用于定向鉆的裝置和方法
【專利摘要】記載了一種用于定向鉆的鉆柱區(qū)段，該彈簧元件包括外部殼體，該外部殼體包住用于在鉆井過程中調(diào)節(jié)鉆井方向和角偏離的調(diào)節(jié)機構(gòu)。該調(diào)節(jié)機構(gòu)包括外軸，該外軸相對于外部殼體能旋轉(zhuǎn)地布置并且構(gòu)造成具有平行于中心軸的第一孔軸的軸向偏心第一孔。所述調(diào)節(jié)機構(gòu)還包括內(nèi)軸，該內(nèi)軸能旋轉(zhuǎn)地布置在第一孔中并且構(gòu)造成具有用于使鉆頭的驅(qū)動軸通過的軸向偏心第二孔。該調(diào)節(jié)機構(gòu)還包括：外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于外部殼體與外軸的往復旋轉(zhuǎn)，并且抵抗外部殼體與外軸的往復旋轉(zhuǎn)運動而鎖定；以及內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于外軸與內(nèi)軸的往復旋轉(zhuǎn)，并且抵抗外軸與內(nèi)軸之間的往復旋轉(zhuǎn)運動而鎖定。
【專利說明】用于定向鉆的裝置和方法
[0001]本發(fā)明涉及一種在定向鉆(directional drilling,定向鉆孔,定向鉆取)中使用的鉆柱區(qū)段。
[0002]當對油井和/或天然氣井進行鉆井時，往往有必要使鉆井工具從工具的鉆井方向引導至所需方向。這正是例如就可具有從豎直方向的實質(zhì)性偏差的定向井而言的情況。
[0003]在鉆井過程中使用連接至鉆柱的鉆頭是常見的，鉆柱和鉆頭通過可位于表面處的驅(qū)動單元而圍繞它們的縱向軸向軸線旋轉(zhuǎn)。
[0004]鉆井工具的方向控制可通過對鉆頭施加徑向力而實現(xiàn)，該徑向力設計成驅(qū)動鉆頭以相對于鉆頭的中心軸線具有一定偏差的期望方向上鉆井。鉆井工具也可具有設置于其中的對鉆頭處于正在鉆入的地面上的位置給出反饋的陀螺儀、一個或多個加速度計或一個或多個磁強計。
[0005]關(guān)于定向鉆，通常的一般認識是它可以兩種方式來進行:通過所謂的“擺動鉆頭(point-the-bit)”的方式，其中鉆頭在期望的鉆井方向上且以相對于鉆頭的中心軸線的期望角度圍繞一點“傾斜”；或者通過所謂的“推動鉆頭”的方式，其中鉆頭被側(cè)向推動。
[0006]在US6，092，610中記載了“擺動鉆頭”解決方案的實例。該解決方案的缺點是其需要鉆頭軸的軸承以與鉆柱相同的速度并且在與鉆柱相反的方向上連續(xù)旋轉(zhuǎn)。在US6, 581，699B1中記載了“擺動鉆頭”解決方案的另一個實例。該解決方案的缺點是除了由于軸彎曲的同時的旋轉(zhuǎn)而引起的疲勞的問題的可能性之外，其還需要極大的力以便使鉆柱彎曲。
[0007]在W02008/156375中記載了一種已知的“推動鉆頭”裝置，其中使用三個轉(zhuǎn)向本體以將鉆頭推動到期望的方向上，所述轉(zhuǎn)向本體在周緣方向上布置在鉆井工具的周圍并且在徑向方向上可移動。然而，可單獨移動的三個轉(zhuǎn)向本體可能在操作過程中出現(xiàn)問題，例如在可移動轉(zhuǎn)向本體周圍的密封件處的泄漏。
[0008]此外，W096/31679教導了使用兩個偏心軸來調(diào)節(jié)鉆井偏差。利用該解決方案，不可能在重的(pregnant)或加重的(weighted)側(cè)20的相反方向上實現(xiàn)良好的調(diào)節(jié)。這意味著，該文獻中所教導的工具在使用中相當不靈活。
[0009]從GB2334601也已知一種工具，其中偏心軸用于調(diào)節(jié)鉆井工具的偏差和方向。這是“擺動鉆頭”解決方案，其借助于位于兩個穩(wěn)定單元之間的偏心環(huán)的而使鉆柱彎曲。
[0010]W02005/099424記載了一種旋轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)用于控制鉆井工具的偏離和方向。該文獻教導了使用偏心軸來確定偏離的大小和方向。然而，該設備被構(gòu)造成不可能單獨地調(diào)節(jié)方向和偏離；如果調(diào)節(jié)方向，則也必須對偏轉(zhuǎn)進行調(diào)節(jié)，或者反之亦然。
[0011]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于在使用“推動鉆頭”裝置時控制定向鉆的角度和偏離的新的且有效的裝置，該裝置布置成使得方向和偏離即使在鉆柱旋轉(zhuǎn)時也能連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0012]該目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的鉆柱區(qū)段來實現(xiàn)。本發(fā)明的其他實施例在從屬權(quán)利要求中披露。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于接收鉆頭的鉆柱區(qū)段。該鉆柱區(qū)段適于用于鉆孔中的定向鉆中，其中鉆頭的中心軸線保持與鉆孔的中心軸線平行，并且其中，定向鉆以鉆頭通過確定鉆頭的鉆井方向和角偏離的調(diào)節(jié)機構(gòu)而平行位移的方式進行。
[0014]鉆柱區(qū)段包括包住用于在鉆井過程中調(diào)節(jié)鉆井方向和角偏離的調(diào)節(jié)機構(gòu)的外部殼體。調(diào)節(jié)機構(gòu)包括具有第一軸向中心軸線的外軸，該外軸被布置成能相對于外部殼體旋轉(zhuǎn)。外軸還構(gòu)造成具有軸向偏心第一孔，該軸向偏心第一孔平行于第一中心軸線的第一孔軸線。鉆柱區(qū)段還包括具有第二軸向中心軸線的內(nèi)軸，該內(nèi)軸能旋轉(zhuǎn)地布置在第一孔中并且構(gòu)造成具有用于使驅(qū)動鉆頭的驅(qū)動軸通過的軸向偏心第二孔。該第二孔具有平行于第二中心軸線的第二孔軸線。
[0015]此外，鉆頭的中心軸線能夠相對于外部殼體進行平行位移，并且當鉆柱區(qū)段在使用時外部殼體與鉆孔或鉆孔殼體抵接。因此，外部殼體適于與鉆孔(borehole)或孔套(borecasing)抵接。
[0016]外部殼體可構(gòu)造成具有用于鉆井流體的回流的返回通道。外部殼體可為具有在所述鉆柱區(qū)段的軸向方向上的軸向延伸部(extent)以適于與鉆孔或井套抵接的套筒狀設計。
[0017]利用用于定向鉆的該裝置，無需外部的活動部件，不存在隨之而來的密封件泄漏的可能性。該解決方案還給予外部殼體對地層的更大接觸面，這在軟地層中鉆井時可以是有利的。此外，由于新的解決方案具有一體形成于穩(wěn)定器中的轉(zhuǎn)向器，因而鉆頭振動將更小，因而獲得更聞品質(zhì)的鉆孔。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實施例的鉆柱區(qū)段包括:外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，用于外部殼體與外軸的往復旋轉(zhuǎn)，并且用于鎖定外部殼體與外軸之間的往復旋轉(zhuǎn)運動；以及內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，用于外軸與內(nèi)軸的往復旋轉(zhuǎn)，并且用于鎖定外軸與內(nèi)軸之間的往復旋轉(zhuǎn)運動。該鎖定可由為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的合適手段來執(zhí)行。
[0019]外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括第二電機，該第二電機使外軸或外部殼體旋轉(zhuǎn)，從而引起外部殼體與外軸之間的往復旋轉(zhuǎn)。
[0020]內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)大體上與外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)類似并且包括第一電機，該第一電機使外軸或內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)從而引起外軸與內(nèi)軸之間的往復旋轉(zhuǎn)。
[0021]還可通過使用用于軸的旋轉(zhuǎn)的多個電機而使每個軸(內(nèi)軸和外軸)旋轉(zhuǎn)。
[0022]第一和第二電機可以是通過纜線等從表面被供應電能的電動或液壓致動器/電機?？商鎿Q地，可從本地蓄電器(accumulator)/電池或者例如由鉆井流體驅(qū)動的本地發(fā)動機供應能量。電機可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的方式從表面控制。可替換地，電機可以它們遵循工具的處理器中的預編程路徑的方式來控制。預編程路徑可在進行中更新，如果這是由利用纜線、聲學或者可替換地利用泥漿脈沖而進行的直接通信所要求的。
[0023]第一孔的偏心率(eccentricity)可與第二孔的偏心率相同。在第二孔中，可提供相對于內(nèi)軸能旋轉(zhuǎn)地布置的驅(qū)動軸。鉆頭安裝至驅(qū)動軸。驅(qū)動軸優(yōu)選安裝至用于鉆頭的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子相對于外部殼體和調(diào)節(jié)機構(gòu)能旋轉(zhuǎn)地布置。
[0024]為了在無需進行任何主動轉(zhuǎn)向的情況下幫助鉆柱區(qū)段在進入或離開時遵循井路徑，鉆柱區(qū)段(例如驅(qū)動軸)可設置有柔性元件，該柔性元件允許驅(qū)動軸的徑向運動并且確保井路徑中的偏離可由鉆柱區(qū)段吸收。有利地，柔性元件可由諸如徑向彈簧的彈簧(也即在鉆柱區(qū)段的徑向方向上壓縮的彈簧)構(gòu)成。在本發(fā)明實施例中，第一徑向彈簧可布置成圍繞驅(qū)動軸的下部并且第二徑向彈簧可布置成圍繞驅(qū)動軸的上部。[0025]為了確保可進行外部殼體與外軸之間的旋轉(zhuǎn)運動以及外軸與內(nèi)軸之間的旋轉(zhuǎn)運動，可例如在相對于彼此旋轉(zhuǎn)的表面之間設置襯套(bushing)。
[0026]鉆柱區(qū)段可設置有防轉(zhuǎn)機構(gòu)。該防轉(zhuǎn)機構(gòu)優(yōu)選地布置在外部殼體中并且可包括能移動地布置在徑向方向上且從外部殼體的徑向外表面伸出的至少一個防轉(zhuǎn)兀件。防轉(zhuǎn)兀件可構(gòu)造成具有T形橫截面并且布置在外部殼體中的腔體中，使得T的直立部分(upright)從延伸自腔體的狹縫伸出并穿過外部殼體的徑向外表面。防轉(zhuǎn)元件的下面優(yōu)選地布置有彈簧元件，該彈簧元件是配成在徑向方向上向外按壓防轉(zhuǎn)元件。彈簧元件可例如為波形的?？商鎿Q地，防轉(zhuǎn)元件可構(gòu)造成弧形或彎曲的彈簧元件。此外，可能有利的是，在外部殼體中布置多個這樣的防轉(zhuǎn)機構(gòu)，以便防止或至少減少外部殼體相對周圍環(huán)境的旋轉(zhuǎn)。
[0027]下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，附圖中
[0028]圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例處于中間位置中的鉆柱區(qū)段。
[0029]圖1b示出了從后面朝向鉆頭看去的圖1a中的鉆柱區(qū)段。
[0030]圖1c示出了如在圖1b中表示的截面A-A。
[0031]圖1d示出了如在圖1c中表示的截面B-B。
[0032]圖1e示出了如在圖1c中表示的截面C-C。
[0033]圖2a_2g示出了與在圖la_lg中所示的鉆柱區(qū)段相同的鉆柱區(qū)段的實施例，但是具有從中間位置的偏離。
[0034]圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的處于中間位置中的鉆柱區(qū)段的前視圖。
[0035]圖3b示出了圖3中的鉆柱區(qū)段的軸視圖。
[0036]圖3c示出了如在圖3b中表示的截面B-B。
[0037]圖3d示出了如在圖3b中表示的截面C-C。
[0038]圖3e示出了如在圖3b中表示的截面D-D。
[0039]圖4示出了包括鉆柱區(qū)段的BHA (Bottom Hole Assembly,底孔組件)的實例。
[0040]圖1a示出了具有包括鉆頭35的鉆柱區(qū)段10的鉆柱，具有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的鉆柱區(qū)段10由外部殼體37包住在中間位置中，S卩，鉆柱區(qū)段10并未設置有與鉆柱的中心軸線(“筆直向前”地進行鉆井)的任何偏離。鉆柱區(qū)段10抵接周圍環(huán)境以在定向鉆過程中給予反作用力并且使鉆頭穩(wěn)定，并且鉆柱區(qū)段配備有位于外部殼體37的表面中的返回通道79以允許鉆井流體的回流。鉆柱區(qū)段10的外部殼體37還設置有一個或多個防轉(zhuǎn)機構(gòu)72，以防止或至少減少外部殼體相對周圍環(huán)境的旋轉(zhuǎn)。外部殼體并非必需配備有防轉(zhuǎn)機構(gòu)72以使其具有相對于周圍環(huán)境的足夠抓持力，但在某些情況下可能期望使用所述防轉(zhuǎn)機構(gòu)。周圍環(huán)境在此可例如為鉆柱區(qū)段布置于其中的管道或者鉆井正在發(fā)生的地面。
[0041]圖1c示出了如在圖1a中表示的軸向截面。鉆頭35附接至構(gòu)造成具有用于在鉆井過程中供應必要的鉆井流體的孔80的驅(qū)動軸40，并且所述鉆頭在相對的端部處附接至使鉆柱區(qū)段10連接至鉆柱的鉆柱連接件36。布置在鉆頭35與鉆柱連接件36之間的是包括內(nèi)軸39、位于其外部的外軸38以及周圍殼體37的調(diào)節(jié)機構(gòu)。內(nèi)軸39和外軸38可包括套筒的形狀。驅(qū)動軸40接收在偏心地布置于內(nèi)軸39中的孔中。內(nèi)軸39以驅(qū)動軸40可旋轉(zhuǎn)的方式布置于軸承41上。在內(nèi)軸39的外部，還在外軸38中設置有偏心地布置在外軸38中的孔。在最外面，外部殼體37布置在外軸38的周圍。外部殼體37、外軸38和內(nèi)軸39具有無論在鉆井過程中如何對用于方向和從鉆頭的中心軸線的角度偏差的調(diào)節(jié)機構(gòu)進行設定都總是平行的中心軸線。
[0042]圖1c還指示在調(diào)節(jié)定向鉆的角度偏離時引起內(nèi)軸39和外軸38的往復旋轉(zhuǎn)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)43。類似地，當調(diào)節(jié)鉆孔方向時外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)44將引起外軸38與外部殼體37之間的往復旋轉(zhuǎn)。內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)43位于內(nèi)軸39與外軸38之間且外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)44位于外軸38與外部殼體37之間。內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)43和外轉(zhuǎn)動機構(gòu)44還構(gòu)造為可分別抵抗內(nèi)軸39與外軸38之間以及外軸38與外部殼體37之間的往復旋轉(zhuǎn)而鎖定。
[0043]圖1d示出了在圖1c中表示的截面B-B。這里可以清楚地看到驅(qū)動軸40位于最里面。內(nèi)軸39位于驅(qū)動軸40的外部。在內(nèi)軸39的外部，示出了該截面視圖中的齒輪緣49，該齒輪緣與由第一電機46驅(qū)動的齒輪29a卩齒合。第一電機46布置于其中的外軸38位于外部。
[0044]圖1e示出了如在圖1c中表示的截面C-C。如在圖1d中，驅(qū)動軸位于最里面，其中內(nèi)軸39徑向地位于其外部。外軸38徑向地位于內(nèi)軸39的外部。由布置在外軸38中的第二電機47驅(qū)動的齒輪29b與齒輪緣49嚙合。圖1a-圖1e示出了其中內(nèi)軸39與外軸38具有相對于彼此的這樣的位置的情況，即，該位置使得它們的偏心率互相抵消并且在鉆井操作過程中鉆井將筆直向前地進行。
[0045]圖2a-圖2e是與圖1a-圖1e相同的裝置和相同的截面圖，并且因此，這里將不再描述其所有的細節(jié)。圖1a-圖1e與圖2a-圖2e之間的區(qū)別在于，在圖2a-圖2e中，內(nèi)軸39和外軸38已經(jīng)以這樣的方式而相對彼此旋轉(zhuǎn)，即，其偏心率疊加并且賦予相對于其中鉆井筆直向前進行的中間位置的豎直位移。在圖2d-圖2e中示出了驅(qū)動軸40的中心軸線相比于由水平線85 (也在圖1d-圖1e中示出)表示的未偏離的中間位置而略微降低至由參考標號86表示的水平線。如在圖2b-圖2c中所示，處于位移狀態(tài)下的鉆頭和驅(qū)動軸的中心軸線52已相對于其中并未進行定向鉆的中間位置((即，一直向前進行鉆井))中的對應中心軸線51而略微降低。應當注意的是，驅(qū)動軸的中心軸線的側(cè)向位移可在所有方向上進行，而并不僅僅如在在附圖中表示地豎直地進行。
[0046]鉆井的期望方向以及期望的角度偏離因此可通過調(diào)節(jié)內(nèi)軸39與外軸38之間以及外軸38與外部殼體37之間的相對位置而獲得，使得內(nèi)軸的偏心率和外軸的偏心率允許獲得鉆井方向與偏離的期望的組合。
[0047]圖1d和圖2d還示出了防轉(zhuǎn)機構(gòu)72。包括防轉(zhuǎn)機構(gòu)72以防止或至少減少外部殼體37相對周圍環(huán)境的旋轉(zhuǎn)。防轉(zhuǎn)機構(gòu)72包括防轉(zhuǎn)元件71,該防轉(zhuǎn)元件為在垂直于鉆柱的軸向方向的橫截面中看去的T形。防轉(zhuǎn)元件71布置在外部殼體37的合適的腔體75中，使得T的直立部分從外部殼體37的狹縫伸出，該狹縫從腔體75延伸至外部殼體37的外部。T的橫桿(crossbar)在徑向方向上可移動地布置在腔體75中。在防轉(zhuǎn)元件71的下面布置有優(yōu)選地為波形彈簧74形式的彈簧元件。波形彈簧74在徑向上向外按壓防轉(zhuǎn)元件71并且防轉(zhuǎn)元件71將因此至少有助于減少外部殼體37相對于周圍環(huán)境的旋轉(zhuǎn)。多個這樣的防轉(zhuǎn)機構(gòu)72優(yōu)選地布置在外部殼體37的外周上。
[0048]圖3b示出了本發(fā)明的第二實施例的對應于圖1c的軸向截面，然而并沒有鉆頭。鉆頭待附接至驅(qū)動軸40a (構(gòu)造成具有用于在鉆井過程中供應所需鉆井流體的孔80a)，并且在將鉆柱區(qū)段10連接至鉆柱的相對端部處附接至鉆柱連接件36a。構(gòu)造在鉆頭35與鉆柱連接件36之間的是調(diào)節(jié)機構(gòu)，該調(diào)節(jié)機構(gòu)包括內(nèi)軸39a、位于內(nèi)軸外部的外軸38a、以及周圍的外部殼體37a。如在圖3b中所示，內(nèi)軸39a以與根據(jù)本發(fā)明第一實施例的內(nèi)軸相同的方式工作，但是在所示的第二實施例中包括以下軸部分，內(nèi)軸部分39a’和位于其外部的第一軸部分和第二軸部分39a”和39a’ ”。內(nèi)軸39a構(gòu)造成具有用于接收驅(qū)動軸40a的偏心設置的孔。內(nèi)軸39a相對于驅(qū)動軸40a可旋轉(zhuǎn)地布置在軸承41a上。外軸38a進一步布置成位于內(nèi)軸39a的外部。外軸3a是分段的但是具有與根據(jù)第一實施例的外軸3相同的功能。在圖3b中示出的實施例中，外軸3示出為包括以下軸部分:第一、第二、第三和第四軸部分38a’、38a”、38a’”和38a””。外軸38a構(gòu)造成具有用于接收內(nèi)軸39a的偏心布置的孔。在最外面，外部殼體37a布置成圍繞外軸38a。外部殼體37a、外軸38a、內(nèi)軸39a以及鉆頭軸具有無論在鉆井過程中如何對用于方向和從鉆頭的中心軸線的角度偏差的調(diào)節(jié)機構(gòu)進行設定都總是平行的中心軸線。
[0049]圖3b也示出了內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)43a，當調(diào)節(jié)定向鉆的角偏離時該內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)引起內(nèi)軸39a和外軸38a的往復旋轉(zhuǎn)。類似地，當調(diào)節(jié)鉆井方向時外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)44a將引起外軸38和外部殼體37a的往復旋轉(zhuǎn)。內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)43和外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)44a構(gòu)造成可分別抵抗內(nèi)軸39a和外軸38a之間以及外軸38a和外部殼體37a之間的往復旋轉(zhuǎn)而鎖定。
[0050]除其他外，沒有示出如在圖1d、Ie中的第一實施例中所示的如何借助馬達、齒輪等發(fā)生旋轉(zhuǎn)的截面圖。與圖1e和Id中所示的原則對應的原則也將用于本發(fā)明的第二實施例。
[0051]徑向彈簧50和51布置成圍繞驅(qū)動軸40。彈簧50、51確保鉆柱區(qū)段具有徑向靈活性，使得鉆柱區(qū)段可遵循井路徑的可能彎曲和偏差而無需在進入和離開井時進行主動的轉(zhuǎn)向。每個彈簧均具有固定至驅(qū)動軸40的徑向內(nèi)表面和固定至其相應彈簧殼體52、53的徑向外表面。在圖3c和圖3d的截面圖中可看出，彈簧殼體52和53具有匹配構(gòu)造，該匹配構(gòu)造與驅(qū)動軸40a和鉆柱連接件36a中的突起和凹槽配合地適配。此外，在鉆柱區(qū)段的一端處在彈簧殼體52與驅(qū)動軸41a之間并且在鉆柱區(qū)段的另一端處在鉆柱連接件36a與彈簧殼體53之間形成有間隙。所述間隙允許通過徑向彈簧的壓縮而使得驅(qū)動軸相對于其中心軸線移動，同時彈簧殼體52與驅(qū)動軸40a之間以及鉆柱連接件36a與彈簧殼體53之間的匹配適配確保了可防止部件繞中心軸線60扭轉(zhuǎn)。
[0052]如在圖3e中示出的根據(jù)第二實施例的鉆柱區(qū)段設置有防轉(zhuǎn)機構(gòu)72a，該防轉(zhuǎn)機構(gòu)具有與圖1a-圖1e中所示的實施例不同的實施例。在這種情況下，防轉(zhuǎn)機構(gòu)72a為弧形或彎曲的本體，以弧形或彎曲的本體的相對側(cè)邊緣接收在形成于殼體37a中的凹部61、62的方式固定至殼體37a。在與井壁抵接時，彎曲本體將被壓縮并且在鉆柱區(qū)段的軸向方向上擴展到凹部61、62中，使得彎曲部變得平坦并且實現(xiàn)了抵抗井壁的向外加持效果。
[0053]圖4示出了 BHA (Bottom Hole Assembly,井底組件)400,其包括一端安裝有鉆頭35的鉆柱區(qū)段10。在鉆柱區(qū)段的另一端處安裝有旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定單元360并在其后布置有井下動力鉆具(mud motor)370o井下動力鉆具370增加鉆頭35的速度。BHA/定向鉆工具400還包括柔性連接件28和用于測量和記錄鉆井及地層數(shù)據(jù)(壓力、溫度、密度、Y射線等)的MWD (Measuring while drilling,隨鉆測量)/LWD (Logging while drilling,隨鉆記錄)組件390。
[0054]在此已參照本發(fā)明的兩個實施例來描述本發(fā)明。應當指出的是，在專利權(quán)利要求的范圍內(nèi)可對本發(fā)明做出多種解釋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于接收鉆頭的鉆柱區(qū)段，所述鉆柱區(qū)段適于用于鉆孔中的定向鉆中，其中，所述鉆頭的中心軸線保持與所述鉆孔的中心軸線平行，并且其中，定向鉆以通過確定所述鉆頭的鉆井方向和角偏離的調(diào)節(jié)機構(gòu)使所述鉆頭平行移位的方式進行所述定向鉆， 其特征在于，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)由外部殼體包住，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)包括 -具有第一軸向中心軸線的外軸，所述外軸布置成相對于所述外部殼體旋轉(zhuǎn)，并且所述外軸構(gòu)造成具有軸向偏心第一孔，所述軸向偏心第一孔具有平行于所述第一中心軸線的第一孔軸線； -具有第二軸向中心軸線的內(nèi)軸，所述內(nèi)軸定位在所述第一孔中并布置成相對于所述外軸旋轉(zhuǎn)，并且所述內(nèi)軸構(gòu)造成具有使用于驅(qū)動所述鉆頭的驅(qū)動軸通過的軸向偏心第二孔，所述軸向偏心第二孔具有平行于所述第二中心軸線的第二孔軸線； -此外，所述鉆頭的中心軸線能夠相對于所述外部殼體進行平行位移，并且當所述鉆柱區(qū)段在使用時所述外部殼體與所述鉆孔或鉆孔殼體抵接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆柱區(qū)段， 其特征在于，所述外部殼體構(gòu)造成具有用于鉆井流體的回流的返回通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中的一項所述的鉆柱區(qū)段， 其特征在于，所述第一孔的偏心率與所述第二孔的偏心率相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項所述的鉆柱區(qū)段， 其特征在于，所述驅(qū)動軸以相對于所述內(nèi)軸能轉(zhuǎn)動的方式布置在所述第二孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項所述的鉆柱區(qū)段， 其特征在于，所述驅(qū)動軸設置有優(yōu)選地為彈簧的柔性元件，所述柔性元件允許所述驅(qū)動軸的徑向運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆柱區(qū)段 其特征在于，第一徑向彈簧布置成圍繞所述驅(qū)動軸的下部并且第二徑向彈簧布置成圍繞所述驅(qū)動軸的上部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項所述的鉆柱區(qū)段， 其特征在于，所述外部殼體為具有在所述鉆柱區(qū)段的軸向方向上的軸向延伸部的套筒狀設計。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項所述的鉆柱區(qū)段， 其特征在于，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)包括 -外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于所述外部殼體和所述外軸的往復旋轉(zhuǎn)，并且所述外旋轉(zhuǎn)機構(gòu)適于抵抗所述外部殼體與所述外軸之間的往復旋轉(zhuǎn)運動而鎖定； -內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)用于所述外軸與所述內(nèi)軸的往復旋轉(zhuǎn)，并且所述內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)適于所述外軸與所述內(nèi)軸之間的往復旋轉(zhuǎn)運動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項所述的鉆柱區(qū)段， 其特征在于，所述外部殼體包括防轉(zhuǎn)機構(gòu)。
【文檔編號】E21B7/06GK103703207SQ201280022929
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】托雷·克瓦爾維克 申請人:2Td鉆孔有限公司