鉆柱在定向鉆井的滑動模式期間的優(yōu)化的旋轉(zhuǎn)的制作方法
【專利說明】鉆柱在定向鉆井的滑動模式期間的優(yōu)化的旋轉(zhuǎn)
[0001] 背景
[0002] 本公開大體涉及鉆井操作，并且更具體地，涉及鉆柱在定向鉆井操作的滑動模式 期間的優(yōu)化的旋轉(zhuǎn)。
[0003] -般來說，鉆柱可從地面開始旋轉(zhuǎn)以使鉆頭在鉆井期間旋轉(zhuǎn)。在某些定向鉆井應(yīng) 用中，使用具有彎外殼的井下泥漿電機(jī)來旋轉(zhuǎn)鉆頭，同時暫停從地面對鉆柱施加任何旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)泥漿電機(jī)用于旋轉(zhuǎn)鉆頭并且在鉆頭的穿透速度相對低的時候，鉆柱的一部分可變成靜止 的并且導(dǎo)致形成靜摩擦?？赏ㄟ^按壓鉆柱來破壞靜摩擦直到所存儲的能量大于靜摩擦力。 當(dāng)所存儲的能量被釋放時，將使所述能量傳遞至鉆頭，這可能會損害鉆頭。在某些現(xiàn)有操作 中，可使鉆柱部分地旋轉(zhuǎn)以防止鉆柱變成靜止的。然而，用于控制鉆柱的部分旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)有機(jī) 構(gòu)能量效率低下。
[0004] 附圖
[0005] 通過部分參照以下描述和附圖，可以理解本公開的一些具體示例性實(shí)施方案。
[0006] 圖1是圖示了根據(jù)本公開各方面的示例定向鉆井系統(tǒng)的圖。
[0007] 圖2是圖示了根據(jù)本公開各方面的示例信息處理系統(tǒng)的圖。
[0008] 圖3A和3B是圖示了根據(jù)本公開各方面的示例定向鉆井系統(tǒng)模型的圖。
[0009] 圖4A和4B是圖示了根據(jù)本公開各方面的優(yōu)化的轉(zhuǎn)矩輸入和控制信號的圖。
[0010] 圖5是圖示了根據(jù)本公開各方面的示例控制系統(tǒng)的圖。
[0011] 圖6是圖示了根據(jù)本公開各方面的示例控制系統(tǒng)的圖。
[0012] 雖然已參照本公開的示例性實(shí)施方案來繪示、描述及界定本公開的實(shí)施方案，但 這種參照并不暗示對本發(fā)明的限制，且不應(yīng)推斷出存在此種限制。所公開的主題能夠在形 式和功能上作出相當(dāng)多的修改、更改及等效物，如相關(guān)領(lǐng)域的和受益于本公開的技術(shù)人員 將想到的。本公開的所繪示及所描述的實(shí)施方案僅為示例，且并本公開中已描繪和描述的 實(shí)施方案僅僅是實(shí)施例，而且并未詳盡說明本發(fā)明的范圍。非窮舉本公開的范圍。
[0013] 詳述
[0014] 本公開大體涉及鉆井操作，并且更具體地，涉及鉆柱在定向鉆井操作的滑動模式 期間的優(yōu)化的旋轉(zhuǎn)。
[0015] 本公開的說明性實(shí)施方案在本文中詳細(xì)描述。為了清楚起見，在本說明書中可能 并不描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的全部特征。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的發(fā)展中，必 須做出許多與實(shí)現(xiàn)方式相關(guān)的決定以實(shí)現(xiàn)特定實(shí)現(xiàn)方式目標(biāo)，這些目標(biāo)因?qū)崿F(xiàn)方式的不同 而不同。此外，還應(yīng)當(dāng)理解，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜而耗時的，但是對于受益于本公開 的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，卻是進(jìn)行設(shè)計(jì)的常規(guī)任務(wù)。
[0016] 為了便于更好地理解本公開，給出了某些實(shí)施方案的下列實(shí)施例。下列實(shí)施例決 不限制或界定本公開的范圍。本公開的實(shí)施方案可應(yīng)用于任何類型的地層中的水平井眼、 垂直井眼、傾斜井眼、分支井眼、u形管連接件、交會處、旁路（在中間深度的被卡落物周圍 鉆探并且回到下面的井中）或相反非線性的井眼。實(shí)施方案可應(yīng)用于注入井和生產(chǎn)井，包 括自然資源生產(chǎn)井諸如硫化氫、碳?xì)浠衔锘虻責(zé)峋?；以及用于跨河隧道的鉆孔構(gòu)造和其 他此類用于近地面構(gòu)造目的的隧道鉆孔或用于輸送流體諸如碳?xì)浠衔锏你@孔U形管道。 以下相對于一種實(shí)現(xiàn)方式所述的實(shí)施方案并非旨在進(jìn)行限制。
[0017] 現(xiàn)代石油鉆井和生產(chǎn)操作需要與井下參數(shù)和情況有關(guān)的信息。存在幾種方法進(jìn)行 井下信息收集，包括隨鉆測井（"LWD"）和隨鉆測量（"MWD")。在LWD中，通常在鉆井過程 中收集數(shù)據(jù)，從而避免移除鉆井組件以插入電纜測井工具的需要。因此，LWD允許鉆探機(jī)進(jìn) 行準(zhǔn)確的實(shí)時修正或校正，以優(yōu)化性能同時使停機(jī)時間最小化。MWD是用于在鉆井繼續(xù)時用 于測量與鉆井組件的移動和位置有關(guān)的井下情況的術(shù)語。LWD更多地集中于巖層參數(shù)測量。 雖然MWD與LWD之間可能存在區(qū)別，但術(shù)語MWD和LWD通常互換使用。為了本公開的目的， 使用了術(shù)語LWD，但應(yīng)理解，此術(shù)語包括巖層參數(shù)的收集和關(guān)于鉆井組件的移動和位置的信 息收集。
[0018] 如本文所用的術(shù)語"耦合"旨在表示間接連接或直接連接。因此，如果第一裝置耦 合至第二裝置，那么所述連接可以通過直接連接來實(shí)現(xiàn)或通過間接機(jī)械或電連接經(jīng)由其他 裝置和連接件來實(shí)現(xiàn)。類似地，如本文所使用的術(shù)語"通信地耦合"旨在表示直接或間接的 通信連接。這種連接可以是有線的也可以是無線的連接諸如以太網(wǎng)或LAN。這種有線的和 無線的連接是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的且因此不在本文詳細(xì)論述。因此，如果第一裝置通信 地耦合至第二裝置，那么所述連接可以通過直接連接來實(shí)現(xiàn)或通過間接連接經(jīng)由其他裝置 和連接件來實(shí)現(xiàn)。不定冠詞"一"或"一個"在本文中定義成表示所介紹元件中的一個或超 過一個。
[0019] 圖1是圖示了根據(jù)本公開各方面的示例定向鉆井系統(tǒng)100的圖。如本文所使用， 定向鉆井系統(tǒng)可以是其中鉆頭的傾斜度或方位角取向中的至少一者故意偏離以接觸、穿透 或與目標(biāo)相交的地下鉆井系統(tǒng)。例如，定向鉆井系統(tǒng)可用于穿透地下儲層以生產(chǎn)碳?xì)浠?物。定向鉆井系統(tǒng)還可用于遵循巖層內(nèi)的現(xiàn)有鉆孔或與已井噴的現(xiàn)有井相交。
[0020] 在所示實(shí)施方案中，定向鉆井系統(tǒng)100包括定位在巖層103上方在地面102處的 鉆塔101。雖然鉆塔101在圖1中示為位于陸地上，但鉆塔101也可用于海面上，其中地面 102包括鉆井平臺。鉆塔101可耦合至鉆井組件104,該鉆井組件在巖層103內(nèi)鉆出鉆孔 105。鉆井組件104可包括鉆柱106、井底組件（BHA) 107和彎接頭108。鉆柱106可包括多 個管狀物，這些管狀物通過螺紋連接件耦合在一起。BHA 107可包括一個或多個LWD或MWD 系統(tǒng)109、遙測系統(tǒng)110、泥漿電機(jī)111和鉆頭112。彎接頭108可包括具有固定角度或可變 角度的接合點(diǎn)，所述角度大體控制鉆井組件104尤其是鉆頭112的傾斜度和方位角取向中 的至少一者。在某些實(shí)施方案中，可使彎接頭108結(jié)合到BHA 107中或沿鉆柱106定位在 不同的位置。在某些實(shí)施方案中，定向鉆井系統(tǒng)100可包括泥漿電機(jī)，其包括彎外殼而不是 圖1所示的單獨(dú)的彎接頭108。
[0021] LWD/MWD系統(tǒng)109可包括井下測量或測井儀器，包括磁力計(jì)、加速計(jì)、天線等。遙測 系統(tǒng)110可在LWD/MWD系統(tǒng)109及其它井下系統(tǒng)與地面控制單元113之間提供通信路徑。 例如，遙測系統(tǒng)110可包括泥漿脈沖發(fā)生器，該泥漿脈沖發(fā)生器通過鉆孔105中的鉆井泥漿 內(nèi)的壓力脈沖系列與地面控制單元113通信。
[0022] 在所示實(shí)施方案中，地面控制單元113可包括信息處理系統(tǒng)。如本文所使用，信息 處理系統(tǒng)可包括為了企業(yè)、科學(xué)、控制或其他目的而可操作用來計(jì)算、分類、處理、傳輸、接 收、檢索、創(chuàng)立、切換、存儲、顯示、表現(xiàn)、檢測、記錄、再生、操作或利用任何形式的信息、情報(bào) 或數(shù)據(jù)的任一工具或工具的集合。例如，信息處理系統(tǒng)可以是個人計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲裝置或 任何其他適合的裝置并且可以在尺寸、形狀、性能、功能及價格上進(jìn)行改變。信息處理系統(tǒng) 可包括隨機(jī)存取存儲器（RAM)、一個或多個處理資源諸如中央處理單元（CPU)或者硬件或 軟件控制邏輯、只讀存儲器（ROM)和/或其他類型的非易失性存儲器。信息處理系統(tǒng)的附 加組件可包括一個或多個盤驅(qū)動器、用于與外部裝置通信的一個或多個網(wǎng)絡(luò)端口以及各種 輸入和輸出（I/O)裝置諸如鍵盤、鼠標(biāo)和視頻顯示器。信息處理系統(tǒng)還可包括可操作用來 在各種硬件組件之間傳輸通信的一個或多個總線。
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