[发明专利]导向钻井方法和系统

权利要求书

1.一种用于在地层中导向钻井的方法，所述方法包括：

-使钻柱旋转调节系统调节钻柱在其每圈转动期间的旋转速度；

-使随钻测量装置(MWD)将重复测得的、在钻柱和钻头之间的井底钻具组合(BHA)的方位值传递给钻柱旋转调节系统，以将具有倾斜刀具面的钻头朝偏斜的钻井方向引导；

-其特征在于，所述随钻测量装置将井底钻具组合的每圈转动分成多个角区间，将所述井底钻具组合转过这些角区间所花费的时间的平均百分比传递给钻柱旋转调节系统，以将关于偏斜的钻井方向的角方位的信息提供给所述钻柱旋转调节系统；

其中，钻柱上端部分的每圈转动被分成多个角部分，旋转速度的调节界定主函数，该主函数表示钻柱上端部分转过各角部分所花费的时间的平均百分比。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述井底钻具组合包括使钻头绕旋转轴线旋转的井底马达，所述旋转轴线相对于钻柱旋转轴线以锐角定位，以使钻头的刀具面在井筒内的方位倾斜；所述随钻测量装置以选定的时间间隔将表示检测到的所述井底钻具组合转过各角区间所花费的时间的平均百分比的信号传递给位于地面上的钻柱旋转调节系统。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，将检测到的、所述井底钻具组合转过各角区间所花费的时间的平均百分比暂时存储在所述随钻测量装置的计算机存储器中。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述随钻测量装置以1至10分钟的时间间隔将所述信号传递到地面。

5.根据权利要求2-4中的任一权利要求所述的方法，其中，通过使用设置在所述井底钻具组合中的泥浆脉冲遥测系统，所述随钻测量装置将所述信号传递到地面。

6.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的方法，其中，所述随钻测量装置以每秒3至60次的速度检测所述井底钻具组合转过各角区间所花费的时间的平均百分比。

7.根据权利要求1－4中的任一权利要求所述的方法，其中，由所述随钻测量装置检测的、所述井底钻具组合转过各角区间所花费的时间的平均百分比界定第二函数，所述方法还包括以下步骤：将所述主函数和第二函数相互比较，根据比较结果调整对钻柱旋转速度的调节。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，主函数用参数A、B和C表示，其中，参数A界定钻柱上端部分在主函数最小时的旋转位置，参数B界定主函数的最小值和最大值之差，参数C界定钻柱上端部分的某一旋转角范围，主函数在所述旋转角范围内的平均值小于在钻柱上端部分的剩余旋转角范围内的平均值。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，第二函数用参数P、Q和R表示，其中，参数P界定所述井底钻具组合在第二函数最小时的旋转位置，参数Q界定第二函数的最小值和最大值之差，参数R界定所述井底钻具组合的某一旋转角范围，第二函数在由参数R所界定的所述井底钻具组合的所述旋转角范围内的平均值小于在所述井底钻具组合的剩余旋转角范围内的平均值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用至少一个统计特性来调整对钻柱旋转速度的调节的步骤包括：根据参数P调节参数A和/或根据参数Q调节参数B和/或根据参数R调节参数C。

11.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的方法，其中，所述随钻测量装置用三维方式测量所述井底钻具组合的方位和钻柱操作方向。