[发明专利]具有流动控制阀的钻井系统

说明书

背景技术

油气流体(例如石油和天然气)通过穿透含油气地层的钻井而从地下地质地层(称为：储层)获得。受控的导向或定向钻井技术用在石油、水以及气体工业中以到达不是位于井口正下方的资源。当准备井筒或者一系列具有弯折或者其它类型的偏斜井筒段的井筒时，多种导向系统已经用于在钻井方向上提供控制。

发明内容

总体上，本公开提供了一种在多种应用中用于钻井筒或者其它类型的井眼的系统和方法。导向系统设计有多个伸缩板，其可以选择性地在侧向方向上被致动以相对于该导向系统施加侧向力。侧向力的施加用于对钻头导向。放置阀系统以在压力下以使得钻头能够被导向的方式控制致动流体输送到各个伸缩板。通过控制致动流体在压力下流动到在特定角度位置处的特定的导向伸缩板，阀系统允许沿着希望的曲线钻井。通过阻止将伸缩板暴露到加压的致动流体，阀系统还允许沿着希望的轨迹(例如，直线轨迹)钻井。

但是，很多修改是可能的，而不会实质性背离本公开的教导。因此，这样的修改旨在被包括在下文的权利要求书所定义的本公开的范围内。

附图说明

特定的实施例将在下文参考附图进行描述，其中，相同的附图标记表示相同的元件。但是应该理解，附图说明了本文描述的各种实施例且不意味着限制本文描述的各种技术的范围，附图包括：

图1是根据本公开的一个实施例的井场系统，其中，可以使用导向系统的实施例；

图2是根据本公开的一个实施例的用于定向钻井的导向系统的一个实例的示意性图；

图3是根据本公开的一个实施例的可以与导向系统一起使用的阀系统的一个实例的分解视图；

图4是根据本公开的一个实施例的图3中说明的阀系统的组装形式的另一个图；

图5是根据本公开的一个实施例的阀系统的图，该阀系统处于开式流动位置以使得导向系统能够沿着希望路径导向；

图6是根据本公开的一个实施例的处于开式流动位置的阀系统的另一个图；

图7是根据本公开的一个实施例的阀系统的图，该阀系统处于闭式流动位置以有助于该导向系统沿着预定的轨迹(如直线轨迹)导向；以及

图8是根据本公开的一个实施例的处于闭式位置的阀系统的另一个图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了大量的细节以便理解本公开的一些实施例。但是，本领域的普通技术人员将理解，系统和/或方法可以不需要这些细节实施，并且来自描述的实施例的众多变化或修改是可能的。

本文的公开总体涉及一种关于导向系统的系统和方法，所述导向系统可以用于使得能够定向钻井眼(例如，井筒)。系统和方法有助于在多种应用中钻井筒或者其它类型的井眼。定向钻井通过导向系统(例如，旋转导向系统)执行，该导向系统设计有多个伸缩板，所述多个伸缩板可以选择性地在侧向方向上被致动以相对于该导向系统施加侧向力。阀系统用于在压力下以使得能够导向钻头导向的方式控制致动流体(例如，钻井泥浆)输送到各个伸缩板。例如，通过控制致动流体在压力下流动到特定角度位置处的特定导向伸缩板，阀系统可以用于沿着希望的曲线引导钻井。通过控制、例如防止将伸缩板暴露于加压的致动流体，阀系统还可以用于沿着大致直的轨迹引导钻井。换句话说，当导向系统在中性钻井模式时，阀系统可以用于提供高压致动流体的自动关断，否则其将被施加到导向伸缩板。

在一些钻井应用中，导向系统(例如，推靠式旋转导向系统)可通过将伸缩板致动到周围井筒的与目的偏转方向相反的一侧上来控制。通过使用阀系统来控制致动器、例如泥浆动力致动器，伸缩板保持与周围壁接触。举例来说，阀系统可以包括控制流体流动和施加到这些侧向定向的致动器的有关压力的旋转阀。当希望钻井方向偏转时，每一个致动器依次在与目的偏转方向相反的方向上对着周围井筒壁伸展。在沿着井筒的弯曲段导向期间，致动器伸缩板连续伸展且以平滑连续的运动缩回，使得伸缩板作用于周围井筒壁以将钻头沿着目的井路径引导。当沿着直线轨迹钻井时或者当减少轨迹的弯曲时，阀系统可以用于有效地提供关断功能，因此导向伸缩板可以缩回到径向靠内位置，而不是保持在(或者往复移动到)伸展的位置。结果，可以减少伸缩板和有关的构件的磨损。直线段的钻井以及具有希望折弯程度的某些弯曲段的钻井，可以通过调整导向系统的工作循环、全偏模式以及中性模式来控制。