高频振荡(HFO)至少有两种类型。1型HFO是较低频率，并且通常与马达相关联。2型HFO是较高频率，并且通常与马达无关。为了减轻由于2型HFO引起的扭转应变，可以基于振荡节点位置放置HFO减轻机构，以将所述振荡节点移动到在工具或BHA的井上方向上的新方位，或移动到较不易受损坏的位置。减轻还可包括基于所述振荡节点放置能量阻尼部件。这可以在远离所述振荡节点的高位移位置处，或者可以包括在所述振荡节点处放置附加的HFO减轻机构以将所述振荡节点从安装位置移开。振荡可通过使用限流装置、流体旁路或轴向顺应元件的任何组合来减弱。体旁路或轴向顺应元件的任何组合来减弱。体旁路或轴向顺应元件的任何组合来减弱。
【技术实现步骤摘要】
用于减轻高频振荡的装置、系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年6月18日提交的美国专利申请第63/202,654号和2021年9月2日提交的美国专利申请第63/260,846号的权益和优先权，这两件申请均并入文本中。
技术介绍
[0003]当勘探或开采水、烃、地热能或其他天然资源时，可以将井筒钻入地下地层中。示例性井筒可以使用从地面设备(例如，钻机或平台)悬挂的钻柱来钻取。钻柱的底部连接到底部钻具组合，所述底部钻具组合包括一个或多个钻头或其他钻井工具，用于移除或裂解地层、执行测量、操纵BHA、与地面通信等。
[0004]在钻取井筒时，底部钻具组合经受各种力和条件，包括来自地下地层的反作用力或来自地层中或钻柱中的流体的液压力。底部钻具组合的操作和底部钻具组合上的合力可能导致底部钻具组合内的振动，并且振动的程度或幅度可能由于各种原因而变化，包括底部钻具组合或钻井工具的设计、钻柱中的流体的类型、遇到的地层或井下条件的类型、或正在执行的钻井操作。当振动发生时，原本可用于钻井的能量被转移并被转换成振动，从而降低了钻井操作的效率。结果，可能使得钻速降低，并且可能使到达目标的时间增加。振动还可能不利地影响电子部件、干扰通信或测量、或导致底部钻具组合的部件或零件的疲劳或磨损。
技术实现思路
[0005]一种用于减轻高频振荡的方法可包括识别井下系统中与沿循井筒的轨迹相关联的一个或多个接触点。基于一个或多个所识别的接触点，与井筒壁的一个或多个接触区域被识别为形成至少一个振荡节点。然后基于所述至少一个振荡节点来修改所述井下系统的设计，从而移动所述至少一个振荡节点和/或减弱与所述至少一个振荡节点间隔开的位置处的振动。
[0006]在一些实施方案中，一种用于减轻高频振荡的方法包括对与在井筒中使用的井下系统中的高频振荡相关联的弯折进行建模。基于弯折模型，识别一个或多个接触点、接触区域或振荡节点。基于振荡节点修改井下系统的设计，使得振荡节点可朝向井筒的表面移动。在一些实施方案中，这可以包括确定HFTO减轻机构的安装位置。在一些实施方案中，HFTO减轻机构可以包括安装在井下钻井系统的外表面上的耐磨带。
[0007]提供本
技术实现思路
部分是为了介绍将在具体实施方式中进一步描述的一系列概念，但不是要限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
[0008]图1是井下钻井系统的图示；
[0009]图2是高频扭转振荡的波形图的图示；
[0010]图3是井筒中的狗腿的图示；
[0011]图4是底部钻具组合的图示；
[0012]图5是底部钻具组合的示意图；
[0013]图6是HFTO减轻机构的剖视图；
[0014]图7
‑
1和图7
‑
2是狗腿的一部分的图示；
[0015]图8是用于减轻扭转振荡的方法的流程图；
[0016]图9是用于减轻扭转振荡的方法的流程图；
[0017]图10至图16是示例性井下马达的剖视图或局部剖视图；
[0018]图17是具有活塞和附接到转子顶部的壳体的流顺应组件的示意性剖视图；并且
[0019]图18是压力释放装置的示意性剖视图；并且
[0020]图19是计算系统的图示。
具体实施方式
[0021]本公开的实施方案总体上涉及用于减轻井下钻井工具的扭转振荡的装置、系统和方法。在钻井可移动期间在井下钻井系统中产生扭转振荡。扭转振荡的振荡节点可位于井下钻井系统与井筒井之间的接触点处。振荡节点处的扭转应力可能引起井下钻井系统的一个或多个结构部件失效。振荡减轻机构可放置在井下工具上的使振荡节点移动远离可能被振荡损坏的部件的位置。减弱振荡或使振荡节点远离井下钻井系统移动可有助于减少或防止由振荡节点处的扭转应力引起的结构损坏。
[0022]振荡减轻机构可以减小井下钻井与井筒壁的接触长度。振荡减轻机构可包括安装在井下钻井工具的外表面上的一个或多个固定或旋转套筒。一个或多个套筒可以在较短长度上增加井下钻井工具的外径，并且防止井下钻井工具的外表面或外表面的至少一部分接触井筒壁。这可以减小接触长度，从而改变可能在延伸接触的区域中发生的振荡节点的位置。这可有助于减少或防止由振荡节点处的扭转应力引起的结构损坏。
[0023]延伸接触点的位置可以使用井筒的计算机模型来识别。钻井操作员可以通过沿循井眼的轨迹来对弯折进行建模。基于弯折模型，钻井操作员可以识别井下钻井系统与井筒壁的接触点和接触点的长度。弯折模型可以基于环境或操作参数而变化。例如，井筒轨迹、钻压、旋转速度、工具构造、泥浆压力/流速、泥浆组成、地层强度、地层类型等可以改变钻柱上一定位置处的接触程度和摩擦量，并且因此改变是否可以形成振荡节点。在通过建模或以一些其他方式(例如，用户体验)识别接触点的情况下，钻井操作员可确定接触点是否可能与振荡节点相关联。这可以包括建模或模拟、对来自具有类似条件的补偿井或其他井的工具的分析、用户体验等。如果接触点可能与振荡节点相关联，则操作员可随后修改井下钻井系统的设计以包括减轻机构，从而将振荡节点从可能被HFTO损坏的部件移开。例如，减轻机构可使井下钻井系统的振荡节点沿井上方向移动。在一些情况下，识别节点可以用于识别阻尼机构的放置。例如，阻尼机构可以放置在多个节点之间或者与节点间隔开。然后，修改的系统可以用于执行井筒操作，例如在偏斜井筒中的钻井或补救操作。
[0024]图6示出了用于钻入地球地层101以形成井筒102的钻井系统100。钻井系统100包括钻机103，所述钻机用于转动向下延伸到井筒102中的钻井工具组件104。钻井工具组件104可包括钻柱105、底部钻具组合(BHA)106和附接到钻柱105的井下端的钻头110。
[0025]钻柱105可包括通过钻具接头109端对端连接的钻杆108的若干接头。钻柱105通过
中心孔输送钻井液，并将旋转动力从钻机103输送到BHA 106。在一些实施方案中，钻柱105还可包括附加部件，例如接头、短节等。钻杆108提供液压通道，钻井液通过该液压通道从地面泵送。钻井液通过钻头110中的喷嘴、喷口或其他孔口排出，以用于冷却钻头110和其上的切削结构、在钻井时将钻屑提升出井筒102、控制流体在井中的流入、保持井筒完整性，以及其他目的。
[0026]BHA 106可包括钻头110或其他部件。示例性BHA 106可包括附加部件或其他部件(例如，联接在钻柱105和钻头110之间)。附加BHA部件的示例包括钻铤、稳定器、随钻测量(MWD)工具、随钻测井(LWD)工具、井下马达、管下扩眼器、分段铣刀、液压断开装置、震击器、振动或阻尼工具、其他部件或前述部件的组合。BHA 106还可以包括定向工具111，例如弯曲壳体马达或旋转导向系统(RSS)。定向工具111可以包括改变钻头110的方向并由此改变井筒的轨迹的定向钻井工具。定向工具111的至少一部分可选地相对于绝对参考系保持对地静止方位，例如重力、磁北或真北。使用通过对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于减轻高频振荡(HFO)的方法，其包括：识别井下系统中与沿循井筒的轨迹相关联的一个或多个接触点；基于所识别的一个或多个接触点，识别与在所述一个或多个接触点处与所述井筒的壁的接触对应的至少一个振荡节点；以及基于所述至少一个振荡节点来修改所述井下系统的设计，从而(i)减弱与所述至少一个振荡节点间隔开的位置处的振动和/或(ii)移动所述至少一个振荡节点中的第一振荡节点。2.如权利要求1所述的方法，其中所述井下系统包括旋转导向系统，并且其中移动所述至少一个振荡节点中的所述第一振荡节点包括将所述第一振荡节点朝向所述井筒的表面移动并且从所述旋转导向系统处或下方的位置移动到所述旋转导向系统上方的位置。3.如权利要求1所述的方法，其还包括识别所述第一振荡节点处的至少一种类型的高频振荡，所述至少一种类型的高频振荡与井下马达的存在无关、与压力无关或被限于所述轨迹的弯曲部分。4.如权利要求1所述的方法，其还包括根据所修改的设计来构造所述井下系统。5.如权利要求1所述的方法，其中识别所述一个或多个接触点包括对所述井下系统在所述轨迹中的弯折进行建模。6.如权利要求5所述的方法，其中对所述井下系统的弯折进行建模包括基于所述井下系统的时间或增量旋转执行动态钻井模拟作为瞬变时间模拟。7.如权利要求5所述的方法，其还包括显示以下各项中的至少一者：(i)对所述井下系统的弯折进行建模的结果、(ii)所识别的一个或多个接触点、(iii)所识别的至少一个振荡节点、(iv)所述井下系统与所述井筒的所述壁的接触；或(v)与所述第一振荡节点相关联的振荡模式。8.如权利要求1所述的方法，其还包括基于识别到所述至少一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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