配备有仪器的钻井系统技术方案

一种在多种应用中帮助钻井眼或其他类型的孔的技术。设计了一种导向系统，其具有通过万向接头耦接于钻头轴的主轴以提供转向功能。传感器系统被安装于所述导向系统上，并且包括至少一个定位成在钻井过程中测量诸如钻压和/或钻头扭矩参数的期望参数的传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配备有仪器的钻井系统
技术介绍
通过钻一个穿透含油地层的井，而从地下地质地层(被称为储层)中获取诸如油及天然气的烃流体。受控转向或定向钻井技术被用于油、水及天然气行业中，以到达并非位于井口正下方的源头。在制备一个或一系列具有狗腿弯折或其他类型的斜井区段的井眼时，已经采用多种导向系统来提供对钻井方向的控制。
技术实现思路
一般地，本专利技术提供了一种在多种应用中用于钻井眼或其他类型的孔的系统及方法。设计了一种导向系统，其具有通过万向接头耦接于钻头轴的主轴。传感器系统被安装于所述导向系统上，且包括至少一个定位成在钻井过程中测量诸如钻压和/或钻头扭矩参数的期望参数的传感器。 然而，在实质上不脱离本专利技术教导的前提下，可能有多种修改。相应地，权利要求所限定的本专利技术的范围意图包含这样的修改。 【附图说明】 此后将参照附图描述某些实施例，其中相同的参考标记表示相同的元件。然而应该理解，附图示出了本文描述的多种实施方式，并且不意图限制本文描述的多种技术的范围，其中: 图1是根据本专利技术的一个实施例的可以采用导向系统的实施例的井场系统； 图2是根据本专利技术的一个实施例的用于定向钻井的装备有仪器的导向系统的一个例子的示意图； 图3是根据本专利技术的一个实施例的用于连接所述导向系统的构件的万向接头内的交叉件的一个示例的视图； 图4是根据本专利技术的一个实施例的图3中示出的交叉件的另一个图示，其表示有力在另一个方向作用于所述交叉件上； 图5是根据本专利技术的一个实施例的具有仪器的交叉件的截面图； 图6是根据本专利技术的一个实施例的具有不同仪器布置的交叉件的另一截面图； 图7是根据本专利技术的一个实施例的由于作用于所述导向系统的万向接头上的应变所引起的应变测量的汇总表； 图8是根据本专利技术的一个实施例的通过结合有仪器的万向接头而耦接至输出轴的主轴的示意图； 图9是根据本专利技术的一个实施例的基本上沿图8中的线9-9所作的截面图； 图10是根据本专利技术的一个实施例的通过结合有另一类型布置的仪器的万向接头而耦接至输出轴的主轴的示意图； 图11是根据本专利技术的一个实施例的通过结合有另一类型布置的仪器的万向接头而耦接至输出轴的主轴的示意图； 图12是根据本专利技术的一个实施例的示出了与所述导向系统的挠性管结合的仪器的示意图。 图13是根据本专利技术的一个实施例的用于连接所述导向系统的构件的万向接头内的交叉件的另一个示例的示图； 图14是根据本专利技术的一个实施例的用于连接所述导向系统的构件的万向接头内的交叉件的另一个示例的示图；以及 图15是根据本专利技术的一个实施例的图14中示出的交叉件的另一个图示，其示出了有力在侧向上作用于所述交叉件上。 【具体实施方式】 在以下的描述中，陈述了多个细节以提供对本专利技术的一些实施例的理解。然而，本领域技术人员应该理解，可以在没有这些细节的情况下实施所述系统和/或方法，并且基于所述实施例的多个变型或修改是可能的。 本文的公开总体上涉及关于导向系统的系统及方法，其可以被用于能够定向钻出井孔(便如，井眼)。所述系统和方法将仪器与所述导向系统结合，以提供关于钻井操作的信息。举例来说，所述导向系统可以包括通过万向接头耦接于输出轴(例如钻头轴)的主轴；并且可以将仪器与所述万向接头和/或导向系统的其他构件相结合，以提供期望参数的数据。在一些应用中，所述仪器可以被用于帮助评估诸如钻压及钻头扭矩的参数。所述仪器还可以被设置为检测作用于诸如所述万向接头上的侧向力。可以通过安装于所述主轴、输出轴和/或连接所述主轴及所述输出轴的万向接头上的传感器执行这些多种测量。为了便于选择合适的传感器，所述传感器可以被置于相应的构件上并被封装于油中，以避免任何来自环境(例如钻井泥浆)的污染。 在一些钻井应用中，可以实时测量所述钻压及钻头扭矩参数。根据井眼条件，所述仪器系统可以随井下参数(例如压力及温度)的影响自补偿或被校正。对于定向钻井应用，可以实时测量所述导向系统的倾角以获得工具面。例如，所述仪器系统可以被用于旋转导向系统工具上，以便当钻倾斜井眼时连续监测所述旋转导向系统工具的倾角。 在此所述的导向系统在无论是井还是非井的环境及应用中的多种钻井应用中是有用的。例如，配备有仪器的导向系统可以帮助钻出穿过地球地层及一些其他地球材料的井孔，以形成多种类型的通路。在与井相关的应用中，配备有仪器的导向钻井系统可以被用于帮助定向钻井，以形成多种倾斜井眼。图1中示出了包含所述配备有仪器的导向钻井系统的井系统的一个例子。 参考图1，示出了一个井场系统，其中，可以采用本文所述的导向系统的实施例。所述井场可以是在岸上或离岸的。在此系统中，通过旋转钻井，井眼11被形成于地下地层中，并且所述导向系统的实施例可以被用于多种类型的定向钻井应用中。 在所示出的例子中，钻柱12悬置于所述井眼11中，且具有井下钻具组合(BHA) 100，所述井下钻具组合100包括在其底端处的钻头105。地面系统包括设于井眼11之上的平台和井塔组件10，所述组件10包括转盘16、方钻杆17、挂钩18和转环19。所述钻柱12由转盘16驱动旋转，转盘通过未示出的方式驱动，转盘将方钻杆17接合至钻柱的顶端。所述钻柱12通过方钻杆17和转环19悬置于挂钩18，该转环19允许钻柱相对于挂钩旋转，挂钩18系于游动滑车(未示出)上。可以替代性地使用顶部驱动系统。 在本实施例的例子中，所述地面系统进一步包括存储于形成于井场处的池27中的钻井流体或泥浆26。泵29将所述钻井流体26通过转环19中的端口传送至钻柱12的内部，使钻井流体如方向箭头8所示向下流穿钻所述钻柱12。所述钻井流体通过钻头105中的端口离开所述钻柱12，然后通过钻柱外部与井眼的壁间的环形区域向上循环，如方向箭头9所示。在此方式中，所述钻井流体润滑所述钻头105，在其回到池27用于再循环的同时，将地层切屑向上带至地面。 所示出实施例的井下钻具组合100包括随钻测井(LWD)模块120以及随钻测量(MWD)模块130。所述井下钻具组合100还可以包括导向系统150以及钻头105。在一些应用中，所述井下钻具组合100进一步包括马达，其可以被用于转动所述钻头105或以其他方式被用于辅助所述钻井操作。此外，所述导向系统150可以包括旋转导向系统以提供定向钻井。 所述LWD模块120被容纳于一种特殊类型的钻铤中，并且可以含有一个或多个已知类型的测井工具。还应该理解，可采用一个以上的LWD和/或MWD模块，如120A所示。(在全文中，对120位置处的模块的引述同样可替换地表示120A位置处的模块。)所述LWD模块可以具有用于测量、处理和储存信息以及与地面设备通信的能力。在本实施例中，所述LWD模块包括压力测量装置。 所述MWD模块130也可以被容纳于一种特殊类型的钻铤中，且可以含有一个或多个用于测量钻柱及钻头的特性的装置。所述MWD工具还可包括用于向井底系统产生电能的装置(未示出)。这可以包括由钻井流体流驱动的泥浆涡轮发电机(也被称为“泥浆马达”)，应该理解，也可采用其他电能和/或电池系统。在本实施例中，所述MWD模块可以包括多种测量装置:例如，钻压测量装置、扭矩测量装置、振动测量装置、冲击测量装置、粘滑测量装置、方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井系统，包括：第一轴，其通过万向接头被耦接于第二轴，其中，所述万向接头包括至少一个传感器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.21 US 13/529,9881.一种钻井系统,包括: 第一轴，其通过万向接头被耦接于第二轴，其中，所述万向接头包括至少一个传感器。2.如权利要求1所述的钻井系统，其中，所述钻井系统是旋转导向钻井系统。3.如权利要求1所述的钻井系统，其中，所述传感器感测选自钻压及钻头扭矩的至少一个特性。4.如权利要求2所述的钻井系统，其中，所述旋转导向系统进一步包括致动系统，以使所述第二轴相对于所述第一轴绕着万向接头枢转。5.如权利要求1所述的钻井系统，其中，所述万向接头包括多个传感器。6.如权利要求5所述的钻井系统，其中，所述多个传感器包括被安装于所述钻井系统的挠性管上的传感器。7.如权利要求5所述的钻井系统，其中，所述多个传感器包括多个应变传感器。8.如权利要求1所述的钻井系统，其中，所述至少一个传感器包括被安装于所述万向接头的交叉件上的至少一个传感器。9.如权利要求8所述的钻井系统，其中，至少一个传感器被安装于所述万向接头的铰接销上。10.如权利要求1所述的钻井系统，其中，至少一个传感器被安装于所述万向接头的内径部位上。11.如权利要求1所述的钻井系统，包括被安装在形成于所述万向接头的铰接销内的孔中的至少两个传感器，所述至少两个传感器被定向成垂直于所述万向接头上的轴向载荷的方向。12.如权利要求9所述的钻井系统，其中，所述至少一个传感器包括多个测量钻压的传感器以及多个测量钻头扭矩的传感器。13.如权利要求10所述的钻井系统，其中，所述至少一个传感器包括多个测量钻压的传感器以及多个测量钻头扭矩的传感器。14.如权利要求1所述的钻井系统，其中，所述多个传感器包括被安装在耦接于所述万向接头的至少一个凸耳上的传感器。15.如权利要求1所述的钻井系统，其中，所述多个传感器包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·佩林，C·C·博加特，M·皮尔斯，O·柏林瑟夫，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB