定向随钻套管制造技术

一种定向随钻套管系统包括旋转可导向系统，所述旋转可导向系统设置在随钻套管操作期间用作钻柱的套管柱内。一些实施方案的所述套管柱可包括由转环联接的上部区段和下部区段，所述转环可使所述套管柱的所述上部区段旋转而使所述下部区段基本上不旋转。所述旋转可导向系统可至少部分地设置在所述套管柱的所述下部区段内，并且联接到钻头和/或扩孔器。所述旋转可导向系统可例如通过致动在所述旋转可导向系统中的一个或多个部件来使所述钻头和/或扩孔器能够径向转向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本公开一般涉及地下钻探操作，并且更具体地说涉及定向钻探操作及其工具。碳氢化合物，诸如油和气体，通常从可以位于陆上或者海上的地下地层获得。涉及将碳氢化合物从地下地层移除的地下操作和过程的发展是复杂的。通常，地下操作涉及许多不同步骤，例如像在所希望的井场处钻探井眼，处理所述井眼以便优化碳氢化合物的生产，以及执行必要步骤以便生产并处理来自地下地层的碳氢化合物。可使用附接到自相连的井表面延伸的大体中空的、管形钻柱的端部的钻头钻探井眼。钻头的旋转使用设置在钻头的外部部分上的切割元件和切割结构来逐渐地切去井下地层的邻近部分。在钻探井眼之后，可执行后续的的套管操作以沿井眼的选择部分安装金属套管并且将所述套管粘牢在适当位置。换言之，所谓的套管钻探替代地可以被采用，其中套管柱本身在钻探期间被用作钻柱。这可例如通过将旋转施加给套管而完成，所述套管可操作地联接到钻头以便也将旋转施加给钻头。在一些情况下，套管钻探可替代地或另外地通过使用井下泥浆马达或容积式马达(PDM)而被执行，所述井下泥浆马达或容积式马达(PDM)可以是位于钻柱上的邻近于钻柱的井下端部的底孔组件(BHA)的一部分。这种马达可以邻近于套管柱的底部端部而联接到(例如，闩锁到)套管柱，并且进一步可操作地联接到钻头。可(例如，通过流过马达的泥浆)致动马达，以便将旋转施加在钻头上，而无需旋转套管柱。套管钻柱可消除将钻柱移除的需要(有时称为“抽动”或“抽出”钻柱)，以便将套管插入钻孔中(有时称为“下入钻杆”)；在钻探行进时已经将套管插入钻孔中。在套管或非套管钻探中的BHA可包括用于实现定向钻探(也就是，钻头的导向)的一个装置或多个装置。使钻探组件导向可用于各种原因，诸如以避免特定地层或以与感兴趣的地层相交。使钻探组件导向可包括改变钻探组件/钻头指向的方向。定向钻探装置的一个实例是旋转可导向系统(RSS)，所述旋转可导向系统(RSS)可以各种方式引起钻头的轴向偏离，诸如“摆动钻头”或“推靠钻头”。在典型的“摆动钻头”系统中，改变钻探组件/钻头指向的方向包括在连接到钻头的柔性驱动轴上施加力。在典型的“推靠钻头”系统中，改变钻探组件/钻头指向的方向包括在钻孔壁上施加力。使钻头导向可导致钻探出与井眼的直的部分偏离的钻孔。在简化的应用中，井眼是直的垂直孔，并且钻探操作者希望钻探出偏离直的井眼的偏离孔，例如，以便随后在含油或气地层或其他地下地层中基本上水平地进行钻探。当然，所述偏离并非必须导致水平钻探，因为在定向钻探中可采用与垂直井眼的其他程度的偏离。附图通过部分地参考以下描述和附图可理解本公开的一些具体的示例性实施方案。图1A是示出定向井眼的一个实例的其中部分被剖开的呈截面和正面形式的示意性侧视图，所述定向井眼的一个实例可根据本公开的各方面而形成。图1B是示出根据本公开的各方面的定向钻探的一个实例的其中部分被剖开的近视侧视图。图2A是示出根据本公开的各方面的在套管中的示例性旋转可导向系统的图。图2B是示出根据本公开的各方面的在套管中的示例性旋转可导向系统的图。图3是示出根据本公开的各方面的示例性旋转可导向系统的其中部分被剖开的图。图4是示出根据本公开的各方面的在套管中的另一个示例性旋转可导向系统的图。图5A是示出根据本公开的各方面的在套管中和钻孔内的另一个示例性旋转可导向系统的图。图5B是示出根据本公开的各方面的RSS和套管垫的图。图6是示出根据本公开的各方面的在套管中和钻孔内的另一个示例性旋转可导向系统的图。图7是示出根据一些实施方案的转环的部件的横截面细节图的图。虽然本公开的实施方案已经得以描绘和描述并且通过参考本公开的示例性实施方案来加以限定，但是所述参考并不暗示对本公开的限制，并且不能推断出这样的限制。如本领域中的技术人员以及受益于本公开的人员将想到，所公开的标的物能够在形式和功能上存在许多修改、变更和等效形式。所描绘和描述的本公开的实施方案仅为示例性的，并非详尽说明本公开的范围。详述本文详细描述本公开的说明性实施方案。为了清晰起见，并非实际实现形式的所有特征都在本说明书中进行描述。当然应该理解的是，在任何这种实施方案的开发中，做出许多实现特定的决定以获得特定的实现目标，这些目标因不同的实现而不同。此外，应该理解的是，这种开发努力可能是复杂的且耗时的，但是仍将是受益于本公开的本领域一般技术人员的常规任务。为了促进更好理解本公开，给出某些实施方案的以下实施例。以下实施例决不应被理解为限制或限定本公开的范围。本公开的实施方案可适用于任何类型地层中的水平、垂直、偏斜、多边、U形管连接、交叉、绕开(钻探被卡住的落物周围并且返回井下)或其他非线性井身。实施方案可以适用于注入井和生产井，包括自然资源生产井例如硫化氢、烃类或地热井；以及用于过河隧道的钻孔建设和其他用于接近表面建设目的或用于流体比如烃类输送的U形管的管道的其他这样的隧道钻孔。下面关于一种实现描述的实施方案不欲具有限制性。如本文所用的术语“联接(couple)”或“联接(couples)”旨在意指间接或直接连接。因此，如果第一装置联接到第二装置上，所述连接可以是通过直接连接或通过借由其他装置和连接进行的间接机械或电子连接。类似地，如本文所用的术语“可操作地联接”旨在意指能够进行特定的一个操作或多个操作的直接或间接连接，如由使用“可操作地联接”的上下文所解释。例如，钻柱可以可操作地联接到钻头，以便在钻柱旋转时将旋转力施加到钻头上。在该上下文中，那么“可操作地联接”旨在意指钻头以使施加给钻柱的旋转力传送至钻头的方式直接地或间接地联接到钻柱。作为另一个实例，钻头可以可操作地联接到BHA，以便使BHA能够实现钻头的轴向偏离-在该实例中，“可操作地联接”旨在意指钻头以使BHA能够使钻头以轴向方式(例如，相对于钻柱)偏离的方式直接地或间接地连接到BHA。本公开一般涉及地下钻探操作，并且更具体地说涉及定向钻探操作及其工具。在一些实施方案中，本公开提供用于实现定向钻探，具体地说在随钻套管操作和/或尾管钻探操作中的定向钻探的方法、系统和设备。根据本公开的各方面，定向钻探可通过旋转可导向系统(“RSS”)来完成，所述旋转可导向系统(“RSS”)可包括用于使钻头与钻柱的轴线以“摆动钻头”或“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：在钻孔中通过旋转套管柱的上部区段而基本不旋转所述套管柱的下部区段来旋转钻头，所述套管柱的所述上部区段可操作地联接到所述钻头；以及利用旋转可导向系统将所述钻头自所述钻孔的纵向轴线径向转向，所述旋转可导向系统联接到所述套管柱的所述下部区段并且至少部分地设置在所述套管柱的所述下部区段内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括：
在钻孔中通过旋转套管柱的上部区段而基本不旋转所述套管柱
的下部区段来旋转钻头，所述套管柱的所述上部区段可操作地联接到
所述钻头；以及
利用旋转可导向系统将所述钻头自所述钻孔的纵向轴线径向转
向，所述旋转可导向系统联接到所述套管柱的所述下部区段并且至少
部分地设置在所述套管柱的所述下部区段内。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述套管柱的所述上部区段
通过转环联接到所述套管柱的所述下部区段。
3.如权利要求1所述的方法，其中使所述钻头径向转向包括使
所述钻头的所述纵向轴线和所述套管柱的所述纵向轴线自所述钻孔
的所述纵向轴线径向转向。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述旋转可导向系统包括一
个或多个RSS垫，每一个RSS垫接合沿所述套管柱的所述下部区段
设置的套管垫，所述套管垫能够自所述套管柱径向地向外延伸到所述
钻孔中；并且
其中使所述钻头径向转向还包括致动所述RSS垫中的一个或多
个，以使得每个致动的RSS垫抵靠着其对应的套管垫推动，所述对
应的套管垫进而抵靠着所述钻孔的壁推动。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述套管柱包括尾管柱，所
述套管柱的所述上部区段包括所述尾管柱的上部区段，并且所述套管
柱的所述下部区段包括所述尾管柱的下部区段；并且
其中所述尾管柱的所述上部区段通过转环联接到所述尾管柱的
所述下部区段。
6.如权利要求5所述的方法，其中使所述钻头径向转向包括使
所述钻头的所述纵向轴线和所述尾管柱的所述纵向轴线自所述钻孔
的所述纵向轴线径向转向。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述旋转可导向系统包括一
个或多个RSS垫，每一个RSS垫接合沿所述尾管的所述下部区段设
置的套管垫，所述套管垫能够自所述尾管柱径向地向外延伸到所述钻
孔中；并且
其中使所述钻头径向转向还包括致动所述RSS垫中的一个或多
个，以使得每个致动的RSS垫抵靠着其对应的套管垫推动，所述对
应的套管垫进而抵靠着所述钻孔的壁推动。
8.如权利要求1和5中任一项所述的方法，其中使所述钻头径
向转向包括径向地偏转驱动轴的设置在所述旋转可导向系统内以便
指向所述钻头的至少一部分。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述旋转可导向系统包括能
够径向地偏转所述驱动轴的至少一部分的一个或多个驱动轴致动器。
10.如权利要求1和5中任一项所述的方法，其还包括使用设置
在所述旋转可导向系统的外壳上的器械来感测与所述钻探操作有关
的一个或多个参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·斯特罗恩，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US