[发明专利]钻柱在定向钻井的滑动模式期间的优化的旋转

说明书

背景

本公开大体涉及钻井操作，并且更具体地，涉及钻柱在定向钻井操作的滑动模式期间的优化的旋转。

一般来说，钻柱可从地面开始旋转以使钻头在钻井期间旋转。在某些定向钻井应用中，使用具有弯外壳的井下泥浆电机来旋转钻头，同时暂停从地面对钻柱施加任何旋转。当泥浆电机用于旋转钻头，并且当钻头的穿透速度相对低的时候，钻柱的一部分可变成静止的并且导致形成静摩擦。可通过按压钻柱直到所存储的能量大于静摩擦力来破坏静摩擦。当所存储的能量被释放时，将使所述能量传递至钻头，这可能会损害钻头。在某些现有操作中，可使钻柱部分地旋转以防止钻柱变成静止的。然而，用于控制钻柱的部分旋转的现有机构能量效率低下。

附图

通过部分参照以下描述和附图，可以理解本公开的一些具体示例性实施方案。

图1是图示了根据本公开各方面的示例定向钻井系统的图。

图2是图示了根据本公开各方面的示例信息处理系统的图。

图3A和3B是图示了根据本公开各方面的示例定向钻井系统模型的图。

图4A和4B是图示了根据本公开各方面的优化的转矩输入和控制信号的图。

图5是图示了根据本公开各方面的示例控制系统的图。

图6是图示了根据本公开各方面的示例控制系统的图。

虽然已参照本公开的示例性实施方案来绘示、描述及界定本公开的实施方案，但这种参照并不暗示对本发明的限制，且不应推断出存在此种限制。所公开的主题能够在形式和功能上作出相当多的修改、更改及等效物，如相关领域的和受益于本公开的技术人员将想到的。本公开的所绘示及所描述的实施方案仅为示例，且并本公开中已描绘和描述的实施方案仅仅是实施例，而且并未详尽说明本发明的范围。非穷举本公开的范围。

详述

本公开大体涉及钻井操作，并且更具体地，涉及钻柱在定向钻井操作的滑动模式期间的优化的旋转。

本公开的说明性实施方案在本文中详细描述。为了清楚起见，在本说明书中可能并不描述实际实现方式的全部特征。当然应当理解，在任何此类实际实施方案的发展中，必须做出许多与实现方式相关的决定以实现特定实现方式目标，这些目标因实现方式的不同而不同。此外，还应当理解，这样的开发工作可能是复杂而耗时的，但是对于受益于本公开的本领域技术人员而言，却是进行设计的常规任务。

为了便于更好地理解本公开，给出了某些实施方案的下列实施例。下列实施例决不限制或界定本公开的范围。本公开的实施方案可应用于任何类型的地层中的水平井眼、垂直井眼、倾斜井眼、分支井眼、u形管连接件、交会处、旁路(在中间深度的被卡落物周围钻探并且回到下面的井中)或相反非线性的井眼。实施方案可应用于注入井和生产井，包括自然资源生产井诸如硫化氢、碳氢化合物或地热井；以及用于跨河隧道的钻孔构造和其他此类用于近地面构造目的的隧道钻孔或用于输送流体诸如碳氢化合物的钻孔u形管道。以下相对于一种实现方式所述的实施方案并非旨在进行限制。

现代石油钻井和生产操作需要与井下参数和情况有关的信息。存在几种方法进行井下信息收集，包括随钻测井(“LWD”)和随钻测量(“MWD”)。在LWD中，通常在钻井过程中收集数据，从而避免移除钻井组件以插入电缆测井工具的需要。因此，LWD允许钻探机进行准确的实时修正或校正，以优化性能同时使停机时间最小化。MWD是用于在钻井继续时用于测量与钻井组件的移动和位置有关的井下情况的术语。LWD更多地集中于岩层参数测量。虽然MWD与LWD之间可能存在区别，但术语MWD和LWD通常互换使用。为了本公开的目的，使用了术语LWD，但应理解，此术语包括岩层参数的收集和关于钻井组件的移动和位置的信息收集。

如本文所用的术语“耦合”旨在表示间接连接或直接连接。因此，如果第一装置耦合至第二装置，那么所述连接可以通过直接连接来实现或通过间接机械或电连接经由其他装置和连接件来实现。类似地，如本文所使用的术语“通信地耦合”旨在表示直接或间接的通信连接。这种连接可以是有线的也可以是无线的连接诸如以太网或LAN。这种有线的和无线的连接是本领域技术人员熟知的且因此不在本文详细论述。因此，如果第一装置通信地耦合至第二装置，那么所述连接可以通过直接连接来实现或通过间接连接经由其他装置和连接件来实现。不定冠词“一”或“一个”在本文中定义成表示所介绍元件中的一个或超过一个。