控制来自旋转设备的扭矩传递的方法和系统技术方案

本发明专利技术披露在钻探作业过程中用来减小传递到井下钻具组合件和钻具组的扭矩量的系统和方法。钻具组包括可供选择的非转动部分。转动的压紧系统定位在钻具组上的第一位置处，在该位置处，系统不与钻具组转动偶联。转动的压紧系统然后移动到钻具组上的第二位置，在该位置处，系统转动地偶联到钻具组的可供选择的非转动部分。在第二位置，所述转动的压紧系统上的一个或多个杆基本上阻止钻具组的可供选择的非转动部分的转动。

Method and system for controlling torque transfer from a rotating device

The invention discloses a system and a method for reducing the amount of torque transmitted to the downhole drilling assembly and the drill assembly in the drilling operation. The drilling assembly includes an optional non rotating part. The rotating compression system is positioned at a first position on the drill assembly, where the system is not coupled to the drill assembly. The rotating compression system is then moved to a second position on the drill assembly, where the system is rotatably coupled to an optional non rotating portion of the drill assembly. At the second position, one or more of the rotating compression systems substantially prevents rotation of an optional non rotating portion of the drill assembly.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2011/043975，国际申请日为2011年7月14日，进入中国国家阶段的申请号为201180072896.9，名称为“控制来自旋转设备的扭矩传递的方法和系统”的专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
为了从地层中生产出碳氢化合物(例如，油、天然气等)，可钻探出穿透地层中含碳氢化合物的部分的井筒。可生产出碳氢化合物的地层部分通常被称作为“生产区域”。在某些情形中，被井筒穿透的地层可具有多个生产区域，它们沿着井筒位于不同的部位。一般地说，在井筒已经钻探到要求的深度之后，可进行完井操作。如此的完井操作可包括将内衬或套筒插入井筒内，并时时地用水泥将套筒或内衬粘结到位。一旦井筒按照要求(内衬、封壳、开孔或任何其他公知的完井结构)完成，可进行增产操作，以提高流入井筒的碳氢化合物的生产。某些普遍采用的增产操作的实例包括水力压裂、酸化处理、断裂酸化以及水力喷射。增产操作意在提高碳氢化合物从包围井筒的地层向井筒自身的流动，然后，可生产出碳氢化合物直到井头。在传统的钻探井孔的系统中，通过在地面上使用旋转台来转动钻具组传递的旋转动力，或通过例如使用泥浆马达从井下的泥浆流中得到的旋转动力，进行碎石作业。通过这些动力产生模式，以高速运转诸如三锥、金刚石复合片(“PDC”)的传统钻头，并在地面的旋转台处提供或通过井下的马达提供扭矩。当使用向下钻进马达(诸如泥浆马达)来产生进行钻探作业的转矩时，钻探作业过程中产生的某些扭矩会传输到钻具组而不是钻头。该不需要的扭矩传递致使钻具组不稳定。此外，这减小了递送到钻头上的扭矩，降低钻探作业的效率。因此，需要使传递到井下钻具组合件(“BHA”)的转矩最小，底部孔组件即为钻具组和盘管。附图说明部分地参照以下描述和附图，可理解本专利技术某些特殊示例的实施例。图1示出进行钻探作业的说明性系统；图2示出根据本专利技术示范性实施例的说明性改进的钻探系统；以及图3示出图2系统的俯视剖面图；图4示出根据本专利技术另一示范实施例的旋转的压紧系统；图5a和5b示出分别处于缩回和延伸状态中的根据本专利技术另一示范实施例的旋转的压紧系统；图6是图5的旋转的压紧系统的侧视图；图7示出根据本专利技术另一示范实施例的旋转的压紧系统；图8a和8b示出根据本专利技术又一示范实施例的旋转的压紧系统；图9示出处于缩回位置中的图8的可膨胀部分的突出部；图10示出处于伸出位置中的图8的可膨胀部分的突出部；图11a和11b示出根据本专利技术一示范实施例的图8的旋转的压紧系统的操作；图12a和12b示出根据本专利技术一示范实施例的图8的旋转的压紧系统的操作；图13a-d示出根据本专利技术一示范实施例的图8的旋转的压紧系统的操作。尽管已经图示地描述了本专利技术的实施例，并参照本专利技术的示范实施例予以限定，但如此的参照并不暗示对本专利技术的限制，且不能推断出如此的限制。所披露的主题内容能够在形式和功能上作出相当的修改、改变和等价物，这将为本
内技术人员在获益于本专利技术之后会想到的。本专利技术所示和所述的实施例仅是实例而已，并不穷尽本专利技术的范围。具体实施方式本专利技术的说明性实施例将在文中作详细描述。为清晰起见，并非实际实施方式的所有特征会在本说明书中描述。当然，应该认识到，在开发如此实际的实施例的过程中，可作出许多专用于实施的决定以达到特殊的实施目的，其可因实施方式之不同而变化。此外，应该认识到，如此的开发努力可能是复杂的和耗时的，但对于获益于本专利技术的本
内技术人员来说，不管怎样总是常规的任务。为了促成更好地理解本专利技术，给出了以下某些实施例的实例。但以下的实例决不被看作限制或限定本专利技术的范围。本专利技术的实施例可适用于任何类型地下地层中的水平、垂直、倾斜的或其他非笔直的井筒。实施例可适用于注入井以及包括碳氢化合物井的生产井。如文中所用的术语“偶联”用来意指间接的或直接的连接。因此，如果第一装置偶联到第二装置，则该连接可以是通过直接连接，或通过其他装置和连接物形成的间接电气连接。如文中所用的术语“井上”意指沿着钻具组或孔从远端朝向地面，而如文中所用的术语“井下”意指沿着钻具组或孔从地面朝向远端。应该理解，术语“油井钻探设备”或“油井钻探系统”无意限制用这些钻探油井的术语所描述的设备和过程的使用。术语总的还包括钻探天然气井或碳氢化合物井。此外，对于从地下回收碳氢化合物或其他材料，如此的井可用于生产、监控或注入。本专利技术总的涉及井的钻探和完井操作，具体来说，涉及减小传递到底部孔组件和钻具组的扭矩量的系统和方法。如图1所示，油井钻探设备100(为便于理解而作了简化)可包括井架105、井架地板110、绞车115(示意地用钻探线和移动块代表)、钩子120、转换接头125、钻杆转换接头(kelly joint)130、转台135、钻管140、一个或多个钻环145、一个或多个MWD/LWD工具150、一个或多个管接头(sub)155以及钻头160。泥浆泵190通过钻探流体供应管线195将钻探流体注入转换接头125内，该钻探流体供应管线195可包括立管196和水龙带(kelly hose)197。钻探流体流过钻杆转换接头130、钻管140、钻环145和管接头155，并通过钻探160内的喷口或喷嘴流出。钻探流体然后向上流过钻管140和钻孔165壁之间的环腔。钻孔165的一个或多个部分可包括一敞开孔，钻孔165的一个或多个部分可加封壳。钻管140可由多个钻管接头组成。钻管140可以是单一的额定直径和重量(即，磅每英尺)或可包括两个或多个不同额定直径和重量的接头区间。例如，在水平钻探或其他应用中，重量重的钻管接头的区间可应用在较轻重量的钻管接头的区间之上方。钻管140可供选择地包括一个或多个分布在钻管接头中的管接头155。如果纳入了一个或多个管接头155，则一个或多个管接头155可包括探测设备(例如，传感器)、通讯设备、数据处理设备或其他设备。钻管接头可以是任何合适的尺寸(例如，30英尺长)。钻探流体返回管线170使钻探流体从钻孔165返回，并将其循环到钻探流体池(未示出)，然后，钻探流体最终通过泥浆泵190再循环返回到钻探流体供应管线195。钻环145、随钻测量(“MWD”)/随钻记录(“LWD”)工具150以及钻头160的组合被称作为井下钻具组合件(或“BHA”)。该BHA还可包括钻头接头、泥浆马达(下文中讨论)、稳定器、用于各种螺纹扣型的震动装置和转换器。泥浆马达作为用来转动钻头160的旋转装置运转。BHA的不同部件可以本
内技术人员熟知的方式进行偶联，例如，通过接头来偶联。BHA、钻管140和任何纳入的管接头155的组合被称作为钻具组。在旋转钻探中，转台135可转动钻具组，或替代地，钻具组可通过顶驱动组件转动。一个或多个力传感器175可沿着钻管分布，该分布取决于系统的需要。一般地说，力传感器175可包括一个或多个传感器装置，以产生响应于材料中的物理性的力、应变或应力作出的输出信号。传感器装置可包括应变仪器件、半导体器件、光子器件、石英晶体器件，或包括将材料上或材料中的物理性的力、应变或应力转换为电信号或光信号的其他器件。在某些实施例中，力的测量可直接从力传感器175中的一个或多个传感器器件的输出中获得。在其他实施例中，力的测量可基于一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制井筒内钻具组的可供选择的非转动部分的转动的方法，该方法包括：将转动的压紧系统定位在所述钻具组上的第一位置处；其中，在所述第一位置，所述转动的压紧系统不与所述钻具组转动地偶联；以及将所述转动的压紧系统移动到所述钻具组上的第二位置；其中，在所述第二位置，所述转动的压紧系统与所述钻具组的所述可供选择的非转动部分转动地偶联；以及其中，在所述第二位置，所述转动的压紧系统上的一个或多个杆通过与第一突出组相干涉而阻止所述可供选择的非转动部分的转动，所述第一突出组附连于或一体地形成于所述井筒内的套筒。

【技术特征摘要】
1.一种控制井筒内钻具组的可供选择的非转动部分的转动的方法，该方法包括：将转动的压紧系统定位在所述钻具组上的第一位置处；其中，在所述第一位置，所述转动的压紧系统不与所述钻具组转动地偶联；以及将所述转动的压紧系统移动到所述钻具组上的第二位置；其中，在所述第二位置，所述转动的压紧系统与所述钻具组的所述可供选择的非转动部分转动地偶联；以及其中，在所述第二位置，所述转动的压紧系统上的一个或多个杆通过与第一突出组相干涉而阻止所述可供选择的非转动部分的转动，所述第一突出组附连于或一体地形成于所述井筒内的套筒。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·苏亚马查，L·伊斯特，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US