[发明专利]定向钻井系统

权利要求书

1.一种定向钻井系统，包括：

定向导向系统，其具有通过枢转点耦接至第二轴的主轴，所述第二轴被耦接至转向套筒；以及被安装于多个不同的圆周位置中的每个圆周位置处的用于与所述转向套筒接合以相对于所述主轴选择性地枢转所述转向套筒和所述第二轴的多个致动器，每个致动器包括可滑动地安装于活塞套筒内的活动元件，所述活塞套筒被定向成当在所述活塞套筒内有足够的压力被施加于所述活动元件时允许所述活动元件作用于所述转向套筒，安装在给定圆周位置的所述多个致动器中的一部分能够被致动，而安装在所述给定圆周位置的所述多个致动器中的剩余致动器保持不被致动。

2.如权利要求1所述的定向钻井系统，其中，每个致动器包括均可滑动地安装于相应的活塞套筒内的多个球。

3.如权利要求2所述的定向钻井系统，其中，所述多个致动器包括在所述转向套筒内绕着所述主轴在圆周方向上间隔开的至少三个致动器。

4.如权利要求3所述的定向钻井系统，进一步包括定位成能控制压力钻井泥浆向所述多个致动器的流动的阀。

5.如权利要求3所述的定向钻井系统，其中，所述活动元件是大致球形的球，且多个大致球形的球提供与所述转向套筒的内表面的滚动接触。

6.如权利要求2所述的定向钻井系统，其中，所述多个球中的某些球具有彼此不同的直径。

7.如权利要求1所述的定向钻井系统，其中，所述转向套筒包括至少一个表面，所述至少一个表面被成型为能以在枢转所述转向套筒期间减小接触应力的方式接收所述活动元件。

8.如权利要求1所述的定向钻井系统，其中，所述活塞套筒被定向成与所述转向套筒成非垂直的角度。

9.如权利要求1所述的定向钻井系统，其中，所述活塞套筒的横截面面积沿活塞套筒的长度变化，从而改变所述活动元件与活塞套筒之间的间隙。

10.如权利要求1所述的定向钻井系统，进一步包括配置成能监测所述活动元件在活塞套筒中的位置的传感器。

11.一种用于钻井眼的方法，包括：

准备具有通过枢转点枢接于第二轴的主轴的定向钻井系统；

将多个致动器耦接到所述定向钻井系统中，其中，每个致动器包括可滑动地安装于套筒中的球；

定向每个套筒，使得所述球沿所述套筒的受控移动使第二轴相对于主轴绕着所述枢转点枢转；

沿着每个套筒定位一个传感器，以直接监测球沿着套筒的位置；

将转向套筒连接至第二轴，其中，耦接包括将所述多个致动器绕着所述主轴在圆周方向上间隔开的位置处安装到所述主轴与所述转向套筒之间；以及

沿所述转向套筒的内表面形成至少一个凹部以便以减小接触应力的方式接收至少一个球。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：使每个致动器形成有可滑动地配置于多个相应的套筒内的多个球。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：通过以顺序方式向每个致动器选择性地施加压力钻井泥浆来控制所述球相对于所述转向套筒的内表面的移动，以便在第二轴旋转期间保持所需的钻井角度。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：将钻头耦接至第二轴并且旋转所述钻头以钻井眼。

15.如权利要求11所述的方法，其中，耦接包括：将所述多个致动器配置于所述枢转点上方。

16.如权利要求11所述的方法，其中，耦接包括：将所述多个致动器配置于所述枢转点下方。

17.如权利要求11所述的方法，其中，定向包括定向每个套筒，以便使每个球沿相应的套筒的移动能使每个球作用于所述主轴和第二轴中的至少一个。

18.如权利要求11所述的方法，进一步包括：使用压力钻井泥浆移动每个球并且使用流动控制系统的计算机控制的阀控制钻井泥浆的流动。

19.如权利要求11所述的方法，进一步包括：使每个球具有与沿转向套筒的内部的轮廓对应的形状，以提高旋转导向系统的稳定性。