[发明专利]钻头、可旋转的切削结构、具有可调整的旋转阻力的切削结构以及相关方法

说明书

一种钻一地种工钻具地可以包括主体和至少一个可旋转的切削结构组件。所述可旋转的切削结构组件可以包括：支腿；可旋转的切削结构，所述可旋转的切削结构可旋转地耦合到所述支腿；以及阻力致动器，所述阻力致动器被配置成相对于所述支腿对所述可旋转的切削结构强加旋转阻力。钻地工具可以包括耦合到所述钻头主体的多个可旋转的切削结构组件和耦合到所述主体的多个刀片。一种钻出钻孔的方法可以包括：使钻地工具在所述钻孔内旋转；致使对所述钻地工具的至少一个可旋转的切削结构强加旋转阻力；致使将所述钻地工具的刀片推进所述钻孔的侧壁中；以及使用所述刀片对所述钻孔的所述侧壁进行侧向切削。

优先权要求

本申请要求在2016年3月4日提交的美国专利申请序列号15/060,991“DRILLBITS,ROTATABLE CUTTING STRUCTURES,CUTTING STRUCTURES HAVING ADJUSTABLEROTATIONAL RESISTANCE,AND RELATED METHODS.”的申请日的权益。

技术领域

本公开总体涉及具有可旋转的切削结构的钻地工具。本公开还涉及具有带有固定切削元件的刀片以及可旋转的切削结构的钻地工具。本公开还涉及具有带有可调整的旋转阻力的可旋转的切削结构组件的钻地工具。

背景技术

通常使用钻柱来钻出油井(井筒)。所述钻柱包括管状部件，所述管状部件具有钻井组件，所述钻井组件包括在其底端处的单个钻头。所述钻井组件还可以包括装置和传感器，所述装置和传感器提供与以下各者相关的信息：与钻井操作相关的多种参数(“钻井参数”)、钻井组件的行为(“钻井组件参数”)和与由井筒穿透的地层相关的参数(“地层参数”)。通过从钻机旋转钻柱且/或通过井底钻具组件(“BHA”)中的钻井马达(还称为“泥浆马达”)来使附接到钻井组件的底端的钻头和\或扩孔器旋转，以移除地层材料来钻出井筒。沿着非垂直的波形轨迹来钻出许多井筒，这常常称为定向钻井。举例来说，单个井筒可以包括延伸穿过不同类型的岩石地层的一个或多个垂直区段、斜井段和水平区段。

常常使用定向钻井和水平钻井来到达在相邻地层下方的目标、减少气田开发的占用空间、增加井筒中的“产油层”的长度、谨慎地与裂缝交叉、构造减压井，以及在其中不可能进行挖掘或者挖掘非常昂贵的陆地下方安装公用设施。常常使用在本领域中已知的旋转可操纵系统(“RSS”)或者钻井马达来实现定向钻井。

发明内容

本公开的一些实施方案包括钻地工具。所述钻地工具可以包括钻头主体和可旋转地耦合到所述钻头主体的至少一个切削结构组件。至少一个切削结构组件可以可旋转地安装到从钻头主体延伸的支腿，并且可操作地耦合到阻力致动器，所述阻力致动器被配置成相对于所述支腿对所述切削结构强加旋转阻力。

在额外的实施方案中，所述钻地工具可以包括钻头主体、耦合到所述钻头主体的多个滚刀组件，以及耦合到所述钻头主体的多个刀片。每个滚刀组件可以包括从所述钻头主体延伸的支腿、可旋转地耦合到所述支腿的滚刀，以及被配置成相对于所述支腿对所述滚刀强加旋转阻力的阻力致动器。

本公开的一些实施方案包括一种钻出钻孔的方法。所述方法可以包括：使钻地工具在所述钻孔内旋转；致使对所述钻地工具的至少一个滚刀强加旋转阻力；致使将所述钻地工具的一部分推进所述钻孔的侧壁中；以及使用所述钻地工具的所述部分对所述钻孔的所述侧壁进行侧向切削。

附图说明

为了详细地理解本公开，将参考结合附图进行的以下详细描述，其中已经大体上使用相同的数字标示了相同的元件，并且其中：

图1是包括钻柱的井筒系统的示意图，所述钻柱包括根据本公开的实施方案的钻地工具；

图2是根据本公开的实施方案的具有可旋转的切削结构的钻地工具的底部透视图；

图3是根据本公开的实施方案的钻地工具的支腿和可旋转的切削结构组件的部分横截面图；