專利名稱：鉆頭量規(guī)伸縮片控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及鉆井，但不以限制性的方式，本發(fā)明的實施例涉及控制在地球地 層中鉆進(jìn)的井眼的方向。
背景技術(shù)：
在許多行業(yè)中，通常期望的是通過地球地層定向鉆進(jìn)一口井眼或者在地下地層中 的井中取心，以便井眼和/或取心可以包圍和/或通過地層內(nèi)的沉積物和/或儲層，以到達(dá) 地層和/或類似地層內(nèi)的預(yù)定目標(biāo)。當(dāng)在地下地層中鉆井或取心時，有時期望能夠改變和 控制鉆進(jìn)方向，以例如朝向期望的靶心引導(dǎo)井眼，或者一旦已經(jīng)到達(dá)靶心則水平控制在含 有油氣的區(qū)域內(nèi)的方向。還期望的是當(dāng)鉆直井時可對偏離期望方向的井斜進(jìn)行校正，或者 控制井的方向以避免障礙物。 例如，在油氣行業(yè)中，可以進(jìn)行鉆井以截取具體位置處具體的地下地層。在一些鉆 井過程中，為了鉆期望的井眼，可以預(yù)先設(shè)計通過地球地層的鉆井軌跡，并且可以控制鉆井 系統(tǒng)以與軌跡一致。在其它過程中，或者在與前述過程的結(jié)合中，在鉆井過程期間，可以確 定用于井眼的目標(biāo)并可以監(jiān)測正在地球地層內(nèi)鉆進(jìn)井眼的進(jìn)程，并且可以采用用于確保井 眼到達(dá)靶區(qū)目標(biāo)的步驟。此外，可以控制鉆井系統(tǒng)的操作以提供經(jīng)濟鉆井，所述經(jīng)濟鉆井可 以包括進(jìn)行鉆進(jìn)以盡快鉆通地球地層，進(jìn)行鉆進(jìn)以減小鉆頭磨損，進(jìn)行鉆進(jìn)以獲得通過地 球地層的最佳鉆井和最佳鉆頭磨損和/或類似結(jié)果。 鉆井的一個方面被稱作"定向鉆井"。定向鉆井是有意使井眼偏離所述井眼本身所 通過的路徑。換句話說，定向鉆井是對鉆柱進(jìn)行導(dǎo)向，使得所述鉆柱沿期望的方向移動。
因為定向鉆井能夠從單個平臺鉆多口井，因此定向鉆井的優(yōu)勢在于海上鉆井。定向鉆井還能夠通過儲層進(jìn)行水平鉆井。水平鉆井能夠使更長的井筒穿過儲層，這增加了井 的生產(chǎn)率。 定向鉆井系統(tǒng)同樣也可以用于垂直鉆井操作中。通常，鉆頭由于被穿過的地層的 不可預(yù)測的特性或鉆頭受到的變化力而離開設(shè)計好的鉆井軌跡。當(dāng)這種井斜發(fā)生時，定向 鉆井系統(tǒng)可以用于將鉆頭放回在規(guī)定的軌跡上。 用于井眼的定向鉆進(jìn)的監(jiān)測過程可以包括確定鉆頭在地球地層內(nèi)的位置、確定鉆 頭在地球地層中的方位、確定鉆井系統(tǒng)的鉆壓、確定通過地球地層的鉆井速度、確定正在被 鉆進(jìn)的地球地層的特性、確定包圍鉆頭的地層的特性、期望確定鉆頭前面的地層的特性、對 地球地層進(jìn)行地震分析、確定鄰近鉆頭的儲層等的特性、測量井眼內(nèi)和/或井眼或類似物 周圍的地層的壓力、溫度和/或類似參數(shù)。在用于井眼的定向鉆進(jìn)的任一過程中，不管是否 在預(yù)先設(shè)計的軌跡之后、是否監(jiān)測鉆井過程和/或鉆井條件和/或類似操作，必需能夠?qū)︺@ 井系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)向。 在鉆井操作期間作用在鉆頭上的力包括重力、由鉆頭產(chǎn)生的扭矩、施加到鉆頭的 端部載荷、和來自鉆柱組合的彎矩。這些力與正在被鉆進(jìn)的地層類型和地層相對于井眼的 傾角一起可以在鉆井過程期間產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用的力系。 定向鉆井公知的方法包括使用旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)(RSS)。在RSS中，鉆柱從地面旋轉(zhuǎn)， 并且井下裝置使鉆頭沿期望的方向鉆進(jìn)。旋轉(zhuǎn)鉆柱大大減少了鉆井期間鉆柱的懸空或卡鉆 的發(fā)生。 用于將斜井鉆進(jìn)到地球內(nèi)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)可以大致分類為"面向鉆頭"系統(tǒng) 或"推進(jìn)鉆頭"系統(tǒng)。在面向鉆頭系統(tǒng)中，鉆頭的旋轉(zhuǎn)軸線沿新井的大致方向偏離底部鉆 具組合("BHA")的局部軸線。根據(jù)由上下穩(wěn)定器接觸點和鉆頭限定的常規(guī)三點幾何尺 寸擴展井。與鉆頭和下穩(wěn)定器之間的有限距離相關(guān)聯(lián)的鉆頭軸線的偏斜角產(chǎn)生要生成的 彎曲所需的非共線條件。有許多方法可以實現(xiàn)此，包括在BHA中靠近下穩(wěn)定器的點處的固 定彎曲或在上穩(wěn)定器與下穩(wěn)定器之間分布的鉆頭驅(qū)動軸的撓曲。在鉆頭的理想形式中，因 為鉆頭軸線沿彎曲井的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此，鉆頭不需要進(jìn)行側(cè)向鉆切。美國專利申請出 版物No. 2002/0011359 ;2001/0052428和美國專利No. 6， 394， 193 ;6， 364， 034 ;6， 244， 361 ; 6， 158， 529 ;6， 092， 610 ;和5， 113,953中說明了面向鉆頭型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的示例和所述面 向鉆頭型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是如何操作的，所有這些申請通過引用在此并入。
在推進(jìn)鉆頭旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中，通過使上下穩(wěn)定器中的一個或兩個或者另外的機構(gòu) 在相對于井?dāng)U展的方向被優(yōu)選定向的方向上施加偏心力或產(chǎn)生位移來實現(xiàn)所需的非共線 條件。此外，有許多方法可以實現(xiàn)此，包括不旋轉(zhuǎn)(相對于井)偏心穩(wěn)定器(基于位移的 方法)和沿期望的導(dǎo)向方向?qū)⒘κ┘拥姐@頭的偏心致動器。此外，通過在鉆頭與至少兩個 其它接觸點之間產(chǎn)生非共線性來實現(xiàn)導(dǎo)向。在鉆頭的理想形式中，鉆頭需要進(jìn)行側(cè)向鉆切 以生成彎曲井。美國專利No. 5， 265， 682 ;5， 553， 678 ;5， 803， 185 ;6， 089， 332 ;5， 695， 015 ; 5， 685， 379 ;5， 706， 905 ;5， 553， 679 ;5， 673， 763 ;5， 520， 255 ;5， 603， 385 ;5， 582， 259 ; 5， 778,992 ;5， 971， 085中說明了推進(jìn)鉆頭型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的示例和所述推進(jìn)鉆頭型旋轉(zhuǎn) 導(dǎo)向系統(tǒng)是如何操作的，這些申請通過引用在此并入。 RSS的公知形式設(shè)置有在與鉆柱旋轉(zhuǎn)相反的方向上旋轉(zhuǎn)的"反向旋轉(zhuǎn)"機構(gòu)。通常， 反向旋轉(zhuǎn)在與鉆柱旋轉(zhuǎn)相同的速度下發(fā)生，使得反向旋轉(zhuǎn)部分相對于井眼的內(nèi)部保持相同的角位置。因為反向旋轉(zhuǎn)部分相對于井眼不旋轉(zhuǎn)，因此通常被本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱作為"對 地靜止"。在此公開中，術(shù)語"反向旋轉(zhuǎn)"和"對地靜止"之間沒有區(qū)別。 推進(jìn)鉆頭系統(tǒng)通常在反向旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定器的內(nèi)部或外部使用。反向旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定器相對于 井壁保持固定角度(或?qū)Φ仂o止)。當(dāng)要使井眼偏斜時，致動器從期望的井斜在相反方向上 將推力塊(pad，又可稱之為伸縮片)壓靠在井壁上。產(chǎn)生的結(jié)果是鉆頭在期望的方向上被 推動。 通過用于彎曲底部鉆具組合的力可平衡由致動器/推力塊生成的力，并且所述力 通過致動器/推力塊反作用在底部鉆具組合的相對側(cè)，并且反作用力作用在鉆頭的牙輪 上，從而對井進(jìn)行導(dǎo)向。在一些情況下，來自推力塊/致動器的力可以足夠大以磨蝕應(yīng)用系 統(tǒng)的地層。 例如，SchlurnbergerTMpowerdriveTM系統(tǒng)鉆桿使用三個推力塊，所述三個推力塊
繞底部鉆具組合的截面布置以從底部鉆具組合被同步部署，從而沿一方向推動鉆頭并且對
正在被鉆進(jìn)的井眼進(jìn)行導(dǎo)向。在所述系統(tǒng)中，推力塊在鉆頭后面卜4ft的范圍內(nèi)緊密安裝，
并且通過從循環(huán)流體所取的泥漿流給所述推力塊供電或致動所述推力塊。在其它系統(tǒng)中，
由鉆井系統(tǒng)或楔形物或類似物提供的鉆壓可以用于將鉆井系統(tǒng)定向在井眼中。 雖然用于將力施加在井壁上并且使用反作用力沿一方向推動鉆頭或使鉆頭移動
以沿期望的方向鉆井的系統(tǒng)和方法可以與包括旋轉(zhuǎn)鉆井系統(tǒng)的鉆井系統(tǒng)一起使用，但是所
述系統(tǒng)和方法可能具有缺陷。例如，這種系統(tǒng)和方法可能需要將較大的力施加在井壁上以
彎曲鉆柱或?qū)@頭定向在井眼中；這種力可能大約為5kN或更大，5kN或更大的力可能需要
較大/復(fù)雜的井下發(fā)動機或類似物來生成。另外，許多系統(tǒng)和方法可以重復(fù)使用當(dāng)?shù)撞裤@
具組合旋轉(zhuǎn)時的推力塊/致動器向外推入到井壁中的推力以產(chǎn)生推動鉆頭的反作用力，這
可能需要復(fù)雜/昂貴/高維護(hù)的同步系統(tǒng)、復(fù)雜的控制系統(tǒng)和/或類似系統(tǒng)。 鉆頭被公知為以不可預(yù)測或甚至隨機的方式在井眼內(nèi)周圍"跳動"或產(chǎn)生咔嗒聲。
鉆頭可以涉及鉆頭在井眼內(nèi)的運動和/或鉆頭與井眼的內(nèi)壁之間的反作用力的隨機變化。
這種隨機運動和/或隨機反作用力相互作用大致是不確定的原因在于當(dāng)前的狀態(tài)不能完
全確定下一個狀態(tài)。面向鉆頭和推進(jìn)鉆頭技術(shù)用于迫使鉆頭進(jìn)入具體方向并且克服鉆頭
產(chǎn)生隨機咔嗒聲的趨勢。這些技術(shù)忽視了鉆頭在沒有定向力的情況下很可能產(chǎn)生的隨機跳動。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種用于鉆進(jìn)孔洞/井眼的鉆頭。鉆頭可以包括框架或 類似物、多組量規(guī)伸縮片、和至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)。框架可以被構(gòu)造成繞著軸線旋轉(zhuǎn)。 多組量規(guī)伸縮片每一組都可以包括至少一個量規(guī)伸縮片。至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以將 多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與框架可移動地連接。
在另一個實施例中，提供了一種用于鉆進(jìn)孔洞/井眼的方法。所述方法可以包括 以下步驟使框架繞著軸線旋轉(zhuǎn)，其中框架可以包括多個牙輪和多組量規(guī)伸縮片，且每一組 都包括至少一個量規(guī)伸縮片。所述方法還包括以下步驟使多組量規(guī)伸縮片中的至少一組 中的量規(guī)伸縮片中的至少一個朝向或遠(yuǎn)離軸線移動。
在另一個實施例中，提供了一種用于鉆進(jìn)孔洞/井眼的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括
6第一裝置、多組量規(guī)伸縮片、和第二裝置。第一裝置可以用于接收和傳遞旋轉(zhuǎn)運動。第一裝 置可以包括框架。多個量規(guī)伸縮片組每一個都可以包括至少一個量規(guī)伸縮片。第二裝置可 以用于將多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與第一裝置可移動 地連接。第二裝置可以包括量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)。


以下參照

本發(fā)明，其中 圖1A是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中每 一組量規(guī)伸縮片的位置作為整體被控制； 圖1B是來自圖1A的鉆頭或系統(tǒng)的示意性截面圖，其中示出了處于新位置的每一 組量規(guī)伸縮片； 圖2A是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每 一組量規(guī)伸縮片內(nèi)的每一個單獨的量規(guī)伸縮片被單獨控制； 圖2B是來自圖2A的鉆頭或系統(tǒng)的示意性截面圖，其中示出了每一組量規(guī)伸縮片 處于新位置； 圖2C是來自圖2A的鉆頭或系統(tǒng)的示意性截面圖，其中示出了每一組量規(guī)伸縮片 中的最后一個量規(guī)伸縮片縮進(jìn)，從而縮短每一組量規(guī)伸縮片的長度； 圖2D是來自圖2A的鉆頭或系統(tǒng)的示意性截面圖，其中示出了處于交錯位置的每 一組量規(guī)伸縮片中的量規(guī)伸縮片； 圖3是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每 一組量規(guī)伸縮片中的一些量規(guī)伸縮片的位置作為整體被控制，而在所述量規(guī)伸縮片組中的 其它量規(guī)伸縮片被單獨控制； 圖4是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每 一組量規(guī)伸縮片中的一些量規(guī)伸縮片的位置作為整體被控制，而在所述每一組量規(guī)伸縮片 中的其它量規(guī)伸縮片是固定的(stationary); 圖5是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每 一組量規(guī)伸縮片中的一些量規(guī)伸縮片的位置被單獨控制，而在所述每一組量規(guī)伸縮片中的 其它量規(guī)伸縮片是固定的； 圖6是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每 一組量規(guī)伸縮片中的一些量規(guī)伸縮片的位置被單獨控制，在所述組中的其它量規(guī)伸縮片的 位置整體被控制，而每一組量規(guī)伸縮片中的其它量規(guī)伸縮片是固定的； 圖7是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖；其中第一 組量規(guī)伸縮片的位置作為整體被控制，而第二組量規(guī)伸縮片的位置自動響應(yīng)第一組量規(guī)伸 縮片的位置的變化； 圖8是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，第
一組量規(guī)伸縮片中的每一個單獨的量規(guī)伸縮片的位置被單獨控制，而第二組量規(guī)伸縮片中 的單個量規(guī)伸縮片的位置自動響應(yīng)第一組中的量規(guī)伸縮片的位置的變化； 圖9是本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，第
一組量規(guī)伸縮片中的一些量規(guī)伸縮片的位置作為整體被控制，而第一組量規(guī)伸縮片中的其
7它量規(guī)伸縮片的位置被單獨控制，以及第二組量規(guī)伸縮片中的一些相對應(yīng)的量規(guī)伸縮片的 位置自動響應(yīng)第一組中的量規(guī)伸縮片的位置的變化； 圖10A-10D是在鉆井操作期間隨著時間的過去量規(guī)伸縮片的位置的對地靜止的 順序的示意圖；以及 圖11是圖10A-10D中所示的鉆井操作的可能結(jié)果的剖視圖。 在附圖中，類似的部件和/或特征可以具有相同的附圖標(biāo)記。此外，相同類型的各 種部件可以通過在附圖標(biāo)記之后具有在類似部件和/或特征中進(jìn)行區(qū)別的字母的附圖標(biāo) 記來進(jìn)行區(qū)別。只要在說明書中使用第一附圖標(biāo)記，則不管字母后綴，說明適用于具有相同 的第一附圖標(biāo)記的類似部件和/或特征中的任一個。
具體實施例方式
隨后的說明僅提供了示例性實施例，并且目的不是限制本公開的保護(hù)范圍、適用 性或結(jié)構(gòu)。相反，示例性實施例的隨后說明將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供用于能夠?qū)嵤┮粋€ 或多個示例性實施例的說明。要理解的是在不背離如所附權(quán)利要求所述的精神和保護(hù)范圍 的情況下可以對元件的功能和布置做各種改變。 以下說明中給出了具體細(xì)節(jié)以提供對實施例的徹底理解。然而，要理解的是在沒 有這些具體細(xì)節(jié)的情況下可以實施所述實施例。例如，可以在方框圖中顯示本發(fā)明的線路、 系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、過程和其它元件，從而以不必要的細(xì)節(jié)的方式使實施例清楚。在其它情況下，可 以顯示公知的線路、過程、算法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，而無需不必要的詳細(xì)以免使所述實施例不清楚。 此外，要注意的是單個實施例可以被說明為流程圖、流程圖解、數(shù)據(jù)流程圖、結(jié)構(gòu)
圖、或方框圖的過程。雖然流程圖可以說明作為連續(xù)過程的操作，但是可以并行或同時執(zhí)行
多個操作。此外，可以重新布置操作的順序。當(dāng)過程的操作完成時結(jié)束所述過程，但是可以
具有沒有包括在附圖中的另外的步驟。此外，不是任意具體說明的過程中的所有操作可以
在所有實施例中發(fā)生。過程可以與方法、函數(shù)、程序、子例程、子程序等相對應(yīng)。當(dāng)過程與函
數(shù)相對應(yīng)時，所述過程的終止與函數(shù)到調(diào)用函數(shù)能或主函數(shù)的返回相對應(yīng)。 此外，可以至少部分地手動或自動實施本發(fā)明的實施例?？梢酝ㄟ^使用機器、硬
件、軟件、固件、中間件、微碼、硬件描述語言，或所述機器、硬件、軟件、固件、中間件、微碼、
硬件描述語言的任意組合實施實施例。當(dāng)在軟件、固件、中間件、或微碼中實施時，執(zhí)行必要
任務(wù)的程序代碼或代碼段可以存儲在機器可讀介質(zhì)中。 一個處理器或多個處理器可以執(zhí)行
至少一些必要任務(wù)。 在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種用于鉆進(jìn)孔洞/井眼的鉆頭。鉆頭可以包 括框架、多組量規(guī)伸縮片、和至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)?？蚣芸梢员粯?gòu)造成繞著軸線旋轉(zhuǎn)。 多組量規(guī)伸縮片每一組都可以包括至少一個量規(guī)伸縮片。至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以將 多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與框架可移動地連接。
在一些實施例中，鉆頭可以是聚晶金剛石復(fù)合片("PDC")鉆頭，所述鉆頭具有靠 近鉆頭的端部的牙輪、和在鉆頭的側(cè)部上的PDC量規(guī)伸縮片。量規(guī)伸縮片可以被分組成量 規(guī)伸縮片組，且每一組大致沿著沿鉆頭的側(cè)部的長度的線延伸。每一組量規(guī)伸縮片可以包 括至少一個量規(guī)伸縮片，但是在多個實施例中將包括任意數(shù)量的多個量規(guī)伸縮片。每一組量規(guī)伸縮片可以大致與鉆頭的端部上的牙輪或牙輪組相對應(yīng)。在給定的實施例中可以具有 任意數(shù)量的牙輪組和量規(guī)伸縮片組。在一些實施例中，一個或多個牙輪和/或量規(guī)伸縮片 可以與框架剛性連接。 在一些實施例中，量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以包括用于將相關(guān)量規(guī)伸縮片(一個或多 個)與框架可移動地連接的任意一個或多個系統(tǒng)。在一些實施例中，量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)因此 可以包括液壓活塞(一個或多個)、彈簧(一個或多個)、磁流變流體活塞(一個或多個)、 電流變流體活塞(一個或多個)、電活性聚合物活塞(一個或多個)、機械致動器(例如，螺 旋千斤頂和旋轉(zhuǎn)致動器)、和/或電致動器(例如、電磁致動器、靜電致動器、磁致伸縮致動 器和壓電致動器)。在一些實施例中，量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以由泥漿系統(tǒng)或通過鋼纜提供動 力。在一些實施例中，鉆頭的泥漿系統(tǒng)可以直接給量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)(一個或多個)提供動 力。 在其它實施例中，泥漿系統(tǒng)可以用于給另一個系統(tǒng)提供動力，所述另一個系統(tǒng)又 給量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)(一個或多個)提供動力。僅以示例的方式，泥漿系統(tǒng)、在鉆井系統(tǒng)內(nèi)的 泥漿的流動等可以給液壓回路、磁流變流體回路、電流變流體回路、電活性聚合物回路、或 本身給量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)的運動提供動力的其它系統(tǒng)提供動力。 在一些實施例中，量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)(一個或多個)可以使量規(guī)伸縮片(一個或多 個)相對于鉆頭的軸線在徑向方向上移動。僅以示例的方式，在一些實施例中，量規(guī)伸縮片 (一個或多個)可以沿垂直于鉆頭的軸線的矢量移動。在其它實施例中，量規(guī)伸縮片(一個 或多個)可以在鉆頭的端部的方向上沿鈍角或銳角的矢量移動到沿軸線的矢量。
在一些實施例中，量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以直接移動第一量規(guī)伸縮片或第一組量規(guī)伸 縮片，并且第二量規(guī)伸縮片或第二組量規(guī)伸縮片可以被構(gòu)造成通過成比例或不成比例的連 桿連接以當(dāng)?shù)谝涣恳?guī)伸縮片或第一組量規(guī)伸縮片移動時自動移動。在一些實施例中，這種 鏈接系統(tǒng)的多種布置可以存在于單個鉆頭中。 在一些實施例中，牙輪的完全縮進(jìn)位置(朝向鉆頭的軸線向內(nèi))與牙輪的完全伸 出位置之間的直徑差可以為毫米數(shù)量級并且可以僅僅為大約1毫米。在這些或其它實施例 中，由量規(guī)伸縮片在鉆頭上確立的直徑可以在比由牙輪建立的直徑小大約一毫米與比由牙 輪建立的直徑大大約一毫米之間變化。在其它實施例中，量規(guī)伸縮片還可以進(jìn)行明顯較大 的位移，包括數(shù)十毫米并且更大的范圍。 在一些實施例中，牙輪在鉆頭上的位置還可以變化。2007年10月24日提出申請的 題為"MORPHIBLE (DIRECTIONAL) BIT BY SMARTMATERIALS"的美國專利申請No. 11/923， 160 中說明了與這種可變化位置的牙輪有關(guān)的系統(tǒng)和方法，該申請如這里完全所述地通過引用 在此并入。 在一些實施例中，鉆頭、和/或相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)還可以包括被構(gòu)造成控制量規(guī)伸縮 片的位置的控制系統(tǒng)。僅以示例的方式，控制系統(tǒng)可以被構(gòu)造成至少部分地根據(jù)當(dāng)框架旋 轉(zhuǎn)時所述框架的旋轉(zhuǎn)位置和/或轉(zhuǎn)速獨立或者通過來自用戶或其它系統(tǒng)的指令/命令控制 一個或多個量規(guī)伸縮片的位置。 在這些或其它實施例中，控制系統(tǒng)還可以至少部分地根據(jù)框架是否存在隨機運動 來控制一個或多個量規(guī)伸縮片的位置。與本申請同一天提出申請的題為"STOCHASTIC BIT NOISE CONTROL"(代理人案號暫時為No. 57. 0825U. S. CIP)并因此如這里完全所述地通過引用在此并入的美國專利—_/—，—說明了與關(guān)于鉆井系統(tǒng)的隨機運動的這種鉆井系統(tǒng)的控制有關(guān)的系統(tǒng)和方法。僅以示例的方式，量規(guī)伸縮片可以伸出或縮進(jìn)以產(chǎn)生隨機運動，或利用(harness)這種運動的能量。 在一些實施例中，控制系統(tǒng)可以控制量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)以影響穩(wěn)定性和對鉆頭上的側(cè)向力的響應(yīng)。在一些實施例中，控制系統(tǒng)可以被構(gòu)造成將隨機運動引入到鉆頭內(nèi)，這然后可以通過進(jìn)一步控制量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)或通過其它裝置而被利用。在其它實施例中，控制系統(tǒng)可以被構(gòu)造成控制量規(guī)伸縮片以控制/偏置鉆頭的隨機運動，從而提供對井眼進(jìn)行定向鉆井。 在一些實施例中，控制系統(tǒng)可以控制量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)以改變鉆頭的整個量規(guī)伸縮片的直徑；量規(guī)伸縮片組的輪廓，包括將錐度引入到一個或多組量規(guī)伸縮片；量規(guī)伸縮片組的長度；和/或量規(guī)伸縮片組的幾何結(jié)構(gòu)的任何其它方面。 在一些實施例中，這種技術(shù)可以通過其它裝置優(yōu)化鉆頭的導(dǎo)向。在這些或其它實施例中，量規(guī)伸縮片控制器可以控制鉆頭的鉆切深度、鉆頭的進(jìn)展速度、和/或有助于調(diào)節(jié)粘滑發(fā)生量。 在一些實施例中，量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以接收控制系統(tǒng)的指令，和/或所述量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以被構(gòu)造成通過改變量規(guī)伸縮片的剛度和/或定位而進(jìn)行響應(yīng)。在這些或其它實施例中，可以從系統(tǒng)對具體的振動影響進(jìn)行解調(diào)，或偏置/調(diào)諧所述振動影響以通過量規(guī)伸縮片定位和/或加強而產(chǎn)生期望的振動。僅以示例的方式，還可以通過量規(guī)伸縮片位置的可變控制(量規(guī)伸縮片的伸出)減小回轉(zhuǎn)趨勢。以同樣的方式，當(dāng)期望時，還可以通過量規(guī)伸縮片控制器鉆進(jìn)大于標(biāo)準(zhǔn)尺度(over gauge)的孔洞。 在一些實施例中，控制系統(tǒng)還可以與監(jiān)測系統(tǒng)或可以測量當(dāng)鉆頭轉(zhuǎn)向時到井壁的徑向間隙的系統(tǒng)進(jìn)行通信。僅以示例的方式，這種監(jiān)測系統(tǒng)可以包括超聲波脈沖反射系統(tǒng)或類似系統(tǒng)。這些監(jiān)測系統(tǒng)可以用于估計每一圈的平均側(cè)向移動，從而通知控制系統(tǒng)量規(guī)伸縮片的位置。 在本發(fā)明的另一個實施例中，提供了一種用于鉆進(jìn)孔洞的方法。 一些方法可以包括使用這里所述的系統(tǒng)。在一個實施例中，所述方法可以包括使框架繞著軸線旋轉(zhuǎn)的步驟，其中，框架可以包括多個牙輪和多組量規(guī)伸縮片，且每一組都包括至少一個量規(guī)伸縮片。所述方法還可以包括使多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個朝向軸線或遠(yuǎn)離軸線移動。 在一些實施例中，移動多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個的步驟可以包括使多組量規(guī)伸縮片中的一組中的所有量規(guī)伸縮片朝向軸線移動，而使多組量規(guī)伸縮片中的另一組中的所有量規(guī)伸縮片遠(yuǎn)離軸線移動。僅以示例的方式，在鉆頭的一側(cè)的一組量規(guī)伸縮片可以從軸線向外伸出，而在鉆頭的大致相對側(cè)的另一組量規(guī)伸縮片可以朝向軸線向內(nèi)縮進(jìn)。在另一個示例中，鉆頭的一組量規(guī)伸縮片可以從軸線向外伸出，而鄰近于所述量規(guī)伸縮片組的另一組量規(guī)伸縮片可以朝向軸線向內(nèi)縮進(jìn)。 在本發(fā)明的另一個實施例中，提供了一種用于鉆進(jìn)孔洞的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括第一裝置、多組量規(guī)伸縮片、和第二裝置。 第一裝置可以用于接收和傳遞旋轉(zhuǎn)運動。僅以示例的方式，第一裝置可以包括框架或這里所述的其它部件、或本領(lǐng)域目前或?qū)硭挠糜诖四康钠渌b置。
第二裝置可以用于將多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與第一裝置可移動地連接。僅以示例的方式，第二裝置可以包括量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)或這里所述的任何其它部件、或本領(lǐng)域目前或?qū)砉挠糜诖四康牡钠渌b置。
以下參照圖1A，顯示了本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭100或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每一組量規(guī)伸縮片110的位置作為整體被控制。在此示例性實施例中，每一組量規(guī)伸縮片包括三個單獨的量規(guī)伸縮片111。鉆頭100可以與底部鉆具組合120連接，鉆頭100通過所述底部鉆具組合旋轉(zhuǎn)通過介質(zhì)。牙輪130可以旋轉(zhuǎn)通過介質(zhì)，從而移除介質(zhì)的多個部分以限定孔洞。雖然在圖1中僅示出了兩組牙輪130和兩組量規(guī)伸縮片，但是應(yīng)該理解的是在給定的實施例中對于每一個可以具有多個組，并且為了清楚起見這里僅示出了兩個，并且因為圖1A是截面圖，因此僅示出了相對組。 量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)140將每一組量規(guī)伸縮片110與鉆頭100的框架150可移動地連接。虛線160表示量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)140和/或量規(guī)伸縮片組110可以移動的范圍?？刂葡到y(tǒng)170與量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)140通信，并且可以根據(jù)內(nèi)部指令或從遙控源接收的指令引導(dǎo)量規(guī)伸縮片組110的運動。 圖1B顯示了來自圖1A的鉆頭100的示意性截面圖，其中示出了處于新位置的每一組量規(guī)伸縮片110。在此示例中，一組量規(guī)伸縮片IIOA遠(yuǎn)離軸線180伸出，而另一組量規(guī)伸縮片110B朝向軸線180縮進(jìn)。鉆頭100的量規(guī)伸縮片組110的其它可能位置包括兩組量規(guī)伸縮片IIO都縮進(jìn)，和兩組量規(guī)伸縮片IIO都伸出。 圖2A顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭200或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每一個單獨量規(guī)伸縮片111在每一組量規(guī)伸縮片110中的位置被單獨控制。在此實施例中，控制器170可以以獨立于所有其它量規(guī)伸縮片111的方式來引導(dǎo)每一個量規(guī)伸縮片111的位置。 圖2B顯示來自圖2A的鉆頭200的示意性截面圖，其中，顯示了處于新位置的每一組量規(guī)伸縮片110。在此示例中，一組量規(guī)伸縮片IIOA遠(yuǎn)離軸線180伸出，而另一組量規(guī)伸縮片IIOB朝向軸線180縮進(jìn)。 圖2C顯示來自圖2A的鉆頭200的示意性截面圖，其中示出了每一組量規(guī)伸縮片IIO中最后的量規(guī)伸縮片111A、111D縮進(jìn)，從而縮短每一組量規(guī)伸縮片IIO的長度。在每一組量規(guī)伸縮片IIO具有更多量規(guī)伸縮片111的系統(tǒng)中，在這種實施例，量規(guī)伸縮片組110的長度可以基本上完全改變。 圖2D顯示來自圖2A的鉆頭200的示意性截面圖，其中示出了處于交錯位置的每一組量規(guī)伸縮片110中的量規(guī)伸縮片111。 圖3顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭300或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其
中每一組量規(guī)伸縮片IIO中的一些量規(guī)伸縮片111B、111C、111E、111F的位置作為整體被控
制，而在所述量規(guī)伸縮片組110中的其它量規(guī)伸縮片111A、111D被單獨控制。 圖4顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭400或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其
中，每一組量規(guī)伸縮片IIO中的一些量規(guī)伸縮片11A、111B 111C、111D、111E、111F的位置作
為整體被控制，而每一組量規(guī)伸縮片中的其它量規(guī)伸縮片112是固定的并且與框架150剛
性連接。 圖5顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭500或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，每一組量規(guī)伸縮片110中的一些量規(guī)伸縮片11A、111B 111C、111D、111E、111F的位置被
單獨控制，而每一組量規(guī)伸縮片110中的其它量規(guī)伸縮片112是固定的。 圖6顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，
每一組量規(guī)伸縮片110中的一些量規(guī)伸縮片111A、111D的位置被單獨控制，所述組110中
的其它量規(guī)伸縮片111B、111C、111E、111F的位置整體被控制，而每一組量規(guī)伸縮片110中
的其它量規(guī)伸縮片是固定的。 圖7顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭700或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖；其中第一組量規(guī)伸縮片110A的位置作為整體被控制，而第二組量規(guī)伸縮片110B的位置自動響應(yīng)第一組量規(guī)伸縮片110A的位置的變化。在一些實施例中，機械連桿190可以使第二量規(guī)伸縮片組110B響應(yīng)于第一組量規(guī)伸縮片組110A的位置的變化。在其它實施例中，可以使用任意其它裝置以使第二量規(guī)伸縮片組110B的位置對應(yīng)于第一量規(guī)伸縮片組110A的位置，其中包括通過控制控制系統(tǒng)170進(jìn)行的自動控制。 圖8顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭800或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，第一組量規(guī)伸縮片110A中的每一個單獨的量規(guī)伸縮片111的位置被單獨控制，而第二組量規(guī)伸縮片110B中的單個量規(guī)伸縮片111的位置自動響應(yīng)第一組量規(guī)伸縮片110A中的量規(guī)伸縮片111的位置的變化。這種鉆頭800可以以類似于鉆頭700的操作的方式操作。
圖9顯示本發(fā)明的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭900或系統(tǒng)的實施例的示意性截面圖，其中，第一組量規(guī)伸縮片110A中的一些量規(guī)伸縮片111B、111C的位置作為整體被控制，而第一組量規(guī)伸縮片110A中的其它量規(guī)伸縮片111A的位置被單獨控制，以及第二組量規(guī)伸縮片110B中的相對應(yīng)的量規(guī)伸縮片111的位置自動響應(yīng)第一組110A中的量規(guī)伸縮片111的位置的變化。 圖10A-10D顯示在鉆井操作期間隨著時間的過去量規(guī)伸縮片111的位置的對地靜止的順序的示意圖。在此實施例中，框架150具有四個量規(guī)基板111(為了說明的目的，所述四個量規(guī)伸縮片也可以是量規(guī)伸縮片組110，或者量規(guī)伸縮片組110的位置)，且每一個由字母A、B、C或D限定。圖ll顯示了在定向鉆井時圖10A-10D中的系統(tǒng)1100的側(cè)視截面圖。 在圖10A中，框架150正在沿由箭頭1001所示的方向旋轉(zhuǎn)。量規(guī)伸縮片A在由箭頭1005表示的絕對徑向方向上伸出。量規(guī)伸縮片C同時完全縮進(jìn)。量規(guī)伸縮片B處于正在伸出的過程中，而量規(guī)伸縮片D處于正在縮進(jìn)的過程中。 在圖10B中，框架150已經(jīng)在由箭頭1001所示的方向上從圖IOA旋轉(zhuǎn)九十度。當(dāng)量規(guī)伸縮片B面對由箭頭1005表示的絕對徑向方向時，所述量規(guī)伸縮片B完全伸出。量規(guī)伸縮片D同時完全縮進(jìn)。量規(guī)伸縮片C處于正在伸出的過程中，而量規(guī)伸縮片A處于正在縮進(jìn)的過程中。 在圖10C中，框架150已經(jīng)從圖IOB沿由箭頭1001所示的方向旋轉(zhuǎn)九十度。此時，當(dāng)量規(guī)伸縮片C面對由箭頭1005表示的絕對徑向方向時，所述量規(guī)伸縮片完全伸出。量規(guī)伸縮片A同時完全縮進(jìn)。量規(guī)伸縮片D處于正在伸出的過程中，而量規(guī)伸縮片B處于正在縮進(jìn)的過程中。 在圖10D中，框架150已經(jīng)從圖IOC沿由箭頭1001所示的方向旋轉(zhuǎn)九十度。此時，當(dāng)量規(guī)伸縮片D面對由箭頭1005表示的絕對徑向方向時，所述量規(guī)伸縮片完全伸出。量規(guī)
12伸縮片B同時完全縮進(jìn)。量規(guī)伸縮片A處于正在伸出的過程中，而量規(guī)伸縮片C處于正在縮進(jìn)的過程中。當(dāng)框架150旋轉(zhuǎn)另一個90度時，從而使得量規(guī)伸縮片A朝向由箭頭1005表示的絕對徑向方向，則可以重復(fù)該過程。這種系統(tǒng)和方法可以與任意數(shù)量的量規(guī)伸縮片一起使用以引導(dǎo)在與箭頭1005相反的方向上進(jìn)行鉆進(jìn)，甚至可以在改變深度的多個不同的方向上引導(dǎo)鉆進(jìn)。 要注意的是量規(guī)伸縮片lll伸出的角位置在實際應(yīng)用中可能沒有表現(xiàn)得如圖10A-10D中所示的理想。在實際應(yīng)用中，可能具有一些導(dǎo)向工具面偏移。在這些情況下，在圖10A-10D中所示的位置之前或之后，量規(guī)伸縮片可以伸出/縮進(jìn)以實現(xiàn)遠(yuǎn)離由箭頭1005所示的方向的運動。諸如控制系統(tǒng)170的自動化系統(tǒng)可以確定實現(xiàn)期望的定向鉆井所需的導(dǎo)向工具面偏移，并且修改用于量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)的指令，從而根據(jù)所述指令控制量規(guī)伸縮片111的移動。這種自動化系統(tǒng)可以監(jiān)測所確定的工具面偏移的效果，并且根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)以繼續(xù)定向鉆井。這些系統(tǒng)也可以能夠在"噪點"波動與實際變化之間進(jìn)行區(qū)分。
在圖11中，將要認(rèn)識重復(fù)上面詳細(xì)說明的過程是如何可以產(chǎn)生定向鉆井。還可以認(rèn)識的是當(dāng)井筒由于定向鉆井變化時絕對徑向方向是如何可以慢慢變化。如果繼續(xù)進(jìn)行定向操作，則井筒可以延伸成"彎曲井筒"?？蛇x地，一旦已經(jīng)實現(xiàn)了井筒的某一角度，則可以通過允許框架中的量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)使得所有量規(guī)伸縮片的伸出范圍相等而重新開始鉆直井，這有助于在后來的當(dāng)前方向上繞框架的周邊和直井筒進(jìn)行大致對稱鉆進(jìn)。另外，尤其是當(dāng)不同地球地層(具體地陡峭傾斜地層)之間的邊界交叉時，量規(guī)伸縮片的循環(huán)變化還可以允許進(jìn)行直線鉆進(jìn)。 還可以在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)對本發(fā)明做許多變化和修改。例如，在鉆柱內(nèi)位于鉆頭上方的穩(wěn)定器可以利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法以在鉆柱的相關(guān)部分處提供可變尺度(variable gauge)穩(wěn)定性。這種偏置將還會至少有助于對鉆柱和/或鉆頭進(jìn)行導(dǎo)向。另外，標(biāo)準(zhǔn)鉆頭可以與在標(biāo)準(zhǔn)鉆頭"后面"使用的可變量規(guī)伸縮片子部件一起使用以提供本發(fā)明在用于傳統(tǒng)的鉆頭的后繼市場工具方面的優(yōu)點。 為了清楚和了解的目的，已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明。然而，要認(rèn)識的是在所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)可以進(jìn)行一些改變和修改。
權(quán)利要求
一種用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中所述鉆頭包括框架，所述框架被構(gòu)造成繞著軸線旋轉(zhuǎn)；多組量規(guī)伸縮片，每一組包括至少一個量規(guī)伸縮片；和至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)，所述至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)將所述多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與所述框架能夠移動地連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，包括至少一個量規(guī)伸縮片的每 一組量規(guī)伸縮片都包括具有多個量規(guī)伸縮片的每一組量規(guī)伸縮片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中包括至少一個量規(guī)伸縮片的每一組量規(guī)伸縮片包括具有多個量規(guī)伸縮片的每一組量 規(guī)伸縮片；以及每多個量規(guī)伸縮片包括沿所述鉆頭的側(cè)部的長度大致直線布置的量規(guī)伸縮片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，將所述多組量規(guī)伸縮片中的至 少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與所述框架能夠移動地連接的所述至少一個量規(guī)伸 縮片結(jié)構(gòu)包括所述多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的相對于所述軸線能夠沿徑向方向移 動的量規(guī)伸縮片中的至少一個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，將所述多組量規(guī)伸縮片中的至 少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與所述框架能夠移動地連接的所述至少一個量規(guī)伸 縮片結(jié)構(gòu)包括所述多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的與所述多組量規(guī)伸縮片中的至少另 一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個量規(guī)伸縮片連接的量規(guī)伸縮片中的至少一個。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，所述鉆頭還包括與所述框架剛 性連接的至少一個量規(guī)伸縮片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，所述鉆頭還包括多個牙輪，其 中，所述牙輪的位置限定所述鉆頭的鉆切直徑，并且其中將所述多組量規(guī)伸縮片中的至少 一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與所述框架能夠移動地連接的所述至少一個量規(guī)伸縮 片結(jié)構(gòu)包括限定第一直徑與第二直徑之間的可變尺度直徑的量規(guī)伸縮片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中 所述第一直徑比所述鉆切直徑小大約1毫米；而 所述第二直徑比所述鉆切直徑大大約1毫米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，所述量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)包括從下 列構(gòu)成的組的選擇液壓活塞； 彈簧；磁流變流體活塞； 電流變流體活塞； 電活性聚合物活塞； 機械致動器；禾口 電致動器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，所述鉆頭還包括控制系統(tǒng)，所 述控制系統(tǒng)被構(gòu)造成至少部分地根據(jù)所述框架的旋轉(zhuǎn)位置控制至少一個量規(guī)伸縮片的位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，其中，所述鉆頭還包括控制系統(tǒng)，所 述控制系統(tǒng)被構(gòu)造成至少部分地根據(jù)所述框架是否存在隨機運動來控制至少一個量規(guī)伸 縮片的位置。
12. —種用于鉆進(jìn)孔洞的方法，其中，所述方法包括以下步驟 使框架繞著軸線旋轉(zhuǎn)，其中，所述框架包括多個牙輪；禾口多組量規(guī)伸縮片，每一組都包括至少一個量規(guī)伸縮片；以及使所述多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個朝向或遠(yuǎn)離所述 軸線移動。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于鉆進(jìn)孔洞的方法，其中，移動所述多組量規(guī)伸縮片中 的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個的步驟包括以下步驟使所述多組量規(guī)伸縮片中的一組中的所有量規(guī)伸縮片朝向所述軸線移動；以及 將所述多組量規(guī)伸縮片中的另一組中的所有量規(guī)伸縮片遠(yuǎn)離所述軸線移動。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于鉆進(jìn)孔洞的方法，其中，所述方法還包括以下步驟 不移動具體量規(guī)伸縮片組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個，并且其中所述移動多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個的步驟包 括以下步驟移動所述具體量規(guī)伸縮片組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于鉆進(jìn)孔洞的方法，其中，所述方法還包括以下步驟 至少部分地根據(jù)所述框架的旋轉(zhuǎn)位置控制至少一個量規(guī)伸縮片的位置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于鉆進(jìn)孔洞的方法，其中，所述方法還包括以下步驟 至少部分地根據(jù)所述框架是否存在隨機運動來控制至少一個量規(guī)伸縮片的位置。
17. —種用于鉆進(jìn)孔洞的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括 第一裝置，所述第一裝置用于接收和傳遞旋轉(zhuǎn)運動； 多組量規(guī)伸縮片，每一組都包括至少一個量規(guī)伸縮片；禾口第二裝置，所述第二裝置用于將所述多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中 的至少一個與所述第一裝置能夠移動地連接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于鉆進(jìn)孔洞的系統(tǒng)，其中，所述第一裝置包括框架。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于鉆進(jìn)孔洞的系統(tǒng)，其中，所述第二裝置包括量規(guī)伸縮 片結(jié)構(gòu)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于鉆進(jìn)孔洞的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括控制器，所述 控制器被構(gòu)造成至少部分地根據(jù)所述框架的旋轉(zhuǎn)位置控制至少一個量規(guī)伸縮片的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鉆進(jìn)孔洞的鉆頭，所述鉆頭可以包括框架或類似物、多組量規(guī)伸縮片、和至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)。框架可以被構(gòu)造成繞著軸線旋轉(zhuǎn)。多組量規(guī)伸縮片每一組都可以包括至少一個量規(guī)伸縮片。至少一個量規(guī)伸縮片結(jié)構(gòu)可以將多組量規(guī)伸縮片中的至少一組中的量規(guī)伸縮片中的至少一個與框架可移動地連接。本發(fā)明還公開了一種用于鉆進(jìn)孔洞的方法和系統(tǒng)。
文檔編號E21B10/62GK101778992SQ200880103169
公開日2010年7月14日 申請日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者杰弗里·當(dāng)頓, 邁克爾·謝帕德, 阿什利·約翰遜 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司