流体静力可致动系统及相关方法技术方案

一种诸如井底组件的系统，具有：中心体(18)；至少一个流体静力可致动组件(50)，其配置成从中心体(18)径向向外延伸，该流体静力可致动组件(50)具有暴露于流体静力压下的至少一个活塞体(76)；多个被动结构(54)，每个被动结构被配置成从中心体(18)径向向外延伸；并且与至少一个流体静力可致动组件(50)和多个被动结构中的另一个在周向上间隔开。动结构中的另一个在周向上间隔开。动结构中的另一个在周向上间隔开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体静力可致动系统及相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年12月16日提交的美国临时专利申请No.62/948,688的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
[0003]专利技术背景
[0004]本专利技术总体上涉及钻井系统，并且更具体地，涉及井下钻井工具。
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[0005]本专利技术总体上涉及钻井系统，并且更具体地，涉及井下钻井工具。
2.
技术介绍

[0006]井通常被钻入地面或海底中，以开采石油和天然气的天然沉积物，以及被困在地壳的地质构造中的其他所需材料。可以使用附接到钻柱下端的钻头来钻井。钻井泥浆可以通过钻柱向下泵送到钻头。钻井泥浆润滑和冷却钻头，并将钻柱与井壁之间的环形空间的钻屑带回地面。
[0007]对于成功的石油和天然气勘探来说，控制钻探方向和收集关于被钻孔穿透的地下地层的信息是有益的。例如，为了控制钻井方向，旋转导向系统(RSS)经常用于钻井应用中，以允许沿着预定路径精确放置井筒。收集的关于地下地层的信息能够包括地层压力和地层渗透性的测量结果。这些测量结果可用于预测地下地层的生产能力和生产寿命。
[0008]已经开发了使用位于钻井系统中钻头附近的工具和装置来测量地层特性的技术。因此，在钻井过程中进行地层测量，本领域中通常使用的术语是“MWD”(随钻测量，measurement
‑
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drilling)和“LWD”(随钻测井，logging
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drilling)。MWD指的是测量钻头轨迹以及钻孔温度和压力，而LWD指的是测量地层参数或属性，例如电阻率、孔隙度、渗透率和声速等。诸如地层压力的实时数据允许钻井实体在钻井过程中做出关于钻井泥浆重量和成分的决定，以及关于钻井速度和钻压的决定。
[0009]与RSS、MWD和LWD相关的工具和装置能够包括机械和/或电子部件，以进行测量、提供动力和控制井筒形成过程。内部部件通常包含在圆柱形管中，该圆柱形管能够被压力密封，以保护它们免受井筒内存在的高流体静力压(hydrostatic pressures)的影响。此外，内部部件需要被约束在钻铤(collars)内，以使得由于井筒形成过程中的冲击和振动而造成损坏的风险被最小化。
[0010]传统上，内部部件通过钻杆和/或钻铤中的贯穿螺栓安装到钻铤上。然而，这种技术通过产生应力集中而在钻杆和/或钻铤中引入弱点，由此能够在弯曲或扭转载荷下产生疲劳裂纹。
[0011]这个问题的另一个传统解决方案是使用锁紧螺母，该锁紧螺母在内部部件上施加轴向压力，以将它们靠着固定肩部锁紧在钻铤内。这种配置的缺点是，它能够限制钻铤与内部部件之间的由例如材料特性的差异引起的热膨胀差异。此外，这种构造使得内部组件的长度发生变化，例如增加额外的部件，因为钻铤锁定特征与整个内部组件的特定长度相匹
配，因此更具挑战性。
[0012]另一种传统的解决方案是将内部部件滑入钻铤中，并通过连接到内部部件上的多个间隔安装件来支撑这些部件，其中间隔安装件使钻铤内的部件居中，并使组件的横向移动最小化。这种系统的示例在WO 2013/082376中公开，标题为“Pressure Actuated Centralizer”。在这种配置中，内部部件包括将部件的一端固定到钻铤中的相应螺纹的轴向螺纹。为了允许部件的组装和拆卸，并考虑到公差累积，在安装件与钻铤之间需要小的径向间隙或径向顺应性(radial compliance)。这种解决方案的缺点是，如果来自钻井过程的横向冲击从钻铤传递到质量小于钻铤的内部组件，则径向间隙或者能够导致冲击放大。冲击放大能够导致内部部件的加速失效。
[0013]因此，需要解决这种冲击放大并延长内部部件的寿命。

技术实现思路

[0014]本系统的一些实施例包括中心体；至少一个流体静力可致动组件，其配置成从中心体径向向外延伸，该流体静力可致动组件具有暴露于流体静力压下的至少一个活塞体；多个被动结构，每个被动结构配置成从中心体径向向外延伸；并且与至少一个流体静力可致动组件和多个被动结构中的另一个在周向上间隔开。
[0015]在本系统的一些实施例中，至少一个流体静力可致动组件包括壳体，该壳体具有配置成容纳至少一个活塞体的凹部，并且其中，所述至少一个活塞体配置成设置在壳体的凹部内，使得所述至少一个活塞体和壳体协作以在它们之间限定密封室。
[0016]本系统的一些实施例包括外部体，中心体、至少一个流体静力可致动组件和多个被动结构被设置在该外部体内，并且其中，当至少一个活塞体暴露于阈值流体静力压时，至少一个流体静力可致动组件配置成移动以接触外部体的内表面，从而相对于外部体固定中心体。
[0017]在本系统的一些实施例中，至少一个活塞体具有与室中的流体连通的第一活塞表面和与中心体外的流体连通的第二活塞表面。
[0018]在本系统的一些实施例中，第二活塞表面在外部体与中心体之间限定的环形空间中的流体连通。
[0019]在本系统的一些实施例中，第二活塞表面的表面积大于第一活塞表面的表面积。
[0020]在本系统的一些实施例中，被动结构中的每个沿中心体的圆周彼此等距离间隔开，并且与至少一个流体静力可致动组件等距离间隔开。
[0021]在本系统的一些实施例中，中心体包括纵向轴线，并且每个被动结构和流体静力可致动组件沿中心体的纵向轴线设置在基本相同的位置处。
[0022]本系统的一些实施例包括相同数量的流体静力可致动组件和被动结构。
[0023]本系统的一些实施例包括配置为耦接到至少一个活塞体的接口垫，其中，响应于至少一个活塞体在凹部内的移动，接口垫能在缩回位置与伸出位置之间相对于壳体移动。
[0024]在本系统的一些实施例中，室包括大气压下的流体。在本系统的一些实施例中，室包括环境空气。
[0025]在本系统的一些实施例中，被动结构中的至少一个包括具有弹性材料的主体。
[0026]本专利技术的流体静力可致动的锚定安装架的一些实施例包括：壳体，其配置成从具
有中心通道的中心体延伸，该壳体具有配置成容纳活塞体的凹部；活塞体，其配置成设置在壳体的凹部内，使得活塞体和壳体协作以在它们之间限定密封室，活塞体具有：第一活塞表面，其与室中的流体连通；第二活塞表面，其与室和中心体的中心通道密封隔离。
[0027]在本专利技术的流体静力可致动的锚定安装架的一些实施例中，第二活塞表面的表面积大于第一活塞表面的表面积。
[0028]本系统的一些实施例包括接口垫，该接口垫配置为耦接到活塞体，其中响应于活塞体在凹部内的移动，接口能在缩回位置与伸出位置之间相对于壳体移动。
[0029]在本专利技术的流体静力可致动的锚定安装架的一些实施例中，室包括大气压下的流体。在本专利技术的流体静力可致动的锚定安装架的一些实施例中，室包括环境空气。
[0030]在本专利技术的流体静力可致动的锚定安装架的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：中心体；至少一个流体静力可致动组件，其配置成从所述中心体径向向外延伸，所述流体静力可致动组件具有暴露于流体静力压的至少一个活塞体；多个被动结构，所述多个被动结构中的每个：配置成从所述中心体径向向外延伸；并且与所述至少一个流体静力可致动组件和所述多个被动结构中的另一个在周向上间隔开。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个流体静力可致动组件包括壳体，所述壳体具有配置成容纳所述至少一个活塞体的凹部，并且其中，所述至少一个活塞体配置为设置在所述壳体的凹部内，使得所述至少一个活塞体和所述壳体协作以在它们之间限定密封室。3.根据权利要求1或2所述的系统，包括外部体，所述中心体、所述至少一个流体静力可致动组件和所述多个被动结构被设置在所述外部体内，并且其中，当所述至少一个活塞体暴露于阈值流体静力压时，所述至少一个流体静力可致动组件被配置成移动以接触所述外部体的内表面，从而相对于所述外部体固定所述中心体。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的系统，其中，所述至少一个活塞体具有与所述室中的流体连通的第一活塞表面和与所述中心体外的流体连通的第二活塞表面。5.根据从属于权利要求3的权利要求4的系统，其中，所述第二活塞表面与在外部体和中心体之间限定的环形空间中的流体连通。6.根据权利要求4
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5中任一项所述的系统，其中，所述第二活塞表面的表面积大于所述第一活塞表面的表面积。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的系统，其特征在于，被动结构中的每个沿中心体的圆周彼此等距离间隔开，并且与所述至少一个流体静力可致动组件等距离间隔开。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的系统，其中，所述中心体包括纵向轴线，并且每个被动结构和流体静力可致动组件沿所述中心体的纵向轴线设置在基本相同的位置处。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括相同数量的流体静力可致动组件和被动结构。10.根据权利要求2
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9中任一项所述的系统，包括配置为耦接到所述至少一个活塞体的接口垫，其中响应于所述至少一个活塞体在所述凹部内的移动，所述接口垫能在缩回位置和延伸位置之间相对于所述壳体移动。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：迪泰克英国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：