用于定向鉆井的方法和系統(tǒng)以及聯(lián)接短接的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于沿著預(yù)定軌跡在地層中定向鉆出井眼的系統(tǒng)和方法。這種方法包括以下步驟：提供定向鉆井系統(tǒng)，該定向鉆井系統(tǒng)包括：可旋轉(zhuǎn)的鉆柱，所述鉆柱包括第一鉆柱段和第二鉆柱段；鉆頭，所述鉆頭連接到鉆柱的井下端部；和聯(lián)接短接，所述聯(lián)接短接包括連接到第一鉆柱段的第一端部和連接到第二鉆柱段的第二端部；鉸接構(gòu)件，所述鉸接構(gòu)件位于第一端部和第二端部之間，從而允許第二端部相對(duì)于第一端部樞轉(zhuǎn)；和鎖定裝置，所述鎖定裝置能夠在鉸接模式和鎖定模式之間操作，所述鎖定模式用于鎖定鉸接構(gòu)件，以防止第二端部相對(duì)于第一端部樞轉(zhuǎn)；在鎖定裝置處于鎖定模式中的情況下，操作定向鉆井系統(tǒng)以鉆出軌跡的大體直線段；以及在鎖定裝置處于鉸接模式中的情況下，操作定向鉆井系統(tǒng)以鉆出軌跡的曲線段。
【專利說(shuō)明】用于定向鉆井的方法和系統(tǒng)以及聯(lián)接短接

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于定向鉆井的方法和系統(tǒng)，以及涉及適于這種系統(tǒng)的聯(lián)接短接。鉆井系統(tǒng)可以是磨料射流鉆井系統(tǒng)?？梢詰?yīng)用這種方法和系統(tǒng)以鉆出用于生產(chǎn)烴的井眼。

【背景技術(shù)】
[0002]磨料射流鉆井系統(tǒng)可以包括可旋轉(zhuǎn)的鉆柱和連接到鉆柱的井下端部的鉆頭。所述鉆頭可以包括至少一個(gè)射流噴嘴，用于產(chǎn)生一股或者多股由鉆井流體和磨料顆粒構(gòu)成的混合物的射流。鉆柱設(shè)置有流體通道，用于將鉆井流體從地面處的井口端傳送到鉆頭。
[0003]例如在WO 2005/005767中討論了這種鉆井系統(tǒng)。W0-2005/005767的射流鉆井系統(tǒng)可被引入到井眼中，以便使用從噴嘴排放的一股或多股磨料射流侵蝕井眼的底部。磨料顆?？梢栽阢@井系統(tǒng)中循環(huán)，并且可以混合在鉆井流體中被引入在鉆柱中?？商娲兀梢允褂镁略傺h(huán)裝置使磨料顆粒再循環(huán)。在此，較少的顆粒必須來(lái)回行進(jìn)到地面，從而削減成本并且提高效率。
[0004]磨料射流鉆井系統(tǒng)既能夠產(chǎn)生直線井眼又能夠產(chǎn)生曲線井眼。然而，傳統(tǒng)的導(dǎo)向技術(shù)通常不適于射流鉆井系統(tǒng)。例如，對(duì)于磨料射流，磨料射流鉆井要求較高的鉆井流體壓力。另外，磨料射流鉆井可以排除對(duì)如在傳統(tǒng)鉆井系統(tǒng)中那樣對(duì)鉆頭施加鉆壓(WOB)或者轉(zhuǎn)矩的要求。
[0005]不需要鉆壓允許鉆柱或者鉆井組件的柔性應(yīng)用，從而使得能夠鉆出具有相對(duì)小半徑的曲線段。然而，當(dāng)鉆井眼的直線段時(shí)，鉆柱和鉆井組件優(yōu)選地相對(duì)剛性。剛性的鉆井組件更加適于保持直線鉆井方向，這是因?yàn)閯傂缘你@井組件具有很小或者沒(méi)有偏離直線的運(yùn)動(dòng)自由度。相比而言，柔性的鉆井組件則更適于沿著任何期望方向鉆井，并且因此對(duì)于井眼的曲線段而言是優(yōu)選的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的磨料射流鉆井系統(tǒng)，其適于鉆出直線段且適于定向鉆井。
[0007]因此，本發(fā)明提供了一種聯(lián)接短接，所述聯(lián)接短接用于在定向鉆井系統(tǒng)中將第一鉆柱段連接到第二鉆柱段，所述聯(lián)接短接包括:
[0008]-第一端部，所述第一端部能夠連接到第一鉆柱段；
[0009]-第二端部，所述第二端部能夠連接到第二鉆柱段；
[0010]-鉸接構(gòu)件，所述鉸接構(gòu)件位于第一端部和第二端部之間，從而允許第二端部相對(duì)于第一端部樞轉(zhuǎn)；和
[0011]-鎖定裝置，所述鎖定裝置能夠在鉸接模式和鎖定模式之間操作，所述鎖定模式用于鎖定鉸接構(gòu)件，以防止第二端部相對(duì)于第一端部樞轉(zhuǎn)。
[0012]聯(lián)接短接適于被包括在一鉆柱中，所述鉆柱包括至少兩個(gè)鄰接的鉆柱段。聯(lián)接短接使得所述鉆柱段彼此連接，并且允許鉆柱段根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于鉆柱的縱向方向橫向定向。鎖定裝置具有:鎖定模式，所述鎖定模式用于將鉆柱段鎖定在對(duì)準(zhǔn)位置中；和自由模式，所述自由模式用于允許鉆頭部分相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。在此，鉸接構(gòu)件在鉸接模式和鎖定模式中均將轉(zhuǎn)矩從第一鉆柱段傳遞到第二鉆柱段。在鎖定模式中，鉆柱段軸向?qū)?zhǔn)。在鉸接模式中，鉸接構(gòu)件允許第二鉆柱段的軸線相對(duì)于第一鉆柱段的軸線成一角度。聯(lián)接短接例如用作萬(wàn)向接頭，所述萬(wàn)向接頭能夠鎖定在對(duì)準(zhǔn)布置中。在一個(gè)實(shí)施例中，第一鉆柱段和第二鉆柱段之間的所述角度可以處于大約2-20度的范圍內(nèi)，例如大約5-10度的范圍內(nèi)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接短接可以一體結(jié)合在鉆柱中或者一體結(jié)合在鉆井組件中，從而允許鉆柱或者鉆井組件在兩種模式之間轉(zhuǎn)換。當(dāng)鉆直線井眼段時(shí)，鉆柱段被鎖定成相對(duì)于彼此成對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。當(dāng)鉆井眼的曲線段時(shí)，不鎖定鉆柱段，從而允許鉸接構(gòu)件樞轉(zhuǎn)。這增加了鉆柱的靈活性，從而允許鉆柱遵循曲線軌跡。在鉸接模式中，鉆柱能夠沿著井壁的方向或者抵靠井壁彎曲。在此，鉆頭的軸線和井眼的軸線之間的角度將改變。所述角度與第一鉆柱段和第二鉆柱段之間的角度基本成比例地變化。結(jié)果，井眼的底部將被不均勻地侵蝕，從而產(chǎn)生了相對(duì)于井眼軸線的角度。鉆井系統(tǒng)使得鉆頭能夠遵循這個(gè)角度并且改變鉆井方向。
[0014]在實(shí)施例中，本發(fā)明的聯(lián)短接包括在鉆柱中。
[0015]能夠以不同方式獲得鉆柱的靈活性。根據(jù)第一可行方案，聯(lián)接裝置包括彈簧裝置，諸如具有相反卷繞方向的同軸螺旋彈簧。根據(jù)另一個(gè)可行方案，聯(lián)接裝置包括萬(wàn)向接頭。
[0016]在所有這些實(shí)施例中，鉆柱部分均具有貫穿通道部分，所述貫穿通道部分通過(guò)延伸貫穿聯(lián)接裝置的軟管道導(dǎo)彼此連接。通過(guò)所述軟管道，流體流連同包含在其中的磨料顆粒能夠被可靠地傳遞通過(guò)鉆柱的柔性部分。
[0017]還能夠以各種方式實(shí)施鎖定裝置。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，鎖定裝置包括鎖定套筒，所述鎖定套筒由鉆柱部分中的一個(gè)鉆柱部分承載，以使得所述鎖定套筒能夠根據(jù)所述鉆柱部分的縱向方向平移，所述鎖定套筒和其它鉆柱部分包括面對(duì)的鎖定表面，從而在鎖定套筒的縮回位置中，所述鎖定表面彼此相距一段距離，并且鉆柱部分能夠相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)，而在延伸位置中，所述面對(duì)的表面相互接合，以防止鉆柱部分相互旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地實(shí)施匹配的鎖定表面，以使得在鉆柱部分之間獲得牢固的連接。因此，優(yōu)選地，匹配的表面成圓錐狀。
[0018]而且，承載鎖定套筒的鉆柱部分可以包括致動(dòng)器，所述致動(dòng)器用于使得所述鎖定套筒移動(dòng)。優(yōu)選地，承載鎖定套筒的鉆柱部分的圓周和鎖定套筒的圓周相對(duì)于彼此密封。這種密封防止鉆屑等進(jìn)入到鉆柱中。而且，為此，承載鎖定套筒的鉆柱部分可以設(shè)置有:固定的阻擋環(huán)，所述阻擋環(huán)包圍鎖定套筒；密封件，所述密封件設(shè)置在所述阻擋環(huán)和另一鉆柱部分之間。
[0019]優(yōu)選地，聯(lián)接短接設(shè)置成包括鉆柱段、鉸鏈裝置和鎖定裝置，所述聯(lián)接短接連接到鉆柱和鉆頭并且定位在鉆柱和鉆頭之間。一個(gè)或多個(gè)聯(lián)接短接能夠被包括在鉆柱中、在沿著鉆柱的任何期望需位置中。在實(shí)踐的實(shí)施例中，至少一個(gè)聯(lián)接短接被包括在鉆柱中、相對(duì)靠近鉆頭，即，至少一個(gè)聯(lián)接短接被包括在鉆柱的井下端處，或者可替代地，被包括在底部鉆具組合(BHA)中。
[0020]BHA是鉆柱的井下部分，其包括(在豎井中自上而下)鉆頭、鉆頭短接、泥漿馬達(dá)(僅僅在某些情況中)和穩(wěn)定器。底部鉆具組合為鉆工提供了對(duì)井的定向控制。BHA可以包括定向鉆井和測(cè)量設(shè)備、隨鉆測(cè)量工具、隨鉆測(cè)井工具和其它指定裝置。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，能夠從地面控制聯(lián)接短接以在鉸接模式和鎖定模式之間變化。聯(lián)接短接可以設(shè)置有:井下控制單元，其用于控制鎖定裝置；和發(fā)信號(hào)裝置，其用于向控制單元提供信號(hào)，其中，控制裝置適于響應(yīng)由發(fā)信號(hào)裝置提供的信號(hào)而使得鎖定裝置從鉸鏈位置轉(zhuǎn)移到鎖定位置，或者反之亦然。
[0022]為了選擇定向模式或者直線模式，存在若干可行方案來(lái)用于觸發(fā)鎖定套筒的運(yùn)動(dòng)。例如，發(fā)信號(hào)裝置可以包括:用于感測(cè)壓力脈沖模式的壓力傳感器；用于感測(cè)鉆柱旋轉(zhuǎn)模式的旋轉(zhuǎn)傳感器；或者用于感測(cè)鉆壓模式的應(yīng)變計(jì)。根據(jù)這些可行方案之一，在地面處產(chǎn)生能夠由聯(lián)接短接的傳感器檢測(cè)的壓力脈沖模式。可替代地，可能在地面處產(chǎn)生由發(fā)信號(hào)裝置檢測(cè)的鉆柱旋轉(zhuǎn)模式。在這種情況中，使用旋轉(zhuǎn)信號(hào)。如果發(fā)信號(hào)裝置包括負(fù)荷傳感器(諸如，應(yīng)變計(jì))，則可以產(chǎn)生鉆壓模式。
[0023]優(yōu)選地，發(fā)信號(hào)裝置包括用于比較單元，所述比較單元將定向數(shù)據(jù)和/或地層評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果與預(yù)先編程的期望定向數(shù)據(jù)或者地層特征進(jìn)行比較。
[0024]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種定向鉆井系統(tǒng)，所述定向鉆井系統(tǒng)包括如上所述的聯(lián)接短接。
[0025]根據(jù)又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于沿著預(yù)定軌跡在地層中定向鉆出井眼的方法，所述方法包括以下步驟:
[0026]-提供定向鉆井系統(tǒng)，所述定向鉆井系統(tǒng)包括:可旋轉(zhuǎn)的鉆柱，所述鉆柱包括第一鉆柱段和第二鉆柱段；鉆頭，所述鉆頭連接到鉆柱的井下端部；和聯(lián)接短接，所述聯(lián)接短接包括:第一端部，所述第一端部連接到第一鉆柱段；第二端部，所述第二端部連接到第二鉆柱段；鉸接構(gòu)件，所述鉸接構(gòu)件位于第一端部和第二端部之間，從而允許第二端部相對(duì)于第一端部樞轉(zhuǎn)；和鎖定裝置，所述鎖定裝置能夠在鉸接模式和鎖定模式之間操作，所述鎖定模式用于鎖定鉸接構(gòu)件，以防止第二端部相對(duì)于第一端部樞轉(zhuǎn)；
[0027]-在鎖定裝置位于鎖定模式中的情況下，操作定向鉆井系統(tǒng)以鉆出軌跡的大致直線段；和
[0028]-在鎖定裝置位于鉸接模式中的情況下，操作定向鉆井系統(tǒng)以鉆出軌跡的曲線段。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]在下文將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中:
[0030]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的定向鉆井系統(tǒng)的橫截面；
[0031]圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接短接的實(shí)施例處于鎖定模式中的橫截面；
[0032]圖2B示出了圖2A的實(shí)施例處于鉸接模式中的橫截面；
[0033]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接短接的另一個(gè)實(shí)施例處于鎖定模式中的橫截面；
[0034]圖3B示出了圖3A的實(shí)施例的處于鉸接模式中的橫截面；
[0035]圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接短接的又一個(gè)實(shí)施例的處于鎖定模式中的橫截面；和
[0036]圖4B示出了圖4A的實(shí)施例處于鉸接模式中的橫截面。

【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1示出了定向鉆井系統(tǒng)50，所述定向鉆井系統(tǒng)包括鉆柱I和磨料射流鉆頭2。鉆柱I連接到用于使得鉆柱旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置3。圖1中示出的驅(qū)動(dòng)裝置包括位于地面處的頂部驅(qū)動(dòng)器。泵4和管路5可以聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)裝置3，用于引導(dǎo)鉆井流體以及可選地引導(dǎo)磨料顆粒通過(guò)鉆柱I的內(nèi)部流體通道而流向鉆頭2。鉆頭2可以設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)射流噴嘴6，用于使鉆井流體和磨料顆粒的射流朝向井眼的底部7排放。
[0038]在鉆井時(shí)，將由鉆井流體和磨料顆粒構(gòu)成的混合物順著鉆柱I向下泵送并且從噴嘴6排放出。排放出的鉆井流體順著井眼8向上朝向地面返回。鉆井流體可以相繼返回到泵4。磨料顆粒也可以返回?？商娲?，例如使用磁性再循環(huán)系統(tǒng)(未示出)使得磨料顆?？梢栽诰略傺h(huán)。
[0039]聯(lián)接短接9可以容納在鉆柱I中。聯(lián)接短接9能夠從剛性模式轉(zhuǎn)換成柔性模式，并且反之亦然。在剛性模式中，整個(gè)鉆柱1、接頭9和鉆頭2對(duì)準(zhǔn)，從而形成用于鉆出直線井眼的剛性縱向體。在柔性模式中，聯(lián)接短接允許其第一端部相對(duì)于相對(duì)端部樞轉(zhuǎn)。因此，鉆頭2能夠相對(duì)于鉆柱I的上部部分樞轉(zhuǎn)。柔性模式最適于鉆出井眼的曲線段。
[0040]圖2示出了第一鉆柱段10和第二鉆柱段11。鉆柱段中的每一個(gè)設(shè)置有流體通道12、13，所述流體通道12、13被包括在鉆柱I的內(nèi)部流體通道中。流體通道12、13由軟管道14連接。鉆柱段10、11由外螺旋彈簧15和內(nèi)螺旋彈簧16連接。螺旋彈簧15、16在第一鉆柱段10相對(duì)于第二鉆柱段11彎曲期間提供了柔性。同時(shí)，由于螺旋彈簧15、16的相反的卷繞方向，螺旋彈簧將轉(zhuǎn)矩從第一鉆柱段傳遞到第二鉆柱段。換言之，彈簧15、16允許第一鉆柱段相對(duì)于第二鉆柱段軸向樞轉(zhuǎn)，但傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0041]第一鉆柱段10設(shè)置有鎖定套筒17，所述鎖定套筒17連接到致動(dòng)器18。致動(dòng)器能夠使得鎖定套筒17沿著軸向方向運(yùn)動(dòng)。致動(dòng)器包括例如一個(gè)或多個(gè)設(shè)置有對(duì)應(yīng)活塞19的液壓缸?；钊梢赃B接到可延伸的桿20。桿20在致動(dòng)器18和鎖定套筒17之間延伸。桿20可以延伸通過(guò)設(shè)置在第一鉆柱段10的端部中的孔21。鎖定套筒的面向第二鉆柱段11的端部可以呈倒置圓錐體22的形式。第二鉆柱段11的端部部分23可以具有對(duì)應(yīng)于倒置圓錐狀22的圓錐形狀。
[0042]圖2A示出了鎖定裝置處于鎖定模式中。在此，活塞19延伸，從而推動(dòng)套筒17向前，其中內(nèi)表面22接合對(duì)應(yīng)的外表面23。鎖定套筒17可以壓靠在第二鉆柱段11的鎖定面23上。在此，圓錐體22、23被推壓成抵靠彼此，從而防止鉆柱段10、11樞轉(zhuǎn)。
[0043]圖2B示出了鎖定套筒17處于鉸接模式中。在此，活塞19縮回，并且套筒17以距離LI運(yùn)動(dòng)離開(kāi)第二鉆柱段11?？s回的套筒使得在套筒17的內(nèi)表面22和第二鉆柱段11的外表面之間留下了空隙。由于這個(gè)空隙，鉆柱段10、11能夠在例如由螺旋彈簧15、16所實(shí)施的約束范圍內(nèi)相對(duì)于彼此軸向樞轉(zhuǎn)。
[0044]由處于鉸接模式(圖2B)中的聯(lián)接短接允許的靈活性水平能夠被最大化至預(yù)定水平。例如，距離LI能夠被限制成使得套筒表面22將以預(yù)定的鉸接角度接合鎖定面23。最大角度可以例如為大約5-20度。距離LI可以例如為大約1-5英寸(2.5-12.5cm)。
[0045]柔性密封件24可以布置在鎖定套筒17的端部和第二鉆柱部分11之間和/或布置在鎖定套筒17的相對(duì)端部和第一鉆柱段10之間。密封件24可以防止不想要的材料(諸如鉆屑、鉆井流體等)進(jìn)入到鎖定套筒17和鉆柱段10、11之間。
[0046]在圖3的實(shí)施例中，鎖定套筒17具有較小的外徑。較小的直徑使得能夠應(yīng)用阻擋環(huán)25。阻擋環(huán)25具有對(duì)應(yīng)于第二鉆柱段11的表面23的圓錐狀表面26。阻擋環(huán)防止不想要的材料(諸如，鉆屑或者磨料顆粒)進(jìn)入。柔性密封件24可以應(yīng)用在阻擋環(huán)25的下端部和第二鉆柱段11之間。
[0047]圖3的實(shí)施例類(lèi)似于圖2的實(shí)施例地實(shí)施功能。在鎖定模式中(圖3A)，致動(dòng)器18將套筒17朝向第二鉆柱段推動(dòng)。在此，套筒17的內(nèi)表面22和第二鉆柱段11的外表面23相互接合。在鉸接模式(圖3B)中，致動(dòng)器使得套筒運(yùn)動(dòng)離開(kāi)第二鉆柱段11 一預(yù)定距離，從而在所述鎖定表面22、23之間產(chǎn)生空隙。
[0048]在圖4的實(shí)施例中，使用萬(wàn)向接頭27連接第一鉆柱段10和第二鉆柱段11。在此，萬(wàn)向接頭或者萬(wàn)向聯(lián)接件還可以稱作卡登接頭。萬(wàn)向接頭是處于剛性管中的聯(lián)接件，其使得允許剛性管在能夠傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)沿著任何方向彎曲。萬(wàn)向接頭可以包括一對(duì)的相互靠近的鉸鏈，所述鉸鏈相對(duì)于彼此以90度定向。鉸鏈可以通過(guò)橫軸桿連接。
[0049]圖4中的實(shí)施例類(lèi)似于圖2的實(shí)施例地實(shí)施功能。致動(dòng)器18朝向第二鉆柱段11推動(dòng)套筒17。在鎖定模式中(圖4A)，套筒17的內(nèi)表面22和第二鉆柱段11的外表面23相互接合。在鉸接模式中(圖4B)，致動(dòng)器使得套筒運(yùn)動(dòng)離開(kāi)第二鉆柱段11 一預(yù)定距離，從而在所述鎖定表面22、23之間留下空隙。
[0050]本發(fā)明并不局限于本發(fā)明的上述實(shí)施例，其中，能夠在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)設(shè)想多種變型。例如，可以組合相應(yīng)實(shí)施例的特征。
【權(quán)利要求】
1.一種聯(lián)接短接，所述聯(lián)接短接用于在定向鉆井系統(tǒng)中將第一鉆柱段聯(lián)接到第二鉆柱段，所述聯(lián)接短接(9)包括: -第一端部，所述第一端部能夠連接到第一鉆柱段(10)； -第二端部，所述第二端部能夠連接到第二鉆柱段(11); -鉸接構(gòu)件，所述鉸接構(gòu)件位于所述第一端部和所述第二端部之間，以允許所述第二端部相對(duì)于所述第一端部樞轉(zhuǎn)；和 -鎖定裝置，所述鎖定裝置能夠在鉸接模式和鎖定模式之間操作，所述鉸接模式允許所述第一端部相對(duì)于所述第二端部樞轉(zhuǎn)，所述鎖定模式用于鎖定所述鉸接構(gòu)件，以防止所述第二端部相對(duì)于所述第一端部樞轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接短接，其中，所述鉸接構(gòu)件包括彈簧裝置(15，16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)接短接，其中，所述彈簧裝置包括一對(duì)具有相反卷繞方向的同軸螺旋彈簧(15,16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接短接，其中，所述鉸接構(gòu)件包括萬(wàn)向接頭(27)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的聯(lián)接短接，其中，所述第一端部和所述第二端部均設(shè)置有流體通道(12，13)，所述流體通道由軟管道(14)連接，所述軟管道延伸通過(guò)所述鉸接構(gòu)件(15，16，27)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的聯(lián)接短接，其中，所述鎖定裝置包括: -鎖定套筒(17)，所述鎖定套筒相對(duì)于所述第一鉆柱段沿著軸向方向在所述鎖定模式和所述鉸接模式之間能夠運(yùn)動(dòng)，并且所述鎖定套筒設(shè)置有至少一個(gè)套筒鎖定表面(22)； -設(shè)置在所述第二鉆柱段(11)的端部部分上的至少一個(gè)鎖定面(23)，并且所述至少一個(gè)鎖定面與所述套筒鎖定表面(22)互補(bǔ)， 其中，在所述鎖定套筒(17)的鉸接模式中，所述套筒鎖定表面(22)定位成與所述鎖定面(23)相距一段距離(LI)，從而使得所述第一鉆柱段(10)能夠相對(duì)于所述第二鉆柱段(11)樞轉(zhuǎn)，并且，在所述鎖定套筒的鎖定模式中，所述套筒鎖定表面(22)接合所述鎖定面(23)，以防止所述第一鉆柱段相對(duì)于所述第二鉆柱段樞轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聯(lián)接短接，其中，所述套筒鎖定表面(22)和所述鎖定面(23)是圓錐狀的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聯(lián)接短接，其中，所述第一端部設(shè)置有致動(dòng)器(18)，所述致動(dòng)器用于使得所述鎖定套筒(17)在所述鎖定模式和所述鉸接模式之間移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)接短接，包括密封件(24)，所述密封件用于將所述鎖定裝置相對(duì)于所述第一鉆柱段(10)和/或所述第二鉆柱段(11)密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聯(lián)接短接，其中，所述第一鉆柱段(10)設(shè)置有固定的阻擋環(huán)(25)，所述阻擋環(huán)包圍所述鎖定套筒(17)，并且，一密封件(24)設(shè)置在所述阻擋環(huán)(25)和所述第二鉆柱段(11)之間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的聯(lián)接短接，包括: -井下控制單元，所述井下控制單元用于控制所述鎖定裝置；和 -發(fā)信號(hào)裝置，所述發(fā)信號(hào)裝置用于向所述井下控制單元提供信號(hào)， 其中，所述控制裝置適于響應(yīng)由所述發(fā)信號(hào)裝置提供的信號(hào)而將所述鎖定裝置從所述鉸接模式轉(zhuǎn)換成所述鎖定模式。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聯(lián)接短接，其中，所述發(fā)信號(hào)裝置選自包括下述器件的組:用于感測(cè)壓力脈沖模式的壓力傳感器；用于感測(cè)鉆柱旋轉(zhuǎn)模式的旋轉(zhuǎn)傳感器；和用于感測(cè)鉆壓模式的負(fù)荷傳感器，諸如應(yīng)力計(jì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聯(lián)接短接，其中，所述井下控制單元適于將定向數(shù)據(jù)和/或地層評(píng)估測(cè)量結(jié)果與預(yù)先編程的期望的定向數(shù)據(jù)或地層特征進(jìn)行比較。
14.一種定向鉆井系統(tǒng)，包括: -可旋轉(zhuǎn)的鉆柱(I)，所述鉆柱包括第一鉆柱段(10)和第二鉆柱段(11); -鉆頭(2)，所述鉆頭連接到所述鉆柱的井下端部；和 -聯(lián)接短接(9)，所述聯(lián)接短接包括: -第一端部，所述第一端部連接到所述第一鉆柱段(10)； -第二端部，所述第二端部連接到所述第二鉆柱段(11); -鉸接構(gòu)件，所述鉸接構(gòu)件布置在所述第一端部和所述第二端部之間，從而允許所述第二端部相對(duì)于所述第一端部樞轉(zhuǎn)；和 -鎖定裝置，所述鎖定裝置能夠在鉸接模式和鎖定模式之間操作，所述鎖定模式用于鎖定所述鉸接構(gòu)件，以防止所述第二端部相對(duì)于所述第一端部樞轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的定向鉆井系統(tǒng),其中,所述定向鉆井系統(tǒng)包括磨料射流鉆井系統(tǒng)。
16.一種用于沿著預(yù)定軌跡在地層中定向鉆出井眼的方法，所述方法包括以下步驟: -提供定向鉆井系統(tǒng)，所述定向鉆井系統(tǒng)包括:可旋轉(zhuǎn)的鉆柱(1)，所述鉆柱包括第一鉆柱段(10)和第二鉆柱段(11);鉆頭(2)，所述鉆頭連接到所述鉆柱的井下端部；和聯(lián)接短接(9)，所述聯(lián)接短接包括:連接到所述第一鉆柱段(10)的第一端部和連接到所述第二鉆柱段(11)的第二端部；鉸接構(gòu)件，所述鉸接構(gòu)件位于所述第一端部和所述第二端部之間，從而允許所述第二端部相對(duì)于所述第一端部樞轉(zhuǎn)；和鎖定裝置，所述鎖定裝置能夠在鉸接模式和鎖定模式之間操作，所述鎖定模式用于鎖定所述鉸接構(gòu)件，以防止所述第二端部相對(duì)于所述第一端部樞轉(zhuǎn)； -在所述鎖定裝置處于所述鎖定模式中的情況下，操作所述定向鉆井系統(tǒng)，以鉆出所述軌跡的大體直線段；和 -在所述鎖定裝置處于所述鉸接模式中的情況下，操作所述定向鉆井系統(tǒng)，以鉆出所述軌跡的曲線段。
【文檔編號(hào)】E21B7/06GK104364459SQ201380031014
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
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