RU2005137150A

RU2005137150A - Узел и способ регулирования энергии кручения бурильной колонны

Info

Publication number: RU2005137150A
Application number: RU2005137150/03A
Authority: RU
Inventors: Ричард А НИКОЛС (US); Ричард А НИКОЛС; Ларри Г ПАЛМЕР (US); Ларри Г ПАЛМЕР; Брюс Л ТЭЙЛОР (US); Брюс Л ТЭЙЛОР
Original assignee: СТРАТЭЛОК ТЕКНОЛОДЖИ ПРОДАКТС Эл Эл Си (US); СТРАТЭЛОК ТЕКНОЛОДЖИ ПРОДАКТС Эл Эл Си
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2006-05-27
Also published as: WO2004109052A2; MXPA05012887A; CA2525425A1; CA2525425C; US20040238219A1; RU2329376C2; US6997271B2; WO2004109052A3

Claims

1. Способ управления угловыми колебаниями бурового долота вокруг оси во время бурения, причем буровое долото прикреплено к бурильной колонне, содержащей множество соединенных друг с другом трубчатых элементов, включающий следующие операции: установка узла управления вращением в бурильной колонне между нижним трубчатым элементом и верхним трубчатым элементом бурильной колонны; избирательная передача крутящего момента между верхним трубчатым элементом и нижним трубчатым элементом бурильной колонны во время операции бурения; избирательное обеспечение возможности осуществляемого при вращении проскальзывания верхнего трубчатого элемента и нижнего трубчатого элемента бурильной колонны друг относительно друга во время операции бурения для демпфирования или прекращения угловых колебаний бурового долота вокруг оси; последующая передача крутящего момента между верхним трубчатым элементом и нижним трубчатым элементом бурильной колонны для продолжения операции бурения.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий приведение в действие узла управления вращением для обеспечения возможности указанного проскальзывания при вращении в ответ на выбранное ускорение бурового долота.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий гидравлическое разблокирование механизма блокирования вращения в течение выбранного, заранее заданного периода времени и затем последующую блокировку механизма блокирования вращения.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий обеспечение электронного управления для приведения в действие узла управления вращением для обеспечения возможности указанного проскальзывания при вращении.

5. Способ по п.4, дополнительно включающий программирование электронного управления для получения заданной величины указанного проскальзывания при вращении.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий управление перемещением одного или нескольких гидравлических поршней.

7. Способ по п.2, дополнительно включающий приведение в действие узла управления вращением, когда частота вращения части нижнего трубчатого элемента бурильной колонны будет меньше входной частоты вращения привода операции бурения.

8. Узел для обеспечения проскальзывания при вращении нижнего трубчатого элемента и верхнего трубчатого элемента бурильной колонны друг относительно друга во время бурения буровым долотом для высвобождения энергии кручения из бурильной колонны, содержащий трубчатый корпус для подсоединения между нижним трубчатым элементом и верхним трубчатым элементом бурильной колонны, один или несколько подвижных элементов, расположенных в трубчатом корпусе и предназначенных для управления передачей крутящего момента между нижним трубчатым элементом и верхним трубчатым элементом бурильной колонны, и устройство управления для управления одним или несколькими подвижными элементами.

9. Узел по п.8, дополнительно содержащий один или несколько датчиков для распознавания заданного типа движения бурового долота.

10. Узел по п.9, в котором один или несколько датчиков чувствительны к некоторой величине движения с ускорением бурового долота.

11. Узел по п.9, в котором устройство управления выполнено с возможностью приведения его в действие в течение цикла разблокирования для обеспечения возможности относительно свободного вращения нижнего трубчатого элемента и верхнего трубчатого элемента бурильной колонны относительно друг друга, и последующей блокировки для предотвращения вращения нижнего трубчатого элемента и верхнего трубчатого элемента бурильной колонны относительно друг друга в течение периода времени от приблизительно пятидесяти миллисекунд до менее одной секунды.

12. Узел по п.8, в котором один или несколько подвижных элементов являются одним или несколькими поршнями.

13. Узел по п.8, в котором один или несколько подвижных элементов содержат гидравлические поршни и один или несколько клапанов для управления движением гидравлических поршней.

14. Способ компьютерного моделирования эффекта от приведения в действие устройства управления вращением, установленного в бурильной колонне и выполненное с возможностью приведения его в действие для избирательной передачи крутящего момента между трубчатыми элементами в бурильной колонне, включающий следующие операции: обеспечение входных данных о параметрах для ввода параметров бурильной колонны, описывающих бурильную колонну; обеспечение одного или нескольких параметров для приведения в действие устройства управления вращением для ввода данных об условиях, при которых устройство управления вращением приводится в действие; обеспечение одного или нескольких результатов вычислений, связанных с крутильными колебаниями бурового долота бурильной колонны.

15. Способ по п.14, дополнительно включающий составление графика зависимости движения бурового долота от времени, причем устройство управления вращением приводится в действие для обеспечения возможности проскальзывания трубчатых элементов в бурильной колонне относительно друг друга для демпфирования крутильных колебаний.

16. Способ по п.14, дополнительно включающий изменения входных данных о параметрах для определения изменений крутильных колебаний.

17. Способ по п.14, в котором параметрами бурильной колонны являются размер или длина бурильной колонны.

18. Способ по п.14, дополнительно включающий ввод параметров, связанных с изменениями скручивающей нагрузки.

19. Способ по п.18, дополнительно включающий текущий контроль результатов вычислений для определения того, приводят ли изменения скручивающей нагрузки к крутильным колебаниям.

20. Способ по п.18, дополнительно включающий изменение изменений крутящего момента для определения любого результирующего изменения колебаний, вызванных скручивающей нагрузкой.

21. Способ управления при бурении колебаниями бурового долота, прикрепленного к бурильной колонне, содержащей множество соединенных друг с другом трубчатых элементов, включающий следующие стадии: установка муфты в сборе в бурильной колонне между нижним трубчатым элементом и верхним трубчатым элементом бурильной колонны; избирательное включение муфты для передачи крутящего момента между частью нижнего трубчатого элемента и верхним трубчатым элементом бурильной колонны во время операции бурения; избирательное выключение муфты для обеспечения возможности проскальзывания верхнего трубчатого элемента и нижнего трубчатого элемента бурильной колонны относительно друг друга во время бурения для демпфирования колебаний бурового долота.

22. Способ по п.21, дополнительно включающий распознавание движения бурового долота, указывающего на то, что существует вероятность возникновения колебаний бурового долота.

23. Способ по п.14, дополнительно включающий выполнение стадии избирательного выключения в ответ на распознавание.

24. Способ по п.23, в котором стадия включения или выключения дополнительно включает избирательное частичное выключение или избирательное частичное включение муфты для обеспечения возможности проскальзывания и для передачи некоторого крутящего момента, но не всего крутящего момента.

25. Способ по п.22, в котором распознавание движения дополнительно включает определение ускорения.

26. Способ по п.22, в котором распознавание движения дополнительно включает определение частоты вращения.

27. Способ по п.22, в котором распознавание движения дополнительно включает определение частоты вращения и ускорения.

28. Способ по п.25, дополнительно включающий распознавание заданного ускорения и выключение до достижения заданной частоты вращения.

29. Узел для обеспечения коротких периодов осуществляемого при вращении проскальзывания нижнего трубчатого элемента и верхнего трубчатого элемента бурильной колонны друг относительно друга во время бурения буровым долотом, содержащий трубчатый корпус для обеспечения соединения между нижним трубчатым элементом и верхним трубчатым элементом бурильной колонны; один или несколько подвижных элементов, расположенных внутри трубчатого корпуса, предназначенных для управления передачей крутящего момента между нижним трубчатым элементом и верхним трубчатым элементом бурильной колонны, и устройство для управления одним или несколькими подвижными элементами, выполненное с возможностью приведения его в действие для осуществления цикла разблокирования для обеспечения возможности вращения нижнего трубчатого элемента и верхнего трубчатого элемента бурильной колонны относительно друг друга и последующей блокировки для предотвращения вращения нижнего трубчатого элемента и верхнего трубчатого элемента бурильной колонны относительно друг друга в течение периода времени, составляющего от приблизительно пятидесяти миллисекунд до менее одной секунды.

30. Узел по п.29, дополнительно содержащий один или несколько датчиков для распознавания заданного вида движения бурового долота.

31. Узел по п.30, в котором один или несколько датчиков чувствительны к заданному ускорению бурового долота.

32. Узел по п.29 в котором один или несколько подвижных элементов содержат один или несколько поршней.

33. Узел по п.29, в котором один или несколько подвижных элементов содержат гидравлические поршни и один или несколько клапанов для управления движением гидравлических поршней.