[发明专利]用于提供对钻井装备的方向控制的设备

权利要求书

1.一种用于提供对钻井装备的方向控制的设备，所述设备包括：

液压泵，所述液压泵包括输入轴，所述输入轴被构造成从钻杆接收输入扭矩并且被构造成连接至钻井头；和

控制装置，所述控制装置被配置成改变流经所述液压泵的流体的流速；

其中，所述控制装置包括：

闭环充油系统，所述闭环充油系统包括所述液压泵和主阀，其中，在所述闭环充油系统内，所述液压泵的出口通往所述主阀，并且所述主阀包括通往所述液压泵的入口的流出管；和

孔口控制系统，所述孔口控制系统被构造成包括齿轮箱和发电机，其中，所述齿轮箱被构造成产生机械输出扭矩，以响应于来自控制处理器的输入信号来控制所述主阀的位置，并且其中，所述发电机被从所述控制处理器的输出端提供电流负载。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述孔口控制系统包括控制阀，所述控制阀设置在所述闭环系统中并连接至所述主阀；

其中，所述控制阀被构造成控制所述主阀的位置。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述控制阀被构造成基于所述控制阀两端的压力变化来改变所述主阀的位置。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主阀包括滑阀。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述齿轮箱包括机械输入端和差动输出端，所述机械输入端被构造成由钻杆驱动，所述差动输出端被构造成驱动所述发电机；并且

其中，所述齿轮箱的所述机械输出扭矩被构造成改变所述控制阀两端的压力变化。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述齿轮箱的所述机械输出扭矩与所述齿轮箱的输入/输出差动扭矩成比例。

7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述齿轮箱是行星式的。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述控制阀是瓣阀。

9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述控制处理器被配置成产生输出，该输出向所述发电机提供负载。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制阀是球阀。

11.根据权利要求1所述的设备，还包括被构造成向所述控制处理器提供输入的滚动传感器系统。

12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制处理器被配置成计算输出信号，以限制钻头扭矩和/或提供对粘滑振荡的衰减。

13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输入轴被构造成经由可旋转接头连接到钻杆的井下端；并且

其中，所述设备还包括被构造成联接至井底钻具组件的井下端。

14.一种对钻井装置提供方向控制的方法，所述方法包括：

提供液压泵，所述液压泵在其下游端处连接到井底钻具组件，并且具有上游输入轴，所述上游输入轴间接地联接到钻杆的井下端；

提供闭环油系统和孔口控制系统，所述闭环油系统包括所述液压泵和主阀，油在返回到所述泵之前被泵送通过所述主阀，所述孔口控制系统用于改变所述主阀的位置；

把与所述井底钻具组件和钻杆的定向及位置有关的输入接收到控制处理器中；

用所述控制处理器计算输出信号以限制钻头扭矩和/或提供对粘滑振荡的衰减；

将所述输出信号提供给所述孔口控制系统；

用所述钻杆驱动差动齿轮箱；

用所述齿轮箱驱动发电机；以及

将所述齿轮箱的机械输出扭矩施加到所述孔口控制系统的控制阀，以改变所述主阀的位置。