[发明专利]利用旋转外壳和选择性可偏移驱动轴的定向钻井

说明书

背景技术

本公开大体涉及钻井操作，并且更具体涉及利用旋转外壳和选择性可偏移驱动轴的定向钻井。

由于钻井操作变得更复杂并且碳氢化合物储层相应地变得更难以到达，对将钻井组件垂直且水平地精确定位在地层中的需要增加。这种操作的一部分需要使钻井组件转向，以避免特殊地层或横穿感兴趣地层。使钻井组件转向包括改变钻井组件/钻头指向的方向。通常，这利用接触井筒壁以迫使钻井组件在井筒内偏离中心或使钻井组件的一部分维持在静止位置的接合机构来实现。不幸地，这些接合机构可能造成问题，特别是当它们必须穿过对于钻井操作期间的安全至关重要的重要机构、诸如防喷装置时。

附图说明

本公开的一些具体示例性实施例可以通过部分地参考以下描述和附图来理解。

图1是图示根据本公开的方面的示例钻井系统的示意图。

图2是图示根据本公开的方面的示例钻井系统的示意图。

图3是图示根据本公开的方面的示例钻井系统的示意图。

图4是图示根据本公开的方面的示例钻井方法的流程图

虽然本公开的实施例已经进行描绘和描述并参考本公开的示例性实施例进行限定，但是这种参考不意指对本公开进行限制，并且不推断这种限制。所公开的主题容许本领域技术人员想到且具有本公开的益处的在形式和功能上的相当多的更改、改变和等同物。本公开的描绘和描述的实施例仅仅是示例，并未穷举本公开的范围。

具体实施方式

本公开大体涉及钻井操作，并且更具体涉及利用旋转外壳和选择性可偏移驱动轴的定向钻井。

在本文中详细地描述了本公开的图示性实施例。为了清晰，不是实际实施方式的所有特征都会在此说明书中进行描述。当然，应理解，在任何这种实际实施方式的开发中，必须作出多种特定实施方式的决定，以实现特定实施方式的目标，所述实施方式将会从一种实施方式改变为另一种实施方式。此外，应意识到，这样的开发努力将会是复杂且耗时的，但仍将是本领域技术人员从事的具有本公开的益处的日常工作。

为了便于本公开的更好理解，给出了某些实施例的以下示例。以下示例绝不应当理解为限制或限定本公开的范围。本公开的实施例可以应用于水平的、垂直的、偏离的、多侧的、U形管连接、交叉、旁通(中深卡紧接合板钻进并回到下面的井中)或要不然任何类型中的地下地层中的非线性井筒。实施例可以应用于注入井和生产井，包括自然资源生产井、诸如硫化氢井、碳氢化合物井或地热井；以及用于过江隧道的井筒结构、及用于近地表结构目的的其它这种隧道井筒、或用于输送流体、诸如碳氢化合物的井筒U形管管道。在下面关于一种方式描述的实施例不意欲进行限制。

根据本公开的方面，在本文中描述了用于控制钻井组件在井筒内的方向的系统和方法。一种示例系统包含外壳和可偏移驱动轴，所述可偏移驱动轴耦接到钻头并且至少部分地设置在外壳内。如在本文中描述的，如果驱动轴的纵向轴线配置为偏离转向组件的纵向轴线，那么驱动轴可以是可偏移的。可偏移驱动轴的偏移角度可以对应于钻井组件的钻井角度。所述系统还可以包括马达，所述马达耦接到外壳，当激活时，使外壳相对于钻柱独立地旋转。如将会在下面描述的，通过使外壳在钻井操作期间相对于钻柱独立地反向旋转，可偏移驱动轴和钻头的角度位置可以保持对地静止，而不需要外壳接合井筒壁。

图1是图示根据本公开的方面的示例钻井系统100的示意图。钻井系统100包括钻架102，所述钻架102安装在地表101处并且定位在地下地层103内的井筒104上方。在示出的实施例中，钻井组件105可以定位在井筒104内，并且可以耦接到钻架102。钻井组件105可以包含钻柱106和底孔组件(BHA)107。钻柱106可以包含螺纹连接的多个区域。BHA107可以包含钻头109、测量同时钻井(MWD)装置108和转向组件114。转向组件114可以控制井筒104正在钻进的方向。鉴于本公开，本领域技术人员应意识到，井筒104将会沿垂直于钻头109的刀面110的方向钻进，所述方向对应于钻头的纵向轴线116。相应地，控制井筒104钻进的方向可以包括，控制钻头109的纵向轴线116相对于转向组件107的纵向轴线115的角度，以及控制钻头109相对于转向组件107的角定向。