CN101765697A - 工具面传感器方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种工具面传感器方法。来自可以使底部钻具组合(4)的接头(6)倾斜的至少一个致动器(34，36)排出压力可以用于确定可倾斜接头(6)所指向的方向(26)(例如，方位、角位移、和/或倾角和方位角)。在一个实施例中，已知的排出压力可以与已知的方位和/或角位移相关，并且可以将测量的排出压力与已知的排出压力进行比较以确定方位和/或角位移。在另一个实施例中，从致动器(34，36)排放的流体的流量可以由排出压力得出。排放流量则可以用于计算致动的状态，所述致动的状态可以允许确定可倾斜接头(6)的角位移。相对于底部钻具组合(4)的方位和/或角位移可以被求解成为相对于地层(14)的倾角和方位角。

Description

工具面传感器方法

技术领域

本发明总体涉及一种确定工具面所指向的方向的方法；更具体地涉及一种确定底部钻具组合的可倾斜接头的方位和/或角位移的方法。

背景技术

用于在例如随后在油或气的开采中使用的地层中进行钻井的导向系统是公知的。一种导向系统是旋转导向钻井系统，所述旋转导向钻井系统可以涉及钻柱的大致连续旋转。旋转导向系统可以被分类为“面向钻头”系统、“推进钻头”系统、或者甚至诸如题为混合旋转导向系统的美国专利No.7188685中所述的混合系统。美国专利申请出版物No.2002/0011359；No.2001/0052428和美国专利No.6,394,193；No.6,364,034；No.6,244,361；No.6,158,529；No.6,092,610和No.5,113,953中说明了面向钻头型旋转导向系统的示例和所述面向钻头型旋转导向系统是如何工作的，所有这些申请通过引用在此并入。美国专利No.5,265,682；No.5,553,678；No.5,803,185；No.6,089,332；No.5,695,015；No.5,685,379；5,706,905；No.5,553,679；No.5,673,763；No.5,520,255；No.5,603,385；No.5,582,259；No.5,778,992；5,971,085中说明了推进钻头型旋转导向系统的示例和所述推进钻头型旋转导向系统是如何工作的，所有这些申请通过引用在此并入。

不管导向系统的类型，钻井系统的底部钻具组合可以包括可倾斜接头。此接头可以例如用于使工具面沿期望的方向指向，所述工具面可以控制井眼扩展的方向。接头相对于底部钻具组合的运动，例如可倾斜接头指向的方向主要由导向致动器所施加的力来控制，所述导向致动器可以由钻井液提供动力。代替以旋转底部钻具组合作为参考，这些力可以以地层固定框架作为参考，因此可以以惯性的方式参考致动器施加力以给可倾斜接头指向的方向。

诸如井底动态、弯曲、底部钻具组合与地层的摩擦接触、钻头反作用力、接头摩擦力、钻压等未知力作用以干扰可倾斜接头(例如，工具面)所指向的方向。理想的是确定工具面所指向的方向，或者更具体地确定底部钻具组合的可倾斜接头的方位和/或角位移。

可以通过可倾斜接头上的求解仪或角度电位计、和/或测量可倾斜接头与底部钻具组合之间的两个非准直面的相对运动(电感、电容等)的间隙传感器直接测量可倾斜接头相对于底部钻具组合的方位和/或角位移。然而，这种装置所包括的诸如紧密公差可能是不可能或不期望的。

发明内容

在一个实施例中，一种确定连接到底部钻具组合的可倾斜接头的方位的方法可以包括以下步骤：提供多个径向设置的致动器，所述多个径向设置的致动器由流体驱动以倾斜可倾斜接头；使可倾斜接头相对于底部钻具组合的已知方位与多个径向设置的致动器的一组已知的排出压力相关；测量来自多个径向设置的致动器中的至少一个的流体的排出压力以生成一组排出压力；和比较一组排出压力和相关的一组已知的排出压力，以确定可倾斜接头相对于底部钻具组合的方位。所述方法可以包括以下步骤：提供底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角，和通过可倾斜接头相对于底部钻具组合的方位和底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角求解可倾斜接头相对于地层的倾角和方位角。

所述方法可以包括以下步骤：从底部钻具组合的孔供应流体。流体可以是钻井液。所述方法可以包括以下步骤：测量多个径向设置的致动器的局部的流体供应压力和流体回流压力中的至少一个；和从排出压力除去与流体供应压力和流体回流压力中的至少一个相关联的任何压力损失以生成一组排出压力。所述一组已知的排出压力是一组已知的最大排出压力。

在另一个实施例中，一种确定连接到底部钻具组合的可倾斜接头的角位移的方法可以包括以下步骤：提供多个径向设置的致动器，所述多个径向设置的致动器由流体驱动以倾斜可倾斜接头；使可倾斜接头相对于底部钻具组合的已知角位移与多个径向设置的致动器的一组已知的排出压力相关；测量来自多个径向设置的致动器中的至少一个的流体的排出压力以生成一组排出压力；以及比较一组排出压力和相关的一组已知的排出压力以确定可倾斜接头相对于底部钻具组合的角位移。

所述方法可以包括以下步骤：提供底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角；以及通过可倾斜接头相对于底部钻具组合的角位移和底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角求解可倾斜接头相对于地层的倾角和方位角。所述方法可以包括以下步骤：从底部钻具组合的孔供应流体。流体可以是钻井液。所述方法可以包括以下步骤：测量多个径向设置的致动器的局部的流体供应压力和流体回流压力中的至少一个；以及从排出压力除去与流体供应压力和流体回流压力中的至少一个相关联的压力损失，以生成一组排放压力。一组已知的排出压力是一组已知的最大排出压力。

在又一个实施例中，一种确定连接到底部钻具组合的可倾斜接头的角位移的方法可以包括以下步骤：提供多个径向设置的致动器，所述多个径向设置的致动器由流体驱动以倾斜可倾斜接头；测量来自多个径向设置的致动器中的至少一个的流体的排出压力以生成一组排出压力；从一组排出压力得出一组排出流量；由一组排出流量对多个径向设置的致动器计算致动数据集的状态；和从多个径向设置的致动器的致动数据集的状态确定可倾斜接头相对于底部钻具组合的角位移。

所述计算致动数据集的状态的步骤可以包括对一组排出流量相对于时间间隔进行积分。所述计算致动数据集的状态的步骤可以包括：对一组排出流量相对于时间间隔进行积分以生成一组体积数据；使排放流体的已知体积与已知致动器位移相关；以及通过一组体积数据和与已知致动器位移相关的排放流体的已知体积生成致动数据集的状态。所述方法可以包括以下步骤：由角位移计算角位移变化的速率。

所述方法可以包括以下步骤：提供底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角；和通过可倾斜接头相对于底部钻具组合的角位移和底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角求解可倾斜接头相对于地层的倾角和方位角。

所述方法可以包括以下步骤：从底部钻具组合的孔供应流体，其中，流体是钻井液。所述方法可以包括以下步骤：测量多个径向设置的致动器的局部的流体供应压力和流体回流压力中的至少一个；和从排出压力除去与流体供应压力和流体回流压力中的至少一个相关联的任何压力损失，以生成一组排出压力。所述一组已知的排出压力是一组已知的最大排出压力。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的具有带有可倾斜接头的底部钻具组合的旋转导向系统的示意性横截面图；

图2是图1的带有可倾斜接头的底部钻具组合的示意性侧视图；以及

图3是根据本发明的一个实施例的致动器的示意性横截面图。

具体实施方式

本发明总体涉及一种确定工具面所指向的方向的方法；或者更具体地涉及一种确定底部钻具组合的可倾斜接头的方位和/或角位移的方法。如这里所使用的，术语方位表示相对于具体位置或物体的位置，例如，一个物体相对于一个位置或另一个物体的偏斜的方向。术语角位移表示相对于具体位置或物体的位置(即，方位)和所述物体与所述具体位置或物体之间的偏斜度的大小，例如，一个物体相对于另一个物体偏斜的数值程度。

图1-2说明了可以使用本发明的方法的一个具体实施例，然而，本方法不限于此。图1是根据本发明的一个实施例的具有带有可倾斜接头6的底部钻具组合4的旋转导向系统2的示意性横截面图。图2是图1的底部钻具组合4的可倾斜接头6的示意性侧视图。总体由4表示的图1中的底部钻具组合(BHA)连接到管状钻柱8的端部，所述管状钻柱可以通过地面上的钻机10以可旋转的方式驱动以在地层14中钻井眼12。除了提供用于旋转钻柱8的原动力之外，钻机10可以例如在压力下通过管状钻柱8将钻井液16供应到底部钻具组合4。为了实现定向控制随钻，底部钻具组合4的部件可以包括例如旋转导向系统2的可倾斜接头6和/或一个或多个钻铤稳定器18、20。底部钻具组合4的上部分22可以容纳电子设备和/或用于控制旋转导向系统2的其它装置。

图1-2中所示的底部钻具组合4的可倾斜接头6包括末端上的钻头24。钻头24可以是本领域公知的任意类型。图2示出了工具面28在致动的当前状态下的大致方向26，且工具面28的大致方向26(例如，中心轴线)与底部钻具组合4的中心轴线30之间偏斜度大小为A。在使用中，底部钻具组合的可倾斜接头6可以允许工具面28与底部钻具组合4的中心轴线30偏斜，例如，使得钻头24的钻头轴线方向26限定井眼12生成的方向。

图1-2中的本实施例的底部钻具组合4的可倾斜接头6包括旋转接头32，所述旋转接头可以是万向接头。旋转接头32本身可以将来自泥浆马达或钻柱8的扭矩传递给钻头24，或者可以通过其它装置单独传递所述扭矩。适当的扭矩传递装置可以包括诸如花键联轴节、齿轮装置、万向接头、和循环球装置的许多公知的装置。在一个实施例中，旋转接头32可以为可倾斜接头6提供360度枢转点。旋转接头32可以是两度自由度接头。如这里所述，可倾斜接头表示用于使一端相对于另一端以可变化的方式偏斜的任何设备。倾斜接头的非限制示例包括诸如美国专利申请No.10/248,053中所述的自倾斜头钻头和倾斜套管，该申请通过引用在此并入。

可以通过如本领域公知的一个或多个致动器34、36提供使可倾斜接头6相对于底部钻具组合4倾斜的力。致动器34、36可以通过诸如钻井液16的流体被原动驱动。液压致动器可以包括放诸如双稳态致动器的卸阀致动器和钻井系统，所述钻井系统包括如通过引用在此并入的美国专利申请No.11/609996中所述的致动器一样的致动器。致动器34、36可以包括气缸和由原动流体驱动的活塞。

在图2中的实施例的视图中，示出了两个致动器34、36；然而，可以使用任意数量的致动器以例如实现对倾斜控制的期望的水平。本实施例包括通过旋转接头32设置在底部钻具组合4的心轴40上的套管38。套管38可以相对于底部钻具组合4绕着旋转接头32通过一个或多个致动器34、36间歇移动，以例如主动地保持工具面28沿具体方向所指向的大致方向26，同时整个组合可以以钻铤8的旋转速度旋转。术语被主动倾斜表示当与公知的固定位移单位相比时旋转导向系统2如何以动力学的方式被定向的不同。被主动倾斜表示没有一组固定方位(例如，工具面所指向的方向)和/或角位移(工具面在一方向上指向的量)的旋转导向系统2。当旋转导向系统2操作时，可以以动力学的方式改变方位和/或角位移。

期望的是确定工具面28相对于底部钻具组合4和/或地层14的方位和/或角位移。例如，可以期望的是主动将工具面28保持在对地静止的方位。在图1-2中的实施例中，钻头24的工具面28相对于底部钻具组合4的位置主要经由致动器34、36通过使套管38倾斜来控制，所述套管具有连接到其末端的钻头24。当底部钻具组合4旋转时，致动器34、36可以连续致动，使得相对于正在被钻井的地层14将钻头24的倾斜主动地保持在期望方向上。可选地或者另外地，当底部钻具组合4旋转时，致动器34、36可以以随机方式间歇致动，或者以方向加权(directionally-weighted)的半随机方式间歇致动以提供较少的主动导向。还有一种情况是在钻井期间理想的是同时起动致动器34、36的组合或所有致动器，或者不同时起动所述致动器。

在旋转导向系统2中，钻柱8可以恒定旋转，因此，与以底部钻具组合4固定框架做参考相反，对在地层14内生成井眼12的导向可以产生对工具面28或连接到可倾斜接头6的其它装置的方位和/或角位移相对于地层14固定框架做参考的需要。在图示的实施例中，地层固定框架可以允许以惯性的方式参考推动套管38的方向，因此参考所述套管所指向的方向。方位可以参考底部钻具组合4(例如，底部钻具组合4上的固定点)。底部钻具组合4的末端可以限定坐标系，且0-360度表示相对于底部钻具组合4的固定点的偏斜方位。角位移可以包括方位(例如，径向位移)以及在所述方向上的轴向偏斜度的大小，例如由附图标记A表示的如图2中所示的可倾斜接头6轴线26与底部钻具组合4的中心轴线30之间的轴向偏斜度的大小。方位说明了可倾斜接头相对于一些固定点(例如，底部钻具组合4)偏斜的方向，而角位移包括在所述方向上的轴向偏斜度的大小(例如，附图标记A)。

旋转导向钻井可以包括在底部钻具组合4的旋转期间选择性地起动适当的致动器(一个或多个)以实现钻头24相对于地层14的期望运动，例如，以在井眼12内形成曲线或狗腿或者到达地层14内的预定位置。这里公开了一种确定可倾斜接头6相对于与所述可倾斜接头6连接的底部钻具组合4和/或相对于地层14的方位和/或角位移的传感器方法。

致动器34、36可以包括但不局限于提供使可倾斜接头6倾斜的力的流体压力系统、波纹管、或具有可移动活塞的气缸。致动器可以包括用于将流水剪切力转化成机械运动的任意装置。诸如钻井液的流体可以提供驱动诸如波纹管、活塞等的流体压力系统的力，所述驱动力使可倾斜接头6倾斜。

在图1-2中的实施例中，多个致动器34、36径向设置以允许相对于底部钻具组合4进行径向偏斜，即，钻头24的导向。所包括的致动器的数量与设计有关，并且可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50个等以提供对可倾斜接头6的倾斜期望的控制水平。致动器34、36可以包括例如如图3中所示的放卸阀42。放卸阀42可以允许通过从所述放卸阀释放流体而使致动器收回。在一个实施例中，利用套管38在致动器的驱动状态下将所述致动器推到完全伸出，并且在倾卸状态期间套管38的随后运动将推入致动器，因此流体的体积排量将反映致动器运动。

图3中的实施例的放卸阀42包括入口44，例如，通过底部钻具组合4内的与钻柱8的孔连通的孔供应的钻井液16的流体供应到所述入口。图3中的放卸阀42包括与致动器(例如，流体压力系统、波纹管、或具有可移动活塞的气缸)连通的第一出口46，放卸阀42与所述第一出口相关联。放卸阀42的第二出口48可以通过流动通道与诸如底部钻具组合4的孔和/或井眼12的环状空间的低压区连通。入口44以及第一和第二出口46、48都可以与形成在放卸阀42内的室50连通。阀构件52位于室50内，且阀构件52被引导成用于在第一位置与第二位置之间往复运动，在所述第一位置，阀构件52的一个端部56接合与第一出口46相关联的底座，从而闭合第一出口46，且在阀构件52位于此位置的情况下，流体能够从入口44流动到室50并且通过第二出口48；在所述第二位置，阀构件52的相对端部54接合与第二出口48相关联的底座，从而闭合第二出口48，同时允许流体从入口44通过室50流动到第一出口46。阀构件52还可以位于其中两个出口46、48都没有闭合的中心位置。图3示出了放卸阀42，其中阀构件52位于第二位置，即，允许流体进入到致动器(例如，活塞/波纹管等内)。电磁致动器装置或机械致动器装置58可以被设置成驱动阀构件52。要认识的是：一旦阀构件52移动到其第一位置，阀构件52关闭第一出口46，并且相反地，在室50与第二出口48之间建立连通。当破坏室50与第一出口46之间的连通时，要认识的相关联的致动器(例如，气缸、波纹管等)内的流体压力可以下降，从而流体通过排出端口(例如，第二出口48或单独的排出端口)流出，从而使致动器波纹管、活塞等返回到收回状态。

放卸阀42可以在高压流体源(例如，在“驱动″状态下)与低压槽(例如，在“倾卸”状态)之间切换机械致动器装置(例如，活塞、波纹管等)。放卸阀42可以在诸如用钻井液16作为驱动致动器的原动流体的闭环系统或开环系统中使用。在倾卸状态下，根据活塞、波纹管等的运动(例如，收回)，可以迫使流体移动出致动器34、36的活塞、波纹管等。

可以选择性地起动致动器34、36以通常以地层14为参考在期望的方向上对工具进行导向。在本实施例中，当工具面28的方向26大致确定井眼12扩展的方向时，理想的是确定工具面28或通过可倾斜接头6连接的其它装置的方向26。例如，控制致动器34、36的起动的监测或控制系统可以使用工具面28相对于底部钻具组合4和/或地层14的方向26。

具体地，理想的是可以确定方位和/或角位移。例如，可以确定可倾斜接头6相对于底部钻具组合4的方位。另外地或者可选地，可以确定包括偏斜的方位和大小的角位移。例如，可以确定可倾斜接头6相对于底部钻具组合4的角位移。

与机械测量可倾斜接头6指向的方向26相反，可以使用致动器34、36的部件以用作方向传感器。例如，在放卸状态期间的致动流体的压力(即，排出压力)在确定可倾斜接头6所指向的方向26时可以是有用的。例如，如图3中所示的压力传感器60可以与致动器34、36的排出压力连通。压力传感器60的并入可以涉及最小变化的一种方法将为来自压力传感器60的动力和信号使用与放卸阀42相同的布线。

可以在多个实施例中使用倾卸致动流体的排出压力以确定可倾斜接头6所指向的方向。可以确定排出压力与致动器34、36的运动之间的关系。更具体地，在一个实施例中，来自致动器(一个或多个)34、36的排出压力可以用于推导来自致动器34、36的流体的流量。如本领域的普通技术人员所公知的，用于可压紧和/或不可压缩流体的伯努利方程可以用于由排出压力得出流量。即，在本实施例中，可以测量压力，从而已经知道密度是多少以确定体积流量。由于压力变化表现在入口流量以及出口流上，因此，测量入口压力，压力会成为此的另一种变形。对于与推动块(pad)打开顺序相关以确定哪一个活塞正在被打开的所有推动块来说，入口流可以是单个传感器。例如，可以由压差(例如，井眼12的环状空间与致动器34、36之间的压差)产生进入致动器内的流体的流动。可以已知压差、流体密度、和/或排量系数，因此可以得出流量。流量可以等于面积乘以流体的速度。可以使流量对时间间隔进行积分以提供致动器(例如，在气缸中移动的活塞)的运动随时间的变化。流量的积分是在所述时间间隔内从致动器34、36排出的流体的体积。当可以已知与致动水平相对应的排出的流体的体积(例如，致动器的总体积)时，可以由这组体积数据计算致动器的运动。例如，可以使从致动器排放的已知流体的体积与已知的致动器位移相关。相关可以包括将可倾斜接头6或更具体地将所述可倾斜接头的致动器设置到期望的方位和/或角位移，并且测量由所述设置步骤产生的排放流体的相应的排出压力或体积。可以合并致动器的运动以形成致动数据集的状态。

在已知致动状态(例如，致动器的运动)的情况下，例如，当可以已知致动器(一个或多个)与可倾斜接头6的机械关系时，可以计算可倾斜接头6的相应的运动。可倾斜接头6的运动或更具体地所述可倾斜接头6的可偏斜部分的方位和/或角位移可以以底部钻具组合4和/或地层14为参考。例如，当致动器不能变化时，方位可能是理想的，例如从而仅实现可倾斜接头6的最大或最小偏斜。在一个实施例中，方位可以是径向方向的形式，可倾斜接头6沿所述径向方向相对于底部钻具组合4偏斜。当不期望确定偏斜的大小时，方位的使用可能是理想的。例如，当可倾斜接头6能够总是迫使接头进入所述可倾斜接头偏斜的最大水平时，已知偏斜角A，且方位可以求解工具面28相对于地层14所指向的方向(例如，倾角和方位角)。

压力传感器(一个或多个)60还可以用于确定可倾斜接头6的方位和/或角位移，而无需对一组排出流量进行积分。在一个实施例中，可以使已知的可倾斜接头6的方位和/或角位移可以与一组已知的排出压力相关。已知的排出压力可以是从例如倾卸状态下的致动器排放的流体的最大排出压力。在地层14内使用可倾斜接头之前可以确定与已知的方位和/或角位移相对应的一组已知的排出压力。测量的排出压力(一个或多个)则可以与所述一组已知的排出压力(一个或多个)进行比较，以为所述测量的排出压力提供相对应的方位。在这样一个实施例中，相对应的方位是在测量的排出压力处的方位。

当致动器可以径向设置，例如绕着底部钻具组合4的轴线30沿圆周方向设置时，来自致动器的排出压力可以用于确定可倾斜接头6相对于底部钻具组合4的方位和/或角位移。在一个实施例中，最大排出压力由克服当流体由于诸如气缸中的活塞、波纹管等的致动器收回而被排出时的流动限制所需的压力产生。通过测量这种最大排出压力并且将所述最大排出压力与与可倾斜接头6的已知方位和/或角位移相对应的已知最大排出压力相比较，可以确定与测量的最大排出压力相对应的可倾斜接头6的方位和/或角位移。

在一个实施例中，最大排出压力可以作为放卸阀42的致动信号的参考以确定可倾斜接头6的位置(例如，方位和/或角位移)。如果可倾斜接头6精确地位于所要求的射角(firing angle)处，则在此实施例中，可倾斜接头6和倾卸状态期间的排出压力的最大值相位错开180度。如果可倾斜接头6在不同的位置处，最大排出压力将相对于射角处于不同的位置处。角位移还可以用于确定角位移对时间间隔的比。

不管方法，排出压力测量值还可以用于操纵精度。再次参照图3中的实施例，原始排出压力通过压力传感器60返回。排出压力可以取决于排出端口前后的压力(例如，流体供应压力和流体回流压力)。可以测量流体供应压力(例如，在端口44处)和/或流体回流压力(例如，第二出口48的下游)，并且从由压力传感器60测量的排出压力除去所述流体供应压力和/或所述流体回流压力。流体回流压力可以是底部钻具组合4与井眼12之间的环状空间内的压力。如果对可倾斜接头6的冲击使甚至在放卸阀42处于驱动状态下的情况下也可测量的致动器排出压力(例如，气缸中的活塞、波纹管等)产生尖值，则还可以使用这种方法。

在确定可倾斜接头6相对于底部钻具组合4所指向的方向(例如，方位和/或角位移)之后，可以确定相对于地层14的方向，或者更具体地可以确定可倾斜接头6相对于地层的倾角和方位角。当底部钻具组合4例如在旋转导向钻井中旋转时，这可以是理想的。当底部钻具组合2还旋转时，在使用期间，可倾斜接头6可以相对于底部钻具组合4的轴线30下垂。

可以通过提供底部钻具组合4的倾角和方位角来确定例如工具面28的可倾斜接头6的倾角和方位角。如本领域所公知的，提供倾角和方位角数据的一个非限制方法是将适当的测量装置放置在底部钻具组合4中。可倾斜接头6相对于底部钻具组合4的方位和/或角位移可以用于求解可倾斜接头6相对于地层14的倾角和方位角。在一个实施例中，套管可以在零度偏斜度(例如，与底部钻具组合4的轴线30同轴)与如图2中所示的最大偏斜度A之间延伸。确定的方位(例如，可倾斜接头6的径向方向所指向的方向)可以用于求解可倾斜接头6相对于地层14的倾角和方位角。如本领域所公知的，求解可以包括几何计算。可以实时地计算可倾斜接头6所指向的方向(例如，方位、角位移、和/或倾角和方位角)。

压力信号的振幅可以取决于流体、特性(即，钻井液)；然而，在当所有致动器34、36接收相同流体的实施例中，即使倾角的大小是未知的，也可以通过适当的比值测量方法确定方位。

角位移包括方位和偏斜度，并且可以与底部钻具组合4相对于地层14的倾角和方位角一起使用以求解可倾斜接头6相对于地层14的倾角和方位角。因此在不需要直接测量可倾斜接头6与底部钻具组合4之间的角位移的情况下可以确定可倾斜接头6(例如，钻头24的工具面28的轴线方向26)的倾角和方位角。

以上步骤中的任意组合或所有步骤都可以通过计算机完成。通过以上概述的任何方法获得的关于致动器状态的数据(例如，压力)可以证明是有噪声的。要认识的是可以随意地使用过滤或其它信号调节方法。控制例如排出压力数据的信号品质的另一个方法是进行信号质量测量。这种方案可以使用诸如信噪比的测量值，或者比较测量的信号的大小与信号的移动平均值以确定是否一些快速的瞬变值已经使当前样品无效。可以得到根据信号的质量将加权值施加给信号的逻辑(例如，使用模糊逻辑)，使得可以忽略不准确的信号数据并且系使统回复到外环控制。

已经公开了多个实施例和所述实施例的可选形式。虽然以上公开包括了如由发明人所构思的实施本发明的最佳方式，但是不是所有可能的可选形式已经被公开。为此，本发明的保护范围和局限性不限于以上公开，而是相反由所附权利要求限定和解释。

Claims (18)

1.一种确定连接到底部钻具组合的可倾斜接头的方位的方法，包括以下步骤：

提供多个径向设置的致动器，所述多个径向设置的致动器由流体驱动以倾斜所述可倾斜接头；

使所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的已知方位与所述多个径向设置的致动器的一组已知的排出压力相关；

测量来自所述多个径向设置的致动器中的至少一个的所述流体的排出压力以生成一组排出压力；和

比较所述一组排出压力和相关的所述一组已知的排出压力，以确定所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的方位。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

提供所述底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角；和

通过所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的方位和所述底部钻具组合相对于所述地层的倾角和方位角求解所述可倾斜接头相对于所述地层的倾角和方位角。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

从所述底部钻具组合的孔供应所述流体，其中，所述流体是钻井液。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：

测量所述多个径向设置的致动器的局部的流体供应压力和流体回流压力中的至少一个；和

从所述排出压力除去与所述流体供应压力和所述流体回流压力中的至少一个相关联的任何压力损失以生成所述一组排出压力。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组已知的排出压力是一组已知的最大排出压力。

6.一种确定连接到底部钻具组合的可倾斜接头的角位移的方法，包括以下步骤：

提供多个径向设置的致动器，所述致动器由流体驱动以倾斜所述可倾斜接头；

使所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的已知角位移与所述多个径向设置的致动器的一组已知的排出压力相关；

测量来自所述多个径向设置的致动器中的至少一个的所述流体的排出压力以生成一组排出压力；和

比较所述一组排出压力和相关的所述一组已知的排出压力以确定所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的角位移。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：

提供所述底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角；和

通过所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的所述角位移和所述底部钻具组合相对于所述地层的所述倾角和方位角求解所述可倾斜接头相对于所述地层的倾角和方位角。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：

从所述底部钻具组合的孔供应所述流体，其中，所述流体是钻井液。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：

测量所述多个径向设置的致动器的局部的流体供应压力和流体回流压力中的至少一个；和

从所述排出压力除去与所述流体供应压力和所述流体回流压力的至少一个相关联的压力损失，以生成所述一组排出压力。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述一组已知的排出压力是一组已知的最大排出压力。

11.一种确定连接到底部钻具组合的可倾斜接头的角位移的方法，包括以下步骤：

提供多个径向设置的致动器，所述致动器由流体驱动以倾斜所述可倾斜接头；

测量来自所述多个径向设置的致动器中的至少一个的所述流体的排出压力以生成一组排出压力；

从所述一组排出压力得出一组排出流量；

由所述一组排出流量对所述多个径向设置的致动器计算致动数据集的状态；和

从所述多个径向设置的致动器的致动数据集的所述状态确定所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的角位移。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，计算所述致动数据集的状态的步骤包括：对所述一组排出流量相对于时间间隔进行积分。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述计算致动数据集的状态的步骤包括：

对所述一组排出流量相对于时间间隔进行积分以生成一组体积数据；

使排放流体的已知体积与已知致动器位移相关；和

通过所述一组体积数据和与所述已知致动器位移相关的所述排放流体的已知体积生成所述致动数据集的状态。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

由所述角位移计算角位移变化的速率。

15.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

提供所述底部钻具组合相对于地层的倾角和方位角；和

通过所述可倾斜接头相对于所述底部钻具组合的所述角位移和所述底部钻具组合相对于所述地层的倾角和方位角求解所述可倾斜接头相对于所述地层的倾角和方位角。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

从所述底部钻具组合的孔供应所述流体，其中，所述流体是钻井液。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：

测量所述多个径向设置的致动器的局部的流体供应压力和流体回流压力中的至少一个；和

从所述排出压力除去与所述流体供应压力和所述流体回流压力中的至少一个相关联的任何压力损失，以生成所述一组排出压力。

18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一组已知的排出压力是一组已知的最大排出压力。

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