一种用于控制钻孔方向的示例装置包括外壳体，所述外壳体具有不均匀刚度；和内壳体，其至少部分在所述外壳体内并且旋转地独立于所述外壳体并具有不均匀刚度。驱动轴可至少部分在所述内壳体内。所述外壳体和所述内壳体中的至少一个可包括管状结构，所述管状结构具有以下中的至少一个：不同刚度的多种材料，和结构材料比另一部分少的一部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于定向钻井的可变刚度固定弯曲壳体专利技术背景本公开一般涉及钻井操作，且更具体地涉及用于定向钻井的可变刚度固定弯曲壳体。碳氢化合物(诸如油和气)通常从可位于陆上或者海上的地下地层获得。地下操作的开发以及从地下地层中去除碳氢化合物涉及的过程可能是复杂的。通常，地下操作涉及许多不同步骤，诸如，例如在期望的井场处钻井筒，处理所述井筒以便优化碳氢化合物的生产，并进行必要步骤以便生产并处理来自地下地层的碳氢化合物。钻井筒可包括将钻头引入地层并旋转钻头以延长井筒。在某些操作中，可能需要通过相对于井筒改变钻头的轴线来控制井筒延伸的方向。这通常使用增加与钻井操作相关联的成本的复杂机构来实现。附图简述可通过部分地参考以下描述和附图来理解本公开的一些具体示例实施方案。图1是示出根据本公开的各方面的示例钻井系统的图。图2A和图2B是示出根据本公开的各方面的示例井下工具的图。图3A和图3B是示出根据本公开的各方面的另一示例井下工具的图。图4是示出根据本公开的各方面的具有非均匀刚度的示例壳体的图。虽然已经通过参考本公开的示例实施方案描绘和描述并且限定了本公开的实施方案，但是这些参考并不暗示对本公开的限制，且不应推断出这样的限制。如相关领域的技术人员以及受益于本公开的人员应想到，所公开的主题能够在形式和功能上存在相当多的修改、变更和等效形式。所公开的实施方案仅作为示例提供，并不是本公开的范围的穷举。具体实施方式为了清楚起见，可能并未在本说明书中描述实际实现方式的所有特征。当然应理解，在任何这种实际实施方案的开发中，做出许多实现方式特定的决策以获得特定的实现目标，这些目标因不同的实现方式而不同。此外，应理解，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普通技术人员的常规任务。为了便于更好理解本公开，给出某些实施方案的以下示例。以下示例决不应被理解为限制或限定本专利技术的范围。在任何类型的地下地层中，本公开的实施方案可适用于水平井筒、垂直井筒、偏斜井筒或其它非线性井筒。实施方案可适用于注入井以及生产井，包括碳氢化合物井。各实施方案可使用适于沿地层的部分进行测试、检索和采样的工具来实现。各实施方案可通过例如可通过管状管线中的流动通道或使用电缆、钢丝绳、连续油管、井下机器人等传送的工具来实现。下面在石油钻井和生产操作(其中获取有关井下参数和条件的信息)的背景下讨论某些系统和方法。存在井下信息采集的一些方法，包括随钻测井(“LWD”)和随钻测量(“MWD”)。在LWD中，通常在钻井过程中收集数据，从而避免拆卸钻井组合件以插入电缆测井工具的任何需要。LWD因此允许钻井人员进行准确的实时修改或更正，以优化性能，同时最小化停机时间。MWD是在钻井继续时测量关于钻井组合件的移动和位置的井下条件的术语。LWD更多地集中在地层参数测量上。虽然在MWD和LWD之间可能存在区别，但是术语MWD和LWD经常交换地使用。为了本公开的目的，术语LWD将在以下理解下使用：该术语涵盖地层参数的收集和与钻井组合件的移动和位置有关的信息的收集。如本文所使用的术语“耦接”可涉及直接或间接连接。例如，当机械耦接涉及两个装置之间的紧密或直接的物理接触时，两个机械耦接装置可直接机械耦接，或者当两个装置各自耦接至中间组件或结构时的间接机械耦接。如本文所使用的术语“通信耦接”通常是指电子(或在一些情况下是流体)连接，两个元件可经由该电子连接进行电子(或流体地)通信。电子耦接通常使元件之间实现电力和/或数据流动。这样的电子连接可涉及例如，使用Wifi、蓝牙或其它无线协议、LAN、同轴布线、光纤布线、硬连线物理连接、电路板迹线或任何其它电子信号介质或其组合的有线和/或无线连接。与直接和间接物理连接一样，第一装置可诸如通过直接电子连接直接通信地耦接至第二装置，或经由中间装置和/或连接间接地通信地耦接至第二装置。图1是根据本公开的各方面的示例地下钻井系统100的图，其中钻头118的轴线可使用可变刚度壳体124在井下改变。钻井系统100包括位于表面104的钻井平台102。在所示的实施方案中，表面104包括包含一个或多个岩层或层106a-d的地层106的顶部，并且钻井平台102可与表面104接触。在其它实施方案中，诸如在海上钻井操作中，表面104可通过一定体积的水与钻井平台102分离。钻井系统100包括由钻井平台102支撑并具有用于升高和降低钻柱114的游车138的井架108。方钻杆136可在其下降通过旋转台142进入钻孔110时支撑钻柱114。泵130可使钻井液循环通过供给管134到达方钻杆136、在井下通过钻柱114的内部、通过钻头118中的孔、经由钻柱114和钻孔110的壁形成的环形空间140回到表面。一旦处于表面，钻井液即可通过管144离开环形空间140并进入保留坑132。钻井液将钻屑从钻孔110输送至坑132中并有助于保持钻孔110的完整性。钻井系统100可包括在钻头118附近耦接至钻柱114的井底钻具组合件(BHA)116。BHA116可包括LWD/MWD工具122和遥测元件120。LWD/MWD工具122可包括接收器和/或发射器(例如，能够接收和/或发送一个或多个电磁信号的天线)。在钻孔110通过钻井延伸通过地层106时，LWD/MWD工具122可收集与各种地层特性以及工具定向和位置以及各种其它钻井条件有关的测量。遥测接头120可耦接至BHA116内的其它元件，例如LWD/MWD工具122，并且可经由表面收发器146将数据发送至表面并从表面接收数据，数据对应于或指向BHA116内的一个或多个元件。遥测接头120可通过一个或多个有线或无线通信信道(例如，有线管道或电磁传播)传送测量或数据。或者，遥测接头120可将数据作为以下来传送：钻井液流内的一系列压力脉冲或调制(例如，泥浆脉冲或泥浆警报遥测)，或者通过介质(诸如钻柱114)传播至表面的一系列声脉冲。在某些实施方案中，系统100还可包括井下电机150和位于井下电机150和钻头118之间的可变刚度壳体124。在所示实施方案中，井下电机150和可变刚度壳体124位于最靠近钻头18的BHA116内。在其它实施方案中，井下电机150和可变刚度壳体124可位于沿钻柱114的其它区域中，包括在BHA116中的LWD/MWD工具122和遥测接头120上方，并耦接至BHA116上方的钻柱114。井下电机150可使钻头118旋转，从而使其延伸钻孔116。在某些实施方案中，井下电机150可包括具有流体驱动的涡轮机的井下泥浆电机，所述涡轮机响应于通过钻柱114的钻井液流而旋转。井下电机150的流体驱动涡轮机可包括转子和定子。转子可通过延伸通过可变刚度壳体124的柔性驱动轴(未示出)耦接至钻头118并驱动钻头118。可变刚度壳体124可相对于可变刚度壳体124上方的系统100的纵向轴线126部分地控制钻头118的纵向轴线128。具体而言，可变刚度壳体124可选择地弯曲以将钻头118的纵向轴线128从可变刚度壳体124上方的系统100的纵向轴线126偏移对应于可变刚度壳体124的弯曲角度的角度150。因为可变刚度壳体124的弯曲被赋予电机150和钻头118之间的柔性驱动轴(未示出)，所以偏移可能发生。通过使纵向轴线128与纵向本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制钻孔方向的装置，其包括：外壳体，其具有不均匀刚度；内壳体，其至少部分在所述外壳体内并且旋转地独立于所述外壳体并具有不均匀刚度；和驱动轴，其至少部分在所述内壳体内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制钻孔方向的装置，其包括：外壳体，其具有不均匀刚度；内壳体，其至少部分在所述外壳体内并且旋转地独立于所述外壳体并具有不均匀刚度；和驱动轴，其至少部分在所述内壳体内。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述外壳体和所述内壳体中的至少一个包括管状结构，所述管状结构具有以下中的至少一个不同刚度的多种材料，和结构材料比另一部分少的一部分。3.根据权利要求2所述的装置，其中结构材料比另一部分少的所述管状结构的所述部分包括所述管状结构的至少一个轴向、径向或角度部分，其中所述部分具有其表面上的凹口区域和穿过其中的一系列纵向孔中的至少一个。4.根据权利要求2所述的装置，其中不同刚度特性的所述多种材料包括定位在所述管状结构的轴向、径向或角度部分处的至少一种复合材料。5.根据权利要求2所述的装置，其中不同刚度特性的所述多种材料包括所述管状结构的不同轴向、径向或角度部分处的至少两个材料位置。6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其还包括定位装置，所述定位装置用于使所述内壳体和所述外壳体中的一个相对于所述内壳体和所述外壳体中的另一个旋转。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述定位装置包括耦接至所述内壳体的电动机。8.根据权利要求6所述的装置，其中所述定位装置包括耦接至所述外壳体的调节环。9.一种用于控制钻孔方向的方法，其包括：在地下地层中的第一方向上钻孔；改变所述钻孔内的壳体的刚度特性；在所述地下地层中的第二方向上钻孔，所述第二方向至少部分基于所述壳体的所述改变的刚度特性。10.根据权利要求8所述的方法，其中改变所述钻孔内的所述壳体的所述刚度特性包括使具有不均匀刚度的内壳体和具有不均匀刚度的外壳体中的一个相对于具有不均匀刚度的所述内壳体和具有不均匀刚度的所述外壳体中的另一个旋转。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述外壳体和所述内壳体中的至少一个包括管状结构，所述管状结构具有以下中的至少一个不同刚度的多种材料，和结构材料比另一部分少的一部分。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述外壳体和所述内壳体中的至少一个包括管状结构，所述管状结构具有以下中的至少一个不同刚度...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·沙蒂巴迪，K·柯尔克霍普，
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
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