偏压控制单元制造技术

一种控制单元包括围绕主轴旋转的可旋转管状主体。扭矩传递单元可以附接到管状主体和主轴。通过偏压元件施加到扭矩传递单元的力可以控制由管状主体施加到主轴的第一扭矩。第一扭矩与管状主体的转速无关。通过扭矩发生器向主轴施加第二扭矩，所述第二扭矩控制净扭矩。控制净扭矩允许控制所述控制单元的绝对取向。控制净扭矩允许控制所述控制单元的绝对取向。控制净扭矩允许控制所述控制单元的绝对取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏压控制单元
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月21日提交的标题为“Biased Control Unit”的美国临时申请号62/850680的权益，所述美国临时申请的公开内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]出于各种勘探或开采目的，可以将井筒钻入地表位置或海床。例如，可以钻取井筒以获取储存在地下地层中的流体，诸如液态和气态烃，并从地层中开采流体。用于生产或开采流体的井筒可以在井筒壁周围衬有套管。可以利用多种钻井方法，这部分地取决于井筒钻取穿过的地层的特性。
[0004]可以通过从地表向下钻取穿过土质材料的钻井系统来钻取井筒。一些井筒竖直向下钻取，并且一些井筒在井筒中具有一个或多个弯曲部以遵循理想的地质地层，避开有问题的地质地层，或者这两者的组合。

技术实现思路

[0005]在一些实施方案中，一种控制单元可以包括：主轴；管状主体，所述管状主体可相对于主轴旋转；以及扭矩传递单元，所述扭矩传递单元附接到主轴和管状主体。偏压元件可以维持力抵靠扭矩传递单元，使得可以向主轴施加与管状主体的转速无关的第一扭矩。可以使用扭矩发生器向主轴施加第二扭矩以控制主轴上的净扭矩。
[0006]在其他实施方案中，一种用于使控制单元偏压的方法可以包括使连接到扭矩传递单元的管状主体以一定的转速旋转。扭矩传递单元可以向主轴施加第一扭矩，所述第一扭矩取决于使用偏压元件施加到扭矩传递单元的力。可以使用扭矩发生器向主轴施加第二扭矩，所述第二扭矩用于控制净扭矩。
[0007]在又其他实施方案中，一种用于使控制单元偏压的方法可以包括使钻井液的第一流流过控制单元，使管状主体以第一转速旋转并通过扭矩传递单元向主轴传递第一扭矩。可以使用扭矩发生器向主轴施加第二扭矩。第二流可以流过控制单元，所述第二流具有与第一流不同的流体属性，导致管状主体以第二转速旋转。对于第一转速和第二转速两者，传递到主轴的扭矩可以保持相同。
[0008]本
技术实现思路
的提供是为了引入对在详细描述中进一步描述的一系列概念。本
技术实现思路
并非旨在识别要求保护的主题的关键或本质特征，也并非旨在用于辅助限制所要求保护的主题的范围。本公开的实施方案的其他特征和优点将在以下描述中阐明，并且将部分地根据描述而变得显而易见，或者可以通过此类实施方案的实践得以获知。
附图说明
[0009]为了描述可以获得本公开的以上叙述的以及其他特征的方式，将通过参考本公开的特定实施方案来呈现更具体的描述，所述特定实施方案在附图中示出。为了更好地理解，贯穿各个附图，相同的元件已经用相同的附图标记进行表示。虽然一些附图可能是概念的
示意性或夸大表示，但是至少一些附图可能是按比例绘制的。在理解附图描绘了一些示例性实施方案之后，将通过使用附图以附加特征和细节来描述和解释实施方案，在附图中：
[0010]图1是根据本公开的至少一个实施方案的一般钻井站的示意图；
[0011]图2是现有技术偏压控制单元的表示；
[0012]图3是根据本公开的至少一个实施方案的控制单元的透视图；
[0013]图4是根据本公开的至少一个实施方案的图3的控制单元的纵向截面图；
[0014]图5是根据本公开的至少一个实施方案的力与扭矩之间的关系的曲线图；
[0015]图6是根据本公开的至少一个实施方案的另一个控制单元的纵向截面图；
[0016]图7是根据本公开的至少一个实施方案的控制单元上的可移动鼻形件(nosepiece)的纵向截面图；
[0017]图8是根据本公开的至少一个实施方案的使控制单元偏压的方法的方法图；
[0018]图9是根据本公开的至少一个实施方案的图8的方法的另一个方法图；以及
[0019]图10是根据本公开的至少一个实施方案的使控制单元偏压的方法的再另一方法图。
具体实施方式
[0020]本公开总体上涉及用于使控制单元偏压的装置、系统和方法。图1示出了用于钻取地层101以形成井筒102的钻井系统100的一个示例。钻井系统100包括钻机103，所述钻机用于转动向下延伸到井筒102中的钻具组件104。钻具组件104可以包括钻柱105、井底组件(“BHA”)106和钻头110，所述钻头附接到钻柱105的井下端。
[0021]钻柱105可以包括通过工具接头109端到端连接的钻杆108a的若干接头。钻柱105通过中心孔口传输钻井液并将旋转动力从钻机103传输到BHA 106。在一些实施方案中，钻柱105还可以包括附加部件，诸如短节、短钻杆等。钻杆108提供液压通道，通过所述液压通道从地面泵送钻井液。钻井液通过钻头110中具有选定尺寸的喷嘴、喷射口或其他孔口排出以用于冷却钻头110和其上的切割结构并用于在钻井时将钻屑从井筒102中提升出来。
[0022]BHA 106可以包括钻头110或其他部件。示例性BHA 106可以包括附加的或其他部件(例如，联接在钻柱105与钻头110之间)。附加BHA部件的示例包括钻铤、稳定器、随钻测量(“MWD”)工具、随钻测井(“LWD”)工具、井下马达、管下扩孔器、截面铣鞋、液压断开器、震击器、振动或阻尼工具、其他部件或上述的组合。
[0023]通常，钻井系统100可以包括其他钻井部件和附件，诸如特殊阀(例如，方钻杆阀、防喷器和安全阀)。包括在钻井系统100中的附加部件可以被认为是钻具组件104的一部分、钻柱105或BHA 106的一部分，这取决于它们在钻井系统100中的位置。
[0024]BHA 106中的钻头110可以是适合于剥蚀井下材料的任何类型的钻头。例如，钻头110可以是适合于钻取地层101的钻头。用于钻取地层的钻头的示例性类型是固定切削齿或刮刀钻头。在其他实施方案中，钻头110可以是用于去除金属、复合材料、弹性体、其他井下材料或其组合的铣鞋。例如，钻头110可以与造斜器一起使用以磨铣进入衬在井筒102上的套管107。钻头110也可以是用于磨铣掉井筒102内的工具、塞子、水泥、其他材料或它们的组合的平头铣鞋。使用铣鞋形成的切屑或其他钻屑可能会被提升到地面或者可能允许落入井下。
[0025]图2表示可以包括在BHA(诸如图1的BHA 106)中的常规旋转式导向单元212的实施方案。控制单元214可以位于器械承载器216内部。控制单元214可以包括上部叶轮218和下部叶轮220。上部叶轮218包括多个上部叶轮翅片222
‑
1，而下部叶轮220包括多个下部叶轮翅片222
‑
2。上部叶轮翅片222
‑
1和下部叶轮翅片222
‑
2可以被取向成使得上部叶轮218沿与下部叶轮220不同的方向旋转。
[0026]上部叶轮218联接到上部电扭矩发生器224
‑
1，所述上部电扭矩发生器将来自上部叶轮218的旋转的扭矩传输到控制单元214。下部叶轮220还联接到下部电扭矩发生器224
‑
2，所述下部电扭矩发生器将来自下部叶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制系统，其包括：主轴；管状主体，所述管状主体能够相对于所述主轴旋转；扭矩传递单元，所述扭矩传递单元具有附接到所述主轴的第一构件和附接到所述管状主体的第二构件，所述第一构件具有第一支承表面并且所述第二构件具有第二支承表面，所述第一支承表面和所述第二支承表面以一定摩擦力彼此接触；以及扭矩发生器，所述扭矩发生器被配置为向所述主轴施加扭矩。2.根据权利要求1所述的控制单元，所述管状主体包括多个翅片。3.根据权利要求2所述的控制单元，其还包括与所述扭矩传递单元相邻的第二扭矩传递单元，所述第二扭矩传递单元具有附接到所述主轴的第一支承构件和附接到所述管状主体的第二支承构件。4.根据权利要求1所述的控制单元，所述摩擦力取决于所述第一构件与所述第二构件之间的摩擦力。5.根据权利要求1所述的控制单元，所述摩擦力与最小转速以上的转速无关。6.根据权利要求1所述的控制单元，其还包括偏压元件，所述偏压元件用一定力维持所述第一构件抵靠所述第二构件的位置。7.根据权利要求6所述的控制单元，所述偏压元件选自包括弹性构件、顺从性构件、圆锥垫圈、截头圆锥垫圈、贝氏弹簧、螺旋弹簧、板簧、液压活塞和气动活塞的组。8.根据权利要求1所述的控制单元，所述管状主体旋转地连接到钻头。9.一种用于使控制单元偏压的方法，其包括：使管状主体以一定的转速旋转，所述管状主体连接到扭矩传递单元的第一构件，所述扭矩传递单元的第二构件刚性地附接到与所述管状主体同轴的主轴；使用偏压元件抵靠所述第二构件施加力；通过使所述第一构件抵靠所述第二构件滑动来在所述主轴上施加第一扭矩；以及使用扭矩发生器在所述主轴上施加第二扭矩。10.根据权利要求9所述的方法，其中施加所述第一扭矩取决于抵靠在所述第二构件上的所述力。11.根据权利要求9所述的方法，其中使所述管状主体旋转包括使所述管状主体相对于所述主轴以最小转速旋转。12.根据权利要求11所述的方法，其中当所述转速大于所述最小转速时，施加所述第一扭矩与所述转速无关。13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：