Устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем и способы их использования

Номер патента: 21038

Опубликовано: 31.03.2015

Авторы: Невес Фабио, Слокьюм Александр Х.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Поршневое устройство для управления направлением бурения, содержащее

втулку, сообщающуюся по текучей среде с источником получения текучей среды;

свободно сидящий элемент, размещенный во втулке, при этом свободно сидящий элемент выполнен с возможностью перемещения во втулке между утопленным положением и выдвинутым положением; и

отклоняющую опору вблизи втулки,

причем перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры и отведение устройства от ствола скважины, а перемещение свободно сидящего элемента в утопленное положение обусловливает отсоединение свободно сидящего элемента от отклоняющей опоры при перемещении во втулку.

2. Устройство по п.1, в котором свободно сидящий элемент отклоняет устройство от стенки ствола скважины, когда находится в выдвинутом положении.

3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее отклоняющую опору вблизи втулки, при этом перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры и отведение устройства от стенки ствола скважины.

4. Устройство по п.3, в котором отклоняющая опора поворачивается вокруг штифта.

5. Устройство по п.1, в котором втулка включает в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц.

6. Устройство по п.1, в котором источник получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является насосом.

7. Устройство по п.1, в котором свободно сидящий элемент является, по существу, сферическим.

8. Роторный управляемый инструмент для направленного бурения, содержащий

вращающийся цилиндр и

одно или несколько поршневых устройств управления направлением бурения, размещенных снаружи цилиндра для направления цилиндра во время бурения скважины, каждое из поршневых устройств управления направлением бурения содержит

втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды; и

свободно сидящий элемент, размещенный во втулке,

при этом свободно сидящий элемент является перемещающимся во втулке между утопленным положением, в котором свободно сидящий элемент полностью содержится во втулке, и выдвинутым положением, в котором свободно сидящий элемент выходит из втулки, действует непосредственно на стенку скважины во время удержания отделения от втулки посредством элемента, проходящего внутрь от втулки, для блокирования дальнейшего перемещения свободно сидящего элемента.

9. Инструмент по п.8, в котором одно или несколько поршневых устройств управления направлением бурения также включают в себя отклоняющую опору вблизи втулки, при этом перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры.

10. Инструмент по п.9, в котором отклоняющая опора поворачивается вокруг штифта.

11. Инструмент по п.8, в котором втулка включает в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды.

12. Инструмент по п.8, в котором источник получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является насосом.

13. Инструмент по п.8, в котором источником получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является буровой раствор.

14. Инструмент по п.8, в котором свободно сидящий элемент является, по существу, сферическим.

15. Способ бурения искривленного ствола в скважине, включающий

создание роторного управляемого инструмента, содержащего

вращающийся цилиндр,

режущую поверхность,

одно или несколько поршневых устройств управления направлением бурения, размещенных снаружи цилиндра, каждое из поршневых устройств управления направлением бурения содержит

втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, и

свободно сидящий элемент, размещенный во втулке и удерживаемый во втулке посредством выступа, и

отклоняющую опору,

при этом свободно сидящий элемент является перемещающимся во втулке между утопленным положением, в котором свободно сидящий элемент отделен от отклоняющей опоры и выдвинутым положением, в котором свободно сидящий элемент прилагает силу к отклоняющей опоре;

вращение роторного управляемого инструмента в стволе скважины;

избирательное приведение в действие по меньшей мере одного из одного или нескольких поршней для отведения роторного управляемого инструмента от стенки ствола скважины с бурением при этом искривленного ствола в скважине.

16. Способ по п.15, в котором роторный управляемый инструмент включает в себя отклоняющую опору вблизи втулки, при этом перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры.

17. Способ по п.16, в котором отклоняющая опора поворачивается вокруг штифта.

18. Способ по п.15, в котором втулка включает в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц.

19. Способ по п.15, в котором источник получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является насосом.

20. Способ по п.15, в котором источником получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является буровой раствор.

21. Способ по п.15, в котором свободно сидящий элемент является, по существу, сферическим.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЕМ БУРЕНИЯ С ШАРИКОВЫМ ПОРШНЕМ И СПОСОБЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Изобретены устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем и способы использования этих устройств. В одном аспете изобретения создано устройство управления направлением бурения с шариковым поршнем, включающее в себя втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды, и шарик, размещенный во втулке. Шарик является перемещающимся во втулке между утопленным и выдвинутым положениями. Область техники изобретения Изобретением созданы устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем и способы использования устройств управления направлением бурения с шариковым поршнем. Предпосылки изобретения Методики бурения с управлением направлением или наклонно-направленного бурения повсеместно используют в промышленности бурения нефтяных, водных и газовых скважин для получения доступа к запасам, не находящимся непосредственно под устьем скважины. Преимущества наклоннонаправленного бурения хорошо известны и включают в себя возможность получить доступ к коллекторам там, где вертикальный доступ является сложным или невозможным (например, где нефтяное месторождение расположено под городом, водоемом или пластом, сложным для бурения), и возможность группировать устьевое оборудование многочисленных скважин на одной платформе (например, для морского бурения). С растущей потребностью в нефти, воде и природном газе необходимы усовершенствованные и более эффективные устройства и методология для извлечения природных запасов из-под земли. Сущность изобретения Изобретением созданы устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем и способы использования устройств управления направлением бурения с шариковым поршнем. В одном аспекте изобретением создано устройство управления направлением бурения с шариковым поршнем, включающее в себя втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды, и шарик, размещенный во втулке. Шарик является перемещающимся во втулке между утопленным положением и выдвинутым положением. Данный аспект может иметь несколько вариантов осуществления. Шарик может отводить устройство управления направлением бурения от стенки ствола скважины, когда находится в выдвинутом положении. Устройство управления направлением бурения с шариковым поршнем может также включать в себя отклоняющую опору вблизи втулки. Перемещение шарика в выдвинутое положение может обусловливать подъем отклоняющей опоры и отведение устройства управления направлением бурения от стенки ствола скважины. Отклоняющая опора может поворачиваться вокруг штифта. Втулка может включать в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды. Источник получения текучей среды может являться насосом. Шарик может являться металлическим шариком. В другом аспекте изобретения создан роторный управляемый инструмент, включающий в себя вращающийся цилиндр и одно или несколько устройство управления направлением бурения с шариковым поршнем, размещенных снаружи цилиндра. Каждое из устройств управления направлением бурения с шариковым поршнем включает в себя втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды, и шарик, размещенный во втулке. Шарик является перемещающимся во втулке между утопленным положением и выдвинутым положением. Данный аспект может иметь несколько вариантов осуществления. Одно или несколько устройств управления направлением бурения с шариковым поршнем могут также включать в себя отклоняющую опору вблизи втулки. Перемещение шарика в выдвинутое положение может обусловливать подъем отклоняющей опоры. Отклоняющая опора может поворачиваться вокруг штифта. Втулка может включать в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды. Источник получения текучей среды может являться насосом. Источник получения текучей среды может являться бурильной колонной с буровым раствором. Шарик может являться металлическим шариком. В другом аспекте изобретения создан способ бурения искривленного ствола скважины. Способ включает в себя создание роторного управляемого инструмента, содержащего вращающийся цилиндр,режущую поверхность и одно или несколько устройств управления направлением бурения с шариковым поршнем, размещенных снаружи цилиндра; вращение роторного управляемого инструмента в стволе скважины и избирательное приведение в действие по меньшей мере одного из одного или нескольких шариковых поршней для отведения роторного управляемого инструмента от стенки ствола скважины с бурением при этом искривленного ствола скважины. Устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем могут включать в себя втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды, и шарик, размещенный во втулке. Шарик является перемещающимся во втулке между утопленным положением и выдвинутым положением. Данный аспект может иметь несколько вариантов осуществления. Роторный управляемый инструмент может включать в себя отклоняющую опору вблизи втулки. Перемещение шарика в выдвинутое положение может обусловливать подъем отклоняющей опоры. Отклоняющая опора может поворачиваться вокруг штифта. Втулка может включать в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды. Источник получения текучей среды может являться насосом. Источник получения текучей среды может являться бурильной колонной с буровым раствором. Шарик может являться металлическим шариком. Описание чертежей Для более полного понимания сущности и задач настоящего изобретения дано подробное описание с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковыми позициями обозначены одинаковые соответствующие части на нескольких видах и на которых показано следующее: на фиг. 1 - система буровой установки, в которой можно использовать настоящее изобретение; на фиг. 2 А - сечение устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем в нейтральном положении согласно одному варианту осуществления изобретения; на фиг. 2 В - сечение устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем в выдвинутом положении согласно одному варианту осуществления изобретения; на фиг. 2 С - сечение устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем, включающим в себя канавку, обеспечивающую отвод текучей среды из втулки, согласно одному варианту осуществления изобретения; на фиг. 2D - сечение устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем с отклоняющей опорой в нейтральном положении согласно одному варианту осуществления изобретения; на фиг. 2 Е - сечение устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем с отклоняющей опорой в выдвинутом положении согласно одному варианту осуществления изобретения; на фиг. 3 - компонент компоновки низа бурильной колонны, включающий в себя устройство управления направлением бурения с шариковым поршнем согласно одному варианту осуществления изобретения; на фиг. 4 - приведение в действие устройства управления направлением бурения согласно одному варианту осуществления изобретения. Подробное описание изобретения Изобретением созданы устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем и способы использования устройств с шариковым поршнем. Некоторые варианты осуществления изобретения можно использовать в системе буровой установки. На фиг. 1 показана система буровой установки, в которой можно использовать настоящее изобретение. Буровая площадка может быть сухопутной или морской. В данном примере ствол 11 скважины бурят в подземных пластах роторным бурением хорошо известным способом. В вариантах осуществления изобретения можно также использовать наклонно-направленное бурение, как описано ниже. Бурильная колонна 12 подвешена в стволе 11 скважины и имеет компоновку 100 низа бурильной колонны, включающую в себя буровое долото 105 на своем нижнем конце. Оборудование буровой установки на поверхности включает в себя компоновку 10 вышки и платформы, установленную над стволом 11 скважины, компоновку 10, включающую в себя ротор 16, ведущую бурильную трубу 17, крюкоблок 18 и вертлюг 19. Бурильную колонну 12 вращает ротор 16, получающий мощность от не показанного средства и соединенный с ведущей бурильной трубой 17 на верхнем конце бурильной колонны. Бурильная колонна 12 подвешена на крюкоблоке 18, прикрепленном к талевому блоку (также не показано), через ведущую бурильную трубу 17 и вертлюг 19, обеспечивающий вращение бурильной колонны относительно крюкоблока. Общеизвестную систему верхнего привода можно использовать альтернативно. В примере данного варианта осуществления система на поверхности дополнительно включает в себя буровой раствор 26, хранящийся в емкости 27, оборудованной на буровой площадке. Насос 29 подает буровой раствор 26 внутрь бурильной колонны 12 через отверстие в вертлюге 19, обусловливая проход бурового раствора вниз через бурильную колонну 12, в направлении, указанном стрелкой 8. Буровой раствор выходит из бурильной колонны 12 через отверстия в буровом долоте 105 и затем циркулирует вверх через зону кольцевого пространства между внешней поверхностью бурильной колонны и стенкой ствола скважины в направлении, указанном стрелкой 9. В данном общеизвестном способе буровой раствор смазывает буровое долото 105 и уносит выбуренную породу на поверхность, возвращаясь в емкость 27 для повторной циркуляции. Компоновка 100 низа бурильной колонны показанного варианта осуществления включает в себя модуль 120 каротажа во время бурения (LWD), модуль 130 измерений во время бурения (MWD), роторную управляемую систему, двигатель и буровое долото 105. Модуль 120 каротажа во время бурения размещен в специальной утяжеленной бурильной трубе, известной в технике, и может содержать один или множество каротажных инструментов известных типов. Также должно быть понятно, что несколько модулей каротажа во время бурения и/или модулей измерений во время бурения можно использовать, например, таких как показанный модуль 120 А. (Ссылки по тексту на модуль 120 могут альтернативно означать также модуль 120 А). Модуль каротажа во время бурения выполнен с возможностью проведения измерений, обработки и хранения информации, а также обмена данными с оборудованием на поверхности. В настоящем варианте осуществления модуль каротажа во время бурения включает в себя манометр. Модуль 130 измерений во время бурения также размещен в специальной утяжеленной бурильной трубе, известной в технике, и может содержать один или несколько устройств измерения параметров бурильной колонны и бурового долота. Инструмент измерений во время бурения дополнительно включает в себя устройство (не показано), вырабатывающее электроэнергию для скважинной системы. Такое устройство может являться генератором с гидравлической турбиной, приводимой в действие потоком бурового раствора, понятно, что другие системы питания и/или батареи можно использовать. В настоящем варианте осуществления модуль измерений во время бурения включает в себя одно или несколько измерительных устройств следующих типов: устройство измерения осевой нагрузки на долото, устройство измерения крутящего момента на долоте, устройство измерения вибрации, устройство измерения ударной нагрузки, устройство измерения прихвата и проскальзывания, устройство измерения направления и устройство инклинометрии. Особенно предпочтительным является использование системы в соединении с управлением направления бурения или "наклонно-направленным бурением". В данном варианте осуществления создана роторная управляемая подсистема 150 (фиг. 1). Наклонно-направленное бурение является специальным отклонением ствола скважины от естественной траектории. Другими словами, наклонно-направленное бурение является управлением направлением бурильной колонны для ее перемещения в нужном направлении. Наклонно-направленное бурение, например, является предпочтительным в морском бурении, поскольку обеспечивает бурение многих скважин с одной платформы. Наклонно-направленное бурение также обеспечивает горизонтальное бурение через коллектор. Горизонтальное бурение обеспечивает увеличенную длину скважины, проходящей поперек коллектора, что увеличивает дебит скважин. Систему наклонно-направленного бурения можно также использовать в операции вертикального бурения. Часто буровое долото должно отклоняться от курса проектной траектории бурения вследствие непрогнозируемой природы пластов, в которых ведут проходку, или изменяющихся сил, действующих на буровое долото. Когда возникает такое отклонение, можно использовать систему наклоннонаправленного бурения для возврата бурового долота на нужный курс. Известный способ наклонно-направленного бурения включает в себя использование роторной управляемой системы ("РУС"). В РУС бурильную колонну вращают с поверхности, и устройства на забое скважины обусловливают бурение буровым долотом в нужном направлении. Вращение бурильной колонны сильно уменьшает возможность застревания или прихвата бурильной колонны во время бурения. Роторные управляемые системы бурения наклонно-направленных стволов скважин можно, в общем,классифицировать на системы "отталкивания всей компоновки" или системы "позиционирования долота". В системе позиционирования долота ось вращения бурового долота отклоняется от локальной оси компоновки низа бурильной колонны в общем направлении нового ствола. Проводку скважины осуществляют согласно обычной геометрии с тремя точками контакта, образованной верхней и нижней точками касания центратора и буровым долотом. Угол отклонения оси бурового долота в соединении с конечным расстоянием между буровым долотом и нижним центратором дает в результате условия неколлинеарности, требуемые для образования кривой. Существует много способов, которыми указанное можно получить, включающих в себя фиксированное искривление в точке компоновки низа бурильной колонны вблизи нижнего центратора или изгиб приводного вала бурового долота, распределенный между верхним и нижним центраторами. В своей идеализированной форме от бурового долота не требуют проходки вбок, поскольку ось долота непрерывно вращается на направлении искривленного ствола. Примеры роторных управляемых систем позиционирования долота и их работы описаны в патентных заявках США 2002/0011359; 2001/0052428 и патентах США 6394193; 6364034; 6244361; 6158529; 6092610 и 5113953, которые все включены в данный документ в виде ссылки. В роторной управляемой системе с отталкиванием всей компоновки обычно нет специально идентифицированного механизма для отклонения оси долота от локальной оси компоновки низа бурильной колонны; вместо этого, требуемое условие неколлинеарности получают, обусловливая приложение или одним, или обоими, верхним или нижним центраторами, эксцентрической силы или смещения в направлении предпочтительной ориентации к направлению проводки скважины. Также существует много способов, которыми указанное можно получить, включающих в себя использование невращающихся (относительно ствола) эксцентрических центраторов (подходы на основе смещения) и создающих эксцентриситет исполнительных механизмов, прикладывающих силу к буровому долоту для управления перемещением в нужном направлении. Также управление направлением получают, создавая неколлинеарность между буровым долотом и по меньшей мере двумя другими точками касания. В своей идеализированной форме от бурового долота требуется боковая проходка для выполнения криволинейного ствола. Примеры роторных управляемых систем отталкивания всей компоновки и их работы описаны в патентах США 5265682; 5553678; 5803185; 6089332; 5695015; 5685379; 5706905; 5553679; 5673763; 5520255; 5603385; 5582259; 5778992; 5971085, которые все включены в данный документ в виде ссылки. Устройство управления направлением бурения с шариковым поршнем. На фиг. 2 А показано сечение устройства 200 а управления направлением бурения с шариковым поршнем согласно одному варианту осуществления изобретения. Шарик 202 оборудован во втулке 204. Втулка включает в себя дроссельное отверстие 206 для сообщения с источником получения текучей среды. Текучая среда 208 входит в дроссельное отверстие 206 для выталкивания шарика 202 в выдвинутое положение, как показано на фиг. 2 В. Выступ 210 удерживает шарик во втулке. Когда шарик 202 находится в выдвинутом положении, шарик контактирует со стволом скважины и создает противодействующую силу, в общем, отталкивания от стенки ствола скважины, действующую как сила управления направлением бурения, которую можно использовать для управления направлением компоновки низа бурильной колонны. На фиг. 2 С показано устройство 200b управления направлением бурения с шариковым поршнем, в котором втулка 204 включает в себя канавку 212 для обеспечения отвода текучей среды из втулки 204. Канавка 212 может предпочтительно обеспечивать смазку шарика и компоновки низа бурильной колонны, в состав которой включено устройство управления направлением бурения. Кроме того, канавка 212 может помогать в создании пути текучей среды с возможностью удаления отходов в зоне поверхности стыка шарика 202 и втулки 204. На фиг. 2D показано, что устройство управления направлением бурения с шариковым поршнем 200 с может включать в себя отклоняющую опору 214, соединенную с втулкой 204 штифтом 218. Как показано на фиг. 2 Е, когда шарик 202 выдвигается, шарик 202 давит на отклоняющую опору 214, толкая отклоняющую опору 214 наружу. В некоторых вариантах осуществления пружина, такая как торсионная пружина или пружина, работающая на растяжение, может действовать, возвращая отклоняющую опору 214 в не выдвинутое положение. Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что втулку 204 можно включать в состав инструмента наклонно-направленного бурения или роторной управляемой системы 150, показанной на фиг. 1. Шарик 202 и/или отклоняющая опора 214 могут в некоторых вариантах осуществления иметь покрытие или состоять из износостойкого материала, такого как металл, резина или полимер. Например,шарик 202 и/или отклоняющая опора 214 могут быть изготовлены из стали, "быстрорежущей инструментальной стали", углеродистой стали, бронзы, меди, железа, поликристаллического синтетического алмаза(PDC), твердосплавной наплавки, керамики, карбидов, керамических карбидов, металлокерамики и т.п. Подходящие покрытия описаны, например, в патентной публикации США 2007/0202350, включенной в настоящий документ в виде ссылки. Как показано на фиг. 3, одно или несколько устройств 302 а, 302b, 302 с управления направлением бурения могут быть встроены в компонент 300 компоновки низа бурильной колонны. Например, три устройства управления направлением бурения могут быть установлены с поворотом примерно на 120 друг относительно друга. Компонент 300 компоновки низа бурильной колонн может дополнительно включать в себя блок управления (не показано) для избирательного приведения в действие устройств 302 а, 302b, 302 с управления направлением бурения. Блок управления поддерживает надлежащее угловое положение компонента 300 компоновки низа бурильной колонны относительно подземного пласта. В некоторых вариантах осуществления блок управления установлен на подшипнике, обеспечивающем свободное вращение блока управления вокруг оси компонента 300 компоновки низа бурильной колонны. Блок управления, согласно некоторым вариантам осуществления, содержит сенсорное оборудование, такое как акселерометр с измерением по трем осям и/или магнитометрические датчики для детектирования угла наклона и азимута компоновки низа бурильной колонны. Блок управления может дополнительно осуществлять связь с датчиками, расположенными в элементах компоновки низа бурильной колонны так, что датчики могут давать данные характеристик пласта или динамики бурения в блок управления. Характеристики пласта могут включать в себя информацию о прилегающем геологическом пласте, собранную устройствами ультразвуковой или радионуклидной визуализации, такими как рассмотренные в патентной публикации США 2007/0154341, включенной в настоящий документ в виде ссылки. Данные динамики бурения могут включать в себя измерения вибрации, ускорения, скорости и температуры компоновки низа бурильной колонны. В некоторых вариантах осуществления блок управления программируют на поверхности для следования нужному углу наклона и направлению. Перемещение компоновки низа бурильной колонны 300 можно измерять с использованием систем измерений во время бурения и передавать на наземное оборудование последовательными импульсами давления бурового раствора, акустическим или беспроводным способом связи или по кабельной линии. Если меняют выбранную траекторию, новые инструкции можно передавать по необходимости. Системы связи в буровом растворе описаны в патентной публикации США 2006/0131030, включенной в настоящий документ в виде ссылки. Подходящие системы поставляются под торговой маркой POWERPULSE фирмой Schlumberger Technology Corporation of SugarLand, Texas. Для поджатия компонента 300 компоновки низа бурильной колонны и всей компоновки низа бурильной колонны в нужном направлении устройство 302 а управления направлением бурения (и,если необходимо, устройства 302b и 302 с управления направлением бурения) избирательно приводят в действие с учетом угла поворота устройства 302 а управления направлением бурения. Для иллюстрации на фиг. 4 показан ствол 11 скважины в подземном пласте. Сечение компонента 300 компоновки низа бурильной колонны дано для иллюстрации размещения устройства 302 а управления направлением бурения. В данном примере оператор стремится переместить компоновку 300 низа бурильной колонны (вращающуюся по часовой стрелке) к точке 402, точке, размещенной строго по направлению оси х относи-4 021038 тельно текущего положения корпуса 300 долота. Хотя устройство 302 а управления направлением бурения должно создавать вектор силы, имеющий положительную составляющую по оси х, если устройство 302 а управления направлением бурения приводится в действие в любой точке, когда устройство 302 а управления направлением бурения расположено на противоположной стороне ствола 11 скважины от точки 402 (т.е. между точками 404 и 406), устройство 302 а управления направлением бурения должно создавать силу максимальной величины в направлении оси х, когда приведено в действие, в точке 408. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления приведение в действие устройства 302 а управления направлением бурения является приблизительно периодическим или синусоидным, при этом устройство 302 а управления направлением бурения начинает развертывание при проходе устройством управления направлением бурения точки 404, достигает максимального развертывания в точке 408 и втягивается за точкой 406. В некоторых вариантах осуществления поворотный клапан (также именуемый звездообразным клапаном) можно использовать для избирательного приведения в действие устройств 302 а (и 302b, и 302 с) управления направлением бурения. Подходящие поворотные клапаны описаны в патентах США 4830244; 5553878; 7188685 и в патентной публикации США 2007/0242565. Включение в состав в виде ссылки. Все патенты, опубликованные патентные заявки и другие ссылки в данном документе однозначно полностью включены в виде ссылки в настоящий документ. Эквиваленты. Специалисты в данной области техники должны рассматривать или быть способными индивидуализировать не более чем по рутинному опыту многие эквиваленты конкретных вариантов осуществления изобретения, описанные в данном документе. Такие эквиваленты заключены в следующей формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Поршневое устройство для управления направлением бурения, содержащее втулку, сообщающуюся по текучей среде с источником получения текучей среды; свободно сидящий элемент, размещенный во втулке, при этом свободно сидящий элемент выполнен с возможностью перемещения во втулке между утопленным положением и выдвинутым положением; и отклоняющую опору вблизи втулки,причем перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры и отведение устройства от ствола скважины, а перемещение свободно сидящего элемента в утопленное положение обусловливает отсоединение свободно сидящего элемента от отклоняющей опоры при перемещении во втулку. 2. Устройство по п.1, в котором свободно сидящий элемент отклоняет устройство от стенки ствола скважины, когда находится в выдвинутом положении. 3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее отклоняющую опору вблизи втулки, при этом перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры и отведение устройства от стенки ствола скважины. 4. Устройство по п.3, в котором отклоняющая опора поворачивается вокруг штифта. 5. Устройство по п.1, в котором втулка включает в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц. 6. Устройство по п.1, в котором источник получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является насосом. 7. Устройство по п.1, в котором свободно сидящий элемент является, по существу, сферическим. 8. Роторный управляемый инструмент для направленного бурения, содержащий одно или несколько поршневых устройств управления направлением бурения, размещенных снаружи цилиндра для направления цилиндра во время бурения скважины, каждое из поршневых устройств управления направлением бурения содержит втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды; и свободно сидящий элемент, размещенный во втулке,при этом свободно сидящий элемент является перемещающимся во втулке между утопленным положением, в котором свободно сидящий элемент полностью содержится во втулке, и выдвинутым положением, в котором свободно сидящий элемент выходит из втулки, действует непосредственно на стенку скважины во время удержания отделения от втулки посредством элемента, проходящего внутрь от втулки, для блокирования дальнейшего перемещения свободно сидящего элемента. 9. Инструмент по п.8, в котором одно или несколько поршневых устройств управления направлением бурения также включают в себя отклоняющую опору вблизи втулки, при этом перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры. 10. Инструмент по п.9, в котором отклоняющая опора поворачивается вокруг штифта. 11. Инструмент по п.8, в котором втулка включает в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды. 12. Инструмент по п.8, в котором источник получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является насосом. 13. Инструмент по п.8, в котором источником получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является буровой раствор. 14. Инструмент по п.8, в котором свободно сидящий элемент является, по существу, сферическим. 15. Способ бурения искривленного ствола в скважине, включающий создание роторного управляемого инструмента, содержащего вращающийся цилиндр,режущую поверхность,одно или несколько поршневых устройств управления направлением бурения, размещенных снаружи цилиндра, каждое из поршневых устройств управления направлением бурения содержит втулку, сообщающуюся текучей средой с источником получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, и свободно сидящий элемент, размещенный во втулке и удерживаемый во втулке посредством выступа, и отклоняющую опору,при этом свободно сидящий элемент является перемещающимся во втулке между утопленным положением, в котором свободно сидящий элемент отделен от отклоняющей опоры и выдвинутым положением, в котором свободно сидящий элемент прилагает силу к отклоняющей опоре; вращение роторного управляемого инструмента в стволе скважины; избирательное приведение в действие по меньшей мере одного из одного или нескольких поршней для отведения роторного управляемого инструмента от стенки ствола скважины с бурением при этом искривленного ствола в скважине. 16. Способ по п.15, в котором роторный управляемый инструмент включает в себя отклоняющую опору вблизи втулки, при этом перемещение свободно сидящего элемента в выдвинутое положение обусловливает подъем отклоняющей опоры. 17. Способ по п.16, в котором отклоняющая опора поворачивается вокруг штифта. 18. Способ по п.15, в котором втулка включает в себя одну или несколько канавок для выпуска текучей среды из источника получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц. 19. Способ по п.15, в котором источник получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является насосом. 20. Способ по п.15, в котором источником получения текучей среды, содержащей большое количество твердых частиц, является буровой раствор. 21. Способ по п.15, в котором свободно сидящий элемент является, по существу, сферическим.

МПК / Метки

МПК: E21B 7/06, E21B 7/08

Метки: способы, поршнем, бурения, устройства, направлением, управления, использования, шариковым

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-21038-ustrojjstva-upravleniya-napravleniem-bureniya-s-sharikovym-porshnem-i-sposoby-ih-ispolzovaniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройства управления направлением бурения с шариковым поршнем и способы их использования</a>

Похожие патенты