定向钻井系统技术方案

一种定向钻井组件包括井下柱塞和井上柱塞。井下柱塞的井下柱塞直径小于井上柱塞直径的井上柱塞直径。这可以允许井下柱塞和/或井上柱塞更靠近钻头，从而提高系统的最大DLS。从而提高系统的最大DLS。从而提高系统的最大DLS。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定向钻井系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]不适用

技术介绍

[0003]井下钻井作业可以使用定向钻井来改变井眼的轨迹。定向钻井组件可以延伸柱塞以接触井孔壁。这可能会导致钻头偏离直线路线。通过定时柱塞延伸，可以控制井眼的轨迹。

技术实现思路

[0004]在一些实施例中，定向钻井组件包括具有第一柱塞直径的第一柱塞和位于第一柱塞的井上(uphole)的具有第二柱塞直径的第二柱塞。第一柱塞直径不同于第二柱塞直径。在一些实施例中，柱塞支撑件包括在第一柱塞和第二柱塞之间以侧向角度延伸的外表面。在一些实施例中，第一柱塞的第一柱塞面积不同于第二柱塞的第二柱塞面积。
[0005]提供本概述是为了介绍将在详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。本公开的实施例的附加特征和方面将在本文中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过这些实施例的实践来了解。
附图说明
[0006]为了描述可以获得本公开的上述和其他特征的方式，将参考附图中示出的本公开的具体实施例进行更具体的描述。为了更好地理解，在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。虽然一些附图可能是概念的示意性或夸大的表示，但是至少一些附图可以按比例绘制。应当理解，附图描绘了一些示例性实施例，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释这些实施例，在附图中:
[0007]图1是根据本公开的至少一个实施例的示意性钻井系统的表示；
[0008]图2是根据本公开的至少一个实施例的定向钻井组件的透视图的表示；
[0009]图3是根据本公开的至少一个实施例的另一个定向钻井组件的侧视图的表示；
[0010]图4
‑
1是根据本公开的至少一个实施例的处于缩回位置的井下钻井组件的纵向截面图的表示；
[0011]图4
‑
2是处于伸出位置的图4
‑
1的井下钻井组件的纵向截面图的表示；
[0012]图5是根据本公开的至少一个实施例的柱塞支撑件的表示；
[0013]图6是根据本公开的至少一个实施例的另一柱塞支撑件的表示；和
[0014]图7是根据本公开的至少一个实施例的用于制造定向钻井组件的方法的表示。
具体实施方式
[0015]本公开总体上涉及用于定向钻井组件的装置、系统和方法。在本公开的一些实施
例中，定向钻井组件包括井上柱塞和井下柱塞。井上柱塞可以具有与井下柱塞不同的直径。例如，在至少一个实施例中，井下柱塞可以具有比井上柱塞更小的直径。这可以允许井下柱塞和/或井上柱塞位于更靠近钻头的位置。将井下柱塞和/或井上柱塞移近钻头可以改善定向钻井组件的最大狗腿严重度(DLS)。
[0016]图1示出了用于钻地层101以形成井眼102的钻井系统100的一个示例。钻井系统100包括钻机103，钻机103用于转动向下延伸到井眼102中的钻井工具组件104。钻具组件104可包括钻柱105、井底组件(“BHA”)106和附接到钻柱105的井下端的钻头110。
[0017]钻柱105可以包括通过工具接头109端对端连接的钻杆108的几个接头。钻柱105通过中心孔传输钻井液，并将旋转动力从钻机103传输到BHA106。在一些实施例中，钻柱105可以进一步包括附加部件，例如短接头、短节等。钻杆108提供液压通道，钻井液通过该液压通道从地面泵出。钻井液通过钻头110中选定尺寸的喷嘴、喷口或其它孔口排出，用于冷却钻头110和其上的切割结构，以及用于在钻井时将钻屑提升出井眼102。
[0018]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的部件(例如，联接在钻柱105和钻头110之间)。附加的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、扩孔器、断面铣刀、液压分离装置、震击器、振动或阻尼工具、其他部件或前述部件的组合。BHA 106还可以包括旋转转向系统(RSS)。RSS可包括定向钻井工具，其改变钻头110方向，从而改变井眼轨迹。RSS的至少一部分可维持相对于绝对参考系(例如重力、磁北和/或真北)的地球静止位置。使用利用对地静止位置获得的测量值，RSS可以定位钻头110，改变钻头110的路线，并且在计划的轨迹上引导定向钻井工具。
[0019]通常，钻井系统100可包括其他钻井部件和附件，例如特殊阀门(例如，方钻杆旋塞、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井工具组件104、钻柱105的一部分，或者BHA 106的一部分，这取决于它们在钻井系统100中的位置。
[0020]BHA 106中的钻头110可以是适于降解井下材料的任何类型的钻头。例如，钻头110可以是适于钻地层101的钻头。用于钻探地层的钻头的示例类型是固定切割器或刮刀钻头。在其它实施例中，钻头110可以是用于移除金属、复合材料、弹性体、其它井下材料或其组合的磨机。例如，钻头110可以与造斜器一起使用，以钻入为井眼102加衬的套管107中。钻头110也可以是用于磨掉井眼102内的工具、堵塞物、水泥、其他材料或其组合的废料磨。使用磨机形成的碎屑或其他切屑可能会被提升到地面，或者可能会落到井下。
[0021]图2是定向钻井组件213的透视图，包括钻头210和连接的RSS 211的实施例的井下端。钻头210可以包括钻头体212，多个刀片214可以从钻头体212伸出。至少一个刀片214可以具有连接到其上的多个切割元件216。在一些实施例中，至少一个切割元件可以是平面切割元件，例如剪切切割元件。在其他实施例中，至少一个切割元件可以是非平面切割元件，例如圆锥形切割元件(例如，STINGER
TM
切割元件)或脊形切割元件(例如，AXE
TM
切割元件)。
[0022]RSS 211可以包括一个或多个转向装置220。例如，在所示的实施例中，RSS 211包括甚至围绕RSS 211的圆周间隔开的三个转向装置220。在一些实施例中，转向装置220可包括一个或多个柱塞222、223，柱塞222、223可被致动以从钻头210和RSS 211的纵向轴线224沿径向方向移动。在其他实施例中，转向装置220可以是或包括从纵轴224沿径向方向移动的可致动表面或斜面。钻头210和RSS 211可以围绕纵向轴线224旋转，并且一个或多个转向
装置220可以随着旋转以定时方式致动，以在垂直于纵向轴线224的方向上推动钻头210。
[0023]在所示的实施例中，转向装置220包括井下柱塞222和井上柱塞223。井下柱塞222可能比井上柱塞223更靠近钻头210。传统上，井下柱塞222可以与井上柱塞223具有相同的尺寸(例如，面积、直径)。在一些实施例中，井下柱塞222可以与井上柱塞223具有不同的尺寸。在至少一个实施例中，不同尺寸的柱塞222、223可以允许井下柱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种帮助钻头转向的定向钻井组件，包括:包括纵向轴线的壳体；第一柱塞，该第一柱塞远离壳体延伸并包括第一柱塞面积，该第一柱塞被构造成横向于纵向轴线延伸以使所述钻头转向；和第二柱塞，该第二柱塞位于所述第一柱塞的井上，第二柱塞远离所述壳体延伸并包括第二柱塞面积，第二柱塞被构造成横向于所述纵向轴线延伸以使所述钻头转向，其中第一柱塞面积小于第二柱塞面积。2.根据权利要求1所述的定向钻井组件，其中第一柱塞面积是第二柱塞面积的75％或更小。3.根据权利要求1所述的定向钻井组件，其中第一柱塞面积是第二柱塞面积的50％或更小。4.一种定向钻井组件，包括:包括外表面的柱塞支撑件；延伸穿过柱塞支撑件的第一柱塞；和第二柱塞，该第二柱塞位于第一柱塞的井上并延伸穿过所述柱塞支撑件，其中柱塞支撑的外表面在第一柱塞和第二柱塞之间以侧向角度延伸。5.根据权利要求4所述的定向钻井组件，其中所述外表面的纵向边缘沿井上并远离第一柱塞延伸轴线延伸。6.根据权利要求4所述的定向钻井组件，第一柱塞包括第一柱塞直径，第二柱塞包括第二柱塞直径，其中第一柱塞直径小于第二柱塞直径。7.根据权利要求6所述的定向钻井组件，第一柱塞和第二柱塞之间的直径百分比小于50％。8.根据权利要求4所述的定向钻井组件，所述柱塞支撑件包括:在第一柱塞的第一周边和所述外表面之间的第一边缘偏移；和在第二柱塞的第二周边和所述外表面之间的第二边缘偏移，其中第一边缘偏移与第二边缘偏移相同。9.根据权利要求4所述的定向钻井组件，所述柱塞支撑件包括:...

【专利技术属性】
技术研发人员：J科钱恩，R塞德杰曼，A迈克利兹，D李，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：