[发明专利]在井眼中使用的设备、渐进空腔式装置及钻井方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年11月29日提交的美国申请号No.13/306673的优先权，该申请全部内容在此引入作为参考。

背景技术

1.技术领域

概况来说，本发明涉及在利用渐进空腔式动力装置的井眼作业中使用的设备。

2.背景技术

为获得诸如油和气的烃类，通过使附接于钻柱端部的钻头旋转而钻出钻孔或井眼。目前钻井活动有很大比例涉及钻出斜钻孔和水平钻孔，以增大烃类开采和/或从地球岩层抽取额外的烃。目前用于钻出这样的井眼所利用的钻进系统通常采用在其底部具有钻头的钻柱，钻头由马达(通常称为“泥浆马达”或“钻进马达”)带动旋转。典型的泥浆马达包括动力部分，所述动力部分包括转子，所述转子设置在定子内部并具有带突出部的外表面，所述定子具有带突出部的内表面。这种装置在转子和定子的带突出部的表面之间形成渐进空腔。这样的马达通常被称为渐进空腔式马达或莫瓦诺型(Moineau)马达。并且，在石油工业中使用的某些泵利用了多个渐进空腔动力部分。定子通常包括金属外壳，所述金属外壳内部衬有带螺旋状轮廓或突出部的弹性体材料。转子通常包括由诸如钢的金属制成的带有螺旋状轮廓的突出部。加压钻井流体(通常被称为“泥浆”或“钻井流体”)被泵送到转子和定子突出部之间形成的渐进空腔中。被泵送到空腔中的加压流体的力使转子以行星式运动转动。

本发明在此提供了渐进空腔式马达和渐进空腔式泵，其中，转子或定子的一部分由弹性体制成或衬有弹性体，以在转子和定子之间提供充分的密封，转子和马达二者的一个部分或多个部分由金属材料制成或衬有金属材料，以减少弹性体材料上的载荷。

发明内容

在一个方面，公开了一种钻进设备，在一个构造中，所述钻进设备可包括定子和转子，所述定子具有带突出部的内表面，所述转子具有带突出部的外表面并设置在定子中，其中，带突出部的内表面和带突出部的外表面中的至少一个包括在其第一部分上的密封材料和在其第二部分上的金属表面。

在另一个方面，公开了一种钻进井眼的方法，在一个实施例中，该方法可包括：在井眼中部署钻柱，其在钻柱端部具有与钻头相联的钻进马达，其中，钻进马达包括定子和转子，所述定子具有带突出部的内表面，所述转子具有带突出部的外表面并且设置在定子中，其中，带突出部的内表面和带突出部的外表面中的至少一个包括在其第一部分上的密封材料和在其第二部分上的金属表面；和向钻进马达供给处于压力下的流体，以使转子和钻头旋转而钻进井眼。

在此披露的设备和方法的某些特征的例子概述得相当宽泛，以便可以更好地理解其下面的详细说明。当然，下文还披露有设备和方法的附加特征，其形成了附带于此的权利要求的主题。

附图说明

参照附图更好地理解本发明，其中同样的附图标记通常用来标记同样的元件，并且其中：

图1是钻进系统的正视图，所述钻进系统包括用于确定钻进井眼期间钻柱的方向的装置；

图2显示了包括依照本发明的一个实施例的混合转子和/或定子的 钻进马达；

图3显示了设置在定子中的转子的轮廓，其中转子的中间部分的外表面包括密封材料，外部分的外表面包括金属材料；

图4显示了设置在定子中的转子的轮廓，其中定子的中间部分包括密封材料，外部分包括金属材料；

图5显示了其中间部分包括一层均匀的密封材料的转子；

图6显示了其中间部分包括一层非均匀的密封材料的转子；

图7显示了其中间部分包括一层均匀的密封材料的定子；和

图8显示了其中间部分包括一层非均匀的密封材料的定子。

具体实施方式