pán)管系統(tǒng)或任何其它鉆探系統(tǒng)。
在可轉(zhuǎn)向裝置的情況下(未示出)，微傳感器可以位于傳動(dòng)軸內(nèi)。
在具有方向控制系統(tǒng)的井底組件的情況下(未示出)，微傳感器可以例如位于控制單元(未示出)內(nèi)。
極短半徑鉆探用于從主井開(kāi)始鉆探以極短半徑彎曲的側(cè)孔的鉆探系統(tǒng)可以包括撓性鉆桿，該撓性鉆桿在主井與所鉆取的側(cè)孔之間的肘彎處大致垂直彎曲。馬達(dá)和軸向推力器可以固定在主井內(nèi)，撓性鉆桿將轉(zhuǎn)矩和軸向力傳遞到鉆頭?，F(xiàn)有技術(shù)中的鉆探系統(tǒng)包括造斜器或軸套，以便在肘彎處傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力。
但是，在側(cè)孔相對(duì)較長(zhǎng)的情況下，由于沿?fù)闲糟@桿的軸向力的強(qiáng)度，轉(zhuǎn)矩和軸向力的傳遞易受影響。
造斜器必須支承來(lái)自軸向推力器的軸向力和來(lái)自鉆頭的壓縮力。作用到造斜器上的反作用力可以作為軸向力和壓縮力的矢量和而計(jì)算得到。
此外，在鉆探過(guò)程中，隨著鉆取的側(cè)壁的延伸，鉆桿在造斜器上滑動(dòng)。但是，當(dāng)鉆探時(shí)，鉆桿的切向速度大于滑動(dòng)速度。一般，切向速度和滑動(dòng)速度的比例在100范圍內(nèi)。因此，由切向速度和滑動(dòng)速度的矢量和得到的合成速度基本上等于切向速度。
反作用力和合成速度可以產(chǎn)生顯著的摩擦損耗和磨損。因此存在造斜器或者造斜器后面的巖層由于撓性軸傳遞的應(yīng)力而發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
人們需要一種能夠在撓性軸的彎曲部傳遞轉(zhuǎn)矩和沿?fù)闲暂S的較大的軸向力的系統(tǒng)。
圖13A示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。鉆桿1301端部處的鉆頭1307從主井1303開(kāi)始鉆探側(cè)孔1302。鉆桿1301將轉(zhuǎn)矩和軸向力兩者傳遞到鉆頭1307。鉆桿1301是撓性的，以便在傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力的同時(shí)彎曲。該鉆探系統(tǒng)還包括具有用于在彎曲部支承鉆桿的旋轉(zhuǎn)支承件1306的彎曲引導(dǎo)件1305。
側(cè)孔可以基本上垂直地從主井延伸出。
轉(zhuǎn)矩和軸向力可以分別通過(guò)馬達(dá)1312和軸向推力器1311來(lái)產(chǎn)生。固定系統(tǒng)1310可以將馬達(dá)1312和軸向推力器1311固定在主井1303內(nèi)。馬達(dá)1312可以是電動(dòng)的。
可以設(shè)置引導(dǎo)心軸1304，以便將彎曲引導(dǎo)件1305固定在主井內(nèi)。引導(dǎo)心軸可以包括定向部件(未示出)，用于測(cè)量彎曲引導(dǎo)件的方位角方向，以便沿正確方位角方向鉆探。引導(dǎo)心軸1304可以與靠近馬達(dá)1312的控制部件(未示出)利用電線系統(tǒng)(未示出)通信。在這種情況下，需要注意保護(hù)電線系統(tǒng)免受旋轉(zhuǎn)著的鉆桿1301的損壞。或者，引導(dǎo)心軸1304可以利用諸如電磁或者聲學(xué)遙測(cè)裝置之類的無(wú)線通信系統(tǒng)(未示出)與控制部件通信。
泵(未示出)可以確保鉆探流體在鉆柱1301以及所鉆取的側(cè)孔和鉆柱1301之間的環(huán)形空間中的循環(huán)。
彎曲引導(dǎo)件1305可以確保鉆桿1301大致垂直地彎曲并同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力。
圖13B示出根據(jù)第五實(shí)施例的彎曲系統(tǒng)的第一示例的橫截面。鉆桿1301傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力兩者。旋轉(zhuǎn)支承件1306，例如輥，可以使鉆桿1301較易于旋轉(zhuǎn)。
但是，對(duì)于彎曲系統(tǒng)的第一示例，鉆桿1301由輥1306的相對(duì)較小的接觸面積來(lái)支承。在軸向力非常大的情況下，存在鉆柱局部變形的危險(xiǎn)。
圖14A和14B示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的彎曲系統(tǒng)的第二示例。圖14A示出彎曲系統(tǒng)的橫截面，而圖14B示出該彎曲系統(tǒng)的側(cè)視圖。鉆桿1401彎曲在兩個(gè)彎曲引導(dǎo)件(未示出)之間。鉆桿接觸旋轉(zhuǎn)支承件(例如帶1406)構(gòu)成的網(wǎng)。帶1406繞過(guò)鉆桿1401和撓性支承件，例如帶輪1407。這樣的帶輪系統(tǒng)可以確保正確地定向每條帶1406。帶1406隨著鉆桿1401的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)。
帶1406將來(lái)自鉆桿1401的反作用力傳遞到帶輪1407?？梢栽趽闲灾С屑?407的兩端設(shè)置軸承(未示出)。軸承使得撓性支承件可以隨著鉆桿的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。軸承可以固定在主井中，從而抵抗來(lái)自鉆桿1401的反作用力。
帶1406需要相對(duì)較柔。帶1406可以是附接到帶輪1407上的繩索或者編織結(jié)構(gòu)。
彎曲系統(tǒng)的第二示例可以在相對(duì)較大的表面積上支承鉆桿1401。
優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明的鉆探系統(tǒng)包括馬達(dá)組件。馬達(dá)組件包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)、用于產(chǎn)生軸向力的軸向推力器、用于將馬達(dá)和軸向推力器固定在主井中的固定系統(tǒng)和用于傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸。
鉆探系統(tǒng)可以是能夠可拆卸地連接第一連接器或第二連接器的，以便根據(jù)要鉆取的孔的希望半徑改變轉(zhuǎn)矩和軸向力向鉆頭的傳遞。第一連接器可以僅將軸向力傳遞給鉆桿，而轉(zhuǎn)矩被傳遞到位于鉆桿中的另一傳動(dòng)軸。相反，第二連接器可以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者都傳遞到鉆桿。
第一連接器和第二連接器兩者都可以提供用于在馬達(dá)組件和鉆桿內(nèi)側(cè)之間循環(huán)鉆探流體的流體連通通道。
第二連接器可以位于主井內(nèi)，鉆桿可以具有足夠的撓性，以便在傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力的同時(shí)大致垂直地彎曲。側(cè)孔鉆探可以從主井開(kāi)始沿大致直線的方向進(jìn)行。
或者，如圖13A所示，根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)包括將轉(zhuǎn)矩和軸向力從馬達(dá)和軸向推力器傳遞給鉆頭的單個(gè)鉆桿1301。馬達(dá)和軸向推力器可以不能可拆卸地連接第一連接器或第二連接器以根據(jù)所要鉆取的側(cè)孔的希望半徑而改變轉(zhuǎn)矩和軸向力向鉆頭的傳遞。
流和鉆屑處理鉆孔產(chǎn)生的鉆屑需要被處理掉。現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)利用地面上的泵將流體，例如鉆探泥漿注入通過(guò)鉆探工具。鉆探流體到達(dá)鉆探工具的鉆頭并通過(guò)鉆探工具和所鉆取的孔之間的環(huán)形空間被排出。鉆探流體的粘性足以將鉆頭處產(chǎn)生的鉆屑帶到地面上。地面上的泥漿振動(dòng)篩可以從鉆探流體中移除鉆屑。
在泵被置于井下以泵送鉆探流體情況下的纜式(wireline)系統(tǒng)中，鉆屑可能不到達(dá)地面。因此在泵位于井下的系統(tǒng)情況下，需要處理鉆探流體和鉆屑的流。
圖15示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。鉆探系統(tǒng)包括鉆柱組件1503。鉆頭1507從主井1502開(kāi)始鉆取側(cè)孔1501。鉆探流體通過(guò)所鉆取的側(cè)孔1501和鉆柱組件1503之間的環(huán)形空間1504循環(huán)到鉆頭1507。鉆探流體從鉆頭1507通過(guò)流體連通通道1506循環(huán)到主井，從而將鉆頭1507處產(chǎn)生的鉆屑帶走。
由于鉆柱組件1503的截面比主井1502的殼體(未示出)小，所以鉆探流體可以相對(duì)快速地循環(huán)通過(guò)流體連通通道1506，這樣可以避免鉆屑由于重力而沉降。
通過(guò)流體連通通道1506帶走鉆屑所需要的泵送功率小于通過(guò)環(huán)形空間1504帶走鉆屑的傳統(tǒng)循環(huán)中需要的泵送功率。
此外，流體連通通道1506可以正確地引導(dǎo)鉆屑以便進(jìn)行下一步分離。
鉆探側(cè)孔1501產(chǎn)生的鉆屑通過(guò)流體連通通道1506帶走。因此，鉆頭1507必須具有允許鉆屑通過(guò)的大的孔。
圖16示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的鉆頭的示例。鉆頭1607可以是魚(yú)尾形的。鉆頭1607可以包括主刮片1601以保證切削效果。鉆探過(guò)程中由鉆頭1607產(chǎn)生的鉆屑可以通過(guò)鉆探流體的循環(huán)穿過(guò)鉆頭孔1603被排出。鉆頭孔1603具有相對(duì)較大的截面以便通過(guò)使鉆屑穿過(guò)鉆頭1607被排出。鉆頭還可以包括引導(dǎo)刮片1602，以確保在所鉆取的孔中的側(cè)向引導(dǎo)和穩(wěn)定鉆探方向。主刮片1601和引導(dǎo)刮片1602可以包括切刀1604。
主刮片1601可以如圖16所示沿著鉆頭1607的直徑呈直線形的?；蛘撸鞴纹哂薪?jīng)過(guò)鉆頭1607截面中心的彎曲形狀。
或者，鉆頭可以包括多個(gè)刮片，其中至少一個(gè)刮片橫穿鉆頭的截面。
鉆頭可以包括一居中的尖頭，以穩(wěn)定鉆探方向。
優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明的鉆探系統(tǒng)包括馬達(dá)組件。馬達(dá)組件包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)、用于產(chǎn)生軸向力的軸向推力器、用于將馬達(dá)和軸向推力器固定在主井中的固定系統(tǒng)和用于傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸。
該鉆探系統(tǒng)可以是能夠可拆卸地連接第一連接器或第二連接器的，以便根據(jù)所鉆取的孔的希望半徑改變轉(zhuǎn)矩和軸向力向鉆頭的傳遞。第一連接器可以僅將軸向力傳遞給鉆桿，而轉(zhuǎn)矩被傳遞到位于鉆桿中的另一傳動(dòng)軸。相反，第二連接器可以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者都傳遞到鉆桿。
第一連接器和第二連接器兩者都可以提供用于在馬達(dá)組件和鉆桿內(nèi)側(cè)之間循環(huán)鉆探流體的流體連通通道。
圖17示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。鉆探系統(tǒng)包括鉆柱組件1701。鉆頭1707可以從主井1703開(kāi)始鉆探側(cè)孔1702。鉆探流體可以通過(guò)鉆柱組件1701內(nèi)的流體連通通道1708循環(huán)到鉆頭1707。鉆探流體通過(guò)鉆柱組件1701與所鉆取的側(cè)孔1702的內(nèi)壁之間的環(huán)形空間1709從側(cè)孔1702排出。鉆探流體在側(cè)孔1702的輸出口處由具有預(yù)定定向的通道1704引導(dǎo)。
可以在側(cè)孔1702的輸出口處設(shè)置包括隔封器1705和密封罩1706的密封裝置，以迫使鉆探流體循環(huán)通過(guò)通道1704。
所述通道可以在鉆探流體被排出側(cè)孔1702時(shí)控制鉆探流體的循環(huán)。一般，通道1704可以向下以便在井下進(jìn)一步處理鉆探流體。鉆探流體可以實(shí)際上含有鉆頭1707處產(chǎn)生的鉆屑。
圖18示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。鉆探系統(tǒng)包括鉆柱組件1801。鉆頭1807可以從主井1803開(kāi)始鉆探側(cè)孔1802。鉆探流體可以通過(guò)鉆柱組件1801內(nèi)的流體連通通道1808循環(huán)到鉆頭1807。鉆探流體通過(guò)鉆柱組件1801和所鉆取的側(cè)孔1802的內(nèi)壁之間的環(huán)形空間1809從側(cè)孔1802排出。該系統(tǒng)還包括用于從鉆探流體中分離出鉆屑的過(guò)濾裝置1805。
優(yōu)選，該鉆探系統(tǒng)可以包括在側(cè)孔1802的輸出口處具有預(yù)定定向的通道1810，以便將鉆探流體引導(dǎo)到過(guò)濾裝置1805。可以設(shè)置密封裝置1811，以迫使鉆探流體通過(guò)通道1810。
或者，該鉆探系統(tǒng)不包括任何密封裝置。
過(guò)濾裝置1805可以從鉆探流體中分離出鉆屑。分離出的鉆屑1806可以存放在過(guò)濾裝置1805中，鉆探流體可以通過(guò)位于井下的泵1804來(lái)泵送。
過(guò)濾裝置1805可以位于主井中，如圖18所示處在側(cè)孔的下方，或者可以處于任何其它井下位置。過(guò)濾裝置還可以位于鉆床(drilling machine)內(nèi)在圖18中，一可選的過(guò)濾器1812位于鉆床1813中，該鉆床還包括泵1804。
圖19示出根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的過(guò)濾裝置的示例。過(guò)濾裝置1901可以從鉆探流體中分離出鉆屑。過(guò)濾裝置1901中的壓實(shí)器1903、1904可以定期地將過(guò)濾出的鉆屑1906、1905壓實(shí)。
壓實(shí)器1903、1904使得可以實(shí)現(xiàn)過(guò)濾裝置1901的有效裝填。由此，過(guò)濾裝置1901的更換次數(shù)少于傳統(tǒng)的過(guò)濾裝置，這對(duì)于過(guò)濾裝置1901位于井下的情況特別有用。更換井下的過(guò)濾裝置確實(shí)很費(fèi)時(shí)。此外，在使用井下過(guò)濾裝置的情況下，過(guò)濾裝置可以具有很好地適應(yīng)井的形狀的長(zhǎng)形形狀。因此，由于自然地將鉆屑裝填到長(zhǎng)形過(guò)濾裝置中可能不理想，所以壓實(shí)器會(huì)特別有用。
鉆探流體可以通過(guò)過(guò)濾裝置輸入口1907進(jìn)入過(guò)濾裝置1901。從鉆探流體中分離出鉆屑可以通過(guò)離心作用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)濾裝置可以繞縱軸旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的過(guò)濾裝置可以從鉆探流體中分離出鉆屑。圖19示出這樣的過(guò)濾裝置。過(guò)濾裝置1901中的自調(diào)系統(tǒng)(adaptive system)1902、1909可以根據(jù)鉆屑的大小將過(guò)濾出的鉆屑1905、1906分類，從而避免過(guò)濾出的鉆屑1905、1906堵塞過(guò)濾裝置1901。
事實(shí)上眾所周知，經(jīng)規(guī)則的大小區(qū)分的顆?？梢员M可能有效地裝填到確定的容器中。根據(jù)本發(fā)明的自調(diào)系統(tǒng)1902、1909可以避免對(duì)過(guò)濾出的鉆屑1905、1906的這種規(guī)則的大小區(qū)分，從而避免過(guò)濾裝置1901堵塞。從而，在過(guò)濾出的鉆屑1905、1906被分類成小鉆屑1905和大鉆屑1906的同時(shí)，鉆探流體可以循環(huán)通過(guò)過(guò)濾出的鉆屑1905、1906。
自調(diào)系統(tǒng)1902、1909可以包括至少一個(gè)第一靜態(tài)過(guò)濾裝置1902。該至少一個(gè)第一靜態(tài)過(guò)濾裝置1902可以對(duì)過(guò)濾出的鉆屑1905、1906進(jìn)行分類大的鉆屑1906被留在所述至少一個(gè)第一靜態(tài)過(guò)濾裝置1902的中心。第二靜態(tài)過(guò)濾裝置1909可以防止小的鉆屑從過(guò)濾裝置1901中漏出。
圖19所示過(guò)濾裝置包括壓實(shí)器1903、1904和靜態(tài)過(guò)濾裝置1902、1909兩者。因此，壓實(shí)器可以包括大鉆屑?jí)簩?shí)器1904和小鉆屑?jí)簩?shí)器1903。大鉆屑?jí)簩?shí)器1904和小鉆屑?jí)簩?shí)器1903可以沿過(guò)濾裝置1901的縱軸滑動(dòng)。
過(guò)濾裝置1901可以位于主井中，而鉆屑由從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔而產(chǎn)生。本發(fā)明的過(guò)濾裝置1901可以是鉆探系統(tǒng)(圖19中未示出)的一部分。
鉆探系統(tǒng)在側(cè)孔的輸出口處可以包括一通道。該通道具有預(yù)定的定向，以迫使鉆探流體通過(guò)過(guò)濾裝置1901。
優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例、第八實(shí)施例、第九實(shí)施例以及第十實(shí)施例的系統(tǒng)用于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)或者用作該鉆探系統(tǒng)的一部分。
圖20示出根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。該鉆探系統(tǒng)包括鉆柱2003和鉆頭2007，用于從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔2001。鉆探在鉆頭2007處產(chǎn)生鉆屑。鉆屑被排出側(cè)孔2001。位于主井中的容器2005可以在側(cè)孔下方收集鉆屑。
在鉆探側(cè)孔過(guò)程中，鉆屑在從側(cè)孔排出時(shí)可以丟棄在主井中。由于其重量作用，鉆屑可以沉降在主井中。容器2004可以收集被丟棄的鉆屑。圖中的黑色箭頭表示鉆屑的循環(huán)。
容器2005可以具有長(zhǎng)柱體形狀，以便適應(yīng)于主井的形狀，或者適應(yīng)于主井構(gòu)件(例如殼體)的形狀。
容器可以是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的過(guò)濾裝置。鉆屑從側(cè)孔落入過(guò)濾裝置中。
容器也可以是靜態(tài)過(guò)濾裝置，用于從通過(guò)該靜態(tài)過(guò)濾裝置的鉆探流體的流中分出鉆屑。
容器可以包括鉆屑收集器單元(圖20中未示出)，以確保有效地將鉆屑裝填到容器中。
圖21A示出根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的鉆屑收集器單元的示例。鉆屑收集器單元2100包括具有長(zhǎng)螺桿形狀的壓實(shí)單元2101，其旋轉(zhuǎn)以將鉆屑拖入外殼2102中。鉆屑收集器單元2100一般用于在鉆屑沉降之后通過(guò)從井中挖出鉆屑而進(jìn)行清潔。在一般的操作中，螺桿緩慢旋轉(zhuǎn)以緩慢拖動(dòng)鉆屑，避免稀釋鉆屑。
鉆屑收集器單元2100可以在鉆探工作之后使用。鉆屑收集器單元2100一般附接到鉆床上。外殼2102可以固定到鉆探系統(tǒng)的不旋轉(zhuǎn)的連接體上，例如第一連接器的外側(cè)部分，使得鉆床可以推進(jìn)鉆屑收集器單元。螺桿可以附接到鉆床的可旋轉(zhuǎn)部分上，例如第一連接器的內(nèi)部部分。
鉆屑收集器單元2100具有長(zhǎng)形形狀，以便穿過(guò)井中的管。鉆屑收集器單元2100可以收集如圖20所示的沉降在容器中的鉆屑?；蛘?，鉆屑可以直接位于井底。
靠近外殼2102頂部，螺桿可以具有圓錐形狀，以便確保在外殼2102的頂部充滿鉆屑時(shí)正確地進(jìn)行壓實(shí)而不阻礙螺桿的旋轉(zhuǎn)。
圖21B示出根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)的示例。該鉆探系統(tǒng)包括鉆床2115、鉆柱2103和鉆頭2107，用于從主井2111開(kāi)始鉆探側(cè)孔2114。鉆探在鉆頭2107處產(chǎn)生鉆屑。鉆屑通過(guò)鉆探流體被從側(cè)孔2114中帶出。側(cè)孔2114的輸出口處的密封裝置2114迫使鉆探流體向下循環(huán)通過(guò)通道2110。鉆屑沉降在主井2111中，并形成鉆屑層2112。如果主井2111是傾斜，如圖21B所示，則鉆屑層2112可以位于主井2111的一側(cè)。
鉆床2115、鉆柱2103、鉆頭2107、密封裝置2113以及通道2110可以在鉆探之后從主井中移出。鉆屑收集單元(圖21B中未示出)隨后可以附接到鉆床2115上。鉆床2115和所附接的鉆屑收集單元可以在主井2111中被降低。
鉆屑收集單元包括具有螺桿形狀的壓實(shí)單元，如圖21A所示。壓實(shí)單元緩慢旋轉(zhuǎn)以將鉆屑層2112的鉆屑挖出主井2111。
優(yōu)選，根據(jù)第十二實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)包括本發(fā)明第一實(shí)施例的特征或者本發(fā)明任何其它實(shí)施例的特征。
圖22示出根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的流循環(huán)系統(tǒng)的示例。鉆柱2203端部處的鉆頭2207可以從主井2202開(kāi)始鉆探側(cè)孔2201。位于井下的鉆床2212包括泵2205。泵2205產(chǎn)生主循環(huán)流(用箭頭2208表示)。主循環(huán)流可以將鉆頭2207處產(chǎn)生的鉆屑帶到鉆床2212。地面泵2204可以在管2207和主井2201之間的井環(huán)形空間中產(chǎn)生輔助循環(huán)流(用箭頭2209表示)。輔助循環(huán)流可以將主循環(huán)流所帶的鉆屑帶到地面。
根據(jù)本發(fā)明的流循環(huán)系統(tǒng)可以將含有鉆屑的鉆探流體帶到地面。地面上對(duì)鉆探流體的處理是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。
地面泵2204將地面流體輸送到井環(huán)形空間2210。隔封器2206可以在管2207的底端阻隔該環(huán)形空間。因此，輸送來(lái)的地面流體通過(guò)滑門(mén)閥2211漏出井環(huán)形空間2210。來(lái)自輔助循環(huán)流的地面流體可以在管2207中向上流動(dòng)。
主循環(huán)流所帶的大部分鉆屑通過(guò)輔助循環(huán)流向地面提升，以進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
泵2205和諸如馬達(dá)之類的其它鉆探工具(未示出)可以位于管2207中，靠近滑門(mén)閥2211。優(yōu)選，泵2205位于滑門(mén)閥的上方，以確保主循環(huán)流與輔助循環(huán)流很好地混合。或者，中空元件(圖22中未示出)可以將主循環(huán)流延伸到滑門(mén)閥處。
滑門(mén)閥需要在開(kāi)始產(chǎn)生輔助循環(huán)流之前被打開(kāi)，這一般通過(guò)鋼絲(slick-line)操作來(lái)完成。
地面流體可以是鉆探泥漿、完井液(completion fluid)、清潔流體或者具有其它成份的流體。地面流體可以具有與鉆探流體相同的成份。
主循環(huán)流確保將鉆屑從鉆頭2207運(yùn)送到滑門(mén)閥，以保證通過(guò)輔助循環(huán)流進(jìn)一步提升鉆屑。但是，主井2202通常具有比側(cè)孔2201截面更大的截面。通過(guò)主井2202的主循環(huán)流的速度因此大大小于通過(guò)側(cè)孔2201的主循環(huán)流的速度。因此，存在所運(yùn)送的鉆屑由于重力作用落在主井2202中的危險(xiǎn)。
圖23示出了根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的流引導(dǎo)件的示例。流引導(dǎo)件2301允許主循環(huán)流在側(cè)孔2303和管2304之間以相對(duì)較高的速度循環(huán)，從而避免鉆屑沉降。鉆屑是在鉆探系統(tǒng)(未示出)的鉆頭處產(chǎn)生的。
流引導(dǎo)件2301可以延伸到側(cè)孔2303中，以確保迫使鉆探流體循環(huán)通過(guò)該流引導(dǎo)件。流引導(dǎo)件可以由造斜器(未示出)或者任何其它支承系統(tǒng)支承。鉆探系統(tǒng)的鉆柱可以穿過(guò)流引導(dǎo)件2301。流引導(dǎo)件2301可以被推入主井2302的殼體中，以限制由于鉆柱的縱向撓曲作用而造成的側(cè)變形。
流引導(dǎo)件也可以利用隔封器裝置密封在端部，例如側(cè)孔的輸出口。
鉆屑可以通過(guò)主循環(huán)流被帶到滑門(mén)閥，以由輔助循環(huán)流進(jìn)一步提升到地面。如上所述，輔助循環(huán)流可以由地面上的地面泵產(chǎn)生。
流引導(dǎo)件可以用在根據(jù)本發(fā)明的流循環(huán)系統(tǒng)中。流引導(dǎo)件和流循環(huán)系統(tǒng)可以與鉆探系統(tǒng)結(jié)合使用，用于從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔。
優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的鉆探系統(tǒng)包括本發(fā)明第一實(shí)施例的特征或者本發(fā)明任何其它實(shí)施例的特征。
我們用“鉆探流體”表示在井下循環(huán)并可以運(yùn)送鉆屑的任何流體。鉆探流體可以含有鉆屑。鉆探流體也可以是清潔的。
盡管已經(jīng)參照有限數(shù)量的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)了解這里公開(kāi)的內(nèi)容可以理解，在不背離這里所公開(kāi)的本發(fā)明的范圍的情況下可以作出其它實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員同時(shí)可以理解所描述的實(shí)施例可以彼此結(jié)合。
因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括馬達(dá)組件(415)，該馬達(dá)組件包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)(412)；用于產(chǎn)生軸向力的軸向推力器(411)；用于將所述馬達(dá)和軸向推力器固定于井下的固定系統(tǒng)(410)；和用于傳遞所述轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸(414、514、614)；和用于將所述轉(zhuǎn)矩和軸向力從所述馬達(dá)組件傳遞到鉆柱組件的連接器(402、404、504、602)，所述鉆柱組件包括鉆桿(401、501、601)和鉆頭(403)，所述連接器在馬達(dá)組件和鉆桿內(nèi)側(cè)之間提供流體連通通道(416、516、616)；其中所述連接器是第一連接器(404、504)或第二連接器(402、602)之一，所述第一連接器可連接至所述鉆柱組件以僅將軸向力傳遞到所述鉆桿而將轉(zhuǎn)矩傳遞到位于鉆桿內(nèi)的另一傳動(dòng)軸(405、505)，所述第二連接器可連接至所述鉆柱組件以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者傳遞到所述鉆桿。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)(412)位于所述主井內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，還包括所述鉆柱組件，該鉆柱組件連接至所述連接器，該鉆柱組件包括用于傳遞軸向力的所述鉆桿(401、501)；和用于傳遞轉(zhuǎn)矩的所述另一傳動(dòng)軸(405、505)，所述另一傳動(dòng)軸位于所述鉆桿內(nèi)，以及所述鉆頭(403)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述側(cè)孔的一部分包括具有確定曲率半徑的彎曲孔(710)；所述鉆柱組件包括與所鉆取的側(cè)孔的壁接觸的三個(gè)觸點(diǎn)(702)，這三個(gè)觸點(diǎn)限定了鉆桿角度以便鉆探所述彎曲孔。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于將軸向力從所述鉆桿(705)傳遞到所述鉆頭(707)的推力軸承(708)，所述鉆頭位于所述另一傳動(dòng)軸(703)的端部；用于在所述鉆桿內(nèi)支承所述另一傳動(dòng)軸的撓曲的滑動(dòng)軸承系統(tǒng)(711)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)(704)是電動(dòng)的。
7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，還包括所述鉆柱組件，該鉆柱組件連接至所述連接器(402、602)，該鉆柱組件包括用于傳遞軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者的所述鉆桿(401、601)；以及所述鉆頭(403)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于在所述側(cè)孔(904)的截面內(nèi)定位所述鉆頭(903)的至少一個(gè)可變直徑穩(wěn)定器(905、906、1001、1002)；用于從遠(yuǎn)距離位置處機(jī)械控制一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的控制裝置，所述一組穩(wěn)定器參數(shù)包括一確定的可變直徑穩(wěn)定器的直徑尺寸、所述側(cè)孔內(nèi)第一穩(wěn)定器和標(biāo)記裝置之間的距離、至少兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器(905、906、1001、1002)的相互協(xié)同的回縮、以及所述確定的可變直徑穩(wěn)定器的方位角半徑，其中所述標(biāo)記裝置是其它穩(wěn)定器或者鉆頭中的任一者。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于控制所述一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的單個(gè)控制單元。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括配置槽(1025)；可以通過(guò)所述控制裝置被移位的配置標(biāo)示件(1021)，所述配置標(biāo)示件可以在一組設(shè)定位置(i、j、k、l、m、n)中選擇希望的設(shè)定位置，其中所述一組設(shè)定位置包括至少三個(gè)設(shè)定位置；每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的一個(gè)確定值。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器(905、906、1001、1002)，其中，這兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器可以以協(xié)同工作方式設(shè)定。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于測(cè)量所述兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器(905、906)之一的直徑的霍爾效應(yīng)傳感器(907)。
13.如權(quán)利要求1-12中任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)在所述鉆頭(1201)的附近區(qū)域還包括至少一個(gè)微傳感器(1207、1208)，所述至少一個(gè)微傳感器測(cè)量所述鉆頭相對(duì)于參照方向的定向。
14.如權(quán)利要求1、2或7所述的系統(tǒng)，其中，所述鉆桿(1301、1401)是撓性的，以便在傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力時(shí)彎曲；所述系統(tǒng)還包括具有用于在彎曲部支承所述鉆桿(1301、1401)的旋轉(zhuǎn)支承件(1306、1406)的彎曲引導(dǎo)件(1305)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述旋轉(zhuǎn)支承件是由帶輪(1407)支承的帶(1406)。
16.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，還包括位于井下用于泵送鉆探流體的泵(1804)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述鉆探流體可以通過(guò)所鉆取的側(cè)孔(1501)和所述鉆柱組件(1503)之間的環(huán)形空間(1504)從所述主井(1502)循環(huán)到所述鉆頭(1507)；所述鉆探流體可以通過(guò)所述流體連通通道(1506)從所述鉆頭循環(huán)到所述主井。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述鉆頭(1607)包括允許所述鉆頭(1607)處產(chǎn)生的鉆屑通過(guò)鉆頭(1607)被排出的鉆頭孔(1603)；所述鉆頭(1607)包括主刮片(1601)以確保切削效果。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，還包括位于所述側(cè)孔(1702、1802)的輸出口處的通道(1704、1810)，該通道可以將鉆探流體的流從所述側(cè)孔引導(dǎo)到所述主井(1703、1803)中。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于迫使所述鉆探流體循環(huán)通過(guò)所述通道(1810)的密封裝置(1811)。
21.如權(quán)利要求19或20所述的系統(tǒng)，其中，所述通道(1704)朝向下方。
22.如權(quán)利要求16、19、20或21所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于從所述鉆探流體中分離出鉆屑的過(guò)濾裝置(1805、1901)，該過(guò)濾裝置位于井下。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，還包括壓實(shí)器(1903、1904)，其位于所述過(guò)濾裝置(1901)中，用于定期地壓實(shí)過(guò)濾出的鉆屑(1905、1906)。
24.如權(quán)利要求22或23所述的系統(tǒng)，其中，還包括自調(diào)系統(tǒng)(1902、1903)，其位于所述過(guò)濾裝置(1901)中，用于根據(jù)過(guò)濾出的鉆屑(1905、1906)的大小將它們分類，以避免所述過(guò)濾出的鉆屑堵塞所述過(guò)濾裝置。
25.如權(quán)利要求16、19、20或21所述的系統(tǒng)，其中，還包括容器(2004)，其位于所述主井(2002)中，用于在所述側(cè)孔(2001)下方收集鉆屑。
26.如權(quán)利要求16或25所述的系統(tǒng)，其中，還包括鉆屑收集器單元(2100)，其包括外殼(2102)和用于將鉆屑拖入所述外殼內(nèi)的螺桿(2101)。
27.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，還包括用于沿管(2207)產(chǎn)生輔助循環(huán)流的地面泵(2204)，所述輔助循環(huán)流將所述鉆頭(2207)處產(chǎn)生并由主循環(huán)流從所述鉆頭帶到輔助循環(huán)流的鉆屑帶到地面。
28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，還包括流引導(dǎo)件(2301)，其允許所述主循環(huán)流以相對(duì)較高的流動(dòng)速度在所述側(cè)孔(2303)和所述管(2304)之間循環(huán)，以避免鉆屑的沉降。
29.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)(412)位于所鉆取的側(cè)孔中。
30.一種從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔的方法，該方法包括將馬達(dá)(412)和軸向推力器(411)固定在井下，所述馬達(dá)和軸向推力器分別產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和軸向力；設(shè)置連接器(402、404、504、602)，用于將轉(zhuǎn)矩和軸向力從馬達(dá)組件(415)傳遞到鉆柱組件，所述馬達(dá)組件包括所述馬達(dá)、所述軸向推力器和一傳動(dòng)軸(414、514、614)，所述鉆柱組件包括鉆桿(401、501、601)和鉆頭(403)；其中所述連接器在所述馬達(dá)組件和所述鉆桿內(nèi)側(cè)之間提供流體連通通道(416、516、616)；所述連接器是第一連接器(404、504)或第二連接器(402、602)之一，所述第一連接器可連接至所述鉆柱組件以僅將軸向力傳遞到所述鉆桿而將轉(zhuǎn)矩傳遞到位于所述鉆桿內(nèi)的另一傳動(dòng)軸(405、505)，所述第二連接器可連接至所述鉆柱組件以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者傳遞到所述鉆桿。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述馬達(dá)(412)位于所述主井內(nèi)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述鉆桿(401、501)傳遞軸向力，而所述另一傳動(dòng)軸(405、505)將轉(zhuǎn)矩傳遞到所述鉆頭(403)。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，還包括控制所述側(cè)孔的彎曲孔(710)的有效半徑，所述控制通過(guò)將彎折模式與直線模式結(jié)合來(lái)完成，其中在所述彎折模式下，所述鉆柱組件的三個(gè)觸點(diǎn)(702)接觸所鉆取的側(cè)孔的壁，以鉆探彎曲孔；并且在所述直線模式下，進(jìn)行以下步驟將所述鉆桿(705)旋轉(zhuǎn)第一角度；在第一確定期間，將轉(zhuǎn)矩和軸向力傳遞到所述鉆頭(707)；將所述鉆柱組件回拉一確定距離；將所述鉆桿旋轉(zhuǎn)第二角度；在第二確定期間，將轉(zhuǎn)矩和軸向力傳遞到所述鉆頭。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述控制通過(guò)將所述彎折模式和直線模式與噴射模式結(jié)合來(lái)完成，所述噴射模式包括設(shè)置一流體噴口(712)以沿確定方向有選擇地沖蝕地層(713)。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述鉆桿(401、601)將轉(zhuǎn)矩和軸向力兩者傳遞到所述鉆頭(403)。
36.如權(quán)利要求30或31所述的方法，其中，還包括從遠(yuǎn)距離位置機(jī)械控制一組穩(wěn)定器參數(shù)中的至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)，所述一組穩(wěn)定器參數(shù)包括一確定的可變直徑穩(wěn)定器的直徑尺寸、第一穩(wěn)定器和標(biāo)記裝置之間的距離、至少兩個(gè)可變直徑穩(wěn)定器(905、906、1001、1002)的回縮、以及所述確定的可變直徑穩(wěn)定器的方位角半徑，其中所述標(biāo)記裝置是其它穩(wěn)定器或者鉆頭中的任一者。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，還包括在配置槽(1025)中移動(dòng)配置標(biāo)示件(1021)，以在包括至少三個(gè)設(shè)定位置的一組設(shè)定位置(i、j、k、l、m、n)中選擇希望的設(shè)定位置，每個(gè)設(shè)定位置對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)穩(wěn)定器參數(shù)的一個(gè)確定值。
38.如權(quán)利要求30、31或35所述的方法，其中所述鉆桿(1301、1401)是撓性的，以便在傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力時(shí)彎曲；所述鉆桿在彎曲部由包括旋轉(zhuǎn)支承件(1306、1406)的彎曲引導(dǎo)件(1305)支承。
39.如權(quán)利要求30-38中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括利用位于所述鉆頭附近區(qū)域的至少一個(gè)微傳感器(1207、1208)監(jiān)測(cè)所述鉆頭(1201)相對(duì)于至少一個(gè)參照方向的定向。
40.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，還包括利用位于井下的泵(1804)產(chǎn)生向所述鉆頭(1807)的鉆探流體循環(huán)。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述鉆探流體通過(guò)所鉆取的側(cè)孔(1501)和所述鉆柱組件(1503)之間的環(huán)形空間(1504)循環(huán)到所述鉆頭(1507)；所述鉆探流體從所述鉆頭通過(guò)所述流體連通通道(1506)循環(huán)。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述方法還包括引導(dǎo)所述側(cè)孔(1702、1802)的輸出口處的鉆探流體通過(guò)具有預(yù)定定向的通道(1704、1810)。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述鉆探流體被向下引導(dǎo)。
44.如權(quán)利要求40、41、42或43所述的方法，其中，還包括在井下從所述鉆探流體中過(guò)濾鉆屑。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，還包括在過(guò)濾裝置(1901)內(nèi)壓實(shí)過(guò)濾出的鉆屑(1905、1906)。
46.如權(quán)利要求44或45所述的方法，其中，還包括根據(jù)過(guò)濾出的鉆屑(1905、1906)的大小對(duì)其進(jìn)行分類，以避免過(guò)濾出的鉆屑堵塞所述過(guò)濾裝置(1901)。
47.如權(quán)利要求40、42或43所述的方法，其中，還包括在所述側(cè)孔(2001、2114)下方的位置上收集井下的鉆屑。
48.如權(quán)利要求40所述的方法，其中，還包括沿著管(2207)產(chǎn)生輔助循環(huán)流，該輔助循環(huán)流可以將在所述鉆頭(2207)處產(chǎn)生并由主循環(huán)流從所述鉆頭帶到輔助循環(huán)流的鉆屑帶到地面。
49.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述馬達(dá)(412)位于所鉆取的側(cè)孔中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從主井開(kāi)始鉆探側(cè)孔的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括馬達(dá)組件(415)，該組件包括用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)(412)；用于產(chǎn)生軸向力的軸向推力器(411)；用于將所述馬達(dá)和軸向推力器固定于井下的固定系統(tǒng)(410)。該馬達(dá)組件還包括用于傳遞所述轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸(414)。所述系統(tǒng)還包括第一和第二連接器(402、404)，用于將轉(zhuǎn)矩和軸向力從馬達(dá)組件傳遞到鉆柱組件。所述第一連接器可連接至所述鉆柱組件以僅將軸向力傳遞到所述鉆桿(401)而將轉(zhuǎn)矩傳遞到位于鉆桿內(nèi)的另一傳動(dòng)軸(405)。所述第二連接器(402)可連接至所述鉆柱組件以將軸向力和轉(zhuǎn)矩兩者傳遞到所述鉆桿(401)。
文檔編號(hào)E21B41/00GK1926304SQ200580006489
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月27日
發(fā)明者雅克·奧爾班, 斯派羅·科特索尼斯, 約·阿奎維瓦 申請(qǐng)人:普拉德研究及發(fā)展公司