專利名稱：鉆井的方向控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用以控制井孔鉆進(jìn)軌跡的裝置。在一個(gè)方面，它可以特別有利于諸如煤層和某些其他沉積巖層的松軟地層之中，這些地層都容易利用流體噴射予以沖蝕。因此，本系統(tǒng)在煤層或其他當(dāng)在地層之內(nèi)鉆至很大深度時(shí)最為經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)石油產(chǎn)物的油層中氣體排泄方面具有特殊的好處。在此方面，本發(fā)明并不局限于純粹流體噴射鉆井，而是也可應(yīng)用于采用機(jī)械破碎的鉆頭輔助的流體噴射鉆井。本發(fā)明的另一方面提供了一種新型軌跡控制方式，可以借助于不同于流體噴射的手段，諸如使用一種井下流體馬達(dá)，而應(yīng)用于鉆井。本發(fā)明的另一用途在于，為裝設(shè)排污管、管道或電纜而鉆孔。
背景技術(shù)：
可控定向鉆井源自早期的以下實(shí)踐，即或是在一井孔之中利用一種造斜(楔)裝置以迫使一孔眼偏離某一已知軌跡，或者利用一種噴射鉆頭。這二者均在1991年Adam T.Bourgoyne,Jr.,FeithF.Millheim,Martin E.Chenevert & F.S.Young,Jr.，等人所著的石油工程師教材系列。第二冊(cè)，“應(yīng)用鉆井工程”的第8章之中(ApplieDrilling Engineering,Society Petroleum Engineers TexbookSeries,Vol.2,Chapfer 8,Adam T.Bourgoyne,Jr.,Keith K.Miltheim,Martin E.Chenevert & F.S.Young,Jr.,1991)之中有所詳述。噴射系統(tǒng)一般涉及使用帶有一單獨(dú)的扶正器和一大型噴射鉆頭的一種雙錐牙輪鉆頭。在需要某種方向調(diào)節(jié)時(shí)，中斷鉆井并在需要偏斜的方向上保持巨大射流，以致射流優(yōu)先在該方向上從事沖蝕。在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)所需的方向變更之后可以恢復(fù)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。
較近時(shí)期以來(lái)，大多數(shù)定向鉆井是利用井下泥漿馬達(dá)。渦輪和正排量馬達(dá)一直也使用，而后者應(yīng)用更為普遍。井人馬達(dá)的運(yùn)作要依靠轉(zhuǎn)換從受迫而順鉆柱向下并穿過(guò)馬達(dá)的鉆井液中提取的能量。這種能量轉(zhuǎn)換成為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用以使一鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)而切割鉆具前方的巖層。方向變更是利用一咱井底鉆具組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此組合包括一或是在馬達(dá)之后或是在馬達(dá)之前的，以致鉆頭不是一直向前鉆進(jìn)，而是朝前偏向一側(cè)。這種并底鉆具組合可以由一系列協(xié)助組合造斜能力的扶正器支承在井孔之內(nèi)。
如此所述的井底鉆具組合趨向于造斜而不是向前鉆進(jìn)。這樣的趨向，在某些鉆井系統(tǒng)中，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)鉆柱和井底鉆具組合以致系統(tǒng)大體上向前鉆進(jìn)而予以中止。更為普遍的作法是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆柱而對(duì)井孔軌跡和因而鉆具面角采取不斷的方向變更。另外，如同在鉆柱不能被轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋盤管鉆井之中那樣，鉆具面由關(guān)聯(lián)于流體壓力脈沖的各個(gè)遞增動(dòng)作予以調(diào)節(jié)，這些動(dòng)作以變動(dòng)的鉆具面角重新定位鉆具。通過(guò)復(fù)更井底鉆具組合依之趨向造斜的方向，可以實(shí)現(xiàn)軌跡的多次變更。井孔很少對(duì)準(zhǔn)于其期待的方向，但遵循接近所規(guī)劃方向的一條蜿蜒路徑。這一鉆井系統(tǒng)的后果之一是，由于井孔方向的多次變更，鉆柱要承受高得多的摩擦和應(yīng)力等級(jí)。這在1995年3月Ian Gray所著、黑爾本澳大利亞礦業(yè)研究協(xié)會(huì)出版的“深孔鉆井設(shè)備的優(yōu)化”(Optimisation of Long Hole Dilling Equipment AustralianMineral Industries Research Association,Ian Gray,March1994)一書中有較為詳細(xì)的說(shuō)明。摩擦和應(yīng)力的影響是，井孔深度受限。
用于變更鉆井裝置當(dāng)前鉆進(jìn)方向的依據(jù)包括在鉆頭附近測(cè)得與對(duì)所鉆合部距離的認(rèn)識(shí)相結(jié)合的測(cè)量信息、以及對(duì)地層的認(rèn)識(shí)。測(cè)量信息通常提供關(guān)于相切于位于井孔內(nèi)鉆桿之中之測(cè)量工具的方向的信息。這種信息可以與井孔的直線尺寸集合起來(lái)以獲得井孔的各個(gè)坐標(biāo)。地層位置或是由先期鉆和地球物理方法，或是大地校正設(shè)備，予以檢測(cè)。后者可以包括各種地球物理和鉆井傳感器以檢測(cè)被鉆的或位于鉆柱某一距離處的物質(zhì)的特性。被鉆的物質(zhì)的特性最為可能利用一種鉆柱內(nèi)的轉(zhuǎn)矩和推力傳感器、短聚焦伽瑪-伽瑪探測(cè)器或比電阻探測(cè)器。另外，各種地層類型可以用長(zhǎng)間距比電阻儀器在一較大距離處予以檢測(cè)。根據(jù)有關(guān)地層的信息，鉆井方向得以調(diào)節(jié)以使其保持接近一條優(yōu)先路徑。
這種調(diào)節(jié)的邏輯過(guò)程是，使鉆井以一種估計(jì)的方向變更速率依照某一初始方向著手進(jìn)行。在一段鉆進(jìn)之后，測(cè)量和/或大地校正信息從井下各傳感器獲得并隨后向上傳送到井孔接箍或井口裝置。這種傳送采用的辦法，可以是，用鋼絲繩撤出包含信息的測(cè)量?jī)x器、沿一條電纜向上傳送，或者使用由螺線管或其他閥件-它們的運(yùn)作可以部分地限制通過(guò)大地校正儀器的一泥漿脈沖器部分的鉆井液流-在鉆井液中生成的壓力脈沖。一名操作工隨后解釋這種信息并相應(yīng)地調(diào)節(jié)井孔軌跡。通常，這一點(diǎn)可能通過(guò)變更鉆具面角并接著繼續(xù)鉆進(jìn)而予以實(shí)現(xiàn)。這一過(guò)程是交互作用的，系統(tǒng)在關(guān)鍵方面依賴于從井下鉆具到操作工的信息流。它正非常依賴于操作工解釋信息和相應(yīng)地精確調(diào)節(jié)鉆具面角的能力。當(dāng)存在著組長(zhǎng)鉆柱在井底鉆具組合與地面鉆機(jī)之間扭曲幾轉(zhuǎn)的可能性時(shí)，這并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的作業(yè)。
一種空間鉆井中可供代換正排量馬達(dá)和渦輪的方案是利用流體噴射來(lái)沖蝕一潛在的路徑。用于使用這種設(shè)備的一種非常切實(shí)的系統(tǒng)上面已予說(shuō)明。在使用流體噴射從事一切切割或利用它們來(lái)協(xié)助經(jīng)過(guò)改進(jìn)的通常的旋轉(zhuǎn)鉆頭的另外一些鉆井策劃方面也存在著相當(dāng)大的興趣。這項(xiàng)工作在1997年P(guān)eter A.Wood所著、倫敦IEA煤炭研究中心出版的、題為“水流/射流輔助切割和鉆鑿”(Water Tet/TetAssisted Cutting and Drilling,IEA Coal Research。London,PeterA.Wood,1987)一書中作了很好的綜述。采用這種技術(shù)可以看出，流體噴射可以通過(guò)沖擊和在裂縫中的高壓流體作用而用以有效地切割煤炭和某些巖層。
1990年一月由Paul Kennerly在部分完成昆士蘭大學(xué)礦冶工程系工程科學(xué)碩士學(xué)位時(shí)所提交的論文，題為“煤層高壓水流鉆鑿系統(tǒng)的研制”(DeveLopment of a High Pressure Waterjet DrillingSystem for Coalseams)的出版物說(shuō)明了由對(duì)于發(fā)出的射流的反作用力驅(qū)動(dòng)的、產(chǎn)生流體噴射的旋轉(zhuǎn)機(jī)頭的應(yīng)用。用于這種作業(yè)之中的壓力曾經(jīng)具有500-700巴的量級(jí)。除了面向前的切割器之外，還有面向后的、稱作逆噴嘴的噴嘴。這些面向后的噴嘴原先被用來(lái)供應(yīng)補(bǔ)充流井液給井孔。不過(guò)，它們所提供的反作用推力適合于把EW鉆桿鉆柱(13/8”外徑和7/8”內(nèi)徑鋼管)引進(jìn)井孔，而接著鋼質(zhì)鉆桿柱被丟棄不用而使用一種撓性組合來(lái)完成鉆井。此組合包括一旋轉(zhuǎn)噴管、逆噴射射流裝置、幾十米鋼管、后隨一液壓軟管，引入井孔作為部分鉆柱。
1994年7月由Paul Keumerly在部分完成昆士蘭大學(xué)礦冶工程系哲學(xué)博士學(xué)院時(shí)所提交的一篇論文，題為“煤層水流深孔鉆鑿的研究”的出版物說(shuō)明了流體噴射鉆井系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。在其中報(bào)告的最后形式中，鉆井是使用一種由對(duì)于傾斜的面向前的射流的反作用力使之轉(zhuǎn)動(dòng)的一旋轉(zhuǎn)噴管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這些射流之后和在同一旋轉(zhuǎn)噴管上有一些面向側(cè)面的擴(kuò)眼射流。這一噴管裝放在一護(hù)罩之內(nèi)用于其防護(hù)。在護(hù)罩和噴管后面，或是依次裝設(shè)一彎曲鉆井短節(jié)和逆噴射裝置，或是以逆噴射裝置在彎曲短節(jié)之前。
通過(guò)變更彎曲鉆井短節(jié)的鉆具面角以致鉆進(jìn)可能發(fā)生在短節(jié)所指的方向上而達(dá)到了如同井下馬達(dá)鉆井中那樣的方向控制。
與純粹流體噴射鉆井相關(guān)的問(wèn)題之一是切割堅(jiān)硬和松軟物質(zhì)所具有的相對(duì)難易程度。Kennerly的論文報(bào)導(dǎo)說(shuō)，在一煤層中與一巖石帶的銳角相交招致孔眼變窄，直至鉆井設(shè)備卡住在孔眼之中為止。
通過(guò)引用一種帶有擴(kuò)眼或切割能力的鉆頭以致可以切割堅(jiān)硬材料和以致鉆孔由于軟和硬邊界而被偏移的趨勢(shì)得以減小，克服這一問(wèn)題的可能性是存在的。
這種鉆頭輔助流體噴射切割在Wood的書中(第32頁(yè)和第40頁(yè))作了綜述。1985年D.A.Clark和T.Sharkey所作、澳大利亞堪培拉資源和能源局第598號(hào)撥款目的報(bào)告國(guó)家能源研究、發(fā)展和示范規(guī)劃中的文章“小直徑巖石螺栓孔眼的水流輔助鉆鑿”Water-JetAssisted Drilling of Small Diameter Rock Bolt Holes說(shuō)明了流體噴射輔助在減少鉆頭磨損方面的有效性。
最近，一些出版物，如1996年4月23日J(rèn)ohn Hanes在布里斯班CMTE礦層鉆井研究者會(huì)議(In-seam Drilling Researchers’Meeting)上的文章和1996年5月23-24日Paul Dawn在澳大利亞布里斯班采礦設(shè)備與技術(shù)中心所作的“關(guān)于水流輔助旋轉(zhuǎn)鉆井的報(bào)告”(Presentation on Water Jet Assisted Rotary Drilling)涉及流體噴射輔助鉆鑿在煤層中的應(yīng)用。這方面說(shuō)明了在流體噴射助力為40MPa和20MPa的情況下在一煤層中用于旋轉(zhuǎn)鉆井之中的一種80mm鉆頭的使用。這種流體噴射在較高流體壓力下顯得降低鉆井推力到一種可忽略不計(jì)的程度。達(dá)到的總距離是250m。
流體噴射鉆井的另一種應(yīng)用在以下出版物中有所說(shuō)明，即1990年6月10-13加拿大卡爾加里CIM石油學(xué)會(huì)國(guó)際技術(shù)會(huì)議論文No.CIM/SPE 90-127,Wade Dickinson等人的“采用水平水流鉆井系統(tǒng)鉆井時(shí)的信息采集和控制”(Data Acquisiton,and Control whileDrilling With Horizontal Water-Jet Drilling Systems)，以及1989 Wade Dickinson等人所著、1989年9月SPE鉆井工程SPE論文No 14804-“超短半徑輻射系統(tǒng)”(Ultra short Rakius RadialSystem)。在這些文章中，涉及了流體噴射用于鉆鑿定向控制井孔。超短半徑系統(tǒng)采取了使用側(cè)向推進(jìn)流體噴射來(lái)變更用以鉆孔的主流體噴射的方向。較大的系統(tǒng)采取了使用一種4、5英寸直徑鉆井系統(tǒng)，此鉆井系統(tǒng)采取一套模件，座放在鉆柱的內(nèi)端里面。此模件裝在一條鋼絲繩上，并包含幾只設(shè)計(jì)得在各優(yōu)先路徑中從事沖蝕的傾斜噴管。在這兩種系統(tǒng)中，方向控制噴射由一條起自地面的鋼絲繩通過(guò)使用各螺線圈閥門予以操縱。兩種系統(tǒng)都涉及690巴的液體壓力。
不從地面從事控制，在鉆井中歷來(lái)也可以達(dá)到方向控制。國(guó)際技術(shù)刊物“德國(guó)技術(shù)”中“自動(dòng)定向鉆井系統(tǒng)ZBE 3000”(AutomaticDerictioral Drilling System)一文說(shuō)明，生產(chǎn)了一種系統(tǒng)DMT(Dectsche Montan Technologie)，可以利用旋轉(zhuǎn)鉆井以推進(jìn)井底。在鉆頭后面裝設(shè)一種電子組件，可檢測(cè)是否井孔脫出鉛直線向。這樣可控制壓緊在井孔環(huán)形空隙上的各活塞，迫使鉆柱返回直線狀態(tài)。
一種原則上類似于DMT裝置但使用一井下泥漿馬達(dá)的裝置是一種鉛直鉆井導(dǎo)引系統(tǒng)，說(shuō)明于1996年3月P.E.Foster和A.Aitken所作的SPE論文No.28724,SPE Drilling & Completions，“直眼鉆井新技術(shù)的海上應(yīng)用”(Offshore Application of a NovalFechnology for Driling Vertical Boreholes)。
在井孔中作出控制決斷的、定向鉆井的另一種應(yīng)用概略地說(shuō)明于Andrew Tugwell發(fā)表在1994年10月18-19日阿伯丁第一屆歐洲螺旋盤管圓桌會(huì)議上“定向鉆井和螺旋盤管鉆井的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)”(Automatic Guidance System for Coiled Tubing Drilling)。這種由劍橋輻射技術(shù)中心研制的系統(tǒng)利用某種方向傳感器/大地校正傳感器技術(shù)來(lái)判明對(duì)規(guī)劃的油井路徑的偏離。方向的校正是通過(guò)使用一液壓伺服系統(tǒng)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)上方的一接頭而作出的。此文的稍有模糊之處在于，它也涉及在地面進(jìn)行控制的情況下的一種伸向地面的多電纜系統(tǒng)。
在泥漿壓力超過(guò)地層壓力的場(chǎng)合和特別是在鉆柱不轉(zhuǎn)動(dòng)或不振動(dòng)的情況下，壓差卡鉆是影響一切鉆進(jìn)的一項(xiàng)因素。
發(fā)明概述按照本發(fā)明，在一方面，本發(fā)明涉及一般適用于鉆井的井下感測(cè)、計(jì)算和控制技術(shù)。
在另一方面，本發(fā)明涉及使用一種控制技術(shù)以利用井下泥漿馬達(dá)在方向上控制鉆井。
在又一方面，本發(fā)明涉及使用流體噴射鉆井設(shè)備(此處本術(shù)語(yǔ)用以包含流體噴射鉆井設(shè)備以及流體噴射輔助旋轉(zhuǎn)鉆井設(shè)備)，此設(shè)備配置一種裝置，借助于此裝置通過(guò)流體射流切換在鉆井過(guò)程中可以在方向上予以控制。這種射流切換由一井下感測(cè)、計(jì)算和控制設(shè)備予以控制。此感測(cè)、計(jì)算和控制設(shè)備最好包括一系列包含在一井底組件中的模件。
第一個(gè)這種模件是一大地校正傳感系統(tǒng)，可檢測(cè)井孔的方位和傾斜。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)靠的是磁通脈沖磁力儀、加速度計(jì)、舵螺儀或者其他一些一般用于井孔勘測(cè)的裝置。若于井孔的測(cè)定深度(長(zhǎng)度，或另外縮寫為MD)積成這種信息可使井孔位置通過(guò)積成而予以確定。這種信息可以直接對(duì)比于設(shè)計(jì)軌跡，而校正量可以計(jì)算出來(lái)以使真實(shí)軌跡符合于所需的設(shè)計(jì)軌跡。另外，其他一些地球物理檢測(cè)指示器可以裝進(jìn)大地校正傳感器，而這些儀器的真實(shí)輸出可以對(duì)比于各種期望的輸出。對(duì)于軌跡的校正可以基于綜合的地球物理和幾何信息。這樣一種模件指望包含這種傳感器，類似于一些數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一部微處理器。
通過(guò)設(shè)置用于從事在井下系統(tǒng)之內(nèi)的鉆井軌跡校正的大多數(shù)或所有的邏輯線路，可以避免過(guò)度的井上和井下連系。
為這種邏輯運(yùn)算所需的補(bǔ)充信息，諸如關(guān)于井孔測(cè)定深度(MD)的信息，可以很容易地比可通過(guò)泥漿脈沖測(cè)距術(shù)從地面?zhèn)鬟f至大地校正儀器。從地面所作的泥漿脈沖測(cè)距也可以用以沿井孔向下傳送其他的諸如“下查”(search down)或“上查”(search up)信息以查明具有各種特定地球物理反應(yīng)的某一地層。井下鉆具組合也可以利用泥漿脈沖測(cè)距來(lái)沿著井孔向上傳送諸如從各個(gè)地球物理傳感器獲得的信息。沿著鉆柱的連系手段并不限于泥漿脈沖測(cè)距技術(shù)，而可以包括電子電纜、纖維光學(xué)接合或電磁波。
第二模件的用途是接收關(guān)于所需井孔軌跡各項(xiàng)校正的信息并實(shí)施這些校正。
在一種井下泥漿馬達(dá)的情況下，所需的方向改變可以通過(guò)沿著井孔向下自動(dòng)改變鉆具面角而予以實(shí)施。這一點(diǎn)最好可以利用置放在井底組件中的一離合器組件予以實(shí)現(xiàn)，此組件可完全或部分地解脫井下馬達(dá)與主鉆桿柱的連接，以使井底組件的鉆具面角由于通過(guò)鉆頭作用的馬達(dá)反作用轉(zhuǎn)矩而發(fā)生改變。鉆具面角改變的時(shí)間周期和頻率通過(guò)井下邏輯和切換線路予以控制。作為選擇，層管不大適合，這一點(diǎn)可以通過(guò)調(diào)整穩(wěn)定器襯墊的高度以使井底組件偏移而予以實(shí)現(xiàn)。
在流體噴射鉆井的情況下，方向控制可以通過(guò)或是改變流體噴射沖蝕的有效方向，或是通過(guò)可選擇地向后或側(cè)向操作定向推進(jìn)射流而由整個(gè)井下組件，來(lái)予以實(shí)現(xiàn)。后者在概念上類似于通過(guò)點(diǎn)燃圍繞主噴嘴設(shè)置的各個(gè)專用火箭噴嘴來(lái)改變一枚火箭的軌跡。
在非轉(zhuǎn)動(dòng)的井下組件的情況下，射流可以比較緩慢地予以改變，而諸如電磁閥這樣的一種裝置可以用以切換射流。井下取向和鉆具面角可以得自一種裝放在大地校正模件之中的通常的勘查系統(tǒng)。在需要較快切換的場(chǎng)合，諸如在旋轉(zhuǎn)鉆井情況下，必需在鉆井旋轉(zhuǎn)期間研究射流的角度位置并切換一股通過(guò)它們的液流，快到足以在需要予以優(yōu)先沖蝕的井孔部位處導(dǎo)引流體以改變井孔軌跡。
為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，井下組件在旋轉(zhuǎn)期間的取向(鉆具面角)需要在鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)的所有階段期間迅速地予以確定。在一種最佳方式中，取向是以電子方式由一種諸如測(cè)定置放在井下組件之內(nèi)并垂直對(duì)準(zhǔn)于它的一線圈的輸出的技術(shù)來(lái)予以確定。當(dāng)此線圈切割地球磁場(chǎng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦脈沖將確定鉆具面角，從而確定鉆具端面的取向，并且還提供關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信息。
采用這種射流取向信息，有可能把流體切換到噴嘴并在井孔的適當(dāng)表面處引導(dǎo)切換過(guò)的液流，以便沖蝕一條在方向上得到控制的通路。由于旋轉(zhuǎn)鉆井一般是以150至800RPM下進(jìn)行的，而且切換速度需要兩倍于比速度以沖蝕只是井孔的一側(cè)，這將對(duì)應(yīng)于至少5至27Hz的切換速度。為了在高達(dá)70MPa壓力下以高達(dá)每個(gè)射流0.0025cu.m/sec的流率切換射流，需要相當(dāng)大的能量。這一能量會(huì)難以取得，并且還會(huì)肯定地耗用大量電力，該電力比如果使用通常的電磁閥時(shí)在井下可以方便地得到的電力要多得多。為此原因，射流切換優(yōu)先采用的是一種電一射流切換系統(tǒng)。如果壓差過(guò)高而不能由射流單獨(dú)予以切換，這還可控制一種機(jī)械切換。在此情況下的最佳控制線路是一種雙穩(wěn)電磁控制的流體切換，可圍繞一串附壁紊流射流放大器變換液流方向，這些放大器本身又啟動(dòng)一徑向均衡式滑閥以控制高壓流動(dòng)。本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員應(yīng)當(dāng)理解，電一射流控制系統(tǒng)的幾種組合可以用來(lái)達(dá)到同樣的目的。
附圖的簡(jiǎn)要描述其他各種特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)從示于附圖中的、本發(fā)明的最佳和其他實(shí)施例的以下和更為具體的說(shuō)明中將變得明顯可見，附圖中同樣的參照字符通常指的是遍及各視圖的同樣部件、另件或功能。


圖1是應(yīng)用于流體噴射輔助旋轉(zhuǎn)鉆井的本發(fā)明的原理簡(jiǎn)圖。
圖2表示應(yīng)用于剛性鉆桿推進(jìn)到井孔中去的純粹流體噴射鉆井的本發(fā)明的原理。
圖3表示應(yīng)用于鉆柱是一撓性軟管或者一撓性接頭存在于鉆柱與井下組件之間的純粹流體噴射鉆井的原理。在此情況下，此模件被指引和沖蝕一條通道的方向由推進(jìn)噴射予以控制。
圖4表示一種可以用以切換射流的電一射流控制線路的核心。
圖5表示一種適合于射流控制的滑閾，比起單獨(dú)的射流系統(tǒng)可以切換特高的壓差。
圖6表示一對(duì)方向控制流體噴射噴嘴，可以或是直接連接于示于圖4的射流控制線路，或是另外連接于示于圖5的滑閾。
圖7是可以用在控制模件之中的電子硬件和軟件的一方框圖。
圖8表明裝放在一旋轉(zhuǎn)式井底組件之內(nèi)的電磁線圈，以及它由地球磁場(chǎng)激勵(lì)時(shí)該線圈隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出。
圖9描述應(yīng)用于一離合式泥漿馬達(dá)的本發(fā)明的原理，其中鉆具面角由反作用轉(zhuǎn)矩予以控制。
圖10詳細(xì)表明用于控制一泥漿馬達(dá)的一離合器的操作。
發(fā)明的詳細(xì)描述圖1表明應(yīng)用于流體噴射輔助旋轉(zhuǎn)鉆井時(shí)本發(fā)明的原理和概念。在此情況下，鉆桿/連接于一鉆頭6以構(gòu)成一配備各個(gè)方向控制流體射流7的井底組件以鉆出一口井孔8。其他各沖洗射流(未畫出)也可以結(jié)合鉆頭6予以使用。圖示鉆頭6是一典型的碳化鎢刮刀鉆頭，可以另外是一多晶鉆石切割鉆頭、一牙輪鉆頭或者包括一流動(dòng)驅(qū)動(dòng)式錘鉆在內(nèi)的基池旋轉(zhuǎn)切割鉆頭。各個(gè)方向控制流體射流7脈沖式地發(fā)出，以便在希望作出方向沿線校正的一側(cè)上沖蝕井孔。這些流體脈沖因而予以是對(duì)以吻合于鉆頭6的轉(zhuǎn)動(dòng)。脈沖動(dòng)作由一切換模件3予以控制，此模件可以優(yōu)先采取示于圖4的電一射流線路的形式，帶有或不帶有示于圖5的控制閥。切換模件3具有入口4和5以便接收來(lái)自鉆柱1之內(nèi)的加壓鉆井液并把流體切換到方向控制流體射流7。這種切換動(dòng)作可以是在每一射流7之間，或者是噴嘴之一與其他各個(gè)非定向射流(未畫出)用于控制方向控制流體射流7的定時(shí)的各個(gè)信號(hào)生成在一大地校正模件2。
圖2表明通過(guò)一裝接于一通常鉆柱或螺旋盤管1，前部的井底組件應(yīng)用于純粹流體噴射鉆井的系統(tǒng)之一項(xiàng)實(shí)施例。在此，主要的鉆井是由一旋轉(zhuǎn)噴管嘴10實(shí)現(xiàn)的。方向控制是由一些被切換得最佳地為井孔8’沖蝕一條所需通道的定向噴嘴9提供的。這種操作的控制來(lái)自大地校正模件2’，它控制切換模件3’，而此模件本身又控制多股射流。切換模件3’最好是采取許多示于圖4的電一射流控制的形式，帶有或不帶有示于圖5的機(jī)械閥和示于圖6的各射流噴嘴。
圖3描述一種系統(tǒng)的實(shí)施例，其中井底組件13固定于一撓性軟管或鉆柱的端部，或者由一撓性聯(lián)接器14’連接于一通常的鉆柱。此時(shí)，主要的切割是由切割地層以形成井孔8″的旋轉(zhuǎn)噴嘴10’實(shí)現(xiàn)的。此系統(tǒng)切割所循的方向由傾斜整個(gè)鉆井模件13和接通和開斷面向后的射流11和12來(lái)予以控制。這些射流一般在兩個(gè)平面內(nèi)運(yùn)作以調(diào)節(jié)鉆具被指引的方向。這些射流也可以安置在沿著井底組件的其他位置13上以改變其方向。對(duì)于這種運(yùn)作的控制來(lái)自大地校正模件2”，它控制切換模件3”，此模件本身又控制射流。切換模件3”優(yōu)先地采取兩套示于圖4的電一射流控制裝置的形式，帶有或不帶有示于圖5的機(jī)械閥和示于圖6的各射流噴嘴。
圖4表示電一射流切換系統(tǒng)的最佳實(shí)施例。這一流體切換系統(tǒng)由一種以電磁方式控制的雙穩(wěn)流動(dòng)轉(zhuǎn)向器15、16和17構(gòu)成。通過(guò)使一電磁鐵15產(chǎn)生脈沖，磁敏賽片17被吸向電磁鐵15，因而塞住下部流體控制通路并導(dǎo)致在圖紙左邊進(jìn)入的控制液流轉(zhuǎn)向而進(jìn)入上部控制流體通路。使另一電磁鐵16產(chǎn)生脈沖可導(dǎo)致賽片17被吸向上而液流被切換到下部控制流體通路。這一控制信號(hào)可以借助于在此所示的一連串射流放大器21，比如但不局限于壁裝紊流放大器，予以放大。每一階段都具有相應(yīng)的入口19和20以?shī)A帶更多的鉆井液流。這樣一種放大系統(tǒng)可以導(dǎo)致經(jīng)過(guò)切換的輸出功率增大幾個(gè)大小量級(jí)。輸出可以直接切換到如圖6所示的各噴管，或者通過(guò)如圖5所示的一種閥件，以及隨后出去到如圖6所示的噴嘴。
圖5表明一機(jī)械閥件，可以用以變換射流線路的能量以轉(zhuǎn)換一種高壓后質(zhì)為流體射流。此機(jī)械閥件組件由輸入通路22和23構(gòu)成，從中經(jīng)過(guò)切換的流體可以頂靠作為部分閥體的圓筒形腔室27之中的滑柱28?？刂瞥隹?4和25允許控制流體被送回而進(jìn)入鉆井模件13或鉆柱1的一低壓段。流體隨后從鉆柱1或鉆井模件13里面取出而送入一導(dǎo)管26并重新引入輸出通路29或30。經(jīng)過(guò)輸出通路29或30的液流然后可以流過(guò)示于圖6的輸出噴嘴31或32，以便或是優(yōu)先沖蝕鉆頭前面的地層物質(zhì)，或是為鉆井模件13取向。在示于圖5的閥件狀態(tài)下，通過(guò)通路22流入而通過(guò)控制出口25流出。滑柱在圖中是抬起的，關(guān)斷通向出口30的液流而允許從鉆柱/或鉆井模件13里面的導(dǎo)管26取得液流并隨后送至出口29?；?8不需要完全封閉從輸入通路23到控制出口24的流體連通。在相反的模態(tài)中，滑柱48不需要完全封閉從孔口22到25的流體連通。為清晰起見，滑閥畫得以各入口和各出口居于不同兩側(cè)。事實(shí)上，滑閥可以以一完全軸對(duì)稱的方式予以設(shè)計(jì)，以在滑柱28與圓筒形腔室27之間在存在任何側(cè)向作用力。這一特點(diǎn)能使滑柱28自由移動(dòng)比起不是這種情況來(lái)并更為迅速。
圖6表明兩個(gè)噴嘴31和32，或是從示于圖4的切換線路或是經(jīng)由示于圖5的滑閥來(lái)傳送流體。從一個(gè)噴嘴切換流體到另一個(gè)，將或是導(dǎo)致在一最佳方向上沖蝕井孔8，或是傾斜鉆井模件13，以致它在一最佳方向上鉆進(jìn)。
圖7表明大地校正模件2的方框圖。此模件2內(nèi)裝方向測(cè)定裝置，一般可由一三軸磁通脈沖磁力儀33、三軸加速度計(jì)或測(cè)斜儀34和各種可以包括伽瑪和密度測(cè)量裝置的地球物理檢測(cè)器35組成。在模件2中還包括一傳感器36以在鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)感測(cè)鉆具面角并記錄井孔的總的測(cè)定深度。在非轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，鉆具面角可以容易地確定自磁力儀和加速度計(jì)，而在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，一種最佳方式的鉆具面角測(cè)量方法是依靠測(cè)定安放在其中并垂直對(duì)準(zhǔn)井下組件的一線圈的輸出。當(dāng)線圈切割地球磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的正弦形脈沖包含可確定鉆具面角的信息。用于提供從地面到大地校正模件2的井孔測(cè)定深度的最佳手段是依靠在某些MD值處造成鉆井液壓力的某一短暫降落(或升高)。這一點(diǎn)可以使用一種構(gòu)成大地校正系統(tǒng)一部分的壓力變換器37予以檢測(cè)。大地校正模件2也可以包括一轉(zhuǎn)矩、推力或彎矩傳感器38，能夠使巖層類型確定出來(lái)并另外將允許檢測(cè)是否鉆井發(fā)生在軟硬巖層的某一交界處。在后一情況下，鉆桿將趨于從堅(jiān)硬巖層處偏移開去，因而顯示其存在。這些模擬輸入將承受適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)節(jié)并由直接類比于一(各)數(shù)字轉(zhuǎn)換器40或徑由一由微處理器41控制的一多路調(diào)制器39予以處理。微處理器41由儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器42之中的軟件予以控制。存儲(chǔ)器42儲(chǔ)存用于確定所需井孔路徑的各種軟件程序和數(shù)據(jù)43a、根據(jù)地球物理傳感器輸入和接數(shù)到的關(guān)于已鉆深度的信息以確定其實(shí)井孔路徑的各種軟件程序43b、用于確定鉆頭角度位置的各種軟件程序43c，以及用于控制把真實(shí)的井孔路徑校正到對(duì)應(yīng)于所需井孔路徑的流體切換。微處理器41控制引出的測(cè)距裝置45和切換器46，用于經(jīng)由一適當(dāng)?shù)慕缑?4對(duì)方向作流體控制。裝置45可由一適當(dāng)?shù)哪茉?7予以供電，可以是電池、一種交流發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)、或其他各種裝置。
圖8表明一裝有一電磁線圈49的井底組件48的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，該線圈調(diào)準(zhǔn)得致使線圈49的軸線50不對(duì)準(zhǔn)于井底組件48的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線51。線圈49的軸線50最好是成直角地指向轉(zhuǎn)動(dòng)軸線51。在轉(zhuǎn)動(dòng)期間，當(dāng)?shù)厍虼艌?chǎng)52的方向不對(duì)準(zhǔn)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線51時(shí)，從各終端54發(fā)出的、線圈49的電力輸出53將遵循一種正弦曲線，其相位直接相關(guān)于對(duì)準(zhǔn)在線圈49軸線50的方向上的、地球磁場(chǎng)52的分量。電力輸出53的相位可以用以在井底組件正在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)確定其鉆具面角，如果井孔相對(duì)于地球磁場(chǎng)52的方向?yàn)橐阎脑?。后者一般往往可以從旨在測(cè)定方向而裝放在井底組件之內(nèi)的磁通脈沖器33和重力傳感器取得。
圖9是一泥漿馬達(dá)55的簡(jiǎn)圖，此馬達(dá)通過(guò)一聯(lián)接器傳送一圍繞彎頭57的轉(zhuǎn)矩而驅(qū)動(dòng)一鉆頭56。這種裝置將定向鉆井特性賦予井底組件(即那些具體地包含在參照編號(hào)56至59之間的各部件)。泥漿馬達(dá)55裝接于一離合器和軸承組件58，其沿井身上行一測(cè)是直接聯(lián)接于鉆柱60的井底組件的一部分。裝放在此組件之內(nèi)的有切換模件61和大地校正模件62。離合器組件58設(shè)計(jì)得由切換模件61通過(guò)受控的滑移或脈沖或滑移予以控制，以便彎頭短節(jié)由反作用轉(zhuǎn)短使之重新取向。離合器組件58可以代之以一種設(shè)計(jì)成由鉆井液供能的液壓馬達(dá)。在此情況下，此馬達(dá)可以用作一部離合器，通過(guò)允許液流在來(lái)自切換模件61的可切換控制之下流經(jīng)它而受到控制。另外，此馬達(dá)可以直接由流體供能，以便變更彎頭57的取向或角度。
圖10表明圖9中所述離合器組件的一種最佳配置。在此，離合裝置58是一多盤離合器組，可取地利用從切換單元61(圖9)切換出來(lái)的鉆井液用于其控制。參照編號(hào)63表明前部軸承/密封裝置，可吸收來(lái)自一對(duì)于井下馬達(dá)59的連接裝置的推力。這一連接裝置伸展為一軸件64，在65一段上制有花鍵鍵槽并本身裝帶離合器組的一些內(nèi)部帶鍵的圓盤66。離合器組的交替的一些外面帶鍵的圓盤67裝在部分地制有花鍵鍵槽的外殼68之內(nèi)，外殼裝接于圖9中所述的井底組件59一段。軸件64的接近端部一段支承著一個(gè)環(huán)形的活塞70，浮動(dòng)在軸件與外殼68之間。軸件64的端部裝在外殼之內(nèi)的軸承71之中并由一墊圈72和螺母73固定于它。離合器組中的流體壓力由各孔眼74和由通過(guò)離合器組本身的適當(dāng)?shù)牧黧w連通通路來(lái)保持接近于井孔環(huán)形空間的壓力。活塞70后面的流體區(qū)域借助于或是一些小孔75或是一泄漏式活塞密封件而連通于井孔環(huán)形空間壓力。活塞70后面的流體區(qū)域也通過(guò)各孔口76可切換地連通于在通向井下目的地的途中穿過(guò)軸件64內(nèi)部的鉆井液。各孔口76是否開通于軸件64內(nèi)部的鉆井液，是由一套筒77的位置來(lái)控制的。當(dāng)離合器被鎖定時(shí)，套筒77由來(lái)自切換模件(圖9)的控制使之撤回(到圖10中的右面)，而鉆井液壓力，由于各孔口75小于各孔口76，只以一微小的壓降被傳遞給活塞70?；钊?0前行而壓擠交錯(cuò)的圓盤離合片66和67在一起，從而經(jīng)由帶花鍵鍵槽的外殼68連接于井下馬達(dá)59的內(nèi)部軸件64，此外殼連接于井底組件59(圖9)的上部。
當(dāng)實(shí)現(xiàn)此組合下部的轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒77沿軸向被推動(dòng)，以致關(guān)閉孔口76，從而導(dǎo)致活塞70后面的壓力與存在于活塞的離合器組一側(cè)的壓力的平衡。在此情況下，離合器的滑移可能發(fā)生，而鉆具端面的重新取向?qū)?huì)發(fā)生。套筒77的工作位置由一響應(yīng)于切換模式61(圖9)的兩種流體壓力輸出狀態(tài)的活塞(未畫出)予以控制。
以上闡述了形成井孔的方向控制方法與設(shè)備。一口井孔在鉆井作業(yè)期間由流體射流的切換作用使之保持在某一所需的路徑之中，這些射流只在鉆頭的一部分旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間予以啟用，借以以最佳方式在所需方向沖蝕鉆頭的路徑。鉆頭的角度位置由一電磁傳感器予以測(cè)定并相應(yīng)地決定流體噴射的啟用。鉆頭的角度位置本身可避免使用在另外情況下往往需要的一些校正因子，那時(shí)很長(zhǎng)的鉆柱經(jīng)受扭曲，以及時(shí)鉆頭角度位置在鉆井井位的地面處予以確定。作為作用流體噴射沿著一條最佳路徑?jīng)_蝕地下巖層的替代方案，可以采用一種泥漿馬達(dá)。一離合器組件，以及一聯(lián)接器用于在一條彎曲或曲線路徑中驅(qū)動(dòng)鉆頭。
以上同樣闡述了位于井下場(chǎng)所處而沿著一條所需的路徑控制鉆井的一些編程控制線路。這些編程控制線路包括確定有待由鉆頭形成的所需路徑的、各種參數(shù)的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。眾多的井下傳感器用以確定鉆頭的真實(shí)空間位置。編程的控制線路將真實(shí)鉆井路徑與理想鉆井路徑作對(duì)比，而如果發(fā)現(xiàn)差別，則在鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)期間啟動(dòng)流體射流以使其在朝向理想路徑的方向上沖蝕地層。最好是，流體射流在鉆頭的每一轉(zhuǎn)但小于360°而最好是小于180°的期間予以啟動(dòng)。
雖然本發(fā)明的最佳和其他各項(xiàng)實(shí)施例已經(jīng)參照一具體鉆井裝置及其操作方法予以闡明，但應(yīng)當(dāng)理解，可以作出細(xì)節(jié)上的許多變更作為工程和設(shè)計(jì)抉擇而不偏離由所附各項(xiàng)權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明的精神和范疇。
權(quán)利要求
1．一種井底組件，用于在形成井孔期間控制井孔的路徑方向，包括一所述組件上的孔口，用于接收一種加壓流體；一流體操作機(jī)構(gòu)，用于變更鉆井路徑的方向；一流體切換器，用于可選擇地控制所述加壓流體與所述機(jī)構(gòu)的聯(lián)接，以變更井孔的路徑；以及一經(jīng)過(guò)編程的處理器，用于控制所述流體切換器，使加壓流體可以被切換到所述機(jī)構(gòu)以控制鉆井路徑的方向。
2．一種按照權(quán)利要求1所述的組件，還包括傳感裝置，用于確定在形成井孔時(shí)所用鉆頭的方位，傾角和角度位置。
3．一種按照權(quán)利要求/或2所述的組件，還包括各種地球物理傳感器，用于參照周圍巖層類型提供限定一個(gè)鉆頭的空間位置的各種參數(shù)。
4．一種按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中一處理器用一理想路徑的輪廓的編程，該路徑的輪廓待用來(lái)形成所述井孔，并且所述處理器被編程以使一實(shí)際位置的參數(shù)與理想路徑的輪廓作對(duì)比，并還被編程來(lái)根據(jù)所述對(duì)比中的所發(fā)現(xiàn)的差來(lái)啟動(dòng)一流體切換器。
5．一種按照權(quán)利要求/所述的組件，其中所述流體操作機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)噴嘴，用于提供一股所述加壓流體的射流。
6．一種按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的組件，其中所述流體切換器可選擇地控制至少一個(gè)噴嘴，它依靠反作用力控制路徑方向。
7．一種按照權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)所述的組件，其中所述流體切換器可選擇地控制一個(gè)噴嘴以通過(guò)擇優(yōu)沖蝕來(lái)控制路徑方向。
8．一種按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，還包括一射流放大裝置，連接于所述流體操作機(jī)構(gòu)，用于增大流經(jīng)它的流體量。
9．一種按照權(quán)利要求8所述的組件，包括至少一對(duì)噴嘴，以及一雙穩(wěn)射流切換系統(tǒng)，后者具有由一對(duì)輸入流體槽道控制的主流體導(dǎo)管，每一流體槽道用于控制流體向一相應(yīng)的所述噴嘴的流動(dòng)。
10．一種按照權(quán)利要求9所述的組件，其中所述雙穩(wěn)射流切換系統(tǒng)包括一滑閥，具有由射流放大器的相應(yīng)槽道控制的兩個(gè)位置。
11．一種按照權(quán)利要求9或10所述的組件，其中所述雙穩(wěn)射流切換系統(tǒng)具有多級(jí)，用于持續(xù)地增大切換線路中的流體能量。
12．一種按照權(quán)利要求2至11中任何一項(xiàng)所述的組件，其中每一所述噴嘴被構(gòu)造成純粹通過(guò)流體噴射沖蝕的作用來(lái)完成鉆井。
13．一種按照權(quán)利要求2至11之中任何一項(xiàng)所述的組合，其中每一所述噴嘴被構(gòu)造成通過(guò)與一旋轉(zhuǎn)鉆頭的作用相結(jié)合的流體噴射沖蝕來(lái)完成鉆井。
14．一種液流變換裝置，采用一電磁流體切換器以便在兩個(gè)槽道之間通過(guò)以電磁方式位移一塞堵裝置而一次關(guān)閉一條槽道來(lái)變換液流方向。
15．一種按照權(quán)利要求/所述的組件，其中所述流體操作機(jī)構(gòu)包括一機(jī)械組件，用于通過(guò)流體控制來(lái)改變一包括井下流體操作馬達(dá)的井底組件的角度設(shè)置特性。
16．一種按照權(quán)利要求1或15之中任何一項(xiàng)所述的組件，其中所述流體操作機(jī)構(gòu)包括一離合器，該離合器可選擇地在轉(zhuǎn)動(dòng)上使包括一井下馬達(dá)和一彎曲短節(jié)在內(nèi)的井底組件的下部與上部脫離嚙合并允許及作用轉(zhuǎn)矩改變井底組件所述下部的鉆具面角，以及實(shí)現(xiàn)鉆具面角的可控變更，以及因而一種最佳的鉆井方向。
17．一種按照權(quán)利要求1至4和權(quán)利要求15所述的機(jī)構(gòu)，借此實(shí)現(xiàn)方向控制以沿著一條可控軌跡鉆出一井孔。
18．一種按照權(quán)利要求1至4和權(quán)利要求15-16所述的裝置，借此實(shí)現(xiàn)方向控制以沿著一條可控軌跡鉆出一井孔。
19．一種檢測(cè)一旋轉(zhuǎn)的井底組件的角度位置的裝置，利用一電磁一線圈的電力輸出，此線圈裝于井底組件上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，以及由地球磁場(chǎng)予以激勵(lì)。
20．一種在一地下井孔的鉆成期間控制其路徑的方法，包括以下各步驟推進(jìn)一加壓流體輸送器，連同一井底組件，其上裝有至少一個(gè)流體噴射噴嘴、一流體切換器和一用于控制所述流體切換器的經(jīng)過(guò)編程的處理器；以及利用所述在所述處理器控制之下可切換地把加壓流體連接于所述流體噴射噴嘴的流體切換器來(lái)控制流體切換到流體噴射噴嘴，以便控制井孔路徑的方向。
21．一種按照權(quán)利要求20所述的方法，包括在形成井孔時(shí)使用一可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆頭并只在所述鉆頭每一整轉(zhuǎn)的一部分期間啟動(dòng)流體射流用于方向控制。
22．一種按照權(quán)利要求20所述的方法，其中流體噴射噴嘴用于通過(guò)沖蝕鉆井并可選擇地及可切換地被控制以便用于方向控制。
23．一種按照權(quán)利要求20所述的方法，其中至少一個(gè)流體噴射噴嘴用以通過(guò)定向沖蝕而鉆成井孔，而一不同的流體噴射噴嘴被可選擇地切換以便用于方向控制。
24．一種在一地下井孔的形成期間控制其路徑的方法，包括以下各步驟推進(jìn)一加壓流體輸送器，連同一井底組件，它裝有一用于調(diào)節(jié)井底組件的角度設(shè)置率裝置；采用一流體切換系統(tǒng)和一經(jīng)過(guò)編程的切換控制處理器；以及采用所述流體切換系統(tǒng)以便使用所述機(jī)構(gòu)可切換地調(diào)節(jié)井底組件的角度設(shè)置特性。
25．一種按照權(quán)利要求20至24之中任何一項(xiàng)所述的方法，包括用限定一理想井孔輪廓的路徑的數(shù)據(jù)為處理器編程，并用限定形成井孔的實(shí)際井孔路徑的處理信號(hào)為處理器編程和使理想井孔輪廓與真實(shí)路徑作比較，以及如果在所述對(duì)比期間發(fā)現(xiàn)其間有差異，啟動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，后者啟動(dòng)一噴嘴或?qū)捉M件作出機(jī)械調(diào)整，以致井孔以最佳方式被導(dǎo)引朝向所需的井孔輪廓。
26．一種按照權(quán)利要求20至25之中任何一項(xiàng)所述的方法，包括通過(guò)使用一井下射流放大器來(lái)增大鉆井流體射流的能量。
27．一種按照權(quán)利要求19至25之中任何一項(xiàng)所述的方法，包括通過(guò)使用一井下射流放大器來(lái)增大可供井底組件調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使用的流體能量。
28．一種按照權(quán)利要求27所述的方法，還包括使用一由流體放大器驅(qū)動(dòng)的滑閥來(lái)變換液流以啟動(dòng)在井底組件選特性方面的或?qū)τ谝幌鄳?yīng)噴嘴的各種調(diào)節(jié)。
29．一種按照權(quán)利要求27或28所述的方法，包括使用一具有多級(jí)的射流放大器切換系統(tǒng)。
30．一種在地面設(shè)置的設(shè)備與一井底組件之間傳送信息的方法，其中利用負(fù)或正流體脈沖將信息從前者傳送到后者。
31．一種方法，通過(guò)這種方法，從裝在一井底組件之內(nèi)的角度位置傳感器處獲得的信息與從一井孔套環(huán)傳送到井底組件的信息結(jié)合起來(lái)以計(jì)算井底組件的實(shí)際位置。
32．一種按照權(quán)利要求30所述的方法，其中來(lái)自井孔套環(huán)或井口裝置的信息借助于脈沖向井下傳送。
33．一種基本上如前參照附圖所述的、用于控制一井孔的路徑的組件。
34．一種如前參照附圖所述的井孔導(dǎo)向方法。
全文摘要
一鉆頭(6)配備一或多個(gè)流體射流(7),在鉆頭(6)的一部分旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間被啟動(dòng)。一與其他井下傳感器(33—38)一起設(shè)置的處理器(41)用確定井孔(8)理想路徑的各種參數(shù)予以編程。各傳感器(33—38)確定鉆頭(6)的實(shí)際空間位置井向處理器(41)提供相應(yīng)的信息。處理器(41)對(duì)比實(shí)際鉆井路徑和理想路徑,而且如果需要某種校正,一切換模件(3)允許一種加壓鉆井流體依次在鉆頭(6)轉(zhuǎn)動(dòng)期間被切換到所選定的各個(gè)噴嘴(7)以便以此在一朝向所需路徑的方向上沖蝕地層。采用這種配置,用地面設(shè)置設(shè)備的各種方向控制問(wèn)題得以克服。
文檔編號(hào)E21B47/02GK1228824SQ97197467
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1997年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月25日
發(fā)明者伊安·格雷 申請(qǐng)人:伊安·格雷