Claims (52)
1. Устройство, используемое с генератором крутящего момента, соединенным с бурильной колонной, для бурения участков подземных скважин, причем генератор крутящего момента имеет кожух, вращающийся независимо от внутреннего насоса и бурильной колонны, при этом устройство содержит:1. A device used with a torque generator coupled to a drill string for drilling underground well sections, the torque generator having a housing that rotates independently of the internal pump and the drill string, the device comprising:
наружный трубчатый кожух, вращательно соединенный c кожухом генератора крутящего момента, причем наружный трубчатый кожух, образует внутренний канал кожуха,an outer tubular casing rotatably connected to the torque generator casing, wherein the outer tubular casing forms an internal channel of the casing,
удлинительную трубу, проходящую через внутренний канал кожуха и образующую кольцевое пространство между ними,an extension pipe passing through the inner channel of the casing and forming an annular space between them,
один или более распределителей потока текучей среды, расположенных во внутреннем канале кожуха, причем по меньшей мере один из распределителей потока служит для направления по меньшей мере части текучих сред, прокачиваемых в генератор крутящего момента, в кольцевое пространство в качестве потока текучей среды генератора крутящего момента,one or more fluid flow distributors located in the internal channel of the housing, wherein at least one of the flow distributors serves to direct at least a portion of the fluids pumped into the torque generator into the annulus as a torque generator fluid flow,
один или более дросселей потока текучей среды, расположенных в кольцевом пространстве, причем один или более дросселей потока текучей среды вызывают уменьшение давления текучей среды в потоке текучей среды генератора крутящего момента, проходящем через кольцевое пространство.one or more fluid flow chokes located in the annular space, wherein the one or more fluid flow chokes causes a decrease in fluid pressure in the torque generator fluid flow passing through the annulus.
2. Устройство по п. 1, в котором один или более дросселей потока текучей среды содержат по меньшей мере один узел вала потока текучей среды, расположенный вокруг удлинительной трубы. 2. The apparatus of claim 1, wherein the one or more fluid flow chokes comprise at least one fluid flow shaft assembly located around the extension pipe.
3. Устройство по п. 2, в котором по меньшей мере один узел вала образует канал потока текучей среды в кольцевом пространстве. 3. The device of claim 2, wherein the at least one shaft assembly defines a fluid flow channel in the annular space.
4. Устройство по п. 2, в котором по меньшей мере один узел вала образует винтовой канал потока текучей среды в кольцевом пространстве.4. The device according to claim 2, in which at least one shaft assembly forms a helical channel for fluid flow in the annular space.
5. Устройство по п. 2, в котором один или более дросселей потока текучей среды содержат по меньшей мере два узла вала потока текучей среды, причем каждый по меньшей мере из двух узлов вала потока текучей среды образует путь потока текучей среды.5. The apparatus of claim 2, wherein the one or more fluid flow chokes comprise at least two fluid flow shaft assemblies, the at least two fluid flow shaft assemblies each defining a fluid flow path.
6. Устройство по п. 5, в котором по меньшей мере два узла вала потока текучей среды образуют смещенный путь потока текучей среды.6. The apparatus of claim 5, wherein the at least two fluid flow shaft assemblies define an offset fluid flow path.
7. Устройство по п. 5, в котором по меньшей мере два узла вала потока текучей среды образуют смещенный винтовой путь потока текучей среды.7. The device of claim 5, wherein the at least two fluid flow shaft assemblies form an offset helical fluid flow path.
8. Устройство по п. 2, в котором по меньшей мере один узел вала потока текучей среды содержит трубу, образующую внутренний канал для приема удлинительной трубы, и наружную поверхность, образующую дроссель потока текучей среды.8. The device of claim 2, wherein at least one fluid flow shaft assembly comprises a pipe defining an internal channel for receiving the extension pipe and an outer surface forming a fluid flow choke.
9. Устройство по п. 2, в котором по меньшей мере одни узлы вала потока текучей среды продольно разнесены вдоль удлинительной трубы в последовательности.9. The device according to claim 2, in which at least one nodes of the fluid flow shaft are longitudinally spaced along the extension pipe in sequence.
10. Устройство по п. 1, в котором насос выбран из модифицированного объемного двигателя или винтового насоса. 10. The device according to claim 1, wherein the pump is selected from a modified positive displacement motor or a screw pump.
11. Устройство по п. 1, в котором на своем конце со стороны устья удлинительная труба вращательно соединена c насосом.11. The device according to claim 1, in which at its end from the mouth side the extension pipe is rotationally connected to the pump.
12. Устройство по п. 1, в котором на своем конце со стороны забоя наружный трубчатый кожух функционально соединен c кривым переводником и буровым двигателем. 12. The device according to claim 1, in which at its end on the bottom-hole side the outer tubular casing is functionally connected to a curved sub and a drilling motor.
13. Устройство по п. 1, которое может дополнительно содержать конфигурацию активируемого давлением поршня и пружины.13. The apparatus of claim 1, which may further comprise a pressure-activated piston and spring configuration.
14. Устройство по п. 1, которое можно применять для бурения линейного или нелинейного участков подземных скважин.14. A device according to claim 1, which can be used for drilling linear or non-linear sections of underground wells.
15. Способ управления торцом инструмента с использованием генератора крутящего момента, функционально соединенного c бурильной колонной для бурения участков подземных скважин, причем генератор крутящего момента имеет кожух, вращающийся независимо от внутреннего насоса и бурильной колонны, и имеет цилиндрическую удлинительную трубу, размещенную в кожухе и образующую кольцевое пространство между ними, при этом способ включает этапы, на которых:15. A method for controlling the end of a tool using a torque generator operatively connected to a drill string for drilling sections of underground wells, wherein the torque generator has a casing that rotates independently of the internal pump and the drill string, and has a cylindrical extension pipe placed in the casing and forming an annular space between them, wherein the method includes the steps of:
прокачивают текучие среды в генератор крутящего момента, причем первая часть текучих сред проходит через генератор крутящего момента в качестве байпасного потока текучей среды,pumping fluids into the torque generator, with the first portion of the fluid passing through the torque generator as a bypass fluid flow,
обеспечивают по меньшей мере один распределитель потока текучей среды для направления второй части текучих сред в кольцевое пространство в качестве потока текучей среды генератора крутящего момента,providing at least one fluid flow distributor for directing a second portion of fluids into the annular space as a torque generator fluid flow,
обеспечивают по меньшей мере один дроссель потока текучей среды в кольцевом пространстве для увеличения давления текучей среды потока текучей среды генератора крутящего момента выше дросселя, создавая уменьшение давления текучей среды потока текучей среды генератора крутящего момента.providing at least one fluid flow choke in the annular space to increase the fluid pressure of the torque generator fluid flow above the choke, creating a decrease in the fluid pressure of the torque generator fluid flow.
16. Способ по п. 15, в котором по меньшей мере один дроссель потока текучей среды, расположенный в кольцевом пространстве, содержит по меньшей мере один узел вала потока текучей среды, образующий дросселируемый путь потока текучей среды. 16. The method of claim 15, wherein the at least one fluid flow throttle located in the annular space comprises at least one fluid flow shaft assembly defining a throttled fluid flow path.
17. Способ по п. 16, в котором по меньшей мере один узел вала потока текучей среды образует винтовой путь потока текучей среды. 17. The method of claim 16, wherein the at least one fluid flow shaft assembly defines a helical fluid flow path.
18. Способ по п. 16, в котором по меньшей мере один узел вала потока текучей среды содержит по меньшей мере два узла вала потока текучей среды, образующие радиально смещенный путь потока текучей среды.18. The method of claim 16, wherein the at least one fluid flow shaft assembly comprises at least two fluid flow shaft assemblies defining a radially offset fluid flow path.
19. Способ по п. 18, в котором по меньшей мере два узла вала потока текучей среды образуют радиально смещенный винтовой путь потока текучей среды.19. The method of claim 18, wherein the at least two fluid flow shaft assemblies form a radially offset helical fluid flow path.
20. Способ по п. 15, в котором по меньшей мере один дроссель потока текучей среды в кольцевом пространстве создает последовательно действующее уменьшение давления текучей среды потока текучей среды генератора крутящего момента, проходящего через кольцевое пространство.20. The method of claim 15, wherein the at least one fluid flow restrictor in the annular space creates a sequential reduction in pressure of the fluid flow of the torque generator fluid passing through the annular space.
21. Способ по п. 15, в котором дополнительно дросселируют поток текучей среды, проходящий через по меньшей мере один распределитель потока текучей среды, создавая падение давления текучей среды в потоке текучей среды генератора крутящего момента, проходящем в кольцевое пространство.21. The method of claim 15, further comprising throttling the fluid flow passing through the at least one fluid flow distributor, creating a fluid pressure drop in the torque generator fluid flow passing into the annulus.
22. Способ по п. 15, в котором уменьшение давления текучей среды потока текучей среды генератора крутящего момента можно определить прогнозируемым генератором реактивного крутящего момента, гидравлическим забойным двигателем, планируемой скоростью статического режима работы привода для бурильной колонны и прогнозируемой номинальной плотностью бурового раствора.22. The method of claim 15, wherein the reduction in fluid pressure of the torque generator fluid flow can be determined by the predicted reaction torque generator, the mud motor, the planned static drive speed for the drill string, and the predicted nominal drilling fluid density.
23. Способ по п. 15, в котором уменьшением давления текучей среды генератора крутящего момента можно управлять посредством изменения скорости вращения бурильной колонны (об/мин).23. The method of claim 15, wherein the reduction in torque generator fluid pressure can be controlled by changing the rotation speed of the drill string (rpm).
24. Способ по п. 23, в котором уменьшение давления текучей среды потока текучей среды генератора крутящего момента уменьшает чувствительность торца инструмента генератора крутящего момента в ответ на изменения в скорости бурильной колонны (об/мин).24. The method of claim 23, wherein reducing the fluid pressure of the torque generator fluid flow reduces the sensitivity of the torque generator tool face in response to changes in drill string speed (rpm).
25. Способ по п. 15, в котором бурят линейный участок подземной скважины посредством увеличения скорости вращения бурильной колонны для максимизации крутящего момента, генерируемого генератором крутящего момента и при этом минимизации перемещения по направлению торца инструмента.25. The method of claim 15, wherein a linear portion of an underground well is drilled by increasing the speed of rotation of the drill string to maximize the torque generated by the torque generator while minimizing movement towards the tool face.
26. Устройство, используемое с генератором крутящего момента, соединенным с бурильной колонной для бурения участков подземных скважин, причем генератор крутящего момента имеет кожух, вращающийся независимо от внутреннего насоса и бурильной колонны, ротор, образующий канал ротора, проходящий через него для прохода байпасного потока текучей среды, причем устройство содержит:26. A device used with a torque generator coupled to a drill string for drilling sections of underground wells, wherein the torque generator has a casing rotating independently of the internal pump and drill string, a rotor defining a rotor channel passing through it for the passage of a bypass flow of fluid environment, the device containing:
наружный трубчатый кожух, вращательно, соединенный c кожухом генератора крутящего момента, причем наружный трубчатый кожух образует внутренний канал кожуха,an outer tubular casing rotatably connected to the torque generator casing, the outer tubular casing defining an internal channel of the casing,
удлинительную трубу, проходящую через внутренний канал кожуха и образующую первое кольцевое пространство между ними, при этом на своем верхнем конце, иan extension pipe extending through the inner bore of the casing and defining a first annular space therebetween at its upper end, and
один или более поршневых узлов, расположенных во внутреннем канале, причем каждый соответствующий поршневой узел имеет поршневой кожух, жестко прикрепленный к наружному трубчатому кожуху, поршень, концентрически размещенный в поршневом кожухе и проходящий через него, и образующий поршневое кольцевое пространство между ними, причем поршневое кольцевое пространство сообщается по текучей среде с первым кольцевым пространством для приема потока текучей среды генератора крутящего момента, причем поршень скользяще перемещается аксиально в поршневом кожухе относительно наружного трубчатого кожуха и удлинительной трубы,one or more piston assemblies disposed in the inner bore, each corresponding piston assembly having a piston casing rigidly attached to the outer tubular casing, a piston concentrically located in and extending through the piston casing, and defining a piston annular space therebetween, the piston annular the space is in fluid communication with the first annular space for receiving fluid flow of the torque generator, the piston slidingly moving axially in the piston casing relative to the outer tubular casing and the extension pipe,
пружинный узел, имеющий пружинную втулку, расположенную в кольцевом пространстве и перемещающуюся аксиально относительно наружного трубчатого кожуха и удлинительной трубы, по меньшей мере одну пружину, расположенную вокруг пружинной втулки, причем по меньшей мере одна пружина упирается в один конец поршня, и уступ для ограничения осевого перемещения пружинной втулки.a spring assembly having a spring sleeve located in the annular space and moving axially relative to the outer tubular casing and extension pipe, at least one spring located around the spring sleeve, and at least one spring abuts one end of the piston, and a ledge for limiting the axial movement of the spring bushing.
27. Устройство по п. 26, в котором по меньшей мере участок удлинительной трубы проходит через подшипниковый кожух, расположенный во внутреннем канале кожуха, причем подшипниковый кожух содержит множество подшипников, обеспечивающих наружному трубчатому кожуху вращение независимо от удлинительной трубы.27. The apparatus of claim 26, wherein at least a portion of the extension pipe passes through a bearing housing located in an internal bore of the housing, wherein the bearing housing includes a plurality of bearings that allow the outer tubular housing to rotate independently of the extension pipe.
28. Устройство по п. 26, в котором по меньшей мере участок поршневого кольцевого пространства имеет площадь сечения меньше, чем у остального поршневого кольцевого пространства, причем меньшая площадь сечения образует по меньшей мере один первый дроссель текучей среды.28. The apparatus of claim 26, wherein at least a portion of the piston annulus has a cross-sectional area smaller than the remainder of the piston annulus, wherein the smaller cross-sectional area defines at least one first fluid restrictor.
29. Устройство по п. 26, в котором площадь сечения поршневого кольцевого пространства варьируется в зависимости от аксиального положения поршня в поршневом кожухе.29. The device of claim 26, wherein the cross-sectional area of the piston annular space varies depending on the axial position of the piston in the piston housing.
30. Устройство по п. 26, в котором пружинный узел содержит по меньшей мере две пружины.30. The device according to claim 26, in which the spring assembly contains at least two springs.
31. Устройство по п. 30, в котором по меньшей мере две пружины с уплотнением разделены разделяющим элементом.31. The device according to claim 30, in which at least two springs with a seal are separated by a separating element.
32. Устройство по п. 26, которое может дополнительно содержать распределитель потока текучей среды, установленный во внутреннем канале кожуха, причем распределитель потока образует множество отверстий для дросселирования байпасного потока текучей среды, проходящего через кольцевое пространство. 32. The apparatus of claim 26, which may further comprise a fluid flow distributor mounted in an internal channel of the housing, the flow distributor defining a plurality of openings for throttling a bypass fluid flow passing through the annulus.
33. Устройство по п. 32, в котором распределитель потока текучей среды может быть расположен выше одного или более поршневых узлов. 33. The apparatus of claim 32, wherein the fluid flow distributor may be located above the one or more piston assemblies.
34. Устройство по п. 26, функционально соединенное на его конце со стороны забоя c кривым переводником и буровым двигателем. 34. The device according to item 26, functionally connected at its end on the bottom-hole side with a curved sub and a drilling motor.
35. Способ управления торцом инструмента с использованием генератора крутящего момента, функционально соединенного c бурильной колонной для бурения участков подземных скважин, причем генератор крутящего момента имеет кожух, вращающийся независимо от внутреннего насоса и бурильной колонны, и имеет цилиндрическую удлинительную трубу, размещенную в кожухе и образующую кольцевое пространство между ними, при этом способ включает этапы, на которых:35. A method for controlling the end of a tool using a torque generator operatively connected to a drill string for drilling sections of underground wells, wherein the torque generator has a casing that rotates independently of the internal pump and the drill string, and has a cylindrical extension pipe placed in the casing and forming an annular space between them, wherein the method includes the steps of:
прокачивают текучие среды в генератор крутящего момента, причем первая часть текучих сред проходит через генератор крутящего момента в качестве байпасного потока текучей среды,pumping fluids into the torque generator, with the first portion of the fluid passing through the torque generator as a bypass fluid flow,
обеспечивают по меньшей мере один распределитель потока текучей среды для направления второй части текучих сред в кольцевое пространство в качестве потока текучей среды генератора крутящего момента,providing at least one fluid flow distributor for directing a second portion of fluids into the annular space as a torque generator fluid flow,
обеспечивают по меньшей мере один дроссель потока текучей среды в кольцевом пространстве для увеличения давления текучей среды потока текучей среды генератора крутящего момента выше дросселя, создающего уменьшение давления текучей среды потока текучей среды генератора крутящего момента.providing at least one fluid flow throttle in the annular space for increasing the fluid pressure of the torque generator fluid flow above the throttle creating a decrease in fluid pressure of the torque generator fluid flow.
36. Способ по п. 35, в котором по меньшей мере один дроссель потока текучей среды, расположенный в кольцевом пространстве, содержит по меньшей мере один поршневой узел образующий дроссель пути потока текучей среды. 36. The method of claim 35, wherein the at least one fluid flow choke located in the annular space comprises at least one piston assembly forming a fluid flow choke.
37. Способ по п. 36, в котором по меньшей мере один поршневой узел образует по меньшей мере два дросселя потока текучей среды. 37. The method of claim 36, wherein the at least one piston assembly forms at least two fluid flow throttles.
38. Способ по п. 36, в котором по меньшей мере поршневые узлы создают последовательно действующее уменьшение давления потока текучей среды генератора крутящего момента для динамического уменьшения чувствительности торца инструмента в ответ на изменения в скорости вращения бурильной колонны (об/мин). 38. The method of claim 36, wherein at least the piston assemblies provide a sequential reduction in the pressure of the torque generator fluid flow to dynamically reduce tool face sensitivity in response to changes in drill string rotational speed (rpm).