[发明专利]使用磁运动转换器的井眼仪器

说明书

技术领域

本发明总体涉及磁运动转换器。更具体地，本发明涉及对通过磁相互作用将旋转运动转换成轴向运动的装置的使用，和这种装置在井眼仪器中的应用。

背景技术

钻井和维修仪器包括冲击装置。冲击装置包括将钻井液流或旋转运动转换成往复线性运动以使冲击钻头或类似装置冲击井眼的底部的钻井“冲击锤”。冲击运动至少部分地使井眼延长。例如，参见授予Cyphelly的美国专利No.4,958,690。Cyphelly的‘690专利中公开的装置将钻井液流转换成往复线性运动。

典型的往复运动装置使用诸如凸轮轴的偏心旋转装置，或者使用湍流的变化以使活塞进行往复运动，然后活塞直接提供往复输出。可以在不使任意固体表面与另一个固体表面接触的情况下产生往复运动。往复运动装置的固有缺陷之一在于来自该装置的振动被传导到与该装置相关联的其它支撑元件，例如，钻具组合(工具“串”)的多个部分。尤其当灵敏的电子装置位于往复装置附近时，这种振动可能是破坏性的，在诸如定向钻井组合的工具和随钻测井(“LWD”)仪中通常发生这种情况。诸如Cyphelly的‘690专利中所公开的震击钻具通常还具有与该震击钻具相关联的高流体压力损失，这可能会限制当考虑总系统流体压力损失时可以使用该震击钻具的井眼深度。

Pfahlert提出申请的国际专利申请出版物NO.WO2006/065155描述了用于由旋转运动生成往复线性运动的另一个装置。

还需要可以与井眼仪器一起使用的往复运动装置。

发明内容

根据本发明的一方面的定向钻井设备包括壳体，所述壳体被构造成联接到钻柱。多个磁体设置在所述壳体中，并且被构造成将旋转运动转换成往复运动。磁体被构造成通过所述往复运动将冲击施加到所述壳体。马达联接到所述磁体以使所述磁体的一部分旋转。控制系统被构造成操作所述马达，使得当所述壳体位于选定的旋转方位上时所述冲击发生。

根据本发明的另一方面的定向钻井设备包括壳体，所述壳体被构造成联接到钻柱。多个磁体设置在所述壳体中，并且被构造成将旋转运动转换成往复运动。磁体被构造成通过所述往复运动使一装置从所述壳体的中心轴线侧向伸出。马达联接到所述磁体以使所述磁体的一部分旋转。控制系统被构造成操作所述马达，使得当所述壳体位于选定的旋转方位上时所述伸出发生。

根据本发明的另一方面的液体流动遥测调节器包括壳体，所述壳体被构造成连接到仪器串。多个磁体设置在所述壳体中并被构造成将旋转运动转换成往复运动。马达联接到所述磁体以使所述磁体的一部分旋转。阀杆联接到所述磁体的往复运动部。控制系统被构造成操作所述马达，使得所述阀杆在选定时间下朝向阀座伸出以调节通过所述阀座的流体流动。根据本发明的另一方面的用于定向钻井的方法包括以下步骤：使第一磁体组件在所述钻柱内旋转。第一磁体组件操作性地与第二磁体组件相关联。第一磁体组件和第二磁体组件被构造成将所述第一磁体组件在所述钻柱内的旋转转换成所述第二磁体组件的往复运动。使所述往复运动与至少一个导向元件结合，所述至少一个导向元件与所述钻柱相关联。执行所述使第一磁体组件在所述钻柱内旋转的步骤，使得当所述钻柱位于选定的旋转方位时致动所述至少一个导向元件。

根据本发明的另一方面的用于将往复扭矩施加到钻柱的方法包括以下步骤：使第一磁体组件进行线性往复运动。第二磁体组件用于将所述第一磁体组件的线性往复运动转换成所述第二磁体组件的往复旋转运动。第二磁体组件用于在所述往复旋转运动的终点时将扭转力施加到所述钻柱

本发明的其它方面和优点将从以下说明和所附权利要求变得清楚可见。

附图说明

图1A显示通过地下岩层钻井眼的钻机和相关联的设备；

图1显示使用磁运动转换器的定向钻井导向系统的示例；

图2显示图1中所示的系统的示例性铁砧；

图3显示用于图1中所示的系统的示例性梭；

图4显示梭式驱动套筒的示例；

图5显示导向系统的另一个示例；

图6显示在图5的系统中所使用的梭的示例；

图7显示导向系统的另一个示例；

图8显示导向系统的另一个示例；

图9显示用于在图8中的系统的梭的示例；

图10显示用于通过相对旋转驱动图8的梭的齿轮；

图11显示导向系统的另一个示例；

图12显示导向系统的另一个示例；

图13显示包括使用磁运动转换器的轴向冲击发生器的钻井马达的示例；

图14显示示例性液体流动调节遥测发射器；

图15和图16显示磁扭转锤的示例；