[发明专利]井下可调弯头组件

说明书

一种用于井下泥浆马达(35)的弯头调节组件(300)，其包括：驱动轴壳体(110)；驱动轴(120)，该驱动轴布置在驱动轴壳体中；轴承心轴(220)；其中，所述弯头调节组件包括第一位置，该第一位置在所述驱动轴壳体的纵向轴线与所述轴承心轴的纵向轴线之间提供第一偏转角；其中，所述弯头调节组件包括第二位置，该第二位置在所述驱动轴壳体的纵向轴线与所述轴承心轴的纵向轴线之间提供第二偏转角；以及致动器组件(400)，该致动器组件被构造成响应于以下项中的至少一个的变化而在所述第一位置和第二位置之间移位所述弯头调节组件：供应到井下泥浆马达的钻井流体的流速或压力、供应到井下泥浆马达的钻井流体的压力、以及所述驱动轴壳体与轴承心轴之间的相对旋转。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月25日提交的名称为“Downhole Adjustable BendAssembly”(“井下可调弯头组件”)美国临时专利申请No.62/511,148、2017年11月7日提交的名称为“Downhole Adjustable Bend Assembly”(“井下可调弯头组件”)的美国临时专利申请No.62/582,672、以及2018年4月27日提交的名称为“Downhole Adjustable BendAssemblies”(“井下可调弯头组件”)的美国临时专利申请No.62/663,723的优先权，上述美国临时专利申请中的每一个都通过引用的方式以其整体并入本文中。

关于美国联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用

背景技术

在地层中钻井筒时，例如为了从地下地层中回收碳氢化合物或矿物，典型做法是将钻头连接到由端对端连接在一起的多个管节形成的钻柱的下端上，然后使钻柱旋转，使得钻头向下进入地下，以沿预定轨迹形成井筒。除了管节之外，钻柱通常还包括位于管节和钻头之间的、被称为钻铤的较重的管状构件。钻铤增加了施加在钻头上的重量，以提高其工作效率。通常结合到钻柱中的其它附件包括：稳定器，用于帮助维持所钻出的井筒的期望方向；和扩孔器，用于确保所钻出的井筒被维持为期望规格(即，直径)。在竖直钻井操作中，通常用顶驱或旋转工作台从地面旋转所述钻柱和钻头。钻井流体或“泥浆”通常在压力下被沿钻柱向下泵送，从钻头的表面流出而进入井筒中，然后沿钻柱与井筒侧壁之间的环空上升到地面。钻井流体可以是水基或油基的，它通常是粘性的，以增强其将井筒钻屑携带到地面的能力。钻井流体能够执行各种其它有价值的功能，包括增强钻头性能(例如，通过在压力下通过钻头中的端口喷射流体，产生泥浆射流，其被送入钻头前方的地下地层中并削弱地层)、钻头冷却、以及在井筒壁上形成保护块(以稳定并密封井筒壁)。

在一些应用中，钻出水平的和其它非竖直的或斜井筒(即“定向钻井”)，以便与仅使用竖直井筒相比促进更大程度地暴露于地下含烃地层的较大区域并从其开采。在定向钻井中，可以使用专门的钻柱部件和“井底钻具组合”(BHA)来引发、监控和控制钻头的路径中的偏差，以便产生所期望的斜构造的井筒。可以使用在钻柱的位于钻头正上方的下端处设置在BHA中的井下马达或泥浆马达进行定向钻井。井下泥浆马达可包括几个部件，例如(按顺序，从马达的顶部开始)：(1)动力段，该动力段包括定子和以可旋转方式布置在定子中的转子；(2)驱动轴组件，该驱动轴组件包括布置在壳体内的驱动轴，其中该驱动轴的上端联接到转子的下端；(3)轴承组件，该轴承组件位于驱动轴组件和钻头之间，以支撑径向载荷和推力载荷。为了定向钻井，该马达可以包括弯曲的壳体，以在钻头和BHA之间提供偏转角。钻头的下端与马达中的弯头之间的轴向距离通常被称为“钻头到弯头”距离。

发明内容