[发明专利]定向钻井

权利要求书

1.一种控制在地下地层中钻出井孔的钻井方向的方法，该方法包括：

-提供管状钻柱；

-提供钻头，所述钻头连接到钻柱的下端部，所述钻头包括形成钻头端面的机械切削装置，包括用于喷射钻井流体的多个喷嘴，所述多个喷嘴布置在相对于钻头端面的不同方位角位置处，以及包括处于钻头的进口端口与多个喷嘴之间的中间空间，每个所述喷嘴具有用于与中间空间流体连通的喷嘴进口，在钻头旋转期间，所述喷嘴进口之一相继地从所述中间空间延伸；

-当使包含固体的钻井流体经由钻柱流过多个喷嘴时，使钻头旋转从而加深井孔；以及

-当使钻头旋转时，改变流过多个喷嘴的钻井流体部分的固体含量，以使得在相应喷嘴在井孔底部的选定的第一角形扇区中时流过每个喷嘴的钻井流体部分的固体含量与当所述相应喷嘴处于井孔底部的选定的第二角形扇区中时流过所述相应喷嘴的钻井流体部分的固体含量相比相对增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，改变固体含量的步骤包括：将钻井流体引导到所述中间空间的第一区域中，以通过使用惯性作用来增加固体含量，然而在中间空间中在不同喷嘴进口上分配钻井流体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在旋转期间保持钻井流体同时流过喷嘴。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，设置具有出口构件的流动引导装置，以用于引导所述钻井流体，所述方法还包括在钻头的至少一个旋转期间将出口构件保持在对地静止的位置中。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

将流动导向件设置在中间空间中，以及

使流动导向件随着钻头一起旋转，所述流动导向件包括第一通道和第二通道，每个通道在旋转时间周期期间根据出口构件和钻头的相对旋转位置分别在上游端部处与出口构件协作，而在下游端部处与第一喷嘴进口和第二喷嘴进口协作。

6.根据权利要求1所述的方法，

其中，钻井流体中的固体的至少一部分是磁性的，以及

其中，改变固体含量的步骤包括：施加旋转磁场，以将固体的所述至少一部分改向成朝着第一角形扇区。

7.一种定向钻出井孔的系统，所述系统包括：

－钻柱元件，所述钻柱元件用于使包含固体的钻井流体流过；

－钻头，所述连接到所述钻柱元件，所述钻头包括钻头本体、形成钻头端面的机械切削装置、用于从钻柱元件接收钻井流体的进口端口、用于喷射钻井流体的多个喷嘴、以及处于进口端口与多个喷嘴之间的中间空间，所述多个喷嘴相对于钻头端面布置在不同方位角位置处，每个所述喷嘴具有用于与中间空间流体连通的喷嘴进口；以及

－改向器，所述改向器用于将所述固体的至少一部分引导到中间空间的第一区域，在钻头相对于改向器相对旋转期间，与中间空间的第二区域相比，喷嘴的进口之一相继地从所述第一区域延伸。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述改向器适于通过使用惯性作用通过将钻井流体引导到中间空间的第一区域中以增加固体含量来改变固体含量，然而在中间空间中在不同喷嘴进口上分配钻井流体。

9.根据权利要求7或8的系统，其中，所述改向器包括：

－流动引导装置，所述流动引导装置的至少一部分设置在钻柱元件中，所述流动引导装置包括出口构件，所述出口构件相对于钻头能旋转地布置，所述出口构件布置为将钻井流体引导到中间空间的第一区域中；以及

-用于控制出口构件相对于钻头的相对旋转的控制装置。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述出口构件延伸到中间空间中。

11.根据权利要求9所述的系统，还包括流动导向件，所述流动导向件以相对于钻头能旋转锁定的构造设置在中间空间中，所述流动导向件包括第一通道和第二通道，每个通道根据出口构件与钻头的相对旋转位置分别在上游端部处与出口构件协作，而在下游端部处与喷嘴进口协作。

12.根据权利要求7所述的系统，

其中，钻井流体中的所述固体的至少一部分是磁性的；以及

其中，所述改向器包括用于将固体的所述至少一部分改向成朝着中间空间的第一区域的磁体。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述磁体是相对于钻头能旋转的永久磁体，或者是带有能够产生旋转磁场的驱动器单元的电磁体。