用于确定向东方向的设备和方法技术

在一个方面，提供了一种确定向东方向的方法，在一个实施例中，该方法包括：使物体在重力作用下掉落；确定物体掉落的位置；以及根据物体掉落的位置来确定向东方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定向东方向的设备和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2011年10月14日提交的美国申请No.13/273667的优先权，在此将该美国申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术总体涉及用于确定罗盘方向的设备和方法，特别地涉及用于确定井下罗盘方向的设备和方法。
技术介绍
油井(也被称为井眼或钻孔)是用钻柱钻出的，所述钻柱包括具有钻井组件(也被称为底部钻具组合或“BHA”)的管状构件(也被称为钻管)，所述钻井组件包括附接到其底端部的钻头。使钻头转动以破碎岩层而钻出井眼以及从而实现钻孔的完井。BHA和管状构件包括用于提供关于各种参数的信息的装置和传感器，所述各种参数涉及钻井作业(钻井参数)、BHA的性能(BHA参数)以及环绕正在钻出的井眼的地层(地层参数)。这些装置和传感器使用电力来执行这些测量。目前钻出的大量井眼是斜井眼和水平井眼。用于钻出这些井眼的BHA通常包括构造成使BHA转向以钻出斜井眼区段/水平井眼区段的一个或多个装置。BHA包括提供参照位置的一个或多个装置，控制器或处理器利用所述参照位置来使BHA转向。本专利技术在此提供一种用于确定向东方向的设备，可利用所述设备执行井下作业，包括使BHA沿着选定方向转向。本领域已知了多种方法来确定罗盘方向。一组方法通过感测地球磁场来确定相对于磁北的罗盘方向。然而，在井下作业中，很多所用的材料通常具有提高的导磁率，导致在地球磁场在材料附近受到干扰并且因此在确定相对于磁北的罗盘方向时不精确。然而，在大多数情况下避免井下磁性材料不是经济上可接受的选择。另一组方法通过利用地球旋转的效果来确定相对于磁北的罗盘方向。本领域已知了经受科里奥利力的掉落物体趋于相对于沿向东方向相对于铅垂线偏离。由Dmitriew等人发表的文章“用于重力惯性罗盘的浮动的敏感元件”(发表于2001年“航空航天技术与船舶制造”)与RU2183820公开了一种设备，在该设备中物体掉落到流体内。罗盘方向可通过掉落物体的方向和铅垂线的差别来确定。然而，在这种设备内，必需以所需精确度来确定和保持铅垂方向从而确定罗盘方向。尤其在经受高温变化的恶劣环境中(诸如在井下钻井工具中)，以所需精确度确定和保持铅垂方向可能是一种挑战。在本公开内容中，提出的方法和设备用来通过掉落物体来确定罗盘方向，而不需要确定和保持铅垂线的方向。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种确定罗盘方向的方法，所述方法包括：允许至少两个物体在重力作用下移动；确定所述至少两个物体在其移动期间每一个物体的位置；以及确定所述至少两个物体在其移动期间的位置之间的罗盘方向。在另一个方面，提供了一种在钻孔中使用的用于确定罗盘方向的设备，所述设备包括：源，所述源构造成使至少两个物体在重力作用下掉落；一装置，所述装置构造成接收掉落的所述至少两个物体，并且提供对应于物体掉落在所述装置上的位置的信号；和控制单元，所述控制单元构造成确定物体掉落在所述装置上的位置之间的罗盘方向。可替代地，所述设备可以使用浸于一流体中的物体，所述流体的质量密度大于物体的质量密度，以使得物体在释放时在重力作用下上升，并略微向铅垂线以西移动。在此所公开的设备和方法的某些特征的例子被概述得相当宽泛，以使得可以更好地理解下述的详细说明。当然，存在下文所公开的设备和方法的附加特征，它们形成了权利要求的主题。附图说明在此，参照附图最好地理解本公开内容，在附图中，相同的附图标记通常被指定给相同的元件，并且在附图中：图1是钻井系统的正视图，所述钻井系统包括用于在钻井期间确定钻柱的方向的装置；图2是依照本公开内容的一个实施例制成的一种用于确定方向的装置的线图；图3示出了利用本公开内容的示例性方法来确定罗盘指针定向的原理；和图4显示了一个表，所述表列出了在本公开内容的一个实施例中掉落物体相对于维度的偏离。具体实施方式图1是示例性钻井系统100的示意图，所述钻井系统100包括钻柱120，所述钻柱120具有附接到其底端部的钻井组件。钻柱120包括在钻孔126中输送的钻井组件或底部钻具组合(“BHA”)190。钻井系统100包括耸立在平台或钻台112上的传统井架111，所述平台或钻台支撑转台114，所述转台114由诸如电动机(未显示)的原动机以期望的转速转动。生产管(例如相联的钻杆)122从地面延伸到钻孔126的底部151，所述生产管具有附接到其底端部的钻井组件190。附接到钻井组件190的钻头150在被转动以钻出钻孔126时使地质地层破碎。钻柱120经由方钻杆接头(Kellyjoint)121、转环(swivel)128和通过滑轮的线缆129联接到绞车130。绞车130运行以控制钻压(“WOB”)。钻柱120可以由顶部驱动器114a转动，而不是由原动机和转台114转动。在一方面，来自诸如泥浆池的钻井流体源132的适合的钻井流体131(也被称为“泥浆”)在压力下由泥浆泵134循环通过钻柱120。钻井流体131从泥浆泵134经由波动消除器136和流体管路138流入钻柱120中。钻井流体131a通过钻头150中的开口在钻孔底部151从钻管中排出。返回的钻井流体131b通过钻柱120与钻孔126之间的环形空间127循环到井口，并经由回流管路135和钻屑筛185返回到泥浆池132，钻屑筛185将钻屑186从返回的钻井流体131b中移除。流体管路138中的传感器S1提供关于流体流量的信息。与钻柱120相关联的地面扭矩传感器S2和传感器S3分别提供关于钻柱120的扭矩和转动速度的信息。钻柱120的进尺速度可以由传感器S5确定，而传感器S6可以提供钻柱120的大钩载荷。在某些应用中，通过使钻杆122转动而使钻头150转动。但是，在其它应用中，设置在钻井组件190中的井下马达155(泥浆马达)可以使钻头150单独地转动或者除了随钻柱转动之外另外地转动。地面控制单元或控制器140经由放置在流体管路138中的传感器143接收来自井下传感器和装置的信号，以及接收来自在系统100中使用的传感器S1-S6及其它传感器的信号，并且根据由地面控制单元140的程序提供的程序指令来处理这些信号。地面控制单元140将期望的钻井参数及其它信息显示在显示器/监视器141上，操作员使用所述显示器/监视器141来控制钻井作业。地面控制单元140可以是基于计算机的单元，该基于计算机的单元可以包括处理器142(诸如微处理器)、存储装置144(诸如固态存储器、磁带或硬盘)以及存储装置144中的一个或多个计算机程序146，处理器142可访问所述计算机程序146，用于执行包含在程序中的指令。地面控制单元140还可以与远程控制单元148通信。地面控制单元140可以处理与钻井作业有关的数据、来自地面的传感器和装置的数据以及来自井下装置的数据，并且可以控制井下装置和地面装置的一个或多个作业。钻井组件190还可以包括地层评价传感器或装置(也被称为随钻测量(“MWD”)传感器、或随钻测井(“LWD”)传感器)，所述地层评价传感器或装置用于确定：流体或地层的阻力、密度、孔隙度、渗透率、声学性质、核磁共振性质、腐蚀性；盐或盐分含量；以及钻井组件190周围的地层195的其它选定性质。这样的传感器在本领域中通常是已知的，为了方便起见，在此共同地用附图标记165表示。钻井组件1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定罗盘方向的方法，包括：允许至少两个物体(206)在重力作用下移动；确定所述至少两个物体(206)在其移动期间每一个物体的位置；在一装置(208)上接收所述至少两个物体(206)，所述装置构造成提供对应于所述至少两个物体(206)被接收在所述装置(208)上的位置相对于沿着铅垂线的位置的信号；以及确定所述至少两个物体(206)在其移动期间的位置之间的罗盘方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.14 US 13/273,6671.一种用于确定罗盘方向的方法，包括：允许至少两个物体(206)在重力作用下移动；确定所述至少两个物体(206)在其移动期间每一个物体的位置；在一装置(208)上接收所述至少两个物体(206)，所述装置构造成提供对应于所述至少两个物体(206)被接收在所述装置(208)上的位置相对于沿着铅垂线的位置的信号；以及确定所述至少两个物体(206)在其移动期间的位置之间的罗盘方向。2.如权利要求1所述的方法，其中，允许所述至少两个物体(206)移动包括：使物体(206)在流体中掉落，所述流体的密度小于所述至少两个物体(206)中至少一个物体的密度。3.如权利要求1所述的方法，还包括：允许所述至少两个物体(206)抵抗选定压力移动。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个物体(206)中的一个物体的飞行时间不同于所述至少两个物体(206)中的另一个物体的飞行时间。5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：将钻井组件(190)输送至钻孔(126)中；以及确定钻井组件(190)的罗盘方向。6.如权利要求5所述的方法，还包括：利用所确定的罗盘方向，由所述钻井组件(190)在钻孔(126)中执行选定的作业。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述选定的作业...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·迪弗吉奥，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US