DE102011122353A1

DE102011122353A1 - Verdrahtete Schlammmotorkomponenten, Verfahren zu ihrer Herstellung und Untertagemotoren mit denselben

Info

Publication number: DE102011122353A1
Application number: DE102011122353A
Authority: DE
Inventors: Joachim Sihler
Original assignee: Schlumberger Technology BV
Current assignee: Schlumberger Technology BV
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-06-28
Also published as: CN102561942B; US20160053553A1; US10502002B2; US9175515B2; CA2762198A1; CN102561942A; US20120160473A1

Abstract

Beispielhafte Ausführungsformen schaffen Systeme und Verfahren zum Minimieren der Erosion eines Übertragungskabels, das sich durch eine Untertagebohranordnung erstreckt. Die Bohranordnung umfasst eine langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung (300) mit mehreren Öffnungen (304) zum Umlenken des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch eine Übertragungswelle in eine radiale Strömung durch eine Antriebswelle (306). Beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtungen sind dazu konfiguriert, die Erosion von Übertragungskabeln zu minimieren, die benachbart zu den Strömungsumlenkvorrichtung vorhanden sein können.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Systeme zum Bohren in unterirdischen Formationen und insbesondere einen Schlammmotor, der dabei zum Einsatz kommt.
Untertagemotoren (umgangssprachlich als ”Schlammmotoren” bekannt) sind leistungsstarke Generatoren, die bei Bohrvorgängen verwendet werden, um eine Bohrkrone zu drehen. Untertagemotoren werden häufig durch ein Bohrfluid wie z. B. Schlamm angetrieben, das auch verwendet wird, um den Bohrstrang zu schmieren und Bohrklein und Partikelmaterial vom Bohrloch abzutransportieren. Ein Untertagemotor kann als Verdrängermotor wirken, in dem ein durch das Innere gepumptes Bohrfluid hydraulische Energie in mechanische Energie umwandelt, um eine Bohrkrone zu drehen, die beim Bohren eines Bohrlochs angewendet wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Anwendung des Bohrsystems zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bohrsystem nach Anspruch 1, ein Bohrsystem nach Anspruch 19, ein Verfahren nach Anspruch 25 und ein Verfahren nach Anspruch 33 gelöst.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Bohrsystem geschaffen. Das System umfasst eine Antriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug, wobei die Antriebswelle einen hohlen zentralen Durchgang aufweist, der durch eine röhrenförmige Wand gebildet ist, die sich entlang einer Längsachse davon erstreckt. Der hohle zentrale Durchgang ermöglicht eine Strömung eines Bohrfluids zu einem Schlammmotor. Das System umfasst auch eine langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung, die in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle angeordnet ist, wobei die langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung mehrere Öffnungen zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einem stromaufseitigen Abschnitt des Systems zu einem Lagerabschnitt des Systems umfasst.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Bohrsystem geschaffen. Das System umfasst eine Antriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug. Die Antriebswelle weist eine röhrenförmige Wand und eine Bohrung, die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende durch die röhrenförmige Wand entlang einer Längsachse davon erstreckt, auf. Das System umfasst auch ein Übertragungskabel, das sich durch die Bohrung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle erstreckt, für die Übertragung von Leistung, Daten und/oder Befehlen zum oder vom Untertagewerkzeug.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Systems zum Bohren geschaffen. Das Verfahren umfasst das Aufnehmen einer Antriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug und das Ausbilden eines hohlen zentralen Durchgangs in einer Stirnwand der Antriebswelle. Der hohle zentrale Durchgang erstreckt sich durch die Stirnwand entlang einer Längsachse der Antriebswelle. Das Verfahren umfasst auch das Anordnen einer langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle, wobei die langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung mehrere Öffnungen zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einem stromaufseitigen Abschnitt des Systems zu einem Lagerabschnitt des Systems umfasst.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Systems zum Bohren geschaffen. Das Verfahren umfasst das Aufnehmen einer Antriebswelle zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug und das Ausbilden einer Bohrung, die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende durch eine röhrenförmige Wand der Antriebswelle entlang einer Längsachse davon erstreckt. Das Verfahren umfasst auch das Vorsehen eines Übertragungskabels, das sich durch die Bohrung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle erstreckt, zur Übertragung von Leistung, Daten und/oder Befehlen zum oder vom Untertagewerkzeug.
Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen beispielhaften Ausführungsformen begrenzt ist. Der Fachmann auf dem Gebiet kann viele Veränderungen und Modifikationen vornehmen, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die vorangehenden und weitere Aufgaben, Aspekte, Merkmale und Vorteile von beispielhaften Ausführungsformen werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Abbildungen besser ersichtlich und können besser verstanden werden; es zeigen
1 ein beispielhaftes Bohrstellensystem, in dem beispielhafte Ausführungsformen verwendet werden können;
2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Untertagemotors;
3 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung;
4 eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung;
5 eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung;
6A eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung;
6B eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung;
7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung;
8 eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse einer beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung;
9A einen Querschnitt durch ein Übertragungskabel, das nicht mit einer Schutzhülse versehen ist;
9B einen Querschnitt durch ein Übertragungskabel, das mit einer Schutzhülse versehen ist;
10 eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse, die sich durch Abschnitte eines Übertragungsabschnitts und eines Lagerabschnitts eines beispielhaften Motors erstreckt, in dem die Strömungsumlenkvorrichtung langgestreckt ist und mit mehreren Öffnungen versehen ist und in dem die Antriebswelle eine einteilige Antriebswelle ist;
11 eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse, die sich durch Abschnitte eines Übertragungsabschnitts und eines Lagerabschnitts eines beispielhaften Motors erstreckt, in dem die Strömungsumlenkvorrichtung langgestreckt ist und mit mehreren Öffnungen versehen ist und in dem die Antriebswelle eine zweiteilige Antriebswelle ist;
12 einen Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung der beispielhaften Bohrsysteme von 10 und 11 darstellt;
13 eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse, die sich durch Abschnitte eines Übertragungsabschnitts und eines Lagerabschnitts eines beispielhaften Motors erstreckt, in dem ein Übertragungskabel in einer Bohrung vorgesehen ist, die sich durch eine radiale Wand der Antriebswelle entlang der Längsachse erstreckt; und
14 einen Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des beispielhaften Bohrsystems von 13 darstellt.
Beispielhafte Ausführungsformen schaffen Systeme und Verfahren zum Minimieren der Erosion eines Übertragungsdrahts oder -kabels, das sich durch eine Untertagebohranordnung erstreckt. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Bohrsystem einen Schlammmotor mit einer Antriebswelle in seinem Lagerabschnitt zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug, z. B. eine Bohrkrone. Die Antriebswelle umfasst einen hohlen zentralen Durchgang, der in einer röhrenförmigen Wand vorgesehen ist und von dieser umschlossen ist, die sich entlang einer Längsachse davon erstreckt. Der hohle zentrale Durchgang ermöglicht eine Strömung eines Bohrfluids. Das Bohrsystem umfasst auch eine Strömungsumlenkvorrichtung, die in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch einen Übertragungsdurchgang in eine radiale Strömung durch eine zentrale Bohrung, die sich entlang einer Längsachse der Antriebswelle erstreckt, angeordnet oder ausgebildet ist. Die Strömungsumlenkvorrichtung ist langgestreckt und umfasst mehrere Öffnungen, durch die das Bohrfluid strömt. Die langgestreckte Konfiguration der Strömungsumlenkvorrichtung und die Vielzahl von Öffnungen minimieren die Erosion eines Übertragungskabels durch einen Spüleffekt, der durch die Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen ist ein Durchgangsloch zentral in einer Stirnwand der Antriebswelle angeordnet, durch das sich ein Übertragungskabel erstrecken kann.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Bohrsystem einen Schlammmotor mit einer Antriebswelle in seinem Lagerabschnitt zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug, z. B. eine Bohrkrone. Die Antriebswelle umfasst einen hohlen zentralen Durchgang, der innerhalb einer röhrenförmigen Wand vorgesehen ist und von dieser umschlossen ist, die sich entlang einer Längsachse davon erstreckt. Die Antriebswelle umfasst eine Bohrung, die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende durch die röhrenförmige Wand entlang der Längsachse davon erstreckt. Die Bohrung kann in einer beispielhaften Ausführungsform tieflochgebohrt sein. Das Bohrsystem umfasst ein Übertragungskabel, das sich durch die Bohrung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle erstreckt. Da das Übertragungskabel in der Bohrung vorgesehen ist, die sich durch die röhrenförmige Wand erstreckt, steht das Übertragungskabel mit der Strömung des Bohrfluids durch eine Strömungsumlenkvorrichtung nicht in direktem Kontakt. Folglich minimiert eine beispielhafte Konfiguration der Antriebswelle, die ermöglicht, dass sich das Übertragungskabel durch die Bohrung der röhrenförmigen Wand erstreckt, die Erosion des Übertragungskabels, die sich ansonsten aus einem Spüleffekt ergeben würde, der durch die Strömung des Bohrfluids durch eine herkömmliche Strömungsumlenkvorrichtung erzeugt wird.
Wie hier verwendet, ist ein Übertragungskabel ein Übertragungsmedium oder -element zur Übertragung von Leistung, Daten und/oder Befehlen, die als elektrische Signale, optische Signale und/oder andere geeignete Signale und/oder eine Kombination von verschiedenen Signalen und Leistung codiert sind. Die Leistung, Daten und/oder Befehle können zu oder von einem oder mehreren Untertagewerkzeugen oder zwischen einem oder mehreren Übertagewerkzeugen und einem oder mehreren Untertagewerkzeugen übertragen werden. Das Übertragungselement kann ein beliebiges physikalisches Medium sein, das für die Übertragung der gewünschten Daten und/oder Befehle geeignet ist, einschließlich eines Koaxialkabels, eines Triaxialkabels, eines Drahts, Drähten, (einer) optischer Faser(n) oder hydraulischer Fluidsteuerleitungen usw., ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein flexibles Übertragungskabel einen elektrischen Draht oder ein elektrisches Kabel, das in einer Längsrichtung von einem Leistungsabschnitt eines Schlammmotors durch den Übertragungsabschnitt und den Lagerabschnitt des Schlammmotors zu einem Untertagewerkzeug verläuft, um elektrische Leistung, elektrische Signale oder beides zum oder vom Untertagewerkzeug zu übertragen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein flexibles Übertragungskabel ein faseroptisches Kabel, das optische Signale zum oder vom Untertagewerkzeug überträgt.
1 stellt ein beispielhaftes Bohrstellensystem dar, in dem beispielhafte Ausführungsformen verwendet werden können. Die Bohrstelle kann sich an Land oder auf See befinden. In einem beispielhaften Bohrstellensystem wird ein Bohrloch 11 in unterirdischen Formationen durch Bohren ausgebildet. Das Verfahren zum Bohren, um das Bohrloch 11 auszubilden, kann Rotations- und Richtungsbohren umfassen, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Ein Bohrstrang 12 ist innerhalb des Bohrlochs 11 aufgehängt und weist eine Bohrlochsohlenanordnung (BHA) 100 auf, die eine Bohrkrone 105 an ihrem unteren Ende umfasst.
Ein beispielhaftes Oberflächensystem umfasst eine Plattform- und Bohrturmanordnung 10, die über dem Bohrloch 11 positioniert ist. Eine beispielhafte Plattform- und Bohrturmanordnung 10 umfasst einen Drehtisch 16, eine Spülstange 17, einen Haken 18 und ein Drehlager 19. Der Bohrstrang 12 wird durch den Drehtisch 16 gedreht, der durch Mittel (nicht dargestellt) angetrieben wird, die mit der Spülstange 17 am oberen Ende des Bohrstrangs 12 in Eingriff stehen. Der Bohrstrang 12 ist am Haken 18, der an einem Laufblock (nicht dargestellt) befestigt ist, durch die Spülstange 17 und das Drehlager 19 aufgehängt, das eine Drehung des Bohrstrangs 12 relativ zum Haken 18 ermöglicht. Ein oberes Antriebssystem könnte alternativ in anderen beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden.
Ein beispielhaftes Oberflächensystem umfasst auch Bohrfluid 26, z. B. Schlamm, das in einer Grube 27 gelagert ist, die an der Bohrstelle gebildet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform führt eine Pumpe 29 das Bohrfluid 26 in das Innere des Bohrstrangs 12 über eine oder mehrere Öffnungen im Lager 19 zu, was bewirkt, dass das Bohrfluid durch den Bohrstrang 12 nach unten strömt, wie durch den Richtungspfeil 8 angegeben. Das Bohrfluid verlässt den Bohrstrang 12 über eine oder mehrere Öffnungen in der Bohrkrone 105 und zirkuliert dann durch den ringförmigen Bereich zwischen der Außenseite des Bohrstrangs 12 und der Wand des Bohrlochs nach oben, wie durch die Richtungspfeile 9 angegeben. In dieser Weise schmiert das Bohrfluid die Bohrkrone 105 und trägt Formationsbohrklein und Partikelmaterial nach oben zur Oberfläche, wenn es zur Rückführung zur Grube 27 zurückgeführt wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Bohrstellensystem in einer Umkehrbohrspülungsanordnung verwendet werden, in der die Pumpe 29 das Bohrfluid 26 zum ringförmigen Bereich zuführt, der zwischen der Außenseite des Bohrstrangs 12 und der Bohrkrone 105 und der Wand des Bohrlochs gebildet ist, was bewirkt, dass das Bohrfluid durch den ringförmigen Bereich nach unten strömt. Das Bohrfluid wird zur Oberfläche zurückgeführt, indem es durch das Innere des Bohrstrangs 12 nach oben gepumpt wird.
Die beispielhafte Bohrlochsohlenanordnung 100 umfasst ein oder mehrere Module 120/120A zur Bohrlochvermessung während des Bohrens (LWD), ein oder mehrere Module 130 zur Messung während des Bohrens (MWD), ein oder mehrere drehlenkbare Systeme und Motoren (nicht dargestellt) und die Bohrkrone 105. Selbstverständlich können auch mehr als ein LWD-Modul und/oder mehr als ein MWD-Modul in den beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden, z. B. wie bei 120 und 120A dargestellt.
Das LWD-Modul 120/120A ist in einem speziellen Typ von Schwerstange aufgenommen und umfasst Fähigkeiten zum Messen, Verarbeiten und Speichern von Informationen sowie zur Kommunikation mit der Oberflächenausrüstung. Das LWD-Modul 120/120A kann auch eine Druckmessvorrichtung und ein oder mehrere Bohrlochvermessungswerkzeuge umfassen.
Das MWD-Modul 130 ist auch in einem speziellen Typ von Schwerstange aufgenommen und umfasst eine oder mehrere Vorrichtungen zum Messen von Eigenschaften des Bohrstrangs 12 und der Bohrkrone 105. Das MWD-Modul 130 umfasst auch eine oder mehrere Vorrichtungen zum Erzeugen von elektrischer Leistung für das Untertagesystem. In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die Leistungserzeugungsvorrichtungen einen Schlammturbinengenerator (auch als ”Schlammmotor” bekannt), der durch die Strömung des Bohrfluids angetrieben wird. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können andere Leistungs- und/oder Batteriesysteme verwendet werden, um Leistung zu erzeugen.
Das MWD-Modul 130 umfasst auch einen oder mehrere der folgenden Typen von Messvorrichtungen: eine Messvorrichtung für das Gewicht an der Krone, eine Drehmomentmessvorrichtung, eine Schwingungsmessvorrichtung, eine Stoßmessvorrichtung, eine Haftgleitmessvorrichtung, eine Richtungsmessvorrichtung und eine Neigungsmessvorrichtung.
Ein beispielhaftes Bohrstellensystem umfasst eine herkömmliche Strömungsumlenkvorrichtung, die einstellbar ist, um den Weg zu steuern, entlang dessen das Bohrfluid durch den Bohrstrang 12 strömt. Die Strömungsumlenkvorrichtung kann dazu konfiguriert sein, das Bohrfluid von einer axialen Strömung durch einen Übertragungsdurchgang in eine radiale Strömung durch einen Antriebswellendurchgang umzulenken. Die herkömmliche Strömungsumlenkvorrichtung kann im Schlammmotor der BHA 100, z. B. im Übertragungsabschnitt und/oder im Lagerabschnitt, angeordnet sein.
Das Bohrstellensystem kann eine zweite Strömungsumlenkvorrichtung umfassen, die direkt über der BHA 100 angeordnet ist, so dass sie bei der Verwendung in einem unverschalten Abschnitt des Bohrlochs angeordnet ist. Die zweite Strömungsumlenkvorrichtung kann eine Umlenkvorrichtung sein, die wie für die vorstehend beschriebene Hauptströmungsumlenkvorrichtung dazu konfiguriert ist, den Weg des Bohrfluids zu ändern. Alternativ kann die zweite Strömungsumlenkvorrichtung eine einfache nicht konfigurierbare Umlenkvorrichtung sein, wie beispielsweise in EP 1 780 372 beschrieben. Das Vorhandensein einer zweiten Umlenkvorrichtung, die direkt über der BHA 100 angeordnet ist, kann für die Bohrlochsteuerung, das Pumpen von Pillen [engl.: pills], das Steuern von Verlusten oder beim Befreien eines feststeckenden Werkzeugs erwünscht sein.
Eine besonders vorteilhafte Verwendung des beispielhaften Bohrstellensystems von 1 ist in Verbindung mit gesteuerter Lenkung oder ”Richtungsbohren”, Richtungsbohren ist die absichtliche Ablenkung des Bohrlochs von dem Weg, den es natürlich nehmen würde. Mit anderen Worten, Richtungsbohren ist die Lenkung des Bohrstrangs 12 so, dass er in einer gewünschten Richtung verläuft. Richtungsbohren ist beispielsweise beim Bohren auf See vorteilhaft, da es ermöglicht, dass mehrere Bohrlöcher von einer einzelnen Plattform aus gebohrt werden. Richtungsbohren ermöglicht auch horizontales Bohren durch eine Lagerstätte. Horizontales Bohren ermöglicht, dass eine längere Länge des Bohrlochs die Lagerstätte durchquert, was die Förderrate aus dem Bohrloch erhöht.
Ein Richtungsbohrsystem kann auch bei einem vertikalen Bohrvorgang verwendet werden. Häufig kommt die Bohrkrone aufgrund der unvorhersagbaren Art der durchdrungenen Formationen oder der variierenden Kräfte, die die Bohrkrone erfährt, von einer geplanten Bohrbahn ab. Wenn eine solche Abweichung auftritt, kann ein Richtungsbohrsystem verwendet werden, um die Bohrkrone wieder auf Kurs zu bringen.
Ein bekanntes Verfahren zum Richtungsbohren umfasst die Verwendung eines drehlenkbaren Systems (”RSS”). In einer beispielhaften Ausführungsform, die das Bohrstellensystem von 1 zum Richtungsbohren verwendet, ist ein drehlenkbares Untersystem 150 vorgesehen. In einem beispielhaften RSS wird der Bohrstrang von der Oberfläche aus gedreht und Untertagevorrichtungen bewirken, dass die Bohrkrone in der gewünschten Richtung bohrt. Das Drehen des Bohrstrangs verringert die Vorkommnisse, dass der Bohrstrang während des Bohrens sich aufhängt oder stecken bleibt, erheblich. Drehlenkbare Bohrsysteme zum Bohren von abgelenkten Bohrlöchern in die Erde können im Allgemeinen als entweder ”Point-the-bit”-Systeme oder ”Push-the-bit”-Systeme klassifiziert werden.
In einem beispielhaften drehlenkbaren ”Point-the-bit”-System wird die Drehachse der Bohrkrone von der lokalen Achse der Bohrlochsohlenanordnung in der allgemeinen Richtung des neuen Lochs abgelenkt. Das Loch wird gemäß der üblichen Drei-Punkt-Geometrie, die durch obere und untere Stabilisatorberührungspunkte und die Bohrkrone definiert ist, ausgebreitet. Der Ablenkungswinkel der Bohrkronenachse, die mit einem endlichen Abstand zwischen die Bohrkrone und den unteren Stabilisator gekoppelt ist, führt zum nicht kollinearen Zustand, der erforderlich ist, damit eine Kurve erzeugt wird. Dies kann in einer Anzahl von verschiedenen Weisen erreicht werden, einschließlich einer festen Biegung an einem Punkt in der Bohrlochsohlenanordnung nahe dem unteren Stabilisator oder einer Biegung der Bohrkronenantriebswelle, die zwischen dem oberen und dem unteren Stabilisator verteilt ist. In der idealisierten Form muss die Bohrkrone nicht seitwärts schneiden, da die Kronenachse in der Richtung des gekrümmten Lochs kontinuierlich gedreht wird. Beispiele von drehlenkbaren Systemen vom ”Point-the-bit”-Typ und ihr Betrieb sind in den US-Patenten Nrn. 6,394,193 ; 6,364,034 ; 6,244,361 ; 6,158,529 ; 6,092,610 und 5,113,953 und in den US-Patentanmeldungen Nrn. 2002/0011359 und 2001/0052428 beschrieben, die hier durch Bezugnahme ausdrücklich vollständig mit aufgenommen sind.
In einem beispielhaften drehlenkbaren ”Push-the-bit”-System ist kein speziell identifizierter Mechanismus vorhanden, der die Kronenachse von der lokalen Bohrlochsohlenanordnungsachse ablenkt. Stattdessen wird der erforderliche nicht kollineare Zustand erreicht, indem bewirkt wird, dass einer oder beide des oberen oder unteren Stabilisators eine exzentrische Kraft oder Verlagerung in einer Richtung aufbringen, die bevorzugt in Bezug auf die Richtung der Lochausbreitung orientiert ist. Dies kann in einer Anzahl von verschiedenen Weisen erreicht werden, einschließlich nicht rotierender (in Bezug auf das Loch) exzentrischer Stabilisatoren (Methoden auf Verlagerungsbasis) und exzentrischer Aktuatoren, die eine Kraft auf die Bohrkrone in der gewünschten Lenkrichtung aufbringen. Das Lenken wird durch Erzeugen einer Nicht-Kollinearität zwischen der Bohrkrone und mindestens zwei anderen Berührungspunkten erreicht. In der idealisierten Form muss die Bohrkrone seitwärts schneiden, um ein gekrümmtes Loch zu erzeugen. Beispiele von drehlenkbaren Systemen vom ”Push-the-bit”-Typ und ihr Betrieb sind in den US-Patenten Nrn. 6,089,332 ; 5,971,085 ; 5,803,185 ; 5,778,992 ; 5,706,905 ; 5,695,015 ; 5,685,379 ; 5,673,763 ; 5,603,385 ; 5,582,259 ; 5,553,679 ; 5,553,678 ; 5,520,255 und 5,265,682 beschrieben, die hier durch Bezugnahme ausdrücklich vollständig mit aufgenommen sind.
2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Untertagemotors 200. Der beispielhafte Motor 200 umfasst einen Leistungsabschnitt 202, der hydraulische Energie des Bohrfluids in mechanische Rotationsenergie umwandelt, einen Übertragungsabschnitt 208, der den mechanischen Rotationsantrieb, der durch den Leistungsabschnitt 202 erzeugt wird, auf eine Antriebswelle überträgt, und einen Lagerabschnitt 216, der axiale und radiale Lasten der Antriebswelle während des Bohrens abstützt, wenn er die mechanische Rotationsenergie, die durch den Leistungsabschnitt 202 erzeugt wird, auf ein Untertagewerkzeug überträgt.
Der Leistungsabschnitt 202 des Motors 200 umfasst einen schraubenförmigen Rotor 204, der innerhalb der Längsbohrung eines schraubenförmigen Stators 206 drehbar angeordnet ist. Der Motor 200 kann in einer Vielfalt von Konfigurationen hergestellt werden. Im Querschnitt betrachtet weist der Rotor 204 im Allgemeinen n_r Nocken auf und der Stator 206 weist n_s Nocken auf, wobei n_s = n_r + 1. Im Betrieb dichtet die schraubenförmige Formation am Rotor 204 dicht gegen die schraubenförmige Formation des Stators 206 ab, wenn sich der Rotor 204 dreht, um einen Satz von Hohlräumen dazwiscben zu bilden. Das Bohrfluid strömt in den Hohlräumen. Der hydraulische Druck des Bohrfluids bewirkt, dass die Hohlräume axial entlang der Längsachse des Leistungsabschnitts fortschreiten und bewirkt eine relative Drehung zwischen dem Rotor 204 und dem Stator 206 um die Längsachse.
Der Übertragungsabschnitt 208 des Motors 200 umfasst ein Übertragungsgehäuse 210, das eine Übertragungswelle 212 umschließt und aufnimmt, und einen hohlen zentralen Durchgang, durch den das Bohrfluid in einer radialen Weise strömen kann. Die Übertragungswelle 212 ist mit dem rotierenden Rotor 204 des Leistungsabschnitts 202 und mit der Antriebswelle 218 des Lagerabschnitts 216 verbunden. Die Übertragungswelle 212 überträgt den Rotations- und axialen Antrieb, der durch den Leistungsabschnitt 202 erzeugt wird, auf die Antriebswelle 218 des Lagerabschnitts 216. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Strömungsumlenkvorrichtung 214 im Übertragungsabschnitt 208 vorgesehen sein, z. B. in der Übertragungswelle 212 angeordnet oder ausgebildet sein, um die Strömung des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang des Übertragungsabschnitts 208 in eine radiale Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang der Antriebswelle 218 umzulenken.
Der Lagerabschnitt 216 des Motors 200 umfasst eine Antriebswelle 218, die einen hohlen zentralen Durchgang umfasst, durch den das Bohrfluid in einer radialen Weise strömen kann. Die Antriebswelle 218 überträgt die mechanische Rotationsenergie, die durch den Übertragungsabschnitt 208 übertragen wird, auf ein oder mehrere Untertagewerkzeuge, z. B. eine Bohrkrone. Der Lagerabschnitt 216 umfasst einen Satz von radialen Lagern 222, die radiale Lasten während des Bohrens abstützen, und einen Satz von Axiallagern 224, die axiale Lasten während des Bohrens abstützen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Strömungsumlenkvorrichtung 220 im Lagerabschnitt 216 vorgesehen sein, z. B. in der Antriebswelle 218 angeordnet oder ausgebildet sein, um die Strömung des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang des Übertragungsabschnitts 208 in eine radiale Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang der Antriebswelle 218 umzulenken. Der beispielhafte Motor 200 umfasst ein oder mehrere Übertragungskabel 226, die durch einen oder mehrere Abschnitte des Motors 200 verlaufen.
In herkömmlichen Bohrsystemen weist eine herkömmliche Strömungsumlenkvorrichtung typischerweise eine kurze Länge auf und umfasst eine einzelne Öffnung für den Durchgang des Bohrfluids. Die Strömung des Bohrfluids durch die einzelne Öffnung einer herkömmlichen Strömungsumlenkvorrichtung erzeugt einen Spüleffekt und hat eine Auswirkung auf benachbarte Übertragungskabel mit hohen Stoßgeschwindigkeiten und im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Übertragungskabel. Dies verursacht eine schnelle Erosion der Übertragungskabel, die benachbart zu einer herkömmlichen Strömungsumlenkvorrichtung vorhanden sind.
Eine Anzahl von Faktoren wirken sich auf den Erosionseffekt der Strömung des Bohrfluids durch eine Strömungsumlenkvorrichtung auf ein Übertragungskabel aus, das sich benachbart zur Strömungsumlenkvorrichtung erstreckt. Ein wichtiger Faktor, der sich auf die Erosionsrate eines Übertragungskabels auswirkt, ist die Geschwindigkeit, mit der das Bohrfluid auf das Übertragungskabel auftrifft oder stößt. Die Erosionsrate des Übertragungskabels ist ungefähr proportional zum Quadrat der Auftreff- oder Stoßgeschwindigkeit. Das heißt, je höher die Auftreff- oder Stoßgeschwindigkeit ist, desto höher ist die Erosionsrate. Beispielhafte Ausführungsformen schaffen Strömungsumlenkvorrichtungen, die dazu konfiguriert sind, die Auftreff- oder Stoßgeschwindigkeit des Bohrfluids an einem benachbarten Übertragungskabel zu verringern. In einer beispielhaften Ausführungsform ist eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung so konfiguriert, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Strömungsumlenkvorrichtungen, die gewöhnlich in der Länge auf 1–2 Übertragungswellendurchmesser begrenzt sind, entlang der Längsachse des Motors langgestreckt ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung im Gegensatz zu herkömmlichen Strömungsumlenkvorrichtungen, die eine einzelne Öffnung für die Strömung von Bohrfluid vorsehen, mit zwei oder mehr Öffnungen für die Strömung von Bohrfluid versehen sein. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung sowohl langgestreckt als auch mit mehreren Öffnungen versehen.
Beispielhafte Konfigurationen von Strömungsumlenkvorrichtungen, wie hier gelehrt, verringern die Auftreff- oder Stoßgeschwindigkeit des Bohrfluids auf ein benachbartes Übertragungskabel, d. h. den Spüleffekt. Die hier gelehrten beispielhaften Konfigurationen von Strömungsumlenkvorrichtungen ermöglichen auch, dass die Strömungsumlenkvorrichtungen eine gleichmäßige Auftreff- oder Stoßgeschwindigkeit des Bohrfluids entlang der Länge der Strömungsumlenkvorrichtungen aufrechterhalten. Das Aufrechterhalten einer gleichmäßigen Auftreff- oder Stoßgeschwindigkeit verhindert die Bildung von Erosions-”Gefahrenpunkten”, an denen das Bohrfluid auf ein benachbartes Übertragungskabel mit einer hohen Auftreffgeschwindigkeit auftrifft, die gewöhnlich die Erosionsrate des Übertragungskabels in den ”Gefahrenpunkt”-Bereichen erhöht.
Ferner können in einer beispielhaften Ausführungsform beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtungen im Bohrstrang stromabwärts des Schlammmotors als Fluidfilter verwendet werden, um das Bohrfluid, das aus dem Schlammmotor abgewaschen wird, zu filtern. Das Bohrfluid, das in einer Abwärtsrichtung in Richtung eines Untertagewerkzeugs strömt, kann unerwünschte Feststoffe enthalten, die die Untertagewerkzeuge beschädigen können, z. B. die zerbrechlichen Turbinenschaufeln von Untertagebohrwerkzeugen. Diese unerwünschten Feststoffe können Trümmer, die von der Oberfläche abgewaschen werden, und Gummistücke, die vom Leistungsabschnitt des Schlammmotors abgebrochen sind, umfassen. Da das Bohrfluid durch die mehreren Öffnungen von beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtungen strömt, können beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtungen als Filter arbeiten, der das Fluid durchlässt, aber die unerwünschten Feststoffe ausfiltert. Diese duale Verwendung von beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtungen kann den Bedarf, einen separaten Filterabschnitt zu verwenden, der unter dem Schlammmotor betrieben wird, vermeiden. Das heißt, beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtungen können ermöglichen, dass beispielhafte Schlammmotoren ohne separaten Filterabschnitt, der stromabwärts des Schlammmotors angeordnet ist, arbeiten.
3–7 stellen Querschnittsansichten von beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtungen dar, die vorgesehen sind, um die Auftreff- oder Stoßgeschwindigkeit des Bohrfluids zu verringern. Die Größen der Strömungsumlenkvorrichtungen, die in 3–7 dargestellt sind, relativ zu den Größen der Seitenwände sind für Veranschaulichungszwecke übertrieben.
3 stellt eine beispielhafte langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung 300 dar, die in einer Antriebswelle 306 angeordnet oder ausgebildet ist. Die Antriebswelle 306 umfasst eine röhrenförmige Wand 308, die einen hohlen zentralen Durchgang 310 bildet und umschließt, der eine Strömung des Bohrfluids ermöglicht. In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein ringförmiger Raum oder eine ringförmige Öffnung in der röhrenförmigen Wand 308 der Antriebswelle 306 zum Aufnehmen der Strömungsumlenkvorrichtung 300 ausgebildet. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Strömungsumlenkvorrichtung 300 in der röhrenförmigen Wand 308 der Antriebswelle 306 beispielsweise durch Ausbilden von Öffnungen der Strömungsumlenkvorrichtung 300 in der röhrenförmigen Wand 308, einteilig ausgebildet.
Die beispielhafte langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung 300 umfasst einen Körper 302, der langgestreckt ist oder entlang der Längsachse L ausgedehnt und in der röhrenförmigen Wand 308 der Antriebswelle 306 ausgebildet ist. Der Körper 302 kann eine beliebige Form und Größe aufweisen, die für Bohrbedingungen, das gesamte Bohrsystem und die Drehmomentanforderungen der Antriebswelle 306 geeignet sind.
Der Körper 302 der Strömungsumlenkvorrichtung 300 umfasst mehrere Öffnungen 304, die einen Übergang des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch einen Übertragungsdurchgang 312 zu einer radialen Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang 310 der Antriebswelle 306 ermöglichen wie durch die Pfeile A und B in 3 dargestellt). Die Öffnungen 304 können eine beliebige Form und Größe aufweisen, die für die Bohrbedingungen und das gesamte Bohrsystem, z. B. die Durchflussrate und den Typ des Bohrfluids, die durch den Schlammmotor erzeugte Gesamtleistung, die Größe des Bohrstrangs usw., geeignet sind. Beispielhafte Formen der Öffnungen umfassen rechteckig, kreisförmig, oval, quadratisch, unregelmäßig usw., sind jedoch nicht darauf begrenzt.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen sind die Öffnungen einer Strömungsumlenkvorrichtung entlang einer oder mehrerer radialer Ebenen radial ausgerichtet. Ein erster Satz von Öffnungen kann beispielsweise entlang einer ersten radialen Ebene radial ausgerichtet sein und ein zweiter Satz von Öffnungen kann entlang einer zweiten radialen Ebene radial ausgerichtet sein. In anderen beispielhaften Ausführungsformen sind die Öffnungen einer Strömungsumlenkvorrichtung radial verstellt.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen können alte Öffnungen einer Strömungsumlenkvorrichtung dieselbe Querschnittsgröße und -form aufweisen. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können die Öffnungen einer Strömungsumlenkvorrichtung verschiedene Querschnittsgrößen und/oder -formen aufweisen.
4 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung, in der Öffnungen variierende Querschnittsgrößen aufweisen. Die Öffnungen 404 der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung 400 von 4 weisen entlang der Längsachse L in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs oder in einer Aufwärtsrichtung in Richtung der Oberfläche zunehmende Querschnittsgrößen auf. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können die Öffnungen entlang der Längsachse L in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs oder in einer Aufwärtsrichtung in Richtung der Oberfläche abnehmende Querschnittsgrößen aufweisen.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen, z. B. wie in 3 und 4 dargestellt, können die Öffnungen der Strömungsumlenkvorrichtungen entlang der Längsachse L gleich voneinander beabstandet sein. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen einer Strömungsumlenkvorrichtung ungleich sein.
5 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung, in der Öffnungen nicht gleich voneinander beabstandet sind. Die Öffnungen 504 der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung 500 von 5 sind entlang der Längsachse L ungleich voneinander beabstandet, z. B. kann der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen entlang der Längsachse in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs oder in einer Aufwärtsrichtung in Richtung der Oberfläche kleiner werden. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen entlang der Längsachse in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs oder in einer Aufwärtsrichtung in Richtung der Oberfläche größer werden.
In den in 3 und 4 dargestellten beispielhaften Ausführungsformen kann dieselbe Anzahl von Öffnungen im oberen und im unteren Bereich der Strömungsumlenkvorrichtung vorgesehen sein. In anderen beispielhaften Ausführungsformen, z. B. wie in 5 dargestellt, kann die Anzahl der Öffnungen 504 in einem Bereich der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung 500 von Bereich zu Bereich über die Länge der Strömungsumlenkvorrichtung variieren.
In den beispielhaften Ausführungsformen, die in 3–5 dargestellt sind, sind die Öffnungen der Strömungsumlenkvorrichtungen in Reihe entlang der Längsachse des langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtungskörpers angeordnet. In anderen beispielhaften Ausführungsformen können die Öffnungen in anderen Konfigurationen angeordnet sein.
6A ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung, in der Öffnungen in mehreren Reihen vorgesehen sind, wobei sich jede Reihe entlang der Längsachse der Strömungsumlenkvorrichtung erstreckt. Die Öffnungen 604 der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung 600 von 6A sind in zwei Reihen vorgesehen, die sich entlang der Längsachse L erstrecken und die im Wesentlichen zueinander parallel sind.
6B ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung, in der Öffnungen in mehreren Reihen vorgesehen sind, wobei sich jede Reihe um die Umlenkvorrichtung 650 radial in separaten radialen Ebenen erstreckt. Jede der radialen Ebenen ist beabstandet und erstreckt sich in einer Richtung entlang der Längsachse der Strömungsumlenkvorrichtung. Die Öffnungen 654 der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung 650 von 6B sind in drei radialen Reihen vorgesehen, die sich entlang der Längsachse L erstrecken und die im Wesentlichen zueinander parallel sind. Die Öffnungen 654 sind in abwechselnden Zeilen in drei Reihen angeordnet. In einigen Ausführungsformen können die radialen Ebenen der Öffnungen überlappen, so dass die Öffnungen longitudinal entlang der Längsachse der Umlenkvorrichtung versetzt sind.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung, in der Öffnungen in einer im Wesentlichen ovalen Anordnung vorgesehen sind. Die Öffnungen 704 der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung 700 von 7 sind in einer im Wesentlichen ovalen Anordnung in einem im Wesentlichen ovalen Strömungsumlenkvorrichtungskörper 702 vorgesehen.
Die Konfiguration der beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtungen kann von Bohrbedingungen abhängen. Beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtungen sind nicht auf die in 3–7 dargestellten beispielhaften Ausführungsformen begrenzt. Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass viele Änderungen und Modifikationen an den dargestellten Strömungsumlenkvorrichtungen vorgenommen werden können.
Ein weiterer wichtiger Faktor, der sich auf die Erosionsrate eines Übertragungskabels auswirkt, ist der Winkel, in dem das Bohrfluid auf das Übertragungskabel auftrifft oder stößt. Die Erosionsrate des Übertragungskabels ist am höchsten, wenn der Auftreff- oder Stoßwinkel 90 Grad relativ zur Längsachse des Übertragungskabels ist, und nimmt gewöhnlich mit flacheren Winkeln, die von 90 Grad abweichen, ab. Das heißt, je flacher der Auftreff- oder Stoßwinkel ist, desto niedriger ist die Erosionsrate. Beispielhafte Ausführungsformen schaffen Strömungsumlenkvorrichtungen, die dazu konfiguriert sind, den Auftreff- oder Stoßwinkel flacher als 90 Grad zu machen, so dass das Bohrfluid auf das Übertragungskabel nicht senkrecht, sondern in flacheren Winkeln auftrifft. In einer beispielhaften Ausführungsform wird eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung mit Öffnungen geschaffen, die in einem Winkel ausgebildet sind, nur als nicht begrenzendes Beispiel in einem beliebigen geeigneten Winkel zwischen etwa 30 Grad und etwa 60 Grad. Das heißt, für eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung, die sich entlang der Längsachse eines Bohrstrangs erstreckt, sind die Öffnungen in einem Winkel vorgesehen, der von der zur Längsachse senkrechten Querachse abweicht.
8 stellt eine Schnittansicht durch die Längsachse L einer beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung 800 dar, in der die Öffnungen 804 in einem Winkel vorgesehen sind, der von der Querachse T der Antriebswelle abweicht oder versetzt ist. Ein Übertragungskabel (nicht dargestellt) kann sich im Wesentlichen entlang der Längsachse L im inneren Bereich der Antriebswelle erstrecken. Bohrfluid, das durch die Strömungsumlenkvorrichtung 800 in einem Winkel zur Querachse T strömt, wird daran gehindert, auf das sich longitudinal erstreckende Übertragungskabel im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Übertragungskabels aufzutreffen oder zu stoßen. Diese Modifikation des Auftreff- oder Stoßwinkels des Bohrfluids durch die beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung 800 verringert die Erosionsrate des Übertragungskabels.
Ein weiterer Faktor, der sich auf die Erosionsrate eines Übertragungskabels auswirkt, ist das Material, das erodiert wird, d. h. die Eigenschaften des Materials wie z. B. Härte, Materialtyp, Dicke usw. Beispielhafte Bohrfluide können Schlamm und Aufschlämmung umfassen, die harte Partikel enthalten können. Diese harten Partikel können eine schnelle Erosion eines nahe einer Strömungsumlenkvorrichtung vorhandenen Übertragungskabels verursachen.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist, um die Erosion eines Übertragungskabels aufgrund von im Bohrfluid vorhandenen harten Partikeln zu minimieren, ein beispielhaftes Übertragungskabel mit einer Schutzhülse versehen. Beispielhafte Ausführungsformen ermöglichen eine selektive Konfiguration der Schutzhülse, z. B. Härte, Dicke, Materialtyp usw., um einen verbesserten Schutz des ummantelten Übertragungskabels vor Erosion zu schaffen. In einer beispielhaften Ausführungsform weist das die Schutzhülse bildende Material eine Härte auf, die die Härte der im Bohrfluid abgewaschenen Partikel übersteigt, z. B. Wolframcarbid-Materialien (”WC”-Materialien), Diamant oder Diamantverbindungen, Keramik usw. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das die Schutzhülse bildende Material gummiartig.
9A stellt einen Querschnitt durch ein Übertragungskabel 900 dar, das nicht mit einer Schutzhülse versehen ist. Das Übertragungskabel 900 umfasst einen Leiter 902, der einen leitfähigen Kern bildet, der sich entlang der Längsachse durch die Mitte des Übertragungskabels 900 erstreckt. Der leitfähige Kern kann elektrische Leistung und Daten und Befehle, die als elektrische Signale, optische Signale und/oder Leistung codiert sind, leiten. In einigen beispielhaften Ausführungsformen bildet ein einzelner Leiter den leitfähigen Kern und in anderen beispielhaften Ausführungsformen bilden mehrere kombinierte Leiter den Kern. Das Übertragungskabel 900 umfasst einen äußeren Mantel 904, der den Leiter 902 umgibt und schützt.
9B stellt einen Querschnitt durch ein Übertragungskabel 950 dar, das mit einer Schutzhülse versehen ist. Das Übertragungskabel 950 umfasst einen Leiter 952, der einen leitfähigen Kern bildet, der sich entlang der Längsachse durch die Mitte des Übertragungskabels 950 erstreckt. Das Übertragungskabel 950 umfasst einen äußeren Mantel 954, der den Leiter 952 umgibt und schützt. Das Übertragungskabel 950 ist von einer Schutzhülse 956, die aus einem harten Material ausgebildet ist, umgeben und geschützt. Die Schutzhülse 956 schützt das Übertragungskabel 950 vor dem Spüleffekt, der durch die Strömung des Bohrfluids durch eine Strömungsumlenkvorrichtung erzeugt wird, die benachbart zum Übertragungskabel 950 angeordnet ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse 956 über Abschnitte des Übertragungskabels 950 erstrecken, die zum Bereich einer Strömungsumlenkvorrichtung benachbart sind. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse 956 über die ganze Länge des Übertragungskabels 950 erstrecken.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse 956 gleichmäßig, d. h. mit einer gleichmäßigen Dicke, entlang einer ausgewählten Länge des Übertragungskabels 950 benachbart zur Strömungsumlenkvorrichtung angeordnet sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse 956 ungleichmäßig, d. h. mit veränderlichen Dicken, entlang einer ausgewählten Länge des Übertragungskabels 950 benachbart zur Strömungsumlenkvorrichtung angeordnet sein. Die Schutzhülse 956 kann beispielsweise eine abnehmende Dicke in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs, z. B. der Bohrkrone, aufweisen.
10 stellt eine Schnittansicht entlang der Längsachse L von Abschnitten eines Übertragungsabschnitts 1001 und eines Lagerabschnitts 1007 eines beispielhaften Motors 1000 dar, in dem die Strömungsumlenkvorrichtung langgestreckt ist und mehrere Öffnungen umfasst und in dem die Antriebswelle eine einteilige Antriebswelle ist.
Der Übertragungsabschnitt umfasst ein röhrenförmiges Übertragungsgehäuse 1002 mit einem hohlen zentralen Durchgang 1005. Das röhrenförmige Übertragungsgehäuse 1002 umschließt eine Übertragungswelle 1004 im hohlen zentralen Durchgang 1005, durch den das Bohrfluid in einer axialen Weise strömen kann. Ein Ende (nicht dargestellt) der Übertragungswelle 1004 ist mit dem Leistungsabschnitt des Motors 1000 verbunden und ein anderes Ende der Übertragungswelle 1004 ist mit einer Antriebswelle 1008 des Lagerabschnitts verbunden. In einer beispielhaften Ausführungsform können ein oder mehrere Kopplungs- oder Anschlussmechanismen 1006 an der Verbindung zwischen der Übertragungswelle 1004 und der Antriebswelle 1008 zum Schaffen einer zuverlässigen Kopplung zwischen den zwei Wellen vorgesehen sein.
Der Lagerabschnitt umfasst eine einteilige Antriebswelle 1008 mit einer röhrenförmigen Wand 1009, die einen hohlen zentralen Durchgang 1011 umschließt, durch den das Bohrfluid in einer radialen Weise strömen kann. Eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung 1010 ist in der röhrenförmigen Wand 1009 der Antriebswelle 1008 zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von der axialen Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang 1005 des Übertragungsabschnitts in eine radiale Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang 1011 der Antriebswelle 1008 angeordnet oder ausgebildet. Die Strömungsumlenkvorrichtung 1010 ist langgestreckt und umfasst mehrere Öffnungen, die dazu konfiguriert sind, den Spüleffekt, der durch das Bohrfluid, das durch die Strömungsumlenkvorrichtung 1010 strömt, erzeugt wird, zu verringern. Die Antriebswelle 1008 kann eine einteilige Antriebswelle (wie in 10 und 13 dargestellt) oder eine zweiteilige Antriebswelle (wie in 11 dargestellt) sein. Der Lagerabschnitt umfasst auch einen Satz von oberen Radiallagern 1014 und einen Satz von unteren Radiallagern 1016, die radiale Lasten während des Bohrens abstützen, und einen Satz von Axiallagern 1018, die axiale Lasten während des Bohrens abstützen.
Ein oder mehrere Übertragungskabel erstrecken sich entlang der Längsachse L im hohlen zentralen Durchgang 1011 des Lagerabschnitts, um mit einem oder mehreren Verbindungselementen 1022 zu verbinden. Ein Abschlussende der Antriebswelle 1008 umfasst ein Bohrungsloch 1003, das sich longitudinal erstreckt, durch welches sich das Übertragungskabel longitudinal erstreckt.
Beispielhafte Ausführungsformen können auch Erosionseffekte auf das Übertragungskabel 1020 durch Schaffen einer Schutzhülse 1024 um das Übertragungskabel 1020 minimieren, um das Übertragungskabel 1020 vor der Erosion zu schützen, die durch die Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung 1010 verursacht wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse 1024 über Abschnitte des Übertragungskabels 1020 erstrecken, die zum Bereich der Strömungsumlenkvorrichtung 1010 benachbart sind.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse 1024 über die ganze äußere Oberfläche des Übertragungskabels 1020 erstrecken.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse 1024 gleichmäßig, d. h. mit einer gleichmäßigen Dicke oder einem gleichmäßigen Durchmesser, entlang der ganzen Länge des Übertragungskabels 1020 angeordnet sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse 1024 ungleichmäßig, d. h. mit veränderlichen Dicken oder Durchmessern, entlang der Länge des Übertragungskabels 1020 angeordnet sein. Die Schutzhülse 1024 kann beispielsweise eine entlang der Länge des Übertragungskabels 1020 in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs, z. B. der Bohrkrone, abnehmende Dicke oder abnehmenden Durchmesser aufweisen.
11 stellt eine Querschnittsansicht entlang der Längsachse L von Abschnitten eines Übertragungsabschnitts 1101 und eines Lagerabschnitts 1107 eines beispielhaften Motors 1100 dar, in dem die Strömungsumlenkvorrichtung langgestreckt ist und mit mehreren Öffnungen versehen ist und in dem die Antriebswelle eine zweiteilige Antriebswelle ist.
Der Übertragungsabschnitt umfasst ein Übertragungsgehäuse 1102 mit einer röhrenförmigen Wand 1103 und einem hohlen zentralen Durchgang 1105. Eine Übertragungswelle 1104 ist longitudinal im hohlen zentralen Durchgang 1105 angeordnet, durch den das Bohrfluid in einer axialen Weise strömen kann. Ein Ende (nicht dargestellt) der Übertragungswelle 1104 ist mit dem Leistungsabschnitt des Motors 1100 verbunden und ein anderes Ende der Übertragungswelle 1104 ist mit der Antriebswelle 1112 verbunden, die sich longitudinal durch den Lagerabschnitt 1107 erstreckt. In einer beispielhaften Ausführungsform können ein oder mehrere Kopplungs- oder Anschlussmechanismen 1110 an der Verbindung zwischen der Übertragungswelle 1104 und der Antriebswelle 1112 vorgesehen sein, um eine zuverlässige Kopplung zwischen den zwei Wellen zu schaffen.
Die Antriebswelle 1112 ist eine zweiteilige Antriebswelle mit mindestens einer röhrenförmigen Wand 1113, die einen hohlen zentralen Durchgang 1115 umschließt, durch den das Bohrfluid in einer radialen Weise strömen kann. Der Lagerabschnitt umfasst auch einen Satz von oberen Radiallagern 1114 und einen Satz von unteren Radiallagern 1116, die radiale Lasten während des Bohrens abstützen, und einen Satz von Axiallagern 1118, die axiale Lasten während des Bohrens abstützen.
Eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung 1106 ist in der röhrenförmigen Wand 1103 der Übertragungswelle 1104 zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang 1005 des Übertragungsabschnitts in eine radiale Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang 1115 der Antriebswelle 1112 angeordnet oder ausgebildet. Die Strömungsumlenkvorrichtung 1106 ist langgestreckt und umfasst mehrere Öffnungen, die dazu konfiguriert sind, den durch das durch die Strömungsumlenkvorrichtung 1106 strömende Bohrfluid erzeugten Spüleffekt zu verringern.
Ein oder mehrere Übertragungskabel erstrecken sich entlang der Längsachse L in den hohlen zentralen Durchgängen 1105 und 1115 des Übertragungs- bzw. Lagerabschnitts, um mit einem oder mehreren Verbindungselementen 1122 zu verbinden.
Beispielhafte Ausführungsformen können auch Erosionseffekte am Übertragungskabel 1120 durch Vorsehen einer Schutzhülse 1124 um das Übertragungskabel 1120, um das Übertragungskabel 1120 vor einer durch die Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung 1106 verursachten Erosion zu schützen, minimieren. In einer beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse 1124 über Abschnitte des Übertragungskabels 1120 erstrecken, die zum Bereich der Strömungsumlenkvorrichtung 1106 benachbart sind. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse 1124 über die ganze äußere Oberfläche des Übertragungskabels 1120 erstrecken.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse 1124 gleichmäßig, d. h. mit einer gleichmäßigen Dicke oder einem gleichmäßigen Durchmesser, entlang der ganzen Länge des Übertragungskabels 1120 angeordnet sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse 1124 ungleichmäßig, d. h. mit veränderlichen Dicken oder Durchmessern, entlang der Länge des Übertragungskabels 1120 angeordnet sein. Die Schutzhülse 1124 kann beispielsweise eine entlang der Länge des Übertragungskabels 1120 in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs, z. B. der Bohrkrone, abnehmende Dicke oder abnehmenden Durchmesser oder eine in einer Aufwärtsrichtung in Richtung der Oberfläche oder eines Übertagewerkzeugs abnehmende Dicke oder abnehmenden Durchmesser aufweisen. In einem anderen Beispiel kann die Schutzhülse 1124 ihre größte Dicke oder ihren größten Durchmesser an einem Erosions-”Gefahrenpunkt” aufweisen, d. h. wo die Erosion lokal stärker ist. Ein beispielhafter Erosions-”Gefahrenpunkt” ist der Bereich nahe den Öffnungen einer Strömungsumlenkvorrichtung. Die Dicke oder der Durchmesser der Schutzhülse 1124 kann über die Länge des Übertragungskabels 1120 gleichmäßig oder allmählich variieren oder kann in Schritten variieren. Ein erster Abschnitt des Kabels kann beispielsweise eine erste größere Dicke oder einen ersten größeren Durchmesser aufweisen und ein zweiter Abschnitt des Kabels kann eine zweite kleinere Dicke oder einen zweiten kleineren Durchmesser aufweisen.
12 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren 1200 zur Herstellung der beispielhaften Bohrsysteme von 10 und 11 darstellt. In Schritt 1202 wird eine Antriebswelle aufgenommen. Die Antriebswelle erstreckt sich longitudinal durch einen Lagerabschnitt eines Motors für die Übertragung eines durch den Motor erzeugten Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug, z. B. eine Bohrkrone. In Schritt 1204 wird ein hohler zentraler Durchgang, der sich entlang der Längsachse erstreckt, in einer röhrenförmigen Wand der Antriebswelle ausgebildet und von dieser umschlossen. Der hohle zentrale Durchgang ermöglicht die Strömung eines Bohrfluids durch den Lagerabschnitt. In Schritt 1206 wird eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle angeordnet oder ausgebildet. Die beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung ist langgestreckt und umfasst mehrere Öffnungen zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang der Übertragungswelle in eine radiale Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang der Antriebswelle. Die langgestreckte Konfiguration der beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung mit den mehreren Öffnungen minimiert den Spüleffekt, der durch die Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung erzeugt wird, und minimiert dadurch die Erosion eines Übertragungskabels, das im hohlen zentralen Durchgang vorgesehen ist, die durch einen solchen Spüleffekt verursacht wird.
In Schritt 1208 werden ein oder mehrere Übertragungskabel aufgenommen. In Schritt 1210 können die Übertragungskabel mit einer Schutzhülse umgeben werden, um die Übertragungskabel vor Erosion zu schützen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse über Abschnitte des Übertragungskabels erstrecken, die zum Bereich der Strömungsumlenkvorrichtung benachbart sind. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann sich die Schutzhülse über die ganze äußere Oberfläche des Übertragungskabels erstrecken.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse gleichmäßig, d. h. mit einer gleichmäßigen Dicke oder einem gleichmäßigen Durchmesser, entlang der ganzen Länge des Übertragungskabels angeordnet sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Schutzhülse ungleichmäßig, d. h. mit veränderlichen Dicken, entlang der Länge des Übertragungskabels angeordnet sein. Die Schutzhülse kann beispielsweise entlang der Länge des Übertragungskabels in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs, z. B. der Bohrkrone, eine abnehmende Dicke aufweisen.
In Schritt 1212 wird veranlasst, dass sich die Übertragungskabel longitudinal im hohlen zentralen Durchgang der Antriebswelle erstrecken, Beispielhafte Ausführungsformen können Erosionseffekte an einem Übertragungskabel durch Anordnen des Übertragungskabels innerhalb einer Bohrung, die sich durch die röhrenförmige Wand der Antriebswelle und/oder der Übertragungswelle erstreckt, minimieren. Der Durchgang kann longitudinal durch einen Abschnitt der radialen Wand tieflochgebohrt werden. In dieser beispielhaften Ausführungsform steht das Übertragungskabel mit der Strömung des Bohrfluids nicht in direktem Kontakt und wird daher nicht durch die Strömung des Bohrfluids durch eine Strömungsumlenkvorrichtung erodiert. Das Übertragungskabel kann in einer Bohrung vorgesehen sein, die sich longitudinal durch eine radiale Wand einer einteiligen Antriebswelle oder einer zweiteiligen Antriebswelle erstreckt.
13 stellt eine Querschnittsansicht entlang der Längsachse L von Abschnitten eines Übertragungsabschnitts 1301 und eines Lagerabschnitts 1307 eines beispielhaften Motors 1300 dar, in dem ein Übertragungskabel in einer Bohrung vorgesehen ist, die sich longitudinal durch eine röhrenförmige Wand der Antriebswelle erstreckt.
Der Übertragungsabschnitt 1301 umfasst ein röhrenförmiges Übertragungsgehäuse 1302 mit einem hohlen zentralen Durchgang 1305. Das röhrenförmige Übertragungsgehäuse 1302 umschließt eine Übertragungswelle 1304 im hohlen zentralen Durchgang 1305, durch den das Bohrfluid in einer axialen Weise strömen kann. Ein Ende (nicht dargestellt) der Übertragungswelle 1304 ist mit dem Leistungsabschnitt des Motors 1300 verbunden und ein anderes Ende der Übertragungswelle 1304 ist mit einer Antriebswelle 1308 des Lagerabschnitts 1307 verbunden. In einer beispielhaften Ausführungsform können ein oder mehrere Kopplungs- oder Anschlussmechanismen 1306 an der Verbindung zwischen der Übertragungswelle 1304 und der Antriebswelle 1308 vorgesehen sein, um eine zuverlässige Kopplung zwischen den zwei Wellen vorzusehen.
Der Lagerabschnitt 1307 umfasst eine einteilige Antriebswelle 1308 mit einer röhrenförmigen Wand 1309, die einen hohlen zentralen Durchgang 1311 umschließt, durch den das Bohrfluid in einer radialen Weise strömen kann. Eine herkömmliche Strömungsumlenkvorrichtung 1310 ist in der röhrenförmigen Wand 1309 der Antriebswelle 1308 angeordnet oder ausgebildet, um die Strömung des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch den hohlen zentralen Durchgang 1305 des Übertragungsabschnitts in eine radiale Strömung durch den Lagerabschnitt umzulenken. Die herkömmliche Strömungsumlenkvorrichtung 1310 ist nicht entlang der Längsachse L langgestreckt und umfasst eine einzelne Öffnung. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung verwendet werden, die langgestreckt ist und mehrere Öffnungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, den Spüleffekt zu verringern, der durch das Bohrfluid, das durch die Strömungsumlenkvorrichtung 1310 strömt, erzeugt wird. Die Antriebswelle 1308 kann eine einteilige Antriebswelle (wie in 13 dargestellt) oder eine zweiteilige Antriebswelle (nicht dargestellt) sein. Der Lagerabschnitt umfasst auch einen Satz von oberen Radiallagern 1312 und einen Satz von unteren Radiallagern 1314, die radiale Lasten während des Bohrens abstützen, und einen Satz von Axiallagern 1316, die axiale Lasten während des Bohrens abstützen.
Die röhrenförmige Wand 1309 der Antriebswelle 1308 umfasst eine Bohrung 1317, die von einem ersten Ende 1319 zu einem zweiten Ende 1321 longitudinal darin verläuft. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Bohrung 1317 tieflochgebohrt sein. Ein oder mehrere Übertragungskabel erstrecken sich entlang der Längsachse L in der Bohrung 1317 durch die röhrenförmige Wand 1309 der Antriebswelle 1308, um mit einem oder mehreren Verbindungselementen 1320 zu verbinden. Da das Übertragungskabel 1318 in der Bohrung 1317, die sich durch die röhrenförmige Wand 1309 der Antriebswelle 1308 erstreckt, anstatt im hohlen zentralen Durchgang 1311, der von der röhrenförmigen Wand 1309 umschlossen ist, angeordnet ist, steht das Übertragungskabel 1318 nicht mit der Strömung des Bohrfluids in direktem Kontakt und wird daher nicht durch die Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung 1310 erodiert. Das Übertragungskabel kann in einer Bohrung vorgesehen sein, die sich durch die radiale Wand einer einteiligen Antriebswelle (wie in 13 dargestellt) oder einer zweiteiligen Antriebswelle (nicht dargestellt) erstreckt.
14 ist ein Ablaufplan, der ein beispielhaftes Verfahren 1400 zur Herstellung des beispielhaften Bohrsystems von 13 darstellt. In Schritt 1402 wird eine Antriebswelle aufgenommen. Die Antriebswelle bildet einen Teil des Lagerabschnitts eines Motors zur Übertragung eines durch den Motor erzeugten Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug, z. B. eine Bohrkrone. In Schritt 1404 wird eine Bohrung, die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende entlang der Längsachse L erstreckt, in einer röhrenförmigen Wand der Antriebswelle ausgebildet. Die Bohrung kann in der röhrenförmigen Wand in einer beispielhaften Ausführungsform tieflochgebohrt werden.
In Schritt 1406 werden ein oder mehrere Übertragungskabel aufgenommen. In Schritt 1410 werden die Übertragungskabel durch die in der röhrenförmigen Wand der Antriebwelle ausgebildete Bohrung geschoben. Die röhrenförmige Wand der Antriebswelle schützt die Übertragungskabel vor einer Erosion, die durch eine Strömung eines Bohrfluids durch einen hohlen zentralen Durchgang verursacht wird, der durch die röhrenförmige Wand der Antriebswelle gebildet und darin umschlossen ist.
In Schritt 1412 kann eine beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle angeordnet oder ausgebildet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die beispielhafte Strömungsumlenkvorrichtung langgestreckt und umfasst mehrere Öffnungen zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einer axialen Strömung durch einen hohlen zentralen Durchgang einer Übertragungswelle in eine radiale Strömung durch einen hohlen zentralen Durchgang einer Antriebswelle. Die langgestreckte Konfiguration der beispielhaften Strömungsumlenkvorrichtung mit den mehreren Öffnungen minimiert den Spüleffekt, der durch die Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung erzeugt wird, und minimiert dadurch die Erosion eines Übertragungskabels, das benachbart zur Strömungsumlenkvorrichtung vorgesehen ist, die durch einen solchen Spüleffekt verursacht wird.
Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen spezifischen beispielhaften Ausführungsformen begrenzt ist. Viele Änderungen und Modifikationen können durch den Fachmann auf dem Gebiet vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt oder kann unter Verwendung von nicht mehr als Routineexperimenten viele Äquivalente der hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen der Erfindung feststellen. Solche Äquivalente sollen von den folgenden Ansprüchen eingeschlossen sein. Daher muss ausdrücklich verständlich sein, dass die dargestellten Ausführungsformen nur für Beispielzwecke gezeigt wurden und nicht als Begrenzung der Erfindung aufgefasst werden sollten, die durch die folgenden Ansprüche definiert ist. Diese Ansprüche sollen als das, was sie wörtlich darlegen, und auch diejenigen äquivalenten Elemente, die unwesentlich anders sind, umfassend gelesen werden, selbst wenn sie in anderer Hinsicht nicht zu dem identisch sind, was in den obigen Erläuterungen gezeigt und beschrieben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1780372 [0040]
US 6394193 [0044]
US 6364034 [0044]
US 6244361 [0044]
US 6158529 [0044]
US 6092610 [0044]
US 5113953 [0044]
US 6089332 [0045]
US 5971085 [0045]
US 5803185 [0045]
US 5778992 [0045]
US 5706905 [0045]
US 5695015 [0045]
US 5685379 [0045]
US 5673763 [0045]
US 5603385 [0045]
US 5582259 [0045]
US 5553679 [0045]
US 5553678 [0045]
US 5520255 [0045]
US 5265682 [0045]

Claims

Bohrsystem, das umfasst: eine Antriebswelle (306) zum Übertragen eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug, wobei die Antriebswelle einen hohlen zentralen Durchgang (310) aufweist, der durch eine röhrenförmige Wand (308) gebildet ist, die sich entlang einer Längsachse davon erstreckt, wobei der hohle zentrale Durchgang eine Strömung eines Bohrfluids zu einem Schlammmotor ermöglicht; und eine langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung (300), die in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle angeordnet ist, wobei die langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung mehrere Öffnungen (304) zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einem stromaufseitigen Abschnitt des Systems zu einem Lagerabschnitt des Systems umfasst.
System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Übertragungskabel (900), das sich durch den hohlen zentralen Durchgang der Antriebswelle (306) erstreckt.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Öffnungen (304) dazu konfiguriert sind, das Übertragungskabel (900) vor der Erosion von der Strömung des Bohrfluids zu schützen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel (900) ein elektrisches Kabel für die Zuführung von elektrischer Leistung zum Untertagewerkzeug ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel (900) Daten und/oder Befehle zwischen dem Untertagewerkzeug und einem Übertagewerkzeug überträgt.
System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Schutzhülse (956), die das Übertragungskabel umgibt, um das Übertragungskabel vor einer Erosion von der Strömung des Bohrfluids zu schützen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (956) eine gleichmäßige Dicke entlang einer ganzen Länge derselben aufweist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (956) eine größere Dicke in einem Bereich des Übertragungskabels aufweist, in dem die Erosion lokal stark ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Übertragungskabels (900) zu den mehreren Öffnungen (304) der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung (300) benachbart ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (956) in einer Abwärtsrichtung in Richtung des Untertagewerkzeugs eine abnehmende Dicke aufweist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (306) eine einteilige Antriebswelle ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (306) eine zweiteilige Antriebswelle ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Öffnungen (304) in der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung (300) gleich voneinander beabstandet sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Öffnungen (304) in der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung (300) in Reihe entlang der Längsachse der Antriebswelle vorgesehen sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mehreren Öffnungen (304) in der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung (300) dieselbe Größe aufweist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Öffnungen (304) in der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung (300) abnehmende Größen aufweisen, die sich entlang der Längsachse der Antriebswelle (306) in Richtung des Untertagewerkzeugs stromabwärts erstrecken.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Öffnungen (304) in der langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung (300) zunehmende Größen aufweisen, die sich entlang der Längsachse der Antriebswelle (306) in Richtung des Untertagewerkzeugs stromabwärts erstrecken.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung (300) eine axiale Strömung des Bohrfluids in eine radiale Strömung umlenkt.
Bohrsystem, das umfasst: eine Antriebswelle (1308) zur Übertragung eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug, wobei die Antriebswelle eine röhrenförmige Wand (1309) und eine Bohrung (1317), die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende durch die röhrenförmige Wand entlang einer Längsachse davon erstreckt, aufweist; und ein elektrisches Kabel (1318), das sich durch die Bohrung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle erstreckt, um elektrische Leistung dem Untertagewerkzeug zuzuführen.
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (1317) eine tieflochgebohrte Bohrung ist.
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die röhrenförmige Wand (1309) der Antriebswelle das elektrische Kabel (1318) vor einer Erosion von einer Strömung eines Bohrfluids in einem Lagerabschnitt des Systems schützt.
System nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Strömungsumlenkvorrichtung (1310), die in der röhrenförmigen Wand (1309) der Antriebswelle (1308) angeordnet ist, um eine Strömung eines Bohrfluids von einem stromaufseitigen Abschnitt des Systems zu einem Lagerabschnitt des Systems umzulenken.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkvorrichtung (1310) mehrere Öffnungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, das elektrische Kabel vor einer Erosion von der Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung zu schützen.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkvorrichtung (1310) eine langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung ist.
Verfahren zur Herstellung eines Systems zum Bohren, wobei das Verfahren umfasst: Aufnehmen einer Antriebswelle zur Übertragung eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug (1202); Ausbilden eines hohlen zentralen Durchgangs in einer röhrenförmigen Wand der Antriebswelle (1204), der sich entlang einer Längsachse davon erstreckt, wobei der hohle zentrale Durchgang eine Strömung eines Bohrfluids zu einem Schlammmotor ermöglicht; und Anordnen einer langgestreckten Strömungsumlenkvorrichtung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle (1206), wobei die langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung mehrere Öffnungen zum Umlenken der Strömung des Bohrfluids von einem stromaufseitigen Abschnitt des Systems zu einem Lagerabschnitt des Systems umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Vorsehen eines Übertragungskabels (1208), das sich durch den hohlen zentralen Durchgang der Antriebswelle erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Öffnungen dazu konfiguriert sind, das Übertragungskabel vor einer Erosion von der Strömung des Bohrfluids zu schützen.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel ein elektrisches Kabel zum Zuführen von elektrischer Leistung zum Untertagewerkzeug ist.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel beliebige von Daten, Befehlen oder Daten und Befehlen zwischen dem Untertagewerkzeug und einem Übertagewerkzeug überträgt.
Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch Anordnen einer Schutzhülse (1210), die das Übertragungskabel umgibt, um das Übertragungskabel vor einer Erosion von der Strömung des Bohrfluids zu schützen.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle eine einteilige Antriebswelle ist.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle eine zweiteilige Antriebswelle ist.
Verfahren zur Herstellung eines Systems zum Bohren, wobei das Verfahren umfasst: Aufnehmen einer Antriebswelle zur Übertragung eines Drehmoments auf ein Untertagewerkzeug (1402); Ausbilden einer Bohrung (1404), die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende durch eine röhrenförmige Wand der Antriebswelle entlang einer Längsachse davon erstreckt; und Vorsehen eines elektrischen Kabels (1410), das sich durch die Bohrung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle erstreckt, zum Zuführen von elektrischer Leistung zum Untertagewerkzeug.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden der Bohrung umfasst: Tieflochbohren der Bohrung durch die röhrenförmige Wand der Antriebswelle.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die röhrenförmige Wand der Antriebswelle das elektrische Kabel vor einer Erosion von einer Strömung eines Bohrfluids in einem Lagerabschnitt des Systems schützt.
Verfahren nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch Anordnen einer Strömungsumlenkvorrichtung in der röhrenförmigen Wand der Antriebswelle (1412) zum Umlenken einer Strömung eines Bohrfluids von einem stromaufseitigen Abschnitt des Systems zu einem Lagerabschnitt des Systems.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkvorrichtung mehrere Öffnungen umfasst, die dazu konfiguriert sind, das elektrische Kabel vor einer Erosion von der Strömung des Bohrfluids durch die Strömungsumlenkvorrichtung zu schützen.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkvorrichtung eine langgestreckte Strömungsumlenkvorrichtung ist.