[发明专利]包括可被动调节的冲击性改动构件的钻地工具及相关方法

说明书

钻地工具可以包括主体和固定到所述主体的可被动调节的冲击性改动构件。所述可被动调节的冲击性改动构件可响应于作用在所述可被动调节的冲击性改动构件上的力而在其中所述钻地工具呈现第一冲击性的第一位置和其中所述钻地工具呈现第二不同冲击性的第二位置之间移动。

优先权要求

本申请要求2015年12月17日提交的名称为“Earth-Boring Tools IncludingPassively Adjustable,Aggressiveness-Modifying Members and Related Methods”的美国专利申请序列号14/973,282的申请日的权益，其公开内容通过此引用整体并入本文。

技术领域

本公开一般涉及钻地工具和使用所述钻地工具在地层中钻井眼的系统。更具体地，所公开的实施例涉及可以包括一个或多个可被动调节的冲击性改动构件的钻地工具，所述可被动调节的冲击性改动构件配置成响应于作用在可被动调节的冲击性改动构件上的力来改动钻地工具的冲击性。

背景技术

油井(也称为“井筒”或“井眼”)用包括具有钻凿组件(也称为“井底组件(bottomhole assembly)”或“BHA”)的管状构件的钻柱来钻凿。BHA通常包括提供与各种参数相关的信息的装置和传感器，这些参数涉及钻凿操作(“钻凿参数”)、BHA的行为(“BHA参数”)以及与井筒周围的地层相关的参数(“地层参数”)。通过旋转钻柱和/或通过BHA中的钻凿马达(也称为“泥浆马达”)旋转诸如附接到BHA底端的钻头之类的钻地工具，以分解岩层以钻凿井筒。大量井筒是沿着轮廓轨迹钻凿的。例如，单个井筒可包括穿过不同类型岩层的一个或多个垂直段、偏斜段和水平段。当钻凿从诸如沙子的软地层前进到诸如页岩的硬地层或者反之时，钻机的钻速(rate of penetration，ROP)改变，并且可能导致(减少或增加)钻地工具中的过度波动或振动(横向或扭转)。ROP通常通过控制钻头的钻压(weight-on-bit，WOB)和转速(每分钟转数或“RPM”)来控制，以便控制钻头波动。WOB通过控制地面上的大钩负载(hook load)来控制，并且RPM通过控制地面上的钻柱旋转和/或通过控制BHA中的钻凿马达速度来控制。通过这种方法控制钻头波动和ROP要求钻凿系统或操作人员在地面采取行动。这种地面行动对钻头波动的影响基本上不是立即的。对于给定的WOB和钻头转速，钻头的冲击性(aggressiveness)有助于振动、回旋(whirl)和粘滑(stick-slip)。钻头的“切削深度”(Depth of Cut，DOC)，通常定义为“钻头在一次回转内轴向前进到地层中的距离”，是与钻头冲击性相关的辅助因素。控制DOC、切削元件暴露度和其它冲击性影响参数可以提供更平滑的井眼，避免刀具过早损坏，并且延长钻地工具的操作寿命。

发明内容

这里公开的内容提供了一种钻头和使用所述钻头的钻凿系统，所述钻头和钻凿系统配置成在钻凿井筒期间控制钻地工具的瞬时冲击性的变化速率。

在一些实施例中，钻地工具可以包括主体和固定到主体的可被动调节的冲击性改动构件。可被动调节的冲击性改动构件可响应于作用在可被动调节的冲击性改动构件上的力而在其中钻地工具呈现第一冲击性的第一位置和其中钻地工具呈现第二不同冲击性的第二位置之间移动。

在其它实施例中，被动调节钻地工具的冲击性的方法可以包括使力施加在固定到主体的可被动调节的冲击性改动构件上。可被动调节的冲击性改动构件可响应于作用在可被动调节的冲击性改动构件上的力而从其中钻地工具呈现第一冲击性的第一位置移动到其中钻地工具呈现第二不同冲击性的第二位置。

附图说明

虽然本公开以特别指出并清楚要求保护特定实施例的权利要求书结束，但是当结合附图阅读时，可以从以下描述更容易地确定本公开范围内的实施例的各种特征和优点，其中：

图1是包括具有根据本公开的一个实施例制造的钻地工具的钻柱的说明性钻凿系统的示意图；