[发明专利]柔性连接的切削/量规伸缩片系统

说明书

交叉引用

本申请涉及与本申请同一天提出申请的题为“COMPLIANTLY COUPLED CUTTING SYSTEM”(代理人案号临时为No.57.0865B U.S.NP 1)，该申请通过引用在此全文并入。

本申请涉及与本申请同一天提出申请的题为“MOTOR BIT SYSTEM” 的美国专利申请NO./,(代理人案号临时为No.57.0865 U.S.NP 2)，该申 请通过引用在此全文并入。

技术领域

本发明的实施例总体涉及钻井。更具体地，而不是以限制性的方式， 本发明说明了用于控制和/或利用钻头的各个部分的振动以及用于定向钻 进在地球地层/通过地球地层钻进的孔洞的系统和方法。

背景技术

用于在地球地层以及其它介质中进行钻进的钻头通常具有在钻头的 头部的牙轮和在钻头的侧部上的脊部。在钻头的侧部上的脊部通常被称为 量规伸缩片(gauge pad：或者为量规推力块)，并且可以用于将钻头的头部 上的牙轮限制或引导到通过介质的与已经由头部上的牙轮完成的路径有 关的连续路径。在一些钻头中，牙轮可以放置在量规伸缩片的所有部分或 所述量规伸缩片的一部分上。

量规伸缩片与孔洞的井壁之间的相互作用可以产生反向回转，所述相 互作用没有钻头的头部上的牙轮与井眼的切削面的相互作用明显。反向旋 转可能导致对靠近钻头的中心以及从中心向外的牙轮的损坏。

在至少两个方面中由于量规伸缩片与孔洞的井壁的反作用而损失的 能量可能被浪费掉。首先，由于损坏钻头头部上的牙轮而损失的能量是没 有施加以最大化通过介质的钻井力(因此最大化速度)的能量。其次，对钻 头头部上的牙轮的损坏最终需要替换钻头，从而降低钻井速度并增加钻井 成本。

因此，现有技术不能提供一种用于避免这些损伤力和/或使所述损伤力 仅仅发生在当在定向钻井期间对钻头进行导向时期望的侧向方向上。本发 明的实施例提供对这些及其它问题的解决方案。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于钻具组合的钻头系统。钻 头系统可以包括框架、头部和一个或多个量规伸缩片。头部可以包括与头 部的端部连接的第一多个牙轮，并且头部可以与框架连接。一个或多个量 规伸缩片可以包括第二多个牙轮，并且一个或多个量规伸缩片可以与框架 可移动地连接。

在本发明的另一个实施例中，提供了另一种用于钻具组合的钻头系 统。钻头系统可以包括第一装置、第二装置、第三装置和第四装置。第一 装置可以用于连接钻头系统与钻具组合。第二装置可以用于纵向钻进到介 质内。第三装置可以用于控制第二装置在介质中的侧向移动。第四装置用 于可移动地连接第三装置与第二装置。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种在介质中钻进井眼的方法。 所述方法可以包括以下步骤：提供钻头，其中所述钻头包括钻头头部、柔 性联接器、和一个或多个量规伸缩片。钻头头部可以具有第一多个牙轮， 柔性联接器可以与钻头头部连接，并且一个或多个量规伸缩片可以与柔性 联接器连接。所述方法还可以包括抵靠井眼的层面旋转钻头头部的步骤。

在本发明的另一个实施例中，提供了另一种用于钻具组合的钻头系 统。钻头系统可以包括框架、头部和一个或多个量规伸缩片。头部可以包 括与头部的端部连接的第一多个牙轮，并且头部可以与框架可移动连接。 一个或多个量规伸缩片可以包括第二多个牙轮，并且一个或多个量规伸缩 片可以与框架固定连接。

在本发明的另一个实施例中，提供了另一种用于钻具组合的钻头系 统。钻头系统可以包括框架、头部和一个或多个量规伸缩片。头部可以包 括与头部的端部连接的第一多个牙轮，并且头部可以与框架可移动连接。 一个或多个量规伸缩片可以包括第二多个牙轮，并且一个或多个量规伸缩 片可以与框架可移动连接。

在本发明的另一个实施例中，提供了另一种用于钻具组合的钻头系 统。钻头系统可以包括第一装置、第二装置、第三装置和第四装置。第一 装置可以用于连接钻头系统与钻具组合。第二装置可以用于纵向钻进到介 质内。第三装置可以用于控制第二装置在介质中的侧向移动。第四装置用 于可移动地连接第二装置与第一装置。