RU2239042C2 - Method for drilling a well and concurrently directing drilling crown actively controlled by rotating drill system and actively controlled rotating directed system - Google Patents

Method for drilling a well and concurrently directing drilling crown actively controlled by rotating drill system and actively controlled rotating directed system Download PDF

Info

Publication number
RU2239042C2
RU2239042C2 RU99126128A RU99126128A RU2239042C2 RU 2239042 C2 RU2239042 C2 RU 2239042C2 RU 99126128 A RU99126128 A RU 99126128A RU 99126128 A RU99126128 A RU 99126128A RU 2239042 C2 RU2239042 C2 RU 2239042C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drill bit
shaft
drilling
adapter sleeve
tool
Prior art date
Application number
RU99126128A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99126128A (en
Inventor
Александр Ж. Е. КОСМАЛА (US)
Александр Ж. Е. КОСМАЛА
Аттилио К. ПИСОНИ (US)
Аттилио К. ПИСОНИ
Димитриос К. ПИРОВОЛОУ (US)
Димитриос К. ПИРОВОЛОУ
Спиро Й. КОТСОНИС (US)
Спиро Й. КОТСОНИС
Original Assignee
Шлюмбергер Холдингз Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Холдингз Лимитед filed Critical Шлюмбергер Холдингз Лимитед
Priority to RU99126128A priority Critical patent/RU2239042C2/en
Publication of RU99126128A publication Critical patent/RU99126128A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2239042C2 publication Critical patent/RU2239042C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil extractive industry.
SUBSTANCE: actively controlled rotating directed drilling system for directed well drilling, having transfer sleeve of drilling tool, rotated by column of drilling pipes during well drilling, while shaft of drilling crown has upper portion in transfer sleeve of tool and lower end coming from that sleeve and supporting drilling crown. Shaft of drilling crown is supported for all-directed swaying between upper and lower ends by means of universal connection in transfer sleeve and is rotation driven by transfer sleeve. For reaching controlled direction of rotating drilling crown, orientation of drilling crown relatively to tool transfer sleeve is read and shaft of drilling crown is supported by geostationary means and is selectively directed in axial direction relatively to tool transfer sleeve during rotation of drilling pipes column by means of its rotating relatively to universal connection by displacing a mandrel, which rotates against rotation direction of case with same rotation frequency. Turbine driven by drilling mud together with generator generates electric energy, which is used for driving electric engine. Electric engine provides for rotation of deflecting mandrel relatively to transfer sleeve of tool and is remotely controlled by input signal from position detecting elements, like magnetic meters, hydroscopic sensors and acceleration meters, which provide for position signals in real time scale for controlling the engine. Also, when necessary, a brake is used for geostationary support of deflecting mandrel and shaft axis of drilling crown, where brake is remotely controlled by input signal from position detecting elements, which provide for position signals in real time scale for controlling the brake. As an alternative, turbine is connected to deflecting mandrel for rotating deflecting mandrel relatively to transfer sleeve of tool, and brake is used for remote control of turbine by input signal from position sensors, which provide for position signals in real time scale for controlling the brake.
EFFECT: higher efficiency.
2 cl, 28 dwg

Description

Настоящее изобретение касается, в общем, способов и устройств для бурения скважин, в частности скважин для производства нефтяных продуктов, и более конкретно касается активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, которую можно подсоединять непосредственно к вращательной колонне бурильных труб или можно соединять во вращательной колонне бурильных труб в сборке с забойным турбинным двигателем и/или толкателем, и/или гибкой переходной муфтой с целью обеспечения возможности селективного отсоединения активно управляемой вращательной направляемой буровой системы от вращательной колонны бурильных труб, например, для снабжаемого энергией забойного турбинного двигателя бурения, с вращением колонны бурильных труб или без него и для обеспечения возможности точного управления направлением бурения ствола посредством буровой коронки и точного управления скоростью вращения, крутящим моментом и нагрузкой на коронку, прилагаемую к буровой коронке. Для управления числом оборотов вала забойного турбинного двигателя и крутящим моментом в цепи бурового раствора забойного турбинного двигателя расположен управляемый клапан сброса давления для управляемого сброса или отвода части потока бурового раствора из цепи бурового раствора забойного турбинного двигателя в кольцевое пространство или обвода части потока бурового раствора мимо ротора забойного турбинного двигателя. Этот клапан сброса давления или обхода забойного турбинного двигателя может автоматически приводиться в действие сигналами датчика вращательной направляемой буровой системы или может приводиться в действие сигналами с поверхности земли или теми и другими сигналами. Для управления нагрузкой на буровой коронке в колонне бурильных труб предусмотрен снабжаемый энергией бурового раствора толкатель, расположенный выше или ниже вращательной направляемой буровой системы. В контуре бурового раствора толкатель имеет аналогичным образом управляемый разгрузочный или перепускной клапан, которым по выбору управляет схема управления вращательной направляемой буровой системой для управления направленной вниз механической силой, то есть нагрузкой буровой коронки на подвергаемую бурению формацию.The present invention relates, in general, to methods and devices for drilling wells, in particular wells for the production of petroleum products, and more particularly relates to an actively controlled rotary guided drilling system that can be connected directly to a rotary drill string or can be connected in a rotary drill pipe in assembly with a downhole turbine engine and / or pusher and / or flexible adapter sleeve to enable selective disconnection to be actively controlled of the rotary guided drilling system from the rotary drill string, for example, for powered downhole turbine drilling engine, with or without rotation of the drill string and to enable precise control of the direction of drilling of the barrel by means of the drill bit and precise control of rotational speed, torque and the crown load applied to the drill bit. To control the speed of the shaft of the downhole turbine engine and the torque in the drilling mud chain of the downhole turbine engine, there is a controlled pressure relief valve for controlled discharge or removal of a portion of the drilling fluid flow from the drilling mud chain of the downhole turbine engine into the annular space or bypassing a portion of the drilling fluid flow past the rotor downhole turbine engine. This pressure relief valve or bypass valve for a downhole turbine engine can be automatically actuated by signals from a rotary guided drilling system sensor, or it can be activated by signals from the surface of the earth or both. To control the load on the drill bit in the drill pipe string, a pusher is provided with energy for the drilling fluid, located above or below the rotary guided drilling system. In the drilling fluid circuit, the pusher has a similarly controlled discharge or bypass valve, which is optionally controlled by a control circuit of a rotational guided drilling system to control downward mechanical force, i.e., the load of the drill bit on the formation being drilled.

Таким образом, управление разгрузочными или перепускными клапанами забойного турбинного двигателя и толкателя производится независимо в нисходящей скважине посредством системы управления вращательного направляемого бурового инструмента, реагирующей на сигналы обратной связи от различных датчиков, и могут также выборочно управляться посредством телеметрии с поверхности. Это изобретение также касается активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, включающей механизм привода электродвигателя, снабжаемого энергией от турбины, для геостационарного расположения буровой коронки во время ее вращения вращательной колонной бурильных труб, забойным турбинным двигателем или и тем и другим способами, и имеющей возможность по выбору использовать электродвигатель в качестве тормоза, когда преобладает крутящий момент взаимодействия буровой коронки - формации по сравнению с внутренним трением.Thus, the control of the discharge or bypass valves of the downhole turbine engine and pusher is carried out independently in the downhole through the control system of a rotary guided drilling tool that responds to feedback signals from various sensors, and can also be selectively controlled by telemetry from the surface. This invention also relates to an actively controlled rotary guided drilling system, including a drive mechanism for an electric motor supplied with energy from a turbine, for geostationary location of the drill bit during its rotation by a rotary drill pipe string, a downhole turbine engine, or both, and optionally use the electric motor as a brake when the torque of the interaction of the drill bit - formation prevails compared with internal friction.

Нефтяная или газовая скважина часто имеет подповерхностный участок, бурение которого производится направленно, то есть с направлением под углом относительно вертикали, и с наклоном, имеющим конкретное направление по компасу или азимуту. Хотя в любом требуемом месте можно бурить скважины, имеющие участки с отклонениями, например в случае “горизонтальной” ориентации ствола скважины или скважин с отклоненной ветвью от основного ствола скважины, например, в морских условиях бурят значительное количество скважин с отклонениями. В таком случае ряд отклоненных скважин бурят с одной морской эксплуатационной платформы таким способом, чтобы основания буровых скважин распределялись по большой площади продуктивного горизонта, над центром которого обычно располагают платформу и на конструкции платформы располагают оборудование устья для каждой скважины.An oil or gas well often has a subsurface section that is drilled directionally, that is, with a direction at an angle relative to the vertical, and with a slope having a specific direction in the compass or azimuth. Although at any desired location it is possible to drill wells having deviated areas, for example, in the case of a “horizontal” orientation of the wellbore or wells with a deviated branch from the main wellbore, for example, a significant number of deviated wells are drilled in offshore conditions. In this case, a number of deviated wells are drilled from one offshore production platform in such a way that the bases of the boreholes are distributed over a large area of the productive horizon, the center of which is usually located on the platform and wellhead equipment for each well is located on the platform structure.

Независимо от того, осуществляется ли бурение скважины на суше или в морских условиях, существует насущная необходимость в активности бурения скважин для бурения с расширенным радиусом действия, которое выполняется в соответствии со способами настоящего изобретения посредством достижения лучшей передачи нагрузки и крутящего момента буровой коронке во время буровых работ. Посредством настоящего изобретения достигается также бурение с высокой производительностью - энергией посредством создания хорошей передачи нагрузки и крутящего момента буровой коронке, управляемой вращательной направляемой буровой системой, подобно установленной ниже. В условиях, когда подвергаемая бурению скважина имеет сложную траекторию, способность, обеспечиваемая вращательной направляемой буровой системой по настоящему изобретению с целью направления буровой коронки, когда буровая коронка вращается переходной муфтой инструмента, обеспечивает возможность персоналу бурения легко направлять буровую скважину от одного подпочвенного нефтяного резервуара к другому. Вращательный направляемый буровой инструмент обеспечивает возможность направления буровой скважины и с точки зрения наклона и с точки зрения азимута, чтобы две или более интересуемые подпочвенные зоны можно было управляемым образом пересекать пробуриваемой буровой скважиной.Regardless of whether the well is being drilled onshore or offshore, there is an urgent need for extended-range drilling activity that is carried out in accordance with the methods of the present invention by achieving better transmission of load and torque to the drill bit during drilling works. By means of the present invention, drilling with high productivity - energy is also achieved by creating good transmission of load and torque to a drill bit controlled by a rotary guided drilling system, similar to that set out below. In conditions where the borehole being drilled has a complex path, the ability provided by the rotary guided drilling system of the present invention to guide the drill bit when the drill bit is rotated by the tool adapter sleeve allows drilling personnel to easily direct the borehole from one subsoil oil reservoir to another . A rotatable guided drilling tool allows the well to be guided both in terms of inclination and azimuth, so that two or more subsoil zones of interest can be controlled in a controlled manner by the drilled borehole.

Типичная процедура бурения направленной буровой скважины состоит в том, чтобы изымать колонну бурильных труб и буровую коронку, которыми был пробурен начальный вертикальный участок скважины, используя обычно вращательную буровую технику, и вводить в нижнем конце колонны бурильных труб забойный турбинный двигатель, имеющий изогнутый корпус, который приводит в действие буровую коронку под действием циркуляции бурового раствора. Изогнутый корпус обеспечивает такой угол изгиба, что ось ниже точки изгиба, которая соответствует оси вращения буровой коронки, имеет угол “передней грани инструмента” относительно базиса, как видно из вышесказанного. Угол передней грани инструмента или просто “передняя грань инструмента” устанавливает азимут или угловое направление, под которым будет производиться бурение отклоненного участка буровой скважины при приведении в действие забойного турбинного двигателя. После установления передней грани инструмента посредством медленного вращения колонны бурильных труб и наблюдения выходных сигналов различных устройств ориентирования забойный турбинный двигатель и буровую коронку опускают колонной бурильных труб при отсутствии вращения, сохраняя выбранный угол передней грани инструмента, и приводят в действие насосы бурового раствора, то есть “буровые насосы”, с целью создания потока бурового раствора через колонну бурильных труб и забойный турбинный двигатель, создавая тем самым вращательное движение выходному валу забойного турбинного двигателя и прикрепленной к нему буровой коронке.A typical directional borehole drilling procedure is to remove the drill pipe string and drill bit with which the initial vertical section of the borehole was drilled using usually rotary drilling equipment, and introduce a downhole turbine engine having a curved body at the lower end of the drill pipe string, which drives the drill bit under the influence of the circulation of the drilling fluid. The curved body provides such a bending angle that the axis below the bending point, which corresponds to the axis of rotation of the drill bit, has an angle of “front face of the tool” relative to the basis, as can be seen from the above. The angle of the front face of the tool or simply the “front face of the tool” sets the azimuth or angular direction at which the deviated section of the borehole will be drilled when the downhole turbine engine is driven. After establishing the front face of the tool by slowly rotating the drill string and observing the output signals of various orienting devices, the downhole turbine engine and drill bit are lowered by the drill pipe in the absence of rotation, maintaining the selected angle of the front face of the tool, and the mud pumps are driven, that is, “ drilling pumps ”, with the aim of creating a flow of drilling fluid through the drill pipe string and the downhole turbine engine, thereby creating a rotational izhenie output shaft of a mud motor and attached thereto a drill bit.

Наличие угла изгиба вызывает бурение, буровой коронкой по кривой, пока не будет установлен требуемый наклон буровой скважины. Затем для бурения участка буровой скважины под требуемым наклоном и азимутом колонну бурильных труб вращают так, чтобы ее вращение налагалось на вращение выходного вала забойного турбинного двигателя, что вызывает такое простое поворачивание изогнутого участка относительно оси буровой скважины, чтобы буровая коронка бурила прямо вперед, независимо от установленных наклона и азимута. Если необходимо, то можно использовать те же способы бурения при достижении максимальной глубины буровой скважины для искривления буровой скважины к горизонтальному положению, а затем продления ее в горизонтальном направлении в производственную зону или через нее. Обычно в колонну бурильных труб выше забойного турбинного двигателя включают системы контроля во время бурения (КВБ) для контроля развития бурения буровой скважины, чтобы можно было осуществлять корректировочные меры, если различные параметры буровой скважины показывают отклонение от запланированной схемы.The presence of a bending angle causes drilling by the drill bit in a curve until the required inclination of the borehole is established. Then, to drill a section of a borehole under the required inclination and azimuth, the drill string is rotated so that its rotation is superimposed on the rotation of the output shaft of the downhole turbine engine, which causes such a simple rotation of the curved section relative to the axis of the borehole so that the drill bit drills directly forward, regardless set tilt and azimuth. If necessary, you can use the same drilling methods when reaching the maximum depth of the borehole to bend the borehole to a horizontal position, and then extend it horizontally into or through the production area. Typically, drill pipe monitoring systems (CWS) are included in the drill string above the downhole turbine engine to monitor the development of the borehole so that corrective action can be taken if various parameters of the borehole show deviations from the planned pattern.

При бурении участков скважины невращаемой колонной бурильных труб и при приведении в действие забойного турбинного двигателя потоком бурового раствора могут возникать различные проблемы. Реактивный крутящий момент, вызываемый работой забойного турбинного двигателя, может вызывать такое постепенное изменение передней грани инструмента, что буровая скважина не будет углубляться под требуемым азимутом. Если не производить корректирование, то буровая скважина может пройти к точке, которая находится слишком близко к другой буровой скважине, буровая скважина может не достигнуть требуемой “подпочвенной цели”, или буровая скважина может оказаться чрезвычайно длинной из-за “блуждания”. Эти нежелательные факторы могут вызывать избыточные расходы на бурение скважины и могут уменьшить эффективность дренажа производства раствора от интересующей подповерхностной формации. Более того, невращающаяся колонна бурильных труб может вызывать увеличенное фрикционное сопротивление, так что здесь получается меньшее управление по сравнению с “нагрузкой на коронке”, и может уменьшиться скорость проникновения буровой коронки, что может привести к значительному увеличению расходов на бурение. Конечно, невращающаяся колонна бурильных труб с большей вероятностью может застрять в буровой скважине, чем вращающаяся, особенно когда колонна бурильных труб проходит через водопроницаемую зону, которая вызывает значительное образование затвердевшего бурового раствора на стенке буровой скважины.When drilling sections of a well with a non-rotatable drill pipe string and when driving a downhole turbine engine with a mud stream, various problems can arise. The jet torque caused by the operation of the downhole turbine engine can cause a gradual change in the front face of the tool so that the borehole will not deepen under the required azimuth. If no adjustment is made, the borehole may go to a point that is too close to another borehole, the borehole may not reach the desired “subterranean target”, or the borehole may be extremely long due to “wandering”. These undesirable factors can cause excessive costs for drilling the well and can reduce the efficiency of the drainage of the production of the solution from the subsurface formation of interest. Moreover, a non-rotating drill string can cause increased frictional resistance, so that less control is obtained here compared to the “crown load”, and the penetration rate of the drill bit can be reduced, which can lead to a significant increase in drilling costs. Of course, a non-rotating drill pipe string is more likely to get stuck in a borehole than a rotating one, especially when the drill pipe string passes through a water-permeable zone that causes significant formation of hardened drilling fluid on the wall of the borehole.

Двумя представляющими интерес для предмета настоящего изобретения патентами являются патенты США №№5113953 и 5265682.Two patents of interest for the subject of the present invention are US patents Nos. 5113953 and 5265682.

В патенте США №5113953 раскрыт способ бурения скважины и одновременного направления буровой коронки активно управляемой вращательной направляемой буровой системой, при котором вращают трубчатую переходную муфту бурового инструмента, соединенную с колонной бурильных труб и образующую продольную ось, с помощью средства расположения оси вала буровой коронки вращают внутри трубчатой переходной муфты бурового инструмента в противоположном направлении относительно направления вращения трубчатой переходной муфты вал буровой коронки, поддерживаемый внутри трубчатой переходной муфты, при этом вал буровой коронки, приспособленный для ее поддержания, приводят во вращение посредством трубчатой переходной муфтой бурового инструмента, передают управляющие сигналы направления на средство расположения оси вала буровой коронки, вызывающие синхронное вращение в противоположном относительно вращения трубчатой переходной муфты направлении вала буровой коронки вокруг оси вращения, и поддерживают продольную ось вала буровой коронки, по существу, геостационарно в осевом направлении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента во время вращения вала буровой коронки трубчатой переходной муфтой.US Pat. No. 5,113,953 discloses a method of drilling a well and simultaneously guiding the drill bit with an actively controlled rotary guided drilling system, in which the tubular adapter sleeve of the drilling tool is rotated, connected to the drill pipe string and forming a longitudinal axis, rotated inside by means of the location of the shaft axis of the drill bit the tubular adapter coupling of the drilling tool in the opposite direction relative to the direction of rotation of the tubular adapter coupling the shaft of the drill bit, sub live inside the tubular adapter, the shaft of the drill bit, adapted to maintain it, is rotated by the pipe adapter of the drilling tool, transmit directional signals to the means of arranging the axis of the shaft of the drill bit, causing synchronous rotation in the opposite direction from the rotation of the pipe adapter the shaft of the drill bit around the axis of rotation, and support the longitudinal axis of the shaft of the drill bit, essentially geostationary in the axial direction relative to the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool during rotation of the shaft of the drill bit of the pipe adapter sleeve.

В данном патенте раскрыта также активно управляемая вращательная направляемая буровая система для бурения скважин, содержащая трубчатую переходную муфту бурового инструмента, связанную с колонной бурильных труб с возможностью ее вращения колонной бурильных труб и образования продольной оси, вал буровой коронки, поддерживаемый в трубчатой переходной муфте бурового инструмента с возможностью поворотного перемещения относительно оси вращения и приводимый во вращение посредством трубчатой переходной муфты, образующий продольную ось и поддерживающий буровую коронку, средство, расположенное внутри трубчатой переходной муфты бурового инструмента для динамического определения углового положения продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента и создания сигналов положения вала буровой коронки, и средство для обработки сигналов средства определения положения вала буровой коронки и обеспечения возможности синхронного вращения в противоположном направлении вала буровой коронки относительно направления вращения трубчатой переходной муфты бурового инструмента и поддержания продольной оси вала буровой коронки, по существу, геостационарно в осевом положении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента, во время вращения вала буровой коронки трубчатой переходной муфтой бурового инструмента.This patent also discloses an actively controlled rotary guided drilling system for drilling wells, comprising a tubular adapter sleeve of a drilling tool connected to a drill pipe string to rotate the drill pipe string and form a longitudinal axis, a drill bit shaft supported in a pipe adapter adapter of a drilling tool with the possibility of rotary movement relative to the axis of rotation and driven into rotation by means of a tubular adapter sleeve forming a longitudinal axis supporting the drill bit, means located inside the tubular adapter sleeve of the drilling tool for dynamically determining the angular position of the longitudinal axis of the drill bit shaft relative to the longitudinal axis of the pipe adapter sleeve of the drilling tool and generating signals for the position of the drill bit shaft, and means for processing signals of the tool for determining the position of the drill bit shaft and enabling synchronous rotation in the opposite direction of the shaft of the drill bit is relatively directed rotation of the tubular adapter sleeve of the drilling tool and maintaining the longitudinal axis of the shaft of the drill bit, essentially geostationally in the axial position relative to the longitudinal axis of the pipe adapter sleeve of the drilling tool, during rotation of the shaft of the drill bit of the pipe adapter sleeve of the drilling tool.

Вышеописанное известное решение обеспечивает отклонение вала буровой коронки на фиксированный угол и не имеет возможности оперативного изменения этого угла относительно оси трубчатой переходной муфты.The above-described known solution provides a deviation of the shaft of the drill bit by a fixed angle and does not have the ability to quickly change this angle relative to the axis of the tubular adapter.

Целью настоящего изобретения является создание буровой системы, которая приводится вращательной колонной бурильных труб и позволяет осуществлять селективное бурение криволинейных участков буровой скважины посредством точного направления буровой коронки, вращаемой колонной бурильных труб и буровым инструментом.An object of the present invention is to provide a drilling system that is driven by a rotary drill pipe string and allows selective drilling of curved sections of the borehole by precisely guiding the drill bit, the rotated drill pipe string and the drilling tool.

Целью настоящего изобретения является также создание новой активно управляемой вращательной направляемой системы бурения скважин, имеющей вал коронки, который вращательным образом приводится переходной муфтой во время бурения и которая смонтирована посредине ее длины для всенаправленного поворотного перемещения в обойме для цели геостационарного расположения вала коронки и буровой коронки относительно переходной муфты инструмента с целью непрерывного направления, таким образом, буровой коронки, поддерживаемой тем самым под требуемым углом для бурения криволинейной скважины.The aim of the present invention is the creation of a new actively managed rotary guided well drilling system having a shaft of the crown, which is rotationally driven by the adapter sleeve during drilling and which is mounted in the middle of its length for omnidirectional rotational movement in the holder for the purpose of geostationary location of the shaft of the crown and drill bit relative to the adapter sleeve of the tool in order to continuously guide, thus, the drill bit, which is thereby supported under angle for drilling a curved well.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой активно управляемой вращательной направляемой системы бурения скважин, имеющей отклоняющую оправку, которая вращается против направления вращательного перемещения переходной муфты инструмента и с той же частотой вращения, сообщая таким образом вращательное движение валу коронки относительно его всенаправленного вращательного крепления с целью геостационарного поддержания вала буровой коронки.Another objective of the present invention is the creation of a new actively controlled rotary guided well drilling system having a deflecting mandrel, which rotates against the direction of rotational movement of the adapter sleeve of the tool and with the same rotation speed, thus communicating rotational movement of the crown shaft relative to its omnidirectional rotational fastening with the aim geostationary maintenance of the shaft of the drill bit.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой активно управляемой вращательной направляемой системы бурения скважины, имеющей в инструменте питаемую энергией бурового раствора турбину, которая соединена в приводной связи с генератором переменного тока с целью вырабатывания достаточной электрической энергии для привода двигателя, который противодействует резистивному крутящему моменту между переходной муфтой или корпусом бурового инструмента и отклоняющей оправкой, которая вращается в противоположном направлении в переходной муфте инструмента и выполняет геостационарное расположение подвижного вала коронки для направления буровой коронки.Another objective of the present invention is the creation of a new actively controlled rotary guided well drilling system having a turbine in the tool, which is energized by the drilling fluid, and is connected in a drive connection with an alternator to generate sufficient electric energy to drive the motor, which counteracts the resistive torque between adapter sleeve or drill tool housing and deflecting mandrel that rotates in the opposite direction and in the adapter sleeve of the tool and performs a geostationary arrangement of the movable shaft of the crown to guide the drill bit.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой активно управляемой вращательной направляемой системы бурения скважин, имеющей бортовую электронную схему системы снабжения энергией и управления, которая смонтирована по всей длине инструмента и способна вращаться вместе с приводимой колонной бурильных труб переходной муфтой инструмента.Another objective of the present invention is the creation of a new actively controlled rotary guided well drilling system having an on-board electronic circuit of the power supply and control system, which is mounted along the entire length of the tool and is able to rotate together with the drill pipe string by the tool adapter coupling.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой активно управляемой вращательной направляющей системы бурения скважин, имеющей датчики и электронику, которые способны вращаться вместе с переходной муфтой или находиться геостационарно в соответствии с отклоняющей оправкой.Another objective of the present invention is to provide a new actively controllable rotary guiding well drilling system having sensors and electronics that are able to rotate with the adapter sleeve or to be geostationary in accordance with the deflecting mandrel.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой активно управляемой вращательной направляемой системы бурения скважин, имеющей в своем составе электрически, гидравлически или механически управляемую систему торможения для поддержания отклоняющей оправки и геостационарной оси вала буровой коронки во время бурения.Another objective of the present invention is the creation of a new actively controlled rotational guided well drilling system, incorporating an electrically, hydraulically or mechanically controlled braking system to maintain the deflecting mandrel and the geostationary axis of the shaft of the drill bit during drilling.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание активно управляемой вращательной направляемой системы бурения скважин, имеющей тормоз, который управляет снабжаемой энергией бурового раствора турбиной и управление которым осуществляется на основании измерения в реальном масштабе времени передней грани инструмента.Another objective of the present invention is to provide an actively controlled rotary guided well drilling system having a brake that controls a turbine supplied with drilling fluid energy and which is controlled based on real-time measurement of the front face of the tool.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание новой активно управляемой вращательной направляемой системы бурения скважины, имеющей механизм передачи, включающий тормоз и снабжаемую энергией бурового раствора турбину, и обеспечивающей соответствующее рассеяние энергии тормозом, позволяя в то же время снабжаемой энергией буровым раствором турбине работать на эффективной вращательной скорости для оптимального генерирования мощности.Another objective of the present invention is the creation of a new actively controlled rotary guided well drilling system having a transmission mechanism including a brake and a turbine energized by the drilling fluid, and providing appropriate energy dissipation by the brake, while allowing the turbine supplied with energy by the drilling fluid to operate on an effective rotational speeds for optimal power generation.

Указанные цели достигаются тем, что в способе бурения скважины и одновременного направления буровой коронки активно управляемой вращательной направляемой буровой системой, при котором вращают трубчатую переходную муфту бурового инструмента, соединенную с колонной бурильных труб и образующую продольную ось, с помощью средства расположения оси вала буровой коронки вращают внутри трубчатой переходной муфты бурового инструмента в противоположном направлении относительно направления вращения трубчатой переходной муфты вал буровой коронки, поддерживаемый внутри трубчатой переходной муфты, при этом вал буровой коронки, приспособленный для ее поддержания, приводят во вращение трубчатой переходной муфтой бурового инструмента, передают управляющие сигналы направления на средство расположения оси вала буровой коронки, вызывающие синхронное вращение в противоположном относительно вращения трубчатой переходной муфты направлении вала буровой коронки вокруг оси вращения, и поддерживают продольную ось вала буровой коронки, по существу, геостационарно в осевом направлении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента во время вращения вала буровой коронки трубчатой переходной муфтой, согласно изобретению при передаче управляющих сигналов направления на средство расположения вала буровой коронки изменяют направление продольной оси вала буровой коронки выборочно наклонно в осевом направлении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты, при этом для установления выбранного угла наклона продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси переходной трубчатой муфты бурового инструмента осуществляют вращение первого кольца, образующего часть средства расположения оси вала буровой коронки и имеющего эксцентрически размещенное отверстие, относительно второго кольца, по меньшей мере частично размещенного в отверстии первого кольца и имеющего эксцентрическое отверстие, в котором размещают верхний конец вала буровой коронки.These goals are achieved by the fact that in the method of drilling a well and simultaneously guiding the drill bit with an actively controlled rotary guided drilling system, in which the tubular adapter sleeve of the drill tool connected to the drill pipe string and forming a longitudinal axis is rotated by means of the arrangement of the shaft axis of the drill bit inside the tubular adapter sleeve of the drilling tool in the opposite direction relative to the direction of rotation of the pipe adapter sleeve the shaft of the drill they are supported inside the tubular adapter, and the shaft of the drill bit adapted to support it is rotated by the tubular adapter of the drilling tool, transmit directional signals to the location means of the axis of the shaft of the drill bit, causing synchronous rotation in the opposite direction from the rotation of the pipe adapter the direction of the shaft of the drill bit around the axis of rotation, and support the longitudinal axis of the shaft of the drill bit, essentially geostationally in the axial direction and with respect to the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool during rotation of the drill bit shaft, the pipe adapter according to the invention, when transmitting control signals to the means for arranging the shaft of the drill bit, change the direction of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit selectively obliquely in the axial direction relative to the longitudinal axis of the pipe adapter , while to establish the selected angle of inclination of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis of the transition of the tubular coupling of the drilling tool, the first ring is rotated, forming part of the means of arranging the axis of the shaft of the drill bit and having an eccentric hole, relative to the second ring, at least partially located in the hole of the first ring and having an eccentric hole in which the upper end of the shaft of the drill bit is placed .

При передаче управляющих сигналов направления можно определить расположение, ориентацию трубчатой переходной муфты бурового инструмента и угловое положение оси вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты, генерировать сигналы положения в реальном масштабе времени, проводить электронную обработку сигналов положения в реальном масштабе времени и генерировать сигналы направления и управлять средством расположения оси вала буровой коронки сигналами направления.When transmitting direction control signals, it is possible to determine the location, orientation of the tubular adapter sleeve of the drilling tool and the angular position of the shaft axis of the drill bit relative to the pipe adapter, generate position signals in real time, conduct electronic processing of position signals in real time and generate direction signals and control means for arranging the axis of the shaft of the drill bit with directional signals.

При передаче управляющих сигналов направления можно передавать управляющие сигналы поверхности на бортовую электронику вращательной направляемой буровой системы и управлять средством расположения оси вала буровой коронки сигналами управления.When transmitting direction control signals, it is possible to transmit surface control signals to the on-board electronics of the rotational guided drilling system and control means for locating the axis of the shaft of the drill bit with control signals.

При поддержании продольной оси вала буровой коронки в ответ на управляющие сигналы направления при помощи средства расположения оси вала буровой коронки можно выборочно располагать продольную ось вала буровой коронки в любом выбранном положении между 0°и максимальным углом относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента. Выборочное расположение продольной оси вала буровой колонки можно выполнять действием управляющих сигналов направления во время бурения.While maintaining the longitudinal axis of the drill bit shaft in response to directional control signals by means of the location of the drill shaft shaft axis, it is possible to selectively position the longitudinal axis of the drill bit shaft at any selected position between 0 ° and the maximum angle with respect to the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool. A selective arrangement of the longitudinal axis of the shaft of the drill string can be performed by the action of directional control signals during drilling.

Можно дополнительно выборочно изменять относительное положение первого и второго колец во время бурения, изменять вследствие этого угол продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента и изменять таким образом направляющий курс ствола скважины, подвергаемого бурению во время развития бурения.It is possible to additionally selectively change the relative position of the first and second rings during drilling, thereby changing the angle of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool, and thereby changing the directional course of the borehole being drilled during the development of drilling.

Указанные цели достигаются и тем, что активно управляемая вращательная направляемая буровая система для бурения скважин содержит трубчатую переходную муфту бурового инструмента, связанную с колонной бурильных труб с возможностью ее вращения колонной бурильных труб и образования продольной оси, вал буровой коронки, поддерживаемый в трубчатой переходной муфте бурового инструмента с возможностью поворотного перемещения относительно оси вращения и приводимый во вращение посредством трубчатой переходной муфты, образующий продольную ось и поддерживающий буровую коронку, средство, расположенное внутри трубчатой переходной муфты бурового инструмента для динамического определения углового положения продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента и создания сигналов положения вала буровой коронки, и средство для обработки сигналов средства определения положения вала буровой коронки и обеспечения возможности синхронного вращения в противоположном направлении вала буровой коронки относительно направления вращения трубчатой переходной муфты бурового инструмента и поддержания продольной оси вала буровой коронки, по существу, геостационарно в осевом положении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента во время вращения вала буровой коронки трубчатой переходной муфтой бурового инструмента. Согласно изобретению для установления выборочно наклонного углового положения продольной оси вала буровой коронки относительно оси вращения трубчатой переходной муфты бурового инструмента система имеет размещенное в трубчатой переходной муфте средство расположения вала буровой коронки, содержащее первое кольцо с эксцентрическим отверстием, в котором, по меньшей мере, частично расположено второе кольцо, имеющее эксцентрически размещенное отверстие для размещения верхнего конца вала буровой коронки и выполненное с возможностью вращения относительно первого кольца.These goals are achieved by the fact that the actively controlled rotary guided drilling system for drilling wells includes a tubular adapter coupling of a drilling tool connected to the drill pipe string with the possibility of its rotation by the drill pipe string and the formation of a longitudinal axis, a drill bit shaft supported in the tubular adapter coupling of the drill tool with the possibility of rotary movement relative to the axis of rotation and driven into rotation by means of a tubular adapter sleeve, forming a longitudinal about l and supporting the drill bit, means located inside the tubular adapter sleeve of the drilling tool for dynamically determining the angular position of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis of the pipe adapter sleeve of the drilling tool and generating signals for the position of the shaft of the drill bit, and means for processing signals of the tool for determining the position of the shaft drill bit and enable synchronous rotation in the opposite direction of the shaft of the drill bit relative to eniya rotational transition tubular drilling tool coupling and maintain the longitudinal axis of the drill bit shaft substantially geostationary in the axial position with respect to the longitudinal axis of the tubular collar of the drilling tool during rotation of the tubular shaft of the drill bit transition sleeve of the drilling tool. According to the invention, to establish a selectively inclined angular position of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the axis of rotation of the tubular adapter sleeve of the drill tool, the system has a means for arranging the shaft of the drill bit located in the pipe adapter sleeve, comprising a first ring with an eccentric hole in which at least partially located a second ring having an eccentrically located hole for accommodating the upper end of the drill bit shaft and configured to rotate joints relative to the first ring.

Первое и второе кольца могут быть связаны с отклоняющей оправкой, имеющей приводную связь с валом буровой коронки, и имеется средство передачи вращения в противоположном направлении отклоняющей оправке на частоте вращения трубчатой переходной муфты бурового инструмента.The first and second rings may be associated with a deflecting mandrel having a drive connection with the shaft of the drill bit, and there is a means for transmitting rotation in the opposite direction to the deflecting mandrel at a rotational speed of the tubular adapter sleeve of the drilling tool.

Отклоняющая оправка может образовать продольную ось, совпадающую с продольной осью трубчатой переходной муфты бурового инструмента, и имеет переменное приводное соединение с валом буровой коронки для выборочного регулирования углового положения продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента между 0° и предварительно определенным максимальным углом.The deflecting mandrel may form a longitudinal axis coinciding with the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool, and has a variable drive connection with the shaft of the drill bit to selectively control the angular position of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis of the pipe adapter sleeve of the drilling tool between 0 ° and a predefined maximum angle.

Хотя приведенное здесь описание касается, в частности, электронным образом возбуждаемого и активно управляемого вращательного направляемого бурового инструмента, оно не предназначено ограничивать настоящее изобретение. Это изобретение в равной степени применимо к управляемым гидравлическим способом вращательным направляемым буровым инструментом и вращательным направляемым буровым инструментом, включающим признаки электронного и гидравлического управления. Вал коронки с подсоединенной к нему буровой коронкой смонтирован внутри трубчатой переходной муфты посредством всенаправленного держателя и способен вращаться непосредственно трубчатой переходной муфтой инструмента для осуществления бурения. Нижняя часть зала коронки выступает из нижнего конца переходной муфты и обеспечивает опору для буровой коронки. В соответствии с концепцией настоящего изобретения, вал буровой коронки вращается в противоположном направлении относительно трубчатой переходной муфты инструмента, и ось вала расположена наклонно под переменным углом относительно оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента, позволяя таким образом буровой коронке бурить скважину на изгибе, который определяется выбранным углом. Прямой ствол можно бурить либо посредством установки угла между осью вала коронки и осью трубчатой переходной муфты на нуль, либо посредством вращения вала коронки вокруг оси инструмента с отличающейся частотой. Угол между осью вала коронки и осью трубчатой переходной муфты бурового инструмента получают посредством отклоняющей оправки, которая вращается в противоположном направлении относительно трубчатой переходной муфты и которая поддерживает геостационарно ось вала коронки.Although the description given here relates, in particular, to an electronically excited and actively controlled rotary guided drilling tool, it is not intended to limit the present invention. This invention is equally applicable to a hydraulically controllable rotary guided drilling tool and a rotary guided drilling tool including features of electronic and hydraulic control. The shaft of the crown with the drill bit connected to it is mounted inside the tubular adapter using an omnidirectional holder and is able to rotate directly with the pipe adapter of the tool for drilling. The lower part of the crown room protrudes from the lower end of the adapter sleeve and provides support for the drill bit. In accordance with the concept of the present invention, the shaft of the drill bit rotates in the opposite direction relative to the tubular adapter sleeve of the tool, and the axis of the shaft is inclined at a variable angle relative to the axis of the pipe adapter sleeve of the drilling tool, thereby allowing the drill bit to drill a bend that is determined by the selected angle . A straight shaft can be drilled either by setting the angle between the axis of the crown shaft and the axis of the tubular adapter sleeve to zero, or by rotating the crown shaft around the axis of the tool with a different frequency. The angle between the axis of the crown shaft and the axis of the tubular adapter coupling of the drilling tool is obtained by means of a deflecting mandrel, which rotates in the opposite direction relative to the tubular adapter coupling and which supports the geostationary axis of the crown shaft.

Система может дополнительно содержать средство определения положения, создающее сигналы положения, представляющие положение в реальном масштабе времени трубчатой переходной муфты инструмента и угловое положение вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента во время вращения этой муфты и этого вала, электронное средство обработки сигнала, обрабатывающее сигналы положения и создающее сигналы коррекции, когда угловое положение вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента находится вне допустимых пределов, и средство, реагирующее на сигналы коррекции, для регулирования углового положения вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента в допустимых пределах.The system may further comprise positioning means generating positional signals representing the real-time position of the tubular tool adapter sleeve and the angular position of the drill bit shaft relative to the tool tool pipe adapter sleeve during rotation of this sleeve and this shaft, and an electronic signal processing means that processes the signals position and generating correction signals when the angular position of the shaft of the drill bit relative to the tubular adapter coupling of the drill the tool is outside the acceptable range, and the tool that responds to the correction signals for adjusting the angular position of the shaft of the drill bit relative to the tubular adapter coupling of the drilling tool in the acceptable range.

Переменное приводное соединение может содержать средство для выборочного позиционирования первого и второго колец.The variable drive connection may comprise means for selectively positioning the first and second rings.

Средство передачи вращения в противоположном направлении отклоняющей оправки может содержать вращательный двигатель в трубчатой переходной муфте бурового инструмента во вращательной приводной связи с отклоняющей оправкой, средство в переходной муфте инструмента, обеспечивающее энергию для привода вращательного двигателя, и средство управления работой вращательного двигателя на основании измерений в реальном масштабе времени вращательного и углового положений вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента.The means for transmitting rotation in the opposite direction of the deflecting mandrel may comprise a rotary motor in the tubular adapter coupling of the drilling tool in rotational drive communication with the deflecting mandrel, means in the adapter coupling of the tool providing energy for driving the rotary engine, and means for controlling the operation of the rotational engine based on real measurements the time scale of the rotational and angular positions of the shaft of the drill bit relative to the tubular adapter coupling of the drill tool.

Основанная на положении цепь управления может быть объединена с системой и имеются магнитометры, акселерометры и гироскопические датчики, передающие сигналы индикации положения, и электроника системы способна обрабатывать сигналы индикации положения и создавать выходной сигнал управления для управления работой вращательного двигателя.The position-based control circuit can be integrated with the system and there are magnetometers, accelerometers and gyroscopic sensors transmitting position indication signals, and the system electronics are capable of processing position indication signals and generate a control output signal for controlling the operation of the rotary motor.

Вращательным двигателем может являться электродвигатель, а средством привода электродвигателя является приводимый турбиной генератор переменного тока, расположенный в переходной муфте инструмента, обеспечивающий вывод электрического тока, соединенный в рабочем положении с электродвигателем.The rotary motor may be an electric motor, and the means for driving the electric motor is an alternating current drive driven by a turbine located in the adapter coupling of the tool, providing output of electric current, connected in working position with the electric motor.

Вращательным двигателем может являться электродвигатель, а средство привода электродвигателя представляет собой приводимый турбиной генератор переменного тока, расположенный в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, обеспечивающий вывод электрического тока, соединенный в рабочем положении с электродвигателем, и дополнительно имеется тормозное средство, расположенное в трубчатой переходной муфте бурового инструмента для выборочного приложения вращательного тормозного усилия к отклоняющей оправке.The rotary motor may be an electric motor, and the electric motor drive means is a turbine driven alternating current generator located in a tubular adapter sleeve of a drilling tool, providing electric current output connected in working position with an electric motor, and there is additionally a brake means located in a tubular adapter coupling of a drilling tool a tool for selectively applying rotational braking force to the deflecting mandrel.

Вращательный двигатель может представлять собой гидравлический двигатель, имеющий вращательную способность торможения для приложения вращательного тормозного усилия к отклоняющей оправке, а средством привода гидравлического двигателя является приводимая буровым раствором турбина, расположенная в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, обеспечивающая вывод вращательной энергии, соединенный во вращательном приводном отношении с гидравлическим насосом.The rotary engine may be a hydraulic motor having rotational braking ability to apply rotational braking force to the deflecting mandrel, and the hydraulic motor drive means is a turbine driven by a drilling fluid located in a tubular adapter sleeve of a drilling tool providing rotational energy output connected in a rotational drive relation with a hydraulic pump.

В трубчатой переходной муфте бурового инструмента может быть расположено универсальное соединение, поддерживающее вал буровой коронки для поворотного перемещения относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента и имеющее опорное средство передачи усилия, позволяющее осуществлять поворотное перемещение вала буровой коронки относительно оси вращения, совпадающей с продольной осью переходной муфты инструмента и передачи усилий от вала буровой коронки трубчатой переходной муфте бурового инструмента и от нее валу буровой коронки.A universal connection may be located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool, supporting the shaft of the drill bit for pivotal movement relative to the tubular adapter sleeve of the drilling tool and having a support means for transmitting force, allowing rotary movement of the shaft of the drill bit relative to the axis of rotation coinciding with the longitudinal axis of the adapter sleeve of the tool and transmitting forces from the shaft of the drill bit to the tubular adapter sleeve of the drilling tool and from it to the shaft of the drill crowns.

Система может дополнительно содержать средство уплотнения, находящееся в уплотняющем сцеплении с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки и образующее герметичную внутреннюю камеру, в которой расположено универсальное соединение, и защитную и смазывающую жидкую среду, расположенную в герметичной внутренней камере, защищающую и смазывающую универсальное соединение.The system may further comprise a sealing means in sealing engagement with the tubular adapter sleeve of the drilling tool and the shaft of the drill bit and forming a sealed inner chamber in which the universal joint is located, and a protective and lubricating fluid located in the sealed inner chamber, which protects and lubricates the universal compound.

Средством уплотнения может являться сильфонный элемент уплотнения трубчатой конфигурации, один конец которого уплотнен относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента, а другой конец которого уплотнен относительно вала буровой коронки, причем сильфонный элемент уплотнения отделяет герметическую внутреннюю камеру от бурового раствора в пробуренной скважине.The sealing means may be a tubular configuration bellows seal element, one end of which is sealed with respect to the tubular adapter sleeve of the drilling tool and the other end of which is sealed with respect to the drill bit shaft, wherein the bellows seal element separates the sealed inner chamber from the drilling fluid in the drilled well.

Универсальное соединение, поворотным образом поддерживающее вал буровой коронки, может быть расположено в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и содержит средство в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, образующее внутренние полости, вал буровой коронки, образующий внешние полости, расположенные для совпадения с внутренними полостями, и множество вращательных шариковых элементов, зацепленных во внутренних полостях и внешних полостях и поддерживающих вал буровой коронки для поворотного перемещения его продольной оси между 0° и заранее определенным максимальным углом относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента и вокруг оси вращения в этой муфте и совпадающим с продольной осью вала буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента.The universal joint rotary supporting the shaft of the drill bit can be located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool and contains a tool in the pipe adapter sleeve of the drilling tool forming internal cavities, the shaft of the drill bit forming external cavities arranged to coincide with the internal cavities, and a plurality rotary ball elements engaged in internal cavities and external cavities and supporting a drill bit shaft for rotational movement of its longitudinal axis between 0 ° and a predetermined maximum angle relative to the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool and around the axis of rotation in this sleeve and coinciding with the longitudinal axis of the shaft of the drill bit and the pipe adapter sleeve of the drilling tool.

Система может дополнительно содержать кольцевое средство передачи осевого усилия, расположенное между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и образующее средство со сферическими поверхностями, образованными вокруг оси вращения, при этом кольцевое средство передачи осевого усилия позволяет осуществлять поворотное перемещение вала буровой коронки в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и одновременно передавать усилия между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента.The system may further comprise an annular axial force transmission means located between the shaft of the drill bit and the tubular adapter sleeve of the drilling tool and forming means with spherical surfaces formed around the axis of rotation, while the annular axial force transmission means allows the rotary movement of the shaft of the drill bit in the tubular transition coupling of the drilling tool and at the same time transmit forces between the shaft of the drill bit and the tubular adapter coupling of the drilling and tool.

Кольцевое средство передачи осевого усилия может содержать первое упорное кольцо, расположенное между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента, имеющее передающую осевое усилие связь с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и образующее сегмент с вогнутой сферической поверхностью, ориентированный относительно оси вращения, первое кольцо вращения вала буровой коронки, расположенное между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и образующее сегмент с выпуклой сферической поверхностью, находящийся в дугообразном подвижном сцеплении с сегментом с вогнутой сферической поверхностью первого упорного кольца, первый держатель, находящийся в передающей усилие связи с валом буровой коронки и крепящий первое упорное кольцо и первое кольцо вращения вала буровой коронки в передающей усилие связи с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки, второе упорное кольцо, расположенное между трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки в передающей усилие связи с держателем и образующее сегмент с вогнутой сферической поверхностью, ориентированный относительно оси вращения, второе кольцо вращения вала буровой коронки, расположенное между трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки и образующее сегмент с выпуклой сферической поверхностью, находящийся в дугообразной подвижной передающей усилие связи с сегментом с вогнутой сферической поверхностью второго упорного кольца, и средство, удерживающее второе упорное кольцо и второе кольцо вращения вала буровой коронки в фиксированном положении относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента.The annular axial force transmission means may include a first thrust ring located between the shaft of the drill bit and the tubular adapter sleeve of the drilling tool, having transmitting axial force communication with the pipe adapter sleeve of the drilling tool and forming a segment with a concave spherical surface oriented relative to the axis of rotation, the first rotation ring the shaft of the drill bit located between the shaft of the drill bit and the tubular adapter sleeve of the drilling tool and forming a segment with a convex spherical surface, in an arcuate rolling engagement with a segment with a concave spherical surface of the first thrust ring, the first holder, which is in the transmitting force of communication with the shaft of the drill bit and securing the first thrust ring and the first ring of rotation of the shaft of the drill bit in the transmitting force of communication with the tubular transition a drill tool coupling and a drill bit shaft, a second thrust ring located between the tubular adapter of the drill tool and the drill bit shaft in the transmission the communication force with the holder and forming a segment with a concave spherical surface, oriented relative to the axis of rotation, the second ring of rotation of the shaft of the drill bit located between the tubular adapter sleeve of the drilling tool and the shaft of the drill bit and forming a segment with a convex spherical surface located in an arched movable transmitting communication force with a segment with a concave spherical surface of the second thrust ring, and means holding the second thrust ring and the second shaft rotation ring b the level of the crown in a fixed position relative to the tubular adapter sleeve of the drilling tool.

Система может дополнительно содержать, по меньшей мере, один магнитометр, размещенный в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, создающий электронные выходные сигналы для динамически направляемой буровой системы посредством выборочной ориентации вала буровой коронки во время его вращения трубчатой переходной муфтой инструмента.The system may further comprise at least one magnetometer located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool, generating electronic output signals for the dynamically guided drilling system by selectively orienting the shaft of the drill bit during its rotation by the pipe adapter sleeve of the tool.

Система может дополнительно содержать гироскопические датчики, расположенные в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и создающие электронные сигналы для направления вала буровой коронки под требуемым углом в течение определенного периода времени.The system may further comprise gyroscopic sensors located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool and generating electronic signals for guiding the shaft of the drill bit at the desired angle for a certain period of time.

Трубчатая переходная муфта бурового инструмента может иметь базис и акселерометр, расположенный в указанной муфте и создающий электронные сигналы, представляющие угол между базисом и трубчатой переходной муфтой, и поле силы тяжести.The tubular adapter sleeve of the drilling tool may have a base and an accelerometer located in the specified sleeve and generating electronic signals representing the angle between the base and the pipe adapter and the field of gravity.

Система может дополнительно содержать электронную систему управления, расположенную в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, вращаемую указанной муфтой во время бурения.The system may further comprise an electronic control system located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool, rotated by the specified sleeve during drilling.

Система может дополнительно. содержать толкатель, подсоединенный в колонне бурильных труб рядом с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и приводимый в действие в ответ на управляющие сигналы вращательной направляемой буровой системой для управления нагрузкой на буровой коронке и вращающим моментом во время работы вращательной направляемой буровой системы.The system can optionally. contain a pusher connected in the drill pipe string next to the tubular adapter sleeve of the drilling tool and actuated in response to control signals of the rotary guided drilling system to control the load on the drill bit and torque during operation of the rotary guided drilling system.

Система может дополнительно содержать электронику системы, расположенную в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и имеющую программируемую схему управления толкателем, и клапан управления буровым раствором, расположенный в толкателе, управляемым способом соединенный с электроникой системы, выборочно приводимый в действие электроникой системы для управления действием бурового раствора толкателя, для минимизирования скользящего с рывками движения буровой коронки и для управления вращающим моментом во время бурения.The system may further comprise system electronics located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool and having a programmable pusher control circuit, and a drilling fluid control valve located in the pusher, in a controlled manner connected to the system electronics, selectively actuated by the system electronics to control the action of the pusher drilling fluid , to minimize jerky bit movement of the drill bit and to control torque during drilling.

Электроника системы может содержать программируемую схему, программируемую полным профилем пробуриваемой скважины и обеспечивающую активно управляемую вращательную направляемую буровую систему с возможностью обеспечения геостационарностью ствола скважины для обеспечения возможности использования этой буровой системы для бурения всего отклоненного участка ствола скважины.The system electronics may include a programmable circuit programmed by the full profile of the drilled well and providing an actively controlled rotational guided drilling system with the possibility of providing geostationary wellbore to enable the use of this drilling system for drilling the entire deviated section of the wellbore.

Система может дополнительно содержать забойный турбинный двигатель, подсоединенный в колонне бурильных труб выше трубчатой переходной муфты бурового инструмента, устанавливающий различную скорость вращения этой муфты по сравнению со скоростью вращения колонны бурильных труб.The system may further comprise a downhole turbine engine connected in the drill pipe string above the tubular adapter sleeve of the drilling tool, setting a different rotation speed of this coupling compared to the speed of the drill pipe string.

Система может дополнительно содержать забойный турбинный двигатель, подсоединенный в колонне бурильных труб ниже трубчатой переходной муфты бурового инструмента, устанавливающий различную скорость вращения буровой коронки по сравнению со скоростью вращения колонны бурильных труб и трубчатой переходной муфты инструмента.The system may further comprise a downhole turbine engine connected in the drill string below the tubular adapter sleeve of the drilling tool, setting a different rotation speed of the drill bit compared to the rotational speed of the drill pipe string and pipe adapter sleeve.

Система может дополнительно содержать электронику системы в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, клапан управления, расположенный в забойном турбинном двигателе, управляемым образом соединенный с электроникой системы, выборочно приводимый в действие электроникой системы для управления действием бурового раствора забойного турбинного двигателя.The system may further comprise system electronics in the tubular adapter sleeve of the drilling tool, a control valve located in the downhole turbine engine, controllably connected to the electronics of the system, selectively actuated by the electronics of the system to control the operation of the mud of the downhole turbine engine.

Система может дополнительно содержать толкатель, подсоединенный в колонне бурильных труб рядом с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и управляющий нагрузкой на буровой коронке во время работы вращательной направляемой буровой системы, и забойный турбинный двигатель, подсоединенный в колонне бурильных труб, устанавливающий различную скорость вращения буровой коронки по сравнению со скоростью вращения колонны бурильных труб.The system may further comprise a pusher connected in the drill pipe string next to the tubular adapter sleeve of the drilling tool and controlling the load on the drill bit during operation of the rotary guided drilling system, and a downhole turbine engine connected in the drill pipe string, setting a different speed of rotation of the drill bit according to compared to the rotational speed of the drill pipe string.

Система может дополнительно содержать клапаны управления в контурах бурового раствора толкателя и забойного турбинного двигателя, управляемым образом приводимые в действие электроникой системы для управления эффективностью толкателя и забойного турбинного двигателя для регулирования нагрузки на буровой коронке, скорости вращения и вращающего момента на валу буровой коронки и буровой коронке.The system may further comprise control valves in the circuits of the drilling fluid of the pusher and the downhole turbine engine, electronically controlled systems for controlling the efficiency of the pusher and the downhole turbine engine to control the load on the drill bit, rotational speed and torque on the shaft of the drill bit and drill bit .

Система может дополнительно содержать гибкую переходную муфту, подсоединенную в колонне бурильных труб рядом с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента для увеличения точности углового расположения вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента.The system may further comprise a flexible adapter sleeve connected to the drill pipe string adjacent to the pipe adapter sleeve of the drill tool to increase the accuracy of the angular location of the shaft of the drill bit relative to the pipe adapter sleeve of the drill tool.

Система может дополнительно содержать датчики измерения, расположенные вблизи буровой коронки и позволяющие осуществлять определение положения близко к буровой коронке и облегчающие управляемой буровой системе принимать решение в отношении направления ствола скважины.The system may further comprise measurement sensors located close to the drill bit and allowing positioning close to the drill bit and facilitating the controlled drilling system to make decisions regarding the direction of the wellbore.

Система может дополнительно содержать акселерометр, объединенный с валом буровой коронки и создающий сигналы положения, показывающие наклон вала буровой коронки во время бурения.The system may further comprise an accelerometer combined with the drill bit shaft and generating position signals indicative of the inclination of the drill bit shaft during drilling.

Из вышеописанного ясно, что система по настоящему изобретению включает механизм, который приводится в действие в нисходящей скважине для управляемого изменения этого угла в соответствии с необходимостью с целью управляемого направления вращаемой инструментом буровой коронки. Крутящий момент передается от трубчатой переходной муфты инструмента валу коронки непосредственно через универсальное соединение. Когда переходная муфта вращается колонной бурильных труб, между переходной муфтой и отклоняющей оправкой и ее опорами действует резистивный крутящий момент Трез, который главным образом из-за трения стремится поворачивать отклоняющую оправку вместе с трубчатой переходной муфтой так, что будет выполняться бурение сверхмасштабной скважины. Чтобы предотвратить это или, более конкретно, геостационарно поддерживать вал буровой коронки, несмотря на вращение трубчатой переходной муфты, используется электродвигатель, энергия для которого обеспечивается приводимой в действие буровым раствором турбиной, и генератор, который вырабатывает достаточную энергию для противодействия резистивному крутящему моменту. Для противодействия эффекту взаимодействия между формацией и буровой коронкой, которое может привести к крутящему моменту, противоположному внутреннему резистивному крутящему моменту вращательной направляемой буровой системы, используется электрический, гидравлический или механический тормоз. Кроме того, управление двигателем и тормозом осуществляется сервосистемой с целью гарантирования, что передняя грань инструмента поддерживается в присутствии внешних возмущений. Поскольку необходимо всегда сохранять геостационарность, отклоняющую оправку всегда следует шарнирным образом вращать относительно трубчатой переходной муфты с угловой скоростью, равной и противоположной скорости вращения трубчатой переходной муфты. В другом варианте осуществления этого изобретения снабжаемую энергией бурового раствора турбину соединяют в приводной связи с электромагнитным тормозом. Для обеспечения возможности вращения турбины с более высокими угловыми скоростями, более подходящими для работы осевой турбины, между турбиной и отклоняющей оправкой используют механизм передачи, имеющий блок шестерен, так что отклоняющая оправка вращается с более низкой угловой скоростью и с увеличенной энергией для достижения геостационарности расположения вала буровой коронки.From the foregoing, it is clear that the system of the present invention includes a mechanism that is driven in a downhole to controlledly change this angle in accordance with the need for the controlled direction of the rotary tool of the drill bit. Torque is transmitted from the tubular adapter coupling of the tool to the crown shaft directly via a universal joint. When the adapter sleeve is rotated by the drill string, there is a resistive torque T cut between the adapter sleeve and the deflecting mandrel and its supports, which mainly due to friction tends to rotate the deflecting mandrel together with the pipe adapter so that an oversized well will be drilled. To prevent this or, more specifically, geostationally support the shaft of the drill bit, despite the rotation of the tubular adapter sleeve, an electric motor is used, the energy for which is provided by a turbine driven by the drilling fluid, and a generator that generates sufficient energy to counteract the resistive torque. An electric, hydraulic or mechanical brake is used to counteract the effect of the interaction between the formation and the drill bit, which can lead to a torque opposite to the internal resistive torque of the rotational guided drilling system. In addition, the engine and brake are controlled by a servo system to ensure that the front edge of the tool is supported in the presence of external disturbances. Since it is always necessary to maintain geostationarity, the deflecting mandrel should always be pivotally rotated relative to the tubular adapter with an angular velocity equal to and opposite to the rotation speed of the pipe adapter. In another embodiment of this invention, a turbine powered with a drilling fluid is coupled in drive communication with an electromagnetic brake. To enable rotation of the turbine with higher angular speeds, more suitable for the operation of an axial turbine, a transmission mechanism having a gear block is used between the turbine and the deflecting mandrel, so that the deflecting mandrel rotates with a lower angular speed and with increased energy to achieve geostationary shaft positioning drill bit.

Для увеличения гибкости активно управляемой вращательной направляемой системы имеется возможность по выбору включать в систему большое количество электронных систем восприятия (датчиков), измерения, обратной связи и расположения. В трехмерной системе расположения системы можно использовать магнитные датчики для восприятия магнитного поля Земли и можно использовать акселерометры и гироскопические датчики для точного определения положения инструмента в любой момент времени.To increase the flexibility of an actively controlled rotational guided system, it is possible to optionally include a large number of electronic systems of perception (sensors), measurement, feedback, and location in the system. In a three-dimensional system location system, you can use magnetic sensors to perceive the Earth's magnetic field and you can use accelerometers and gyroscopic sensors to accurately determine the position of the instrument at any time.

Для управления вращательную направляемую буровую систему обычно обеспечивают тремя акселерометрами. Обычно в систему включают один гироскопический датчик для обеспечения обратной связи по скорости вращения и содействия в стабилизировании оправки, хотя можно использовать множество гироскопических датчиков, также не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Система обработки сигналов бортовой электроники успешно выполняет измерения положения в реальном масштабе времени, во время вращения бурового инструмента и когда он вращает вал буровой коронки и буровую коронку во время буровых работ. Система обработки сигналов датчиков и электроники инструмента обеспечивает также непрерывное измерение азимута и действительного угла наклона по мере развития бурения, чтобы сразу же можно было осуществлять корректировочные меры в реальном масштабе времени без необходимости прерывания процесса бурения. Система включает также цепь основанного на положении управления, используя магнитные датчики, акселерометры и гироскопические датчики для создания сигналов положения с целью управления двигателем и тормозом инструмента. Что касается торможения, то следует иметь в виду, что управление электродвигателем для привода отклоняющей оправки также осуществляется внутренней системой управления инструмента с целью обеспечения действия торможения, необходимого для нейтрализации действия взаимосвязи между формацией и буровой коронкой, создающей крутящий момент, который оказывается противоположным внутреннему резистивному крутящему моменту инструмента. Также с точки зрения эксплуатационной гибкости, инструмент может включать в себя систему измерений во время бурения (ИВБ) для обратной связи, двигатель-турбину положительного смещения, детекторы гамма-излучений, средства каротажа сопротивления, каротажа плотности и пористости, акустического каротажа, изображения ствола скважины, контрольно-измерительную аппаратуру переднего обзора, кругового обзора, средства измерения наклона буровой коронки, измерения скорости вращения буровой коронки, датчики вибрации ниже двигателя, измерения нагрузки на буровой коронке, крутящего момента на буровой коронке, систему мягкой нагрузки толкателем, управляемым инструментом для доведения до максимума эффективности бурения, стабилизатор переменного масштаба, управляемый инструментом, или клапан сброса давления забойного турбинного двигателя, управляемый от инструмента для управления скоростью бурения или крутящим моментом. Инструмент может включать в себя также другие измерительные устройства, которые полезны для бурения и завершения скважины.For control, a rotary guided drilling system is typically provided with three accelerometers. Typically, a single gyroscopic sensor is included in the system to provide feedback on rotational speed and to assist in stabilizing the mandrel, although multiple gyroscopic sensors can be used without departing from the spirit and scope of the present invention. The on-board electronics signal processing system successfully performs real-time position measurements during rotation of the drilling tool and when it rotates the drill bit shaft and drill bit during drilling operations. The signal processing system of the sensors and instrument electronics also provides continuous measurement of the azimuth and the actual angle of inclination as the drilling progresses, so that corrective measures can be taken immediately in real time without the need to interrupt the drilling process. The system also includes a position-based control circuit, using magnetic sensors, accelerometers, and gyroscopic sensors to generate position signals to control the engine and brake of the instrument. As for braking, it should be borne in mind that the motor for driving the deflecting mandrel is also controlled by the internal control system of the tool in order to provide the braking action necessary to neutralize the relationship between the formation and the drill bit, which creates a torque that is opposite to the internal resistive torque tool moment. Also, from the point of view of operational flexibility, the tool can include a measurement system while drilling (IVB) for feedback, a positive displacement turbine engine, gamma-ray detectors, resistance logging tools, density and porosity logging, acoustic logging, and borehole images , instrumentation, front view, all-round view, tools for measuring the inclination of the drill bit, measuring the speed of rotation of the drill bit, vibration sensors below the engine, measuring the load drill bits, drill bit torques, a soft-loading system with a pusher controlled by a tool to maximize drilling efficiency, a variable scale stabilizer controlled by a tool or a pressure relief valve for a downhole turbine engine controlled from a tool to control drilling speed or torque . The tool may also include other measuring devices that are useful for drilling and completion of the well.

Конструкция инструмента по существу добавляет мягкий крутящий момент в стволе скважины для минимизирования износа буровой коронки и достижения максимальной эффективности бурения. Для минимизирования скользящего с рывками движения на инструменте в электронике функциональной системы управления используется программное обеспечение. Кроме того, в инструменте обеспечена возможность его программирования с поверхности, чтобы устанавливать или изменять азимут и наклон и устанавливать или изменять отношение угла изгиба вала буровой коронки к трубчатой переходной муфте инструмента. Электронное запоминающее устройство бортовой электроники системы способно сохранять, использовать и передавать полный профиль ствола скважины и выполнять способность геонаправления нисходящей скважины, чтобы ее можно было использовать от начала до удлиненного протяжения бурения.. Кроме того, используемая гибкая переходная муфта обеспечивает отсоединение вращательного направляемого бурового инструмента от остального узла у основания скважины и колонны бурильных труб, обеспечивает возможность наведения от вращательной направляемой буровой системы.The tool design essentially adds soft torque to the wellbore to minimize wear on the drill bit and maximize drilling efficiency. In order to minimize jerky movement on the instrument, the electronics of the functional control system use software. In addition, the tool provides the ability to program it from the surface in order to set or change the azimuth and inclination and to set or change the ratio of the bending angle of the shaft of the drill bit to the tubular adapter sleeve of the tool. The electronic on-board electronics memory of the system is capable of storing, using and transmitting the full profile of the wellbore and fulfilling the geo-direction of the downhole so that it can be used from the beginning to the elongated drilling length. In addition, the flexible adapter sleeve used allows disconnecting the rotary guided drilling tool from the rest of the node at the base of the borehole and the drill pipe string, provides guidance from the rotational guide th drilling system.

Дополнительно к другим признакам восприятия и измерения настоящего изобретения, активно управляемую вращательную направляемую буровую систему можно также снабжать индукционной телеметрической катушкой или катушками для двунаправленной передачи информации о каротаже и бурении, которая получается во время буровых работ, на систему ИВБ через гибкую переходную муфту, двигатель, толкатель и другие измерительные переходные средства. Для индукционной телеметрии можно использовать катушку индуктивности в трубчатой переходной муфте инструмента. Система включает также передатчики и приемники, разнесенные на заранее определенные расстояния в осевом направлении, чтобы вызвать таким образом прохождение сигналов на заранее определенное расстояние через подповерхностную формацию рядом со стволом скважины и таким образом измерить ее удельное сопротивление. Такая система описана в патенте США №5594343, который включен в настоящее описание путем ссылки.In addition to other features of perception and measurement of the present invention, the actively controlled rotary guided drilling system can also be equipped with an induction telemetric coil or coils for bi-directional transmission of information about logging and drilling, which is obtained during drilling operations, to the IVB system through a flexible adapter, engine, pusher and other measuring transitional means. For induction telemetry, an inductor can be used in the tubular adapter coupling of the tool. The system also includes transmitters and receivers spaced a predetermined distance in the axial direction so as to cause the signals to travel a predetermined distance through a subsurface formation near the wellbore and thus measure its resistivity. Such a system is described in US Pat. No. 5,594,343, which is incorporated herein by reference.

Электроника системы определения удельного сопротивления инструмента, а также электроника различных систем измерения и управления способны осуществлять вращение вместе с вращательными компонентами инструмента и таким образом противостоят также действиям вращения колонны бурильных труб. В качестве альтернативы некоторые компоненты электронной системы вращательного направляемого инструмента бурения могут быть геостационарными.The electronics of the tool resistivity determination system, as well as the electronics of various measurement and control systems, are able to rotate together with the rotational components of the tool and thus also resist the action of rotation of the drill pipe string. Alternatively, some components of the electronic system of a rotary guided drilling tool may be geostationary.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения приводимая буровым раствором турбина соединена в приводном отношении с генератором для вырабатывания электрической энергии из энергии текущего бурового раствора. Для оптимальной работы турбины и генератора можно ввести механическую передачу между турбиной и генератором. Электрический силовой вход электродвигателя, который механически не связан с турбиной или генератором, соединен с электрическим выходом генератора, при этом электрическая система управления собрана с двигателем для его оперативного управления. Кроме того, имеется тормоз, который не имеет механического соединения с турбиной или генератором и предназначен для геостационарного поддержания оси вала буровой коронки, когда преобладает действие трения формации. Вращательный выход двигателя используется для привода геостационарной оправки вращательного направляемого бурового инструмента, таким образом работа турбины и генератора не может непосредственно мешать работе двигателя и управлению ориентацией вала буровой коронки. Для цели механической эффективности, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, в системе расположения вала коронки применен универсальный держатель вала буровой коронки, в котором использованы шарики и кольца, определяющие крюкообразное соединение, обеспечивающее вал буровой коронки эффективной опорой в осевом направлении и крутящим моментом, и в то же время минимизирующий трение в универсальном соединении. Трение универсального соединения минимизируется также посредством гарантирования наличия смазочного масла вокруг его компонентов и посредством исключения бурового раствора из универсального соединения, позволяя осуществлять значительное циклическое направляемое управляемое перемещение вала буровой коронки относительно обоймы инструмента во время процесса бурения. В качестве альтернативы, вместо универсального соединения типа шариков и колец, универсальное соединение может иметь форму соединения шпоночного типа или универсального соединения, включающего шпонки и кольца.In a preferred embodiment of the present invention, a drilling fluid driven turbine is driven in a drive relationship with a generator to generate electrical energy from the energy of the current drilling fluid. For optimal operation of the turbine and generator, a mechanical transmission can be introduced between the turbine and the generator. The electric power input of the electric motor, which is not mechanically connected to the turbine or generator, is connected to the electric output of the generator, while the electric control system is assembled with the engine for its operational control. In addition, there is a brake that does not have a mechanical connection with a turbine or generator and is designed for geostationary support of the axis of the shaft of the drill bit when the action of formation friction prevails. The rotational output of the engine is used to drive the geostationary mandrel of the rotary guided drilling tool, so the operation of the turbine and generator cannot directly interfere with the operation of the engine and control the orientation of the shaft of the drill bit. For the purpose of mechanical efficiency, in accordance with a preferred embodiment, a universal drill bit shaft holder is used in the core shaft arrangement system, in which balls and rings are used that define a hook-like connection that provides the drill core shaft with effective support in the axial direction and torque, and at the same time minimizing friction in a universal joint. The friction of the universal joint is also minimized by guaranteeing the presence of lubricating oil around its components and by eliminating the drilling fluid from the universal joint, allowing significant cyclic guided controlled movement of the shaft of the drill bit relative to the holder of the tool during the drilling process. Alternatively, instead of a universal joint such as balls and rings, the universal joint may take the form of a keyed connection or a universal joint comprising keys and rings.

Электрический двигатель вращательной направляемой буровой системы снабжается электрическим током, который вырабатывается посредством потока бурового раствора через турбину. Для управления электрической выходной мощностью турбина может иметь переменную эффективность (коэффициент полезного действия), которая выполняется перемещением статора относительно ротора. Турбина может также иметь множество каскадов или ее можно снабдить торможением, например, посредством активной нагрузки.The electric motor of the rotary guided drilling system is supplied with electric current, which is generated by the flow of the drilling fluid through the turbine. To control the electrical output, the turbine may have a variable efficiency (efficiency), which is performed by moving the stator relative to the rotor. The turbine can also have many stages, or it can be provided with braking, for example, by means of an active load.

Таким образом, чтобы можно было лучше понять способ, которым достигаются вышеперечисленные признаки, преимущества и цели настоящего изобретения, далее приведено более конкретное описание изобретения посредством ссылки на предпочтительный его вариант осуществления, который иллюстрируется чертежами, на которых изображено следующее:Thus, in order to better understand the method by which the above features, advantages and objectives of the present invention are achieved, the following is a more specific description of the invention by reference to its preferred embodiment, which is illustrated by the drawings, which depict the following:

фиг.1 схематически изображает пробуренную скважину в соответствии с настоящим изобретением и отклонение нижней части ствола скважины посредством активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, согласно изобретению;figure 1 schematically depicts a drilled well in accordance with the present invention and the deviation of the lower part of the wellbore through an actively controlled rotary guided drilling system according to the invention;

фиг.2 - скважину, пробуренную посредством активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, использующей во вращательной колонне бурильных труб забойный турбинный двигатель, расположенный выше активно управляемой вращательной направляемой буровой системы и вращающий трубчатую переходную муфту инструмента направляемой буровой системы с угловой скоростью, которая отличается от скорости вращения колонны бурильных труб;figure 2 - a well drilled by means of an actively controlled rotary guided drilling system using a downhole turbine engine located in the rotary string of drill pipes located above the actively controlled rotary guided drilling system and rotating the tubular adapter sleeve of the guided drilling system tool with an angular speed that differs from the speed rotation of the drill pipe string;

фиг.3 - вид, аналогичный виду, показанному на фиг.2, и показывающий забойный турбинный двигатель, расположенный ниже активно управляемой вращательной направляемой буровой системы и обеспечивающий прямое вращение буровой коронки с угловой скоростью, отличающейся от скорости вращения колонки бурильных труб;figure 3 is a view similar to the view shown in figure 2, and showing the downhole turbine engine located below the actively controlled rotational guided drilling system and providing direct rotation of the drill bit with an angular speed different from the rotation speed of the drill pipe string;

фиг.4 - толкатель, расположенный в колонне бурильных труб непосредственно над активно управляемой вращательной направляемой буровой системой для управления нагрузкой на буровой коронке, когда управление вращательной скоростью бурения и крутящим моментом производится вращательной направляемой буровой системой;4 is a pusher located in the drill pipe string directly above the actively controlled rotary guided drilling system to control the load on the drill bit when the rotational drilling speed and torque are controlled by the rotary guided drilling system;

фиг.5 - толкатель, расположенный в колонне бурильных труб непосредственно ниже активно управляемой вращательной направляемой буровой системы;5 is a pusher located in the drill pipe string immediately below the actively controlled rotational guided drilling system;

фиг.6 - толкатель, расположенный в колонне бурильных труб непосредственно ниже забойного турбинного двигателя и подсоединенный выше активно управляемой вращательной направляемой буровой системы и обеспечивающий вращение вращательной буровой системы со скоростью вращения, которая отличается от скорости вращения бурильных труб;6 is a pusher located in the drill pipe string directly below the downhole turbine engine and connected above the actively controlled rotary guided drilling system and providing rotation of the rotary drilling system with a rotation speed that differs from the rotation speed of the drill pipe;

фиг.7 - толкатель, расположенный в колонне бурильных труб, непосредственно выше забойного турбинного двигателя, расположенного выше активно управляемой вращательной направляемой буровой системы;7 is a pusher located in the drill pipe string directly above the downhole turbine engine located above the actively controlled rotational guided drilling system;

фиг.8 - активно управляемую вращательную направляемую буровую систему, расположенную в колонне бурильных труб, забойный турбинный двигатель, подсоединенный ниже вращательной направляемой буровой системы, и толкатель, подсоединенный ниже забойного турбинного двигателя, так что забойный турбинный двигатель обеспечивает опору для буровой коронки;Fig. 8 is an actively controlled rotary guided drilling system located in a drill string, a downhole turbine engine connected below the rotary guided drilling system, and a pusher connected below the downhole turbine engine, so that the downhole turbine engine provides support for the drill bit;

фиг.9 - активно управляемую вращательную направляемую буровую систему, расположенную в колонне бурильных труб, толкатель, подсоединенный ниже вращательной направляемой буровой системы, и забойный турбинный двигатель, подсоединенный ниже толкателя и поддерживающий буровую коронку;Fig.9 - actively controlled rotary guided drilling system located in the drill pipe string, a pusher connected below the rotary guided drilling system, and a downhole turbine engine connected below the pusher and supporting the drill bit;

фиг.10 - вращательную направляемую буровую систему по настоящему изобретению, имеющую гибкую переходную муфту, соединенную с ней в колонне бурильных труб, и изгиб гибкой переходной муфты;figure 10 - rotary guided drilling system of the present invention, having a flexible adapter sleeve connected to it in a string of drill pipes, and the bend of the flexible adapter sleeve;

фиг.11 - показанную на фиг.10 вращательную направляемую буровую систему и прямолинейное состояние гибкой переходной муфты;11 - shown in figure 10, a rotary guided drilling system and the rectilinear condition of a flexible adapter sleeve;

фиг.12 - в продольном разрезе активно управляемую вращательную направляемую буровую систему, представляющую предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения и имеющую приводимый турбиной генератор, выходной электрический ток которого используется для привода электродвигателя, где выходной вал двигателя соединен в приводной связи с всенаправленной опорой вала буровой коронки и механизмом расположения для поддержания продольной оси вала буровой коронки в геостационарном положении и под заранее определенным углом относительно оси вращения переходной муфты инструмента;12 is a longitudinal sectional view of an actively controlled rotary guided drilling system representing a preferred embodiment of the present invention and having a turbine driven generator, the output electric current of which is used to drive an electric motor, where the output shaft of the motor is connected in a drive connection with an omnidirectional shaft support of the drill bit and location mechanism to maintain the longitudinal axis of the shaft of the drill bit in a geostationary position and at a predetermined angle tion axis of rotation of the adapter tool;

фиг.13 - в разрезе турбину, которую можно использовать в качестве показанных на фиг.12 и 14 турбин, и расположение статора турбины относительно ротора для управления эффективностью и выходной мощностью турбины;FIG. 13 is a sectional view of a turbine that can be used as the turbines shown in FIGS. 12 and 14, and the location of the turbine stator relative to the rotor to control the efficiency and output of the turbine;

фиг.14 - вид в продольном разрезе активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, представляющей альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, и турбину, соединенную в приводной связи с генератором и с турбиной, и где генератор расположен в одном участке трубчатой переходной муфты бурового инструмента с двигателем, отклоняющей оправкой и валом буровой коронки, и механизм, обеспечивающий всенаправленную шарнирную опору в переходной муфте инструмента для вала буровой коронки;Fig. 14 is a longitudinal sectional view of an actively guided rotatable guided drilling system representing an alternative embodiment of the present invention, and a turbine connected in drive communication with a generator and a turbine, and where the generator is located in one section of a tubular adapter sleeve of a drilling tool with an engine, a deflecting mandrel and a drill bit shaft, and a mechanism providing an omnidirectional articulated support in the adapter sleeve of the tool for the drill bit shaft;

фиг.15 - вид в продольном разрезе активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, представляющей альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, и турбину, соединенную в приводной связи с коробкой зубчатой передачи посредством приводного вала турбины, проходящего через электронику, датчики и тормозной участок буровой системы, где выход коробки зубчатой передачи соединен в приводной связи с отклоняющей оправкой для выполнения геостационарного расположения оси вала буровой коронки;FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an actively guided rotatable guided drilling system representing an alternative embodiment of the present invention, and a turbine connected in drive communication with a gear box by means of a drive shaft of a turbine passing through electronics, sensors and a brake section of the drilling system, where the output of the gearbox is connected in a drive connection with a deflecting mandrel to perform a geostationary arrangement of the axis of the shaft of the drill bit;

фиг.16 - вид с частичным продольным разрезом еще одного альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения, показывающий вращательный направляемый буровой инструмент, имеющий снабжаемую гидравлической энергией систему для ориентирования вала буровой коронки инструмента во время буровых работ;FIG. 16 is a partial longitudinal sectional view of yet another alternative embodiment of the present invention, showing a rotatable guided drilling tool having a hydraulically powered system for orienting a shaft of a drill bit of a tool during drilling operations; FIG.

фиг.17 - вид в продольном разрезе нижней части активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, более подробно показанной на фиг.12;Fig.17 is a view in longitudinal section of the lower part of the actively controlled rotational guided drilling system, shown in more detail in Fig.12;

фиг.18 - вид в продольном разрезе верхней части активно управляемой вращательной направляемой буровой системы, более подробно показанной на фиг.12;Fig. 18 is a longitudinal sectional view of the upper part of an actively guided rotational guided drilling system, shown in more detail in Fig. 12;

фиг.19 - вид в поперечном сечении по линии IXX-IXX на фиг 17;Fig.19 is a view in cross section along the line IXX-IXX in Fig 17;

фиг.20 - вид в поперечном сечении по линии ХХ-ХХ на фиг.18;Fig.20 is a view in cross section along the line XX-XX in Fig.18;

фиг.21 - вид с частичным поперечным разрезом альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения, показывающий универсальное соединение шпоночного типа для всенаправленного поддержания вала буровой коронки в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и для сообщения приводного вращения валу буровой коронки для вращения буровой коронки;21 is a partial cross-sectional view of an alternative embodiment of the present invention showing a keyless universal connection for omnidirectionally supporting a drill bit shaft in a tubular adapter sleeve of a drill tool and for communicating drive rotation to the drill bit shaft for rotating the drill bit;

фиг.22А - поперечное сечение, показывающее кольца расположения вала буровой коронки, относительно расположенные для прямого бурения, и совпадение продольной оси вала буровой коронки и трубчатой переходной муфты бурового инструмента для нулевого поворота вала буровой коронки;figa is a cross section showing the rings of the shaft location of the drill bit, relatively located for direct drilling, and the coincidence of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit and the tubular adapter sleeve of the drilling tool for zero rotation of the shaft of the drill bit;

фиг.22В - сечение по линии ХХПВ-ХХПВ на фиг.22А, показывающий соосные расположения колец расположения вала буровой коронки для прямого бурения;figv is a section along the line XXV-XXV on figa showing the coaxial location of the rings of the location of the shaft of the drill bit for direct drilling;

фиг.22С - поперечное сечение колец расположения вала буровой коронки, расположенных в местоположениях для максимального бокового отклонения средней линии вала буровой коронки, для максимального поворота вала буровой коронки относительно переходной муфты инструмента;figs is a cross section of the rings of the location of the shaft of the drill bit located at locations for maximum lateral deviation of the midline of the shaft of the drill bit, for maximum rotation of the shaft of the drill bit relative to the adapter coupling of the tool;

фиг.22Д - сечение по линии ХХПД-ХХПД на фиг.22С, показывающее взаимосвязь осей смещения колец расположения вала буровой коронки для максимального отклонения и, таким образом, бурения с максимальной интенсивностью изгиба;Fig.22D is a cross-section along the line HHPD-HHPD on figs, showing the relationship of the axis of displacement of the rings of the location of the shaft of the drill bit for maximum deviation and, thus, drilling with maximum bending intensity;

фиг.23 изображает блок-схему управления вращательной направляемой буровой системой согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, показывающую концепцию снабжаемого энергией турбины торможения и управления тормозом для направления буровой коронки, ориентируемой инструментом;23 is a control block diagram of a rotary guided drilling system according to a preferred embodiment of the present invention, showing the concept of an energized braking turbine and brake control for guiding a tool-oriented drill bit;

фиг.24 - блок-схему управления буровой системой, согласно альтернативному варианту ее осуществления, имеющей питаемую энергией бурового раствора турбину и тормоз для управления расположением вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты инструмента и реагирующий на сигнал положения контроллер тормоза для управления тормозом и для управления эффективностью турбины;24 is a control block diagram of a drilling system, according to an alternative embodiment thereof, having a turbine and brake energized by the drilling fluid to control the location of the drill bit shaft relative to the tool tubular adapter sleeve and a brake controller responsive to the position signal for controlling the brake and for controlling performance turbines;

фиг.25 - поперечное сечение по линии XXV-XXV на фиг.21, показывающее шпоночное приводное соединение между валом буровой коронки и обоймой бурового инструмента.Fig.25 is a cross section along the line XXV-XXV in Fig.21, showing a key drive connection between the shaft of the drill bit and the holder of the drilling tool.

На фиг.1 показан ствол 10 скважины, пробуренной вращательной буровой коронкой 12, которая подсоединена к нижнему концу 14 колонны бурильных труб, идущей вверх к поверхности, где она приводится ротором 16 типичной буровой установки (не показана). Колонна 14 бурильных труб обычно включает бурильную трубу 18, имеющую одну или несколько переходных муфт 20, подсоединенных к ней для приложения веса к буровой коронке 12. Показано, что ствол 10 скважины имеет вертикальный или, по существу, вертикальный верхний участок 22, и отклоненный, криволинейный или горизонтальный нижний участок 24, который пробурен под управлением активно управляемого вращательного направляемого бурового инструмента 26, который сконструирован в соответствии с настоящим изобретением. Для обеспечения гибкости, необходимой на криволинейном участке 24 ствола 10 скважины, нижний участок бурильной трубы 28 можно использовать для соединения переходных муфт 20 к буровому инструменту 26, так что муфты 20 остаются в вертикальной части 22 ствола 10 скважины. Нижняя часть 24 ствола 10 скважины отклоняется от вертикальной части 22 посредством направляющего действия бурового инструмента 26 в соответствии с установленными здесь принципами.1 shows a wellbore 10 drilled by a rotary drill bit 12, which is connected to the lower end 14 of a drill string extending upward to a surface where it is driven by a rotor 16 of a typical drilling rig (not shown). The drill pipe string 14 typically includes a drill pipe 18 having one or more adapter sleeves 20 connected thereto to apply weight to the drill bit 12. It is shown that the borehole 10 has a vertical or substantially vertical upper portion 22, and is deflected, a curved or horizontal bottom portion 24 that is drilled under the control of an actively guided rotary guided drilling tool 26, which is constructed in accordance with the present invention. To provide the flexibility required in the curved portion 24 of the wellbore 10, the lower portion of the drill pipe 28 can be used to connect the adapter sleeves 20 to the drilling tool 26, so that the sleeves 20 remain in the vertical portion 22 of the wellbore 10. The lower part 24 of the wellbore 10 deviates from the vertical part 22 by means of the guiding action of the drilling tool 26 in accordance with the principles set forth herein.

Как показано позицией на фиг.1, колонна бурильных труб 28 непосредственно рядом с вращательным направляемым буровым инструментом может включать гибкую переходную муфту, также показанную на фиг.10 и 11, которая может обеспечить вращательную направляемую буровую систему повышенной точностью бурения. В соответствии с обычной практикой, циркуляцию бурового раствора осуществляют расположенные на поверхности насосы вниз по колонне 14 бурильных труб, где он выходит через сопла, образованные в буровой коронке 12, и возвращается к поверхности по кольцевому пространству 30 между колонной 14 бурильных труб и стенкой ствола 10 скважины. Как будет более подробно описано ниже, вращательный направляемый буровой инструмент 26 сконструирован и расположен так, чтобы вызывать бурение буровой коронкой 12 по криволинейной траектории, которая планируется установками управления бурового инструмента 26. Угол вала буровой коронки, поддерживающего буровую коронку 12 относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента 26, сохраняется, даже когда буровая коронка и буровой инструмент вращаются колонной 14 бурильных труб, вызывая тем самым направление буровой коронки для бурения отклоненного ствола скважины. Направление бурового инструмента выборочно выполняется с точки зрения наклона и с точки зрения азимута, то есть влево или вправо. Кроме того, установку направляемого бурового инструмента 26 можно изменять по желанию, чтобы заставлять буровую коронку по выбору изменять курс подлежащего бурению ствола скважины с целью направления таким образом отклоняемого ствола скважины для точного направления буровой коронки и таким образом точного управления бурением ствола скважины.As shown in FIG. 1, the drill string 28 immediately adjacent to the rotary guided drilling tool may include a flexible adapter sleeve, also shown in FIGS. 10 and 11, which can provide the rotary guided drilling system with improved drilling accuracy. In accordance with normal practice, the circulation of the drilling fluid is carried out on the surface of the pumps down the drill string 14, where it exits through the nozzles formed in the drill crown 12 and returns to the surface along the annular space 30 between the drill pipe string 14 and the bore wall 10 wells. As will be described in more detail below, the rotary guided drilling tool 26 is designed and positioned to cause drilling by the drill bit 12 along a curved path that is planned by the control settings of the drill tool 26. The angle of the shaft of the drill bit supporting the drill bit 12 relative to the tubular adapter sleeve of the drill tool 26 is maintained even when the drill bit and drill tool are rotated by the drill pipe string 14, thereby causing the direction of the drill bit to be drilled deviated wellbore. The direction of the drilling tool is selectively performed in terms of inclination and in terms of azimuth, that is, left or right. In addition, the installation of the guided drilling tool 26 can be changed as desired to cause the drill bit to optionally change the course of the borehole to be drilled in order to direct the thus deviated borehole to precisely guide the drill bit and thereby accurately control the borehole.

Фиг.2 и 3 представляют схематически вращательную направляемую буровую систему по настоящему изобретению, расположенную в пробуренном стволе 10 скважины, и способ бурения, при котором забойный турбинный двигатель М используется во вращательной колонне бурильных труб либо выше направляемого бурового инструмента, как показано на фиг.2, либо ниже направляемого бурового инструмента, как показано на фиг.3. Это уникальное расположение позволяет осуществлять вращение колонны 14 бурильных труб с требуемой скоростью вращения, и вращение выходного вала забойного турбинного двигателя на другой скорости вращения с целью обеспечения оптимальных характеристик бурения, не вызывая чрезмерной усталости колонны бурильных труб. Когда вращательная направляемая буровая система по настоящему изобретению подсоединена непосредственно к колонне бурильных труб, скорость вращения буровой коронки равна скорости вращения колонны бурильных труб. Эти ограничения максимальной скорости вращения буровой коронки из-за увеличенной скорости вращения колонны бурильных труб может ограничивать срок службы колонны бурильных труб из-за усталости. Когда показанный на фиг.2 и 3 забойный турбинный двигатель М работает в сочетании с вращательной направляемой буровой системой, ротор буровой установки можно устанавливать на оптимальную скорость вращения для колонны бурильных труб, и забойный трубинный двигатель будет способен добавлять скорость вращения буровой коронке, которая приводится забойным турбинным двигателем.FIGS. 2 and 3 represent a schematic illustration of a rotary guided drilling system of the present invention located in a drilled wellbore 10 and a drilling method in which a downhole turbine engine M is used in a rotational drill string or above a guided drilling tool, as shown in FIG. 2 , or below the guided drilling tool, as shown in FIG. This unique arrangement allows rotation of the drill pipe string 14 at a desired rotation speed and rotation of the output shaft of the downhole turbine engine at a different rotation speed in order to ensure optimal drilling performance without causing excessive drill pipe string fatigue. When the rotary guided drilling system of the present invention is connected directly to the drill pipe string, the rotation speed of the drill bit is equal to the rotation speed of the drill pipe string. These limitations on the maximum rotational speed of the drill bit due to the increased rotational speed of the drill string can limit the life of the drill string due to fatigue. When the downhole turbine engine M shown in FIGS. 2 and 3 is operated in combination with a rotary guided drilling system, the rotor of the drilling rig can be set to the optimum rotation speed for the drill pipe string, and the downhole tubular motor will be able to add the rotation speed of the drill bit, which is driven by the downhole drill bit turbine engine.

Ротор может приводиться в действие со скоростью вращения, например, 50 оборотов в минуту, чтобы обеспечить возможность прерывания трения между стволом скважины и колонной бурильных труб, скоростью вращения, которая не ограничивает срок службы колонны бурильных труб из-за усталости, хотя скорость вращения буровой коронки можно увеличивать забойным турбинным двигателем с целью обеспечения улучшенных характеристик бурения, чтобы создать возможность, таким образом, увеличенного протяжения бурения.The rotor can be driven at a rotational speed of, for example, 50 revolutions per minute, to allow friction to be interrupted between the borehole and the drill string, a rotation speed that does not limit the life of the drill string due to fatigue, although the rotational speed of the drill bit can be increased by a downhole turbine engine in order to provide improved drilling performance in order to create the possibility, thus, of increased drilling length.

Вращательная направляемая буровая система может работать на управляемой забойным турбинным двигателем скорости вращения, когда она расположена ниже забойного турбинного двигателя, и может вращаться со скоростью вращения колонны бурильных труб, если подсоединена непосредственно к колонне бурильных труб. Если забойный турбинный двигатель, расположен ниже вращательного направляемого бурового инструмента, его вращательная мощность сообщается непосредственно буровой коронке. Характеристики направления во время бурения имеют большую точность, когда забойный турбинный двигатель располагают выше вращательного направляемого бурового инструмента, потому что расстояние от вращательного направляемого бурового инструмента до буровой коронки является основным фактором управления с точки зрения точности направления.A rotatable guided drilling system can operate at a rotational bottomhole driven turbine engine rotational speed when it is located below the downhole turbine engine and can rotate at a rotational speed of the drill pipe string if connected directly to the drill pipe string. If the downhole turbine engine is located below the rotary guided drilling tool, its rotational power is communicated directly to the drill bit. The directional characteristics during drilling are more accurate when the downhole turbine engine is positioned higher than the rotary guided drilling tool, because the distance from the rotary guided drilling tool to the drill bit is a major control factor in terms of directional accuracy.

Следует иметь в виду, что соответствующую настоящему изобретению вращательную направляемую буровую систему можно подсоединять в колонне бурильных труб в объединении с другими буровыми инструментами, например забойными турбинными двигателями, как описано выше, для управления скоростью вращения и крутящим моментом, толкателями для управления нагрузкой на коронке. Кроме того, расположение этих компонентов в колонне бурильных труб может выбирать осуществляющий бурение персонал в соответствии с широким разнообразием характеристик, например напряженность пробуренной криволинейной части ствола скважины, характеристики пробуренной формации, характер бурового оборудования, используемого для бурения, и глубина, на которой производится бурение.It should be borne in mind that the rotary guided drilling system of the present invention can be connected in a drill string in combination with other drilling tools, such as downhole turbine engines, as described above, to control rotation speed and torque, pushers to control the load on the crown. In addition, the location of these components in the drill string can be selected by the drilling personnel in accordance with a wide variety of characteristics, for example, the strength of the drilled curved part of the borehole, the characteristics of the drilled formation, the nature of the drilling equipment used for drilling, and the depth at which drilling is performed.

На фиг.4 показан вращательный направляемый буровой инструмент 26, соединенный с колонной 14 бурильных труб вместе с приводимым в действие энергией бурового раствора толкателем Т, который предусмотрен для управления нагрузкой на буровой коронке. Толкатель состоит, главным образом, из управляемого гидравлическим способом поршня, к которому подсоединена нижняя часть оборудования низа бурильной колонны. Соединение 27 между вращательным направляемым буровым инструментом 26 и толкателем Т может представлять простую трубную муфту или часть инструмента, позволяющую объединять детали управления, электронные, гидравлические или комбинацию электронного и гидравлического управлений между вращательным направляемым буровым инструментом и толкателем. Если необходимо, то соединение 27 может иметь форму гибкой переходной муфты, показанной на фиг.10 и 11. Как показано на фиг.5, толкатель Т подсоединен ниже вращательного направляемого бурового инструмента 26, и его можно располагать под углом относительно обоймы колонны 26 бурильных труб посредством регулирования положения вала буровой коронки инструмента. В этом случае вал буровой коронки обеспечивает опору для толкателя, тогда как толкатель обеспечивает опору для буровой коронки, а также управление нагрузки на коронке. Как показано на фиг.6, расположение вращательного направляемого бурового инструмента 26 и толкателя Т такое же, как на фиг.4. Кроме того, к колонне бурильных труб 14 подсоединен забойный турбинный двигатель М выше толкателя, чтобы обеспечить таким образом вращение толкателя и переходной муфты вращательного направляемого бурового инструмента со скоростью вращения, которая отличается от скорости вращения колонны бурильных труб, в то же время управляя нагрузкой на буровой коронке.Figure 4 shows a rotary guided drilling tool 26 connected to a drill pipe string 14 together with a pusher T driven by the energy of the drilling fluid, which is provided to control the load on the drill bit. The pusher consists mainly of a hydraulically controlled piston to which the lower part of the bottom of the drill string is connected. The connection 27 between the rotary guided drilling tool 26 and the pusher T can be a simple pipe sleeve or part of the tool that allows you to combine control parts, electronic, hydraulic, or a combination of electronic and hydraulic controls between the rotary guided drilling tool and the pusher. If necessary, the connection 27 may take the form of a flexible adapter sleeve shown in FIGS. 10 and 11. As shown in FIG. 5, the follower T is connected below the rotary guided drilling tool 26 and can be angled relative to the holder of the drill pipe string 26 by adjusting the position of the shaft of the drill bit of the tool. In this case, the drill bit shaft provides support for the pusher, while the push rod provides support for the drill bit, as well as load control on the bit. As shown in Fig.6, the location of the rotary guided drilling tool 26 and the pusher T is the same as in Fig.4. In addition, a downhole turbine engine M is connected to the drill string 14 above the plunger to thereby rotate the plunger and the adapter sleeve of the rotary guided drilling tool at a rotation speed that is different from the rotational speed of the drill string, while controlling the load on the drill the crown.

На фиг.7 показаны забойный турбинный двигатель М, подсоединенный выше вращательного направляемого бурового инструмента 26, и толкатель Т, подсоединенный в колонне 14 бурильных труб выше забойного турбинного двигателя. Если необходимо, то соединение между либо вращательным направляемым буровым инструментом и забойным турбинным двигателем, либо между забойным турбинным двигателем и толкателем, либо и того и другого можно обеспечить посредством гибкой переходной муфты, изображенной на фиг.10 и 11. На фиг.8 показан вращательный направляемый буровой инструмент, подсоединенный к колонне 14 бурильных труб и имеющий забойный турбинный двигатель М, подсоединенный к геостационарному валу буровой коронки инструмента и таким образом подвергаемый угловому наклону относительно обоймы инструмента вместе с валом буровой коронки. Толкатель Т расположен ниже забойного турбинного двигателя М для поддержания буровой коронки и для управления нагрузкой на буровой коронке. Относительно трубчатой переходной муфты вращательного направляемого бурового инструмента 26 толкатель Т расположен посредством выходного вала забойного турбинного двигателя М, а забойный турбинный двигатель расположен для управляемого направления валом буровой коронки вращательного направляемого бурового инструмента.7 shows a downhole turbine engine M connected above a rotary guided drilling tool 26 and a pusher T connected in a drill pipe string 14 above a downhole turbine engine. If necessary, the connection between either the rotary guided drilling tool and the downhole turbine engine, or between the downhole turbine engine and the pusher, or both can be achieved by means of the flexible adapter coupling shown in Figs. 10 and 11. Fig. 8 shows the rotational guided drilling tool connected to the drill pipe string 14 and having a downhole turbine engine M connected to the geostationary shaft of the drill bit of the tool and thus subject to angular inclination relative to the tool holder together with the shaft of the drill bit. The follower T is located below the downhole turbine engine M to support the drill bit and to control the load on the drill bit. With respect to the tubular adapter sleeve of the rotary guided drilling tool 26, the pusher T is located by the output shaft of the downhole turbine engine M, and the downhole turbine engine is arranged to steer the direction of the shaft of the drill bit of the rotary guided drilling tool.

На фиг.9 показан вращательный направляемый буровой инструмент 26, подсоединенный к колонне 14 бурильных труб и имеющий толкатель Т, поддерживаемый и управляемый валом буровой коронки относительно муфты инструмента. Забойный турбинный двигатель расположен ниже толкателя, так что его выходной вал поддерживает и приводит буровую коронку. Таким образом, буровая коронка направляется вращательным направляемым буровым инструментом и приводится во вращение вращательной скоростью колонны бурильных труб и вращательной скоростью выходного вала забойного турбинного двигателя. Это обеспечивает возможность буровой коронке вращаться со скоростью, которая больше или равна скорости вращения колонны бурильных труб, тогда как толкатель в то же время управляет нагрузкой на буровой коронке.Fig. 9 shows a rotary guided drilling tool 26 connected to a drill pipe string 14 and having a pusher T supported and controlled by a drill bit shaft relative to the tool coupling. The downhole turbine engine is located below the plunger, so that its output shaft supports and drives the drill bit. Thus, the drill bit is guided by a rotary guided drilling tool and is driven into rotation by the rotational speed of the drill pipe string and the rotational speed of the output shaft of the downhole turbine engine. This allows the drill bit to rotate at a speed that is greater than or equal to the rotational speed of the drill string, while the pusher at the same time controls the load on the drill bit.

Как схематически показано на фиг.9, в цепи бурового раствора толкателя Т можно располагать контрольный клапан Д1, тогда как в цепи бурового раствора забойного турбинного двигателя М можно предусмотреть контрольный клапан Д2. Эти контрольные клапаны выборочно располагают с помощью схемы управления вращательной направляемой буровой системы, схематически показанной линией С, чтобы позволить таким образом объединить толкатель и/или забойный турбинный двигатель в систему управления вращательной направляемой буровой системы. Таким способом забойный турбинный двигатель и толкатель подвергаются реагирующему на обратную связь управлению таким образом, как и вращательная направляемая буровая система. Контрольным клапаном Д2 в забойном турбинном двигателе М можно управлять вращательной направляемой буровой системой с целью управления скоростью вращения вала забойного турбинного двигателя и управления таким образом крутящим моментом на буровой коронке. Контрольный клапан Д1 толкателя по выбору ставят в нужное положение системой управления вращательной направляемой буровой системой с целью управления нагрузкой на буровой коронке. Таким образом, вращательная направляемая буровая система по настоящему изобретению обеспечивает эффективное направление буровой коронки и улучшенные характеристики бурения посредством эффективного управления крутящего момента буровой коронки и управления нагрузкой на буровой коронке с целью способствования таким образом увеличенной протяженности бурения.As shown schematically in FIG. 9, a control valve D1 may be arranged in the pusher mud circuit T, while a control valve D2 may be provided in the mud circuit of the downhole turbine engine M. These control valves are selectively positioned using a rotary guided drilling system control circuit diagram schematically shown by line C to thereby allow the pusher and / or downhole turbine engine to be combined into a rotary guided drilling system control system. In this way, the downhole turbine engine and pusher are subjected to feedback-responsive control in the same way as the rotary guided drilling system. The control valve D2 in the downhole turbine engine M can control the rotary guided drilling system to control the shaft speed of the downhole turbine engine and thus control the torque on the drill bit. The control valve D1 of the pusher is optionally put into position by the control system of the rotatable guided drilling system in order to control the load on the drill bit. Thus, the rotatable guided drilling system of the present invention provides effective direction of the drill bit and improved drilling performance by efficiently controlling the torque of the drill bit and controlling the load on the drill bit, thereby contributing to an increased drilling length.

На фиг.10 и 11 показана колонна 14 бурильных труб с подсоединенным в ней активно управляемым вращательным направляемым буровым инструментом 26 для направления вала буровой коронки, к которому подсоединена буровая коронка 12. Колонна 14 бурильных труб включает также забойный турбинный двигатель М для увеличения скорости вращения буровой коронки 12 и гибкую переходную муфту 28 для цели увеличения точности направления, которое выполняется вращательной направляемой буровой системой. Гибкая переходная муфта 28 выполняет также выборочное отсоединение вращательного направляемого бурового инструмента от колонны бурильных труб с целью увеличения таким образом ее эффективности направления.10 and 11 show a drill pipe string 14 with an actively controlled rotary guided drilling tool 26 connected therein for guiding the drill bit shaft to which the drill bit 12 is connected. The drill pipe string 14 also includes a downhole turbine engine M to increase the rotational speed of the drill crowns 12 and a flexible adapter sleeve 28 for the purpose of increasing the accuracy of the direction that the rotational guided drilling system performs. The flexible adapter sleeve 28 also selectively disconnects the rotary guided drilling tool from the drill string to thereby increase its directional efficiency.

На фиг.12, 14 и 15 активно управляемый вращательный направляемый буровой инструмент 26 представлен в его предпочтительном варианте осуществления. Активно управляемый вращательный направляемый буровой инструмент 26 имеет трубчатую переходную муфту 32, на верхнем конце которой образован участок 34 с внутренней резьбой, позволяющий подсоединять ее непосредственно к гибкой переходной муфте 28 или к вращательному выходному валу забойного турбинного двигателя и толкателя, в зависимости от способа, которым должен использоваться управляемый буровой инструмент 26.12, 14 and 15, an actively guided rotatable guided drilling tool 26 is shown in its preferred embodiment. The actively controlled rotary guided drilling tool 26 has a tubular adapter 32, at the upper end of which a portion 34 with an internal thread is formed, allowing it to be connected directly to the flexible adapter coupler 28 or to the rotational output shaft of the downhole turbine engine and pusher, depending on the method by which guided drilling tool 26 should be used.

Рассматривая альтернативный вариант осуществления на фиг.14, отметим, что в верхней части трубчатой переходной муфты 32 предусмотрены система 36 электромагнитной индукции и линия 38 связи типа электрического провода для обеспечения передачи сигналов от вращательного направляемого бурового инструмента 26 к системе ИВБ вверх по стволу скважины для посылки данных из нижней части скважины обратно к поверхности в реальном масштабе времени и для облегчения передачи сигналов управления от оборудования управления бурением на поверхность к инструменту во время буровой работы. Переходная муфта 32 образует также участок 40 поддержания электроники и датчиков, в котором расположена различная датчиковая аппаратура. Участок 40 поддержания образует гнездо 42, в котором располагают магнитометр, акселерометр и гироскопические датчики, имеющие возможность обеспечивать выходные сигналы электроники, которые динамически используются для направления инструмента.Considering the alternative embodiment of FIG. 14, it should be noted that in the upper part of the tubular adapter 32 there is an electromagnetic induction system 36 and an electric wire communication line 38 for transmitting signals from the rotary guided drilling tool 26 to the IVB system up the wellbore for sending data from the bottom of the well back to the surface in real time and to facilitate the transmission of control signals from drilling control equipment to the surface to instru ment during drilling work. The adapter sleeve 32 also forms an electronics and sensor support portion 40 in which various sensor equipment is located. The maintenance portion 40 forms a socket 42 in which a magnetometer, an accelerometer and gyroscopic sensors are arranged, which are capable of providing output signals of electronics that are dynamically used to guide the instrument.

Ряд электронных компонентов активно управляемого вращательного направляемого бурового инструмента 26 можно также располагать в участке 40 поддержания электроники и датчиков. Например, в трубчатой переходной муфте 32 можно расположить систему 41 измерения удельного сопротивления формации для вращения вместе с переходной муфтой и разместить разнесенные в вертикальном направлении передатчики и приемники, чтобы обеспечивать возможность с помощью электромагнитных сигналов определять удельное сопротивление формации. Способ и аппаратура для измерения удельного сопротивления формации Земли, в которой производится бурение, и для их осуществления во время развития вращательных буровых работ могут удобно иметь форму, представленную в патенте США 5594343, который включен в настоящую заявку путем ссылки. Аппаратура и электроника системы измерения удельного сопротивления могут вращаться с трубчатой переходной муфтой 32, или они могут вращаться с другими компонентами активно управляемого вращательного направляемого инструмента. Систему для измерения удельного сопротивления можно при необходимости физически располагать также в любом другом требуемом месте в буровом инструменте 26 для увеличения производства или использования вращательной направляемой буровой системы. В участке 40 поддержания электроники и датчиков можно также располагать различные системы считывания и измерения, включая, например, систему измерения гамма-излучения или систему акустического измерения. Буровой инструмент 26 может также включать аппаратуру определения скорости вращения, датчики вибрации вала буровой коронки и так далее. Кроме того, в блок электроники инструмента можно включать также систему обработки электронных данных для приема и обработки различных входных данных и обеспечения выходного сигнала, который используется для управления направлением и для управления другими факторами, встречаемыми во время бурения скважины. Системы обработки электронных данных можно по выбору располагать в инструменте так, чтобы они могли вращаться вместе с трубчатой переходной муфтой инструмента или могли вращаться в противоположном направлении в переходной муфте инструмента вместе с валом буровой коронки и ее рабочими компонентами.A number of electronic components of the actively guided rotary guided drilling tool 26 may also be located in the electronics and sensor maintenance portion 40. For example, in the tubular transition sleeve 32, it is possible to position the formation resistivity measuring system 41 for rotation together with the transition sleeve and place transmitters and receivers spaced apart in a vertical direction to enable formation resistivity to be determined using electromagnetic signals. The method and apparatus for measuring the resistivity of the formation of the Earth in which drilling is carried out, and for their implementation during the development of rotary drilling operations, can conveniently have the form presented in US patent 5594343, which is incorporated into this application by reference. The equipment and electronics of the resistivity measuring system can rotate with the tubular adapter 32, or they can rotate with other components of an actively guided rotary guided tool. The resistivity measuring system can, if necessary, be physically located also at any other desired location in the drilling tool 26 to increase production or use a rotary guided drilling system. Various sensing and measurement systems may also be provided in the electronics and sensor maintenance portion 40, including, for example, a gamma radiation measurement system or an acoustic measurement system. Drilling tool 26 may also include apparatus for determining rotation speed, vibration sensors for the shaft of the drill bit, and so on. In addition, an electronic data processing system for receiving and processing various input data and providing an output signal that is used to control the direction and to control other factors encountered while drilling the well can also be included in the instrument electronics. Electronic data processing systems can optionally be located in the tool so that they can rotate with the tubular adapter sleeve of the tool or can rotate in the opposite direction in the adapter sleeve of the tool along with the shaft of the drill bit and its working components.

Как показано на фиг.12 и 14, непосредственно выше или ниже участка 40 поддержания электроники и датчиков расположена возбуждаемая буровым раствором турбина 48, имеющая статор 50, который предпочтительно расположен в фиксированном положении относительно трубчатой переходной муфты 32, и ротор 52, смонтированный для вращения относительно статора 50. Как показано на фиг.13, относительные положения ротора 52 и статора 50 можно регулировать, причем либо ротор, либо статор, или оба можно подвергать управляемому перемещению положения для управления изменением эффективности и, таким образом, выходной мощности турбины 48. Ротор 52 снабжен выходным валом 54 турбины, который расположен в приводной связи с генератором 56 через трансмиссию 58. Поскольку выходной вал 54 турбины соединен в приводной связи с трансмиссией 58, управления эффективностью (коэффициентом полезного действия) турбины можно достигнуть посредством такого монтажа статора 50, чтобы его можно было управляемым образом перемещать электроникой буровой системы, реагирующей на потребности выходной мощности турбины.As shown in FIGS. 12 and 14, directly above or below the electronics and sensors support portion 40 is a mud-driven turbine 48 having a stator 50, which is preferably located in a fixed position relative to the tubular adapter 32, and a rotor 52 mounted to rotate relative to stator 50. As shown in FIG. 13, the relative positions of the rotor 52 and the stator 50 can be adjusted, and either the rotor or the stator, or both, can be subjected to controlled movement of the position to control the change the efficiency and, thus, the output power of the turbine 48. The rotor 52 is equipped with an output shaft 54 of the turbine, which is located in drive communication with the generator 56 through the transmission 58. Since the output shaft 54 of the turbine is connected in a drive connection with the transmission 58, the efficiency (efficiency action) of the turbine can be achieved by mounting the stator 50 so that it can be controlled in a controlled manner by the electronics of the drilling system that responds to the needs of the turbine output power.

Можно также выполнять электрическое торможение турбины, чтобы ограничивать ее свободное вращение, увеличивая тем самым мощность, получаемую от турбины. Тепло, которое вырабатывается во время такого электрического торможения, будет эффективно рассеиваться буровым раствором, который течет через инструмент. Поток бурового раствора через инструмент служит также для охлаждения различных внутренних компонентов инструмента, например модуля электроники, генератора и двигателя расположения вала буровой коронки. В одном варианте осуществления настоящего изобретения генератор 56, как показано на фиг.14, функционирует в качестве активного сопротивления для выхода турбины из-за его сопротивления, генератор 56 используется в качестве электромагнитного тормоза. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, генератор 56 снабжен трансмиссией 58, которая позволяет турбине 48 работать на оптимальной скорости вращения для эффективной работы генератора. Генератор 56 обеспечивает электрический выход, электрически соединенный с электронной схемой функционирования и управления электродвигателя 60, так что электрическая энергия, вырабатываемая приводимым турбиной генератором 56, используется для привода электродвигателя 60.You can also perform electrical braking of the turbine in order to limit its free rotation, thereby increasing the power received from the turbine. The heat that is generated during such electrical braking will be effectively dissipated by the drilling fluid that flows through the tool. The flow of the drilling fluid through the tool also serves to cool various internal components of the tool, for example, the electronics module, generator and shaft motor of the drill bit. In one embodiment of the present invention, the generator 56, as shown in Fig. 14, functions as an active resistance to exit the turbine due to its resistance, the generator 56 is used as an electromagnetic brake. According to a preferred embodiment of the invention, the generator 56 is equipped with a transmission 58, which allows the turbine 48 to operate at the optimum rotation speed for efficient operation of the generator. The generator 56 provides an electrical output electrically connected to an electronic circuit for operating and controlling the electric motor 60, so that the electric energy generated by the turbine driven generator 56 is used to drive the electric motor 60.

Коробка передач или трансмиссии 61, приводимая электродвигателем 60, соединена в приводной связи с отклоняющей оправкой 62, которая вращательным образом приводится внутренним ротором электродвигателя 60 и к которой неподвижно прикреплена вращательная приводная головка 64, в которой имеется эксцентрически размещенное гнездо 66 расположения для приема конца 68 вала 70 буровой коронки. Отклоняющая оправка 62 и вращательная приводная головка 64 осуществляют противоположное вращение относительно вращения трубчатой переходной муфты 32 для геостационарного поддержания оси вала 70 буровой коронки во время бурения. Вал 70 буровой коронки смонтирован для вращения внутри трубчатой переходной муфты 32 между ее концами с целью всенаправленного перемещения относительно шарнирного универсального соединения 72, которое преимущественно имеет конфигурацию и функционирование, аналогичные шариковой точке опоры, показанной на фиг.17 и 19 и описанной ниже, и если необходимо, то может иметь шпоночную конфигурацию, показанную на фиг.21 к 25, также подробно описанную ниже. Во вращательной приводной головке 61 можно геостационарно размещать некоторые компоненты электронных систем обработки данных. Например, во вращательной приводной головке 64 можно располагать акселерометры, магнитные датчики и гироскопические датчики. На вращательной приводной головке располагают датчик угла наклона для обеспечения благодаря этому измерения, отражающего положение приводной головки в стволе скважины.A gearbox or transmission 61 driven by an electric motor 60 is connected in a drive connection to a deflecting mandrel 62, which is rotationally driven by an internal rotor of an electric motor 60 and to which a rotary drive head 64 is fixedly mounted, in which there is an eccentrically arranged positioning receptacle 66 for receiving the shaft end 68 70 drill bit. The deflecting mandrel 62 and the rotary drive head 64 perform opposite rotation relative to the rotation of the tubular adapter sleeve 32 for geostationary support of the axis of the shaft 70 of the drill bit during drilling. The shaft 70 of the drill bit is mounted to rotate inside the tubular adapter sleeve 32 between its ends for the purpose of omnidirectional movement relative to the universal joint 72, which mainly has a configuration and functioning similar to the ball point of the support shown in Figs. 17 and 19 and described below, and if if necessary, it may have the key configuration shown in FIGS. 21 to 25, also described in detail below. In the rotary drive head 61, some components of electronic data processing systems can be geostationally disposed. For example, in the rotary drive head 64, accelerometers, magnetic sensors, and gyroscopic sensors can be arranged. An inclination sensor is arranged on the rotational drive head to thereby provide a measurement reflecting the position of the drive head in the wellbore.

Для обеспечения точности направления скважины вниз вращательной направляемой системы точное положение вращательных компонентов бурового инструмента устанавливает известный индекс положения, от которого определяют коррекцию направления. По существу желательно, чтобы датчики индикации положения были расположены в геостационарной связи относительно вращательной приводной системы для вала буровой коронки. В соответствии с этим, вращательную приводную головку 64 отклоняющей оправки 62 можно снабдить различными индикаторами положения, магнитометрами и гороскопическими датчиками, которые располагают неподвижно относительно вращательной приводной головки 64, или любым другим компонентом, который может вращаться совместно с ней. Эти компоненты индикации положения исключают необходимость точного расположения колонны бурильных труб и трубчатой переходной муфты 32 бурового инструмента 26 по мере развития буровых работ и облегчают обратную передачу сигналов положения в реальном масштабе времени в блок обработки сигналов буровой системы, чтобы можно было автоматически устанавливать следящие коррекции системой управления вращательной направляемой буровой системы с целью поддержания требуемого курса буровой коронки.To ensure the accuracy of the downward direction of the rotary guided system, the exact position of the rotational components of the drilling tool establishes a known position index from which the direction correction is determined. In essence, it is desirable that the position indication sensors are located in geostationary communication with respect to the rotary drive system for the drill bit shaft. Accordingly, the rotary drive head 64 of the deflecting mandrel 62 can be equipped with various position indicators, magnetometers and horoscopic sensors, which are stationary relative to the rotational drive head 64, or any other component that can rotate with it. These position indication components eliminate the need for precise positioning of the drill pipe string and pipe adapter sleeve 32 of the drilling tool 26 as drilling operations progress, and facilitate the real-time transmission of position signals back to the signal processing unit of the drilling system so that tracking adjustments can be automatically set by the control system rotational guided drilling system in order to maintain the required course of the drill bit.

На фиг.14 показан альтернативный вариант осуществления инструмента 26А, где компоненты, подобные компонентам показанного на фиг.12 инструмента, обозначены подобными ссылочными позициями. Следует понимать, что основное отличие вариантов, показанных на фиг.12 и 14, состоит в расположении турбины 48 и генератора 56 относительно участка 40 поддержания электроники и датчиков. Как показано на фиг.14, участок 40 поддержания электроники и датчиков расположен в трубчатой переходной муфте инструмента выше турбины 48. Статор 50 и ротор 52 показанной на фиг.14 турбины 48 можно относительно регулировать, причем статор 52 можно предпочтительно линейно перемещать в переходной муфте 32 относительно ротора для регулирования эффективности и, таким образом, выходную мощность турбины. Выходной вал 54 турбины соединен приводным образом с генератором 56, который может иметь трансмиссию 58 для обеспечения возможности турбине и генератору работать на соответственных скоростях с целью получения оптимального выходного крутящего момента. Тепло, создаваемое работой двигателя и торможением и электроникой системы, будет непрерывно рассеиваться буровым раствором, который непрерывно течет через вращательную направляемую буровую систему. Генератор 56 снабжает энергией электродвигатель 60. Выходной вал электродвигателя 60 функционирует как отклоняющая оправка 62 и снабжен вращательной приводной головкой 64, имеющей гнездо 66 расположения, эксцентрически размещенное в ней и принимающее ведомый конец 68 вала 70 буровой коронки для вращения вала буровой коронки относительно его опоры 72 универсального соединения описанным выше способом в связи с показанным на фиг.12 предпочтительным вариантом осуществления. Что касается опоры 72 всенаправленного или универсального соединения для вала 70 буровой коронки, следует понимать, что опора всенаправленного или универсального соединения может быть шарикового типа, как показано на фиг.17 и 19, или шпоночного типа, как показано на фиг.21 и 25.On Fig shows an alternative embodiment of the tool 26A, where components similar to the components shown in Fig.12 are indicated by similar reference numbers. It should be understood that the main difference between the options shown in Fig and 14, is the location of the turbine 48 and the generator 56 relative to the section 40 of the maintenance of electronics and sensors. As shown in FIG. 14, the electronics and sensors support portion 40 is located in the tubular adapter sleeve of the tool above the turbine 48. The stator 50 and rotor 52 of the turbine 48 shown in FIG. 14 can be relatively adjusted, and the stator 52 can preferably be linearly moved in the adapter sleeve 32 relative to the rotor for regulating the efficiency and, thus, the output power of the turbine. The output shaft 54 of the turbine is connected in a drive manner to a generator 56, which may have a transmission 58 to enable the turbine and generator to operate at respective speeds in order to obtain the optimum output torque. The heat created by the engine and the braking and electronics of the system will be continuously dissipated by the drilling fluid, which continuously flows through the rotational guided drilling system. The generator 56 energizes the electric motor 60. The output shaft of the electric motor 60 functions as a deflecting mandrel 62 and is provided with a rotary drive head 64 having an arrangement socket 66 eccentrically disposed therein and receiving the driven end 68 of the drill bit shaft 70 to rotate the drill bit shaft relative to its support 72 universal compound as described above in connection with the preferred embodiment shown in FIG. Regarding the support 72 of the omnidirectional or universal connection for the shaft 70 of the drill bit, it should be understood that the support of the omnidirectional or universal connection can be of ball type, as shown in Figs. 17 and 19, or key type, as shown in Figs. 21 and 25.

На фиг.15 представлен еще один вариант осуществления инструмента 26В, на которой подобные компоненты также показаны ссылочными позициями, аналогичными показанным на фиг.12. Вращательный направляемый буровой инструмент 26В включает удлиненную трубчатую переходную муфту 32 инструмента, которая приспособлена для соединения с колонной бурильных труб, так что она вращается во время буровых работ. В трубчатой переходной муфте 32 смонтирована турбина 48, включающая узел ротора и статора, где ротор приводится потоком 49 бурового раствора через трубчатую переходную муфту бурового инструмента.On Fig presents another variant implementation of the tool 26B, in which similar components are also shown by reference positions similar to those shown in Fig.12. The rotary guided drilling tool 26B includes an elongated tubular tool adapter sleeve 32 that is adapted to be connected to the drill string so that it rotates during drilling operations. A turbine 48 is mounted in the tubular adapter 32, including a rotor and stator assembly, where the rotor is driven by mud stream 49 through the pipe adapter of the drilling tool.

Как показано на фигуре, электроника и датчики и тормозной механизм 35 вращательной направляемой буровой системы так закреплены в трубчатой переходной муфте 32 инструмента посредством монтажных элементов 33, что существует кольцевое пространство 37, которое определяет путь потоку, по которому обеспечивается возможность прохождения бурового раствора. Тепло, которое вырабатывается в электронике, датчиках и тормозном механизме 35 во время работы, отводится буровым раствором, который непрерывно течет через инструмент 26В. Ротор турбины сообщает ведущее вращение приводному валу, который вращается с угловой скоростью, являющейся оптимальной для работы турбины, хотя обычно чрезмерной для вращения отклоняющей оправки и вала буровой коронки, и имеет выходной крутящий момент, недостаточный для геостационарного расположения оси вала буровой коронки. Таким образом, зубчатая передача 39, также смонтированная по центру в трубчатой переходной муфте 32 инструмента, подсоединена к ведомому валу турбины, а ее выход подсоединен для сообщения ведущего вращения отклоняющей оправке 62. Отклоняющая оправка 62 таким же способом, как показано на фиг.14, снабжена вращательной приводной головкой 64, образующей гнездо 66 эксцентрического расположения, в которое входит верхний конец 68 универсально вращаемого вала 70 буровой коронки. Вал 70 буровой коронки смонтирован в трубчатой переходной муфте 32 инструмента способом и для цели, описанных выше.As shown in the figure, the electronics and sensors and the brake mechanism 35 of the rotary guided drilling system are so fixed in the tubular adapter sleeve 32 of the tool by means of mounting elements 33 that there is an annular space 37 that defines the flow path through which the drilling fluid is allowed to pass. The heat that is generated in the electronics, sensors, and brake mechanism 35 during operation is removed by the drilling fluid, which continuously flows through tool 26B. The turbine rotor imparts driving rotation to the drive shaft, which rotates at an angular speed that is optimal for the turbine to operate, although it is usually excessive for the rotation of the deflecting mandrel and the drill bit shaft, and has an output torque insufficient for the geostationary location of the drill shaft shaft axis. In this way, the gear train 39, also centrally mounted in the tubular adapter sleeve 32 of the tool, is connected to the driven shaft of the turbine, and its output is connected to communicate driving rotation to the deflecting mandrel 62. The deflecting mandrel 62 in the same manner as shown in Fig. 14, equipped with a rotary drive head 64, forming a socket 66 of an eccentric arrangement, which includes the upper end 68 of the universally rotatable shaft 70 of the drill bit. The shaft 70 of the drill bit is mounted in the tubular adapter sleeve 32 of the tool in the manner and for the purpose described above.

В связи с фиг.16 следует понимать, что настоящее изобретение предназначено для создания вращательных направляемых буровых инструментов, имеющих снабжаемые энергией гидравлическим способом вращательное управление отклоняющей оправки и управление расположением вала буровой коронки, а также управление снабжаемого энергией турбины-генератора двигателя, как представлено в показанном на фиг.12 и 14 варианте осуществления. Как показано на фиг.16, турбина 48 смонтирована в трубчатой переходной муфте 32 инструмента и включает статор 50 и ротор 52, где выходной вал 54 ротора соединен в приводной связи с гидравлическим насосом 53. Турбина 48 может быть смонтирована в трубчатой переходной муфте 32 инструмента выше участка 40 поддержания электроники и датчиков, как показано, или ниже этого участка. Гидромотор 55 смонтирован в трубчатой переходной муфте 32 инструмента и приводится в действие гидравлической жидкостью под давлением от насоса 53 для привода отклоняющей оправки 62. Если необходимо, то гидромотор 55 может включать систему торможения или иметь объединенную с ним систему торможения для функционирования в качестве мотора и тормоза способом и для цели, описываемых ниже. В качестве альтернативы, вращательный выход гидромотора 55 можно заменить коробкой 57 передачи, чтобы обеспечить требуемую скорость вращения и мощность для эффективного направления во время бурения.In connection with FIG. 16, it should be understood that the present invention is intended to provide rotary guided drilling tools having a hydraulically energized rotational control of the deflecting mandrel and control of the location of the drill bit shaft, as well as control of the energized engine turbine generator, as shown in the shown on Fig and 14 embodiment. As shown in FIG. 16, the turbine 48 is mounted in the tubular adapter sleeve 32 of the tool and includes a stator 50 and rotor 52, where the rotor output shaft 54 is connected in drive communication with the hydraulic pump 53. The turbine 48 may be mounted in the tubular adapter sleeve 32 of the tool above plot 40 maintain electronics and sensors, as shown, or below this plot. The hydraulic motor 55 is mounted in a tubular adapter sleeve 32 of the tool and is driven by hydraulic fluid under pressure from the pump 53 to drive the deflecting mandrel 62. If necessary, the hydraulic motor 55 may include a braking system or have an integrated braking system to function as a motor and brake the method and for the purpose described below. Alternatively, the rotational output of the hydraulic motor 55 can be replaced by a gearbox 57 to provide the required rotation speed and power for efficient direction during drilling.

На фиг.17 и 18 подробно показан механизм активного управляемого вращательного направляемого бурового инструмента 26 фиг.12 и представляет предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В нижнем конце трубчатой переходной муфты 80 инструмента образовано гнездо 82 поддержания вала буровой коронки, образованное трубчатым удлинением 84 трубчатой переходной муфты 80 инструмента. В гнезде 82 расположена трубчатая втулка 86, имеющая упорное кольцо 90, подпружиненное относительно кольца 94 вращения вала буровой коронки, и образует сегмент 92 со сферической поверхностью. Кольцо 94 вращения вала буровой коронки расположено вокруг вала 96 буровой коронки и образует соответствующий сегмент 98 со сферической поверхностью, который находится в поддерживаемом сцеплении с сегментом 92 со сферической поверхностью упорного кольца 90, вызывая таким образом передачу упорным кольцом 90 осевого усилия от кольца 94 вращения вала буровой коронки трубчатой переходной муфте 80 инструмента, позволяя в то же время валу буровой коронки поворачиваться относительно оси 99 вращения, относительно которой создается сегмент 92 со сферической поверхностью. Разделенный на сегменты держатель 97 расположен в кольцевой канавке 101 держателя вала 96 буровой коронки и закреплен в кольцевой канавке 101 держателя посредством перекрывающего кругового участка кольца 94 удержания вала буровой коронки. Второе упорное кольцо 100 расположено вокруг вала 96 буровой коронки и образует сегмент 106 со сферической поверхностью, в свою очередь расположенный в центре относительно оси 99 вращения, обращенный в том же направлении, как и сегмент 92 со сферической поверхностью упорного кольца 90. Второе упорное кольцо 100 образует плоскую поверхность 102 заплечика передачи осевой нагрузки, которая расположена в передающем осевую нагрузку сцепления с кольцом 94 вращения вала буровой коронки и с разделенным на сегменты держателем 97. Второе кольцо 104 вращения вала буровой коронки расположено вокруг вала 96 буровой коронки и образует сегмент 107 со сферической поверхностью, концентрически расположенный с сегментом 98 со сферической поверхностью и расположенный в передающем осевое усилие сцеплении с сегментом 106 со сферической поверхностью упорного кольца 100, чтобы позволять осуществлять вращение вала 96 буровой коронки вокруг оси 99 вращения, относительно которой образуются оба сегмента 92 и 106 со сферическими поверхностями. Кольцо 104 вращения вала буровой коронки удерживается в сцеплении с упорным кольцом 100 посредством пружины, которая расположена посредством первого кольца 108 шариковой опоры. Местоположения упорных колец 90 и 100 и их диаметры относительно оси 99 вращения можно изменять, не выходя при этом за рамки объема настоящего изобретения.FIGS. 17 and 18 show in detail the mechanism of the active guided rotary guided drilling tool 26 of FIG. 12 and represents a preferred embodiment of the present invention. At the lower end of the tool tubular adapter sleeve 80, a drill bit shaft support socket 82 is formed by a tubular extension 84 of the tool pipe adapter sleeve 80. In the socket 82, a tubular sleeve 86 is located, having a thrust ring 90, spring loaded relative to the ring 94 of rotation of the shaft of the drill bit, and forms a segment 92 with a spherical surface. The drill bit shaft rotation ring 94 is located around the drill bit shaft 96 and forms a corresponding segment 98 with a spherical surface that is in engaged engagement with the segment 92 with the spherical surface of the thrust ring 90, thereby causing the thrust ring 90 to transmit axial force from the shaft rotation ring 94 the drill bit of the tubular adapter sleeve 80 of the tool, while allowing the shaft of the drill bit to rotate relative to the axis of rotation 99, relative to which a segment 92 with a spherical eskoy surface. The segmented holder 97 is located in the annular groove 101 of the shaft holder 96 of the drill bit and is secured in the annular groove 101 of the holder by means of an overlapping circular portion of the drill shaft shaft retaining ring 94. The second thrust ring 100 is located around the shaft 96 of the drill bit and forms a segment 106 with a spherical surface, which in turn is located in the center relative to the axis of rotation 99, facing in the same direction as the segment 92 with the spherical surface of the thrust ring 90. The second thrust ring 100 forms a flat surface 102 of the axial load transmission shoulder, which is located in the axial load transmitting clutch with the drill shaft shaft rotation ring 94 and with the segmented holder 97. The second shaft rotation ring 104 The drill bit is located around the shaft 96 of the drill bit and forms a segment 107 with a spherical surface concentrically located with a segment 98 with a spherical surface and located in an axial force transmitting engagement with segment 106 with a spherical surface of the thrust ring 100 to allow rotation of the shaft 96 of the drill bit around the axis of rotation 99, with respect to which both segments 92 and 106 are formed with spherical surfaces. The drill ring shaft rotation ring 104 is held in engagement with the thrust ring 100 by a spring, which is located by the first ball bearing ring 108. The locations of the thrust rings 90 and 100 and their diameters with respect to the axis of rotation 99 can be changed without departing from the scope of the present invention.

Цепь упорных колец между трубчатой переходной муфтой 80 инструмента и валом 96 буровой коронки представляет собой механизм предпочтительного варианта, который функционирует для передачи осевых усилий от переходной муфты 80 инструмента валу 96 буровой коронки и удержания вала 96 буровой коронки в осевом и радиальном направлениях в гнезде 82 опоры вала. Этот вариант двунаправленной передачи усилия позволяет валу 96 буровой коронки вращаться относительно оси 99 вращения и позволяет оси вала буровой коронки оставаться геостационарной при вращении в точно определенном направлении.The chain of thrust rings between the tubular adapter sleeve 80 of the tool and the shaft 96 of the drill bit is the preferred mechanism that operates to transmit axial forces from the adapter sleeve 80 of the tool to the shaft 96 of the drill bit and hold the shaft 96 of the drill bit axially and radially in the bearing seat 82 shaft. This bi-directional force transmission option allows the drill bit shaft 96 to rotate relative to the rotation axis 99 and allows the drill bit shaft axis to remain geostationary when rotated in a precisely defined direction.

Альтернативные способы передачи усилий включают использование радиально-упорных подшипников, которые также позволяют вращаться валу буровой коронки относительно оси 99 вращения, или использование сочетания конических упорных колец и радиально-упорных подшипников, которые аналогичным образом позволяют осуществлять передачу усилий и вращения.Alternative methods for transmitting forces include the use of angular contact bearings, which also allow the drill shaft to rotate about the axis of rotation 99, or the use of a combination of tapered thrust rings and angular contact bearings, which similarly allow the transmission of forces and rotation.

Первое кольцо шариковой опоры 108 образует сегментную поверхность 110 круговой канавки, имеющую множество выемок в близкой подгонке с множеством шариковых подшипников 112, которые расположены в сферических канавках 114 подшипников на валу 96 буровой коронки. Опорные кольца 108 шариков удерживаются от вращения относительно трубчатой переходной муфты 80 инструмента, используя множество клиньев или шпонок 211 (фиг.19). Второе круговое опорное кольцо 116 шариков расположено так, что его сегментная поверхность 118 кольцевой канавки образует множество выемок в тесной подгонке с шариковыми подшипниками 112 и также удерживаются от вращения относительно трубчатой переходной муфты 80 инструмента клиньями 211. Второе опорное кольцо 116 шариков в свою очередь поддерживается стопорной втулкой 120, которая посредством резьбы прикреплена к трубчатому удлинению 84 трубчатой переходной муфты 80 инструмента.The first ring of the ball bearing 108 forms a segmented surface 110 of a circular groove, having many grooves in close fit with many ball bearings 112, which are located in the spherical grooves 114 of the bearings on the shaft 96 of the drill bit. The ball support rings 108 are kept from rotation relative to the tubular adapter sleeve 80 of the tool using a plurality of wedges or dowels 211 (FIG. 19). The second circular ball support ring 116 is arranged so that its segmented annular groove surface 118 forms a plurality of recesses in close fit with the ball bearings 112 and are also prevented from rotating relative to the tubular adapter sleeve 80 of the tool by the wedges 211. The second ball support ring 116 is in turn supported by a locking a sleeve 120, which is threadedly attached to the tubular extension 84 of the tubular adapter sleeve 80 of the tool.

Альтернативный вариант осуществления передачи крутящего момента между трубчатой переходной муфтой 182 и валом 188 буровой коронки показан на фиг.25, где трубчатая переходная муфта 182 передает крутящий момент валу 188 буровой коронки через плоские или кольцевые контактные поверхности 301 удлинений 300 вала буровой коронки. Может применяться множество удлинений 300 либо в виде неотъемлемых частей вала 188 буровой коронки, либо в виде дополнительных частей, удерживаемых на валу буровой коронки.An alternative embodiment of the transmission of torque between the tubular adapter 182 and the drill bit shaft 188 is shown in FIG. 25, where the pipe adapter 182 transmits torque to the drill shaft 188 through flat or ring contact surfaces 301 of the drill bit shaft extensions 300. Many extensions 300 can be used either as integral parts of the drill bit shaft 188, or as additional parts held on the drill bit shaft.

Комбинация опорного кольца 108 шариков, шариковых подшипников 112 и канавок 114 сферического подшипника, показанная на фиг.17 и 19, образует средство передачи бурового крутящего момента от трубчатой переходной муфты 80 инструмента валу 96 буровой коронки и, в свою очередь, буровой коронке. Сегментные поверхности 110 и 118 канавок увеличенного размера в опорных кольцах 108 и 116 шариков позволяют осуществлять вращение вала 96 буровой коронки относительно оси 99 вращения, передавая в то же время буровой крутящий момент от трубчатой переходной муфты 80 инструмента валу 96 буровой коронки.The combination of the ball support ring 108, the ball bearings 112 and the spherical bearing grooves 114 shown in FIGS. 17 and 19 constitutes the drilling torque transmission means from the tubular adapter sleeve 80 of the tool to the shaft 96 of the drill bit and, in turn, to the drill bit. Segmented surfaces 110 and 118 of enlarged grooves in the ball support rings 108 and 116 allow rotation of the shaft 96 of the drill bit relative to the axis of rotation 99, while transmitting drilling torque from the tubular adapter sleeve 80 of the tool to the shaft 96 of the drill bit.

Таким образом, этот вариант осуществления передает упорную нагрузку и нагрузку крутящего момента между трубчатой переходной муфтой 80 инструмента и валом 96 буровой коронки, позволяя в то же время оси вала буровой коронки оставаться геостационарной при вращении трубчатой переходной муфты 80 инструмента, для выполнения бурения в выбранном направлении.Thus, this embodiment transfers a thrust load and a torque load between the tubular adapter sleeve 80 of the tool and the shaft 96 of the drill bit, while allowing the axis of the shaft of the drill bit to remain geostationary while rotating the tubular adapter sleeve 80 of the tool to drill in a selected direction .

На нижнем конце трубчатой переходной муфты 80 инструмента расположено средство для уплотнения внешнего бурового раствора от внутреннего смазочного и защитного масла вокруг универсального соединения. Одним подходящим средством для выполнения такого уплотнения является уплотнительный узел 126 сильфонного типа, который создает эффективную преграду для исключения попадания бурового раствора в узел универсального соединения, обеспечивая в то же время вращательное перемещение вала 96 буровой коронки относительно переходной муфты 80 инструмента.At the lower end of the tool tubular adapter sleeve 80 is a means for sealing the external drilling fluid from internal lubricating and protective oil around the universal joint. One suitable means for performing such a seal is a bellows-type seal assembly 126, which provides an effective barrier to prevent drilling fluid from entering the universal joint assembly while providing rotational movement of the drill bit shaft 96 relative to the tool adapter sleeve 80.

Угловое расположение вала 96 буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты 80 инструмента достигается механизмом 128 эксцентрического расположения (фиг.12). Отклоняющая оправка 130 вращательным образом поддерживается внутри трубчатой переходной муфты 80 инструмента посредством подшипников 142 и обеспечивается отклоняющим механизмом для выполнения углового смещения продольной оси вала 96 буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты 80 инструмента.The angular location of the shaft 96 of the drill bit relative to the tubular adapter sleeve 80 of the tool is achieved by the mechanism 128 of the eccentric arrangement (Fig). A deflecting mandrel 130 is rotationally supported within the tool tubular adapter sleeve 80 by means of bearings 142 and is provided with a deflecting mechanism to angularly displace the longitudinal axis of the drill bit shaft 96 relative to the longitudinal axis of the tool pipe adapter sleeve 80.

Предпочтительный способ создания этого смещения показан на фиг.22А-22Д, где отклоняющая оправка прикреплена вращательным образом к наружному кольцу 400, имеющему внутреннюю поверхность 401 смещения, причем эта кольцевая внутренняя поверхность имеет среднюю линию при смещении и под углом к наружному диаметру внутреннего кольца 406, как белее ясно видно на фиг.22В. На фиг.22А смещения от внешнего и внутреннего колец вычитаются, что вызывает выравнивание центра оси 402 вала буровой коронки (выровненной с внутренним диаметром 407 внешнего кольца 406) с продольной осью отклоняющей оправки. Следовательно, как показано на фиг.22А и 22В, центр 405 внутреннего кольца (вала буровой коронки) 406 совпадает с центром 404 внешнего кольца (отклоняющей оправки) 404, вызывая тем самым бурение вращательным направляемым буровым инструментом прямой скважины.A preferred method of creating this bias is shown in FIGS. 22A-22D, where the deflecting mandrel is rotationally attached to an outer ring 400 having an inner bias surface 401, this annular inner surface having a midline at a bias and at an angle to the outer diameter of the inner ring 406, as whiter clearly seen in figv. On figa offsets from the outer and inner rings are subtracted, which causes the alignment of the center axis 402 of the shaft of the drill bit (aligned with the inner diameter 407 of the outer ring 406) with the longitudinal axis of the deflecting mandrel. Therefore, as shown in FIGS. 22A and 22B, the center 405 of the inner ring (shaft of the drill bit) 406 coincides with the center 404 of the outer ring (deflecting mandrel) 404, thereby causing a direct borehole to be drilled by the rotary guided drilling tool.

Если внутреннее кольцо 406 повернуть на 180° относительно наружного кольца 400, как показано на фиг.22С и 22Д, то получающаяся конфигурация наружного и внутреннего колец 400 и 406 складывает смещения наружного и внутреннего колец, вызывая прохождение оси 402 вала буровой коронки через точку 405 под максимальным смещением 403 относительно наружного кольца 400, располагая таким образом ось вала буровой коронки под максимальным углом относительно трубчатой переходной муфты для бурения в прямолинейном направлении. Для получения меньшего угла вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты инструмента, чем в случае показанной на фиг.22С и 22Д установки колец, кольца расположения вала буровой коронки могут иметь любое относительное вращательное расположение между показанными на фиг.22А и 22В положениями колец и показанными на фиг.22С и 22Д положениями колец для бурения, таким образом, ствола, имеющего меньшую степень, криволинейности, определяемую относительными положениями колец 400 и 406. Таким образом, угол наклона продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси бурильной обоймы может изменяться между 0° и заранее определенным максимальным значением в зависимости от взаимных положений колец расположения вала буровой коронки. Эти кольца можно поворачивать относительно друг друга различными механическими или электрическими средствами, включая мотор-редуктор, но не ограничиваясь им.If the inner ring 406 is rotated 180 ° relative to the outer ring 400, as shown in FIGS. 22C and 22D, then the resulting configuration of the outer and inner rings 400 and 406 adds the offsets of the outer and inner rings, causing the shaft axis 402 to pass through the point 405 below a maximum offset of 403 relative to the outer ring 400, thus positioning the axis of the shaft of the drill bit at a maximum angle relative to the tubular adapter sleeve for drilling in the straight direction. To obtain a smaller angle of the shaft of the drill bit relative to the tubular adapter sleeve of the tool than in the case of the installation of rings shown in FIGS. 22C and 22D, the rings of the shaft location of the drill bit can have any relative rotational arrangement between the ring positions shown in FIGS. figs and 22D the positions of the rings for drilling, thus, the barrel having a lesser degree, curvilinearity defined by the relative positions of the rings 400 and 406. Thus, the angle of inclination of the longitudinal axis of the shaft of the drill th crown relative to the longitudinal axis of the drill collar may vary between 0 ° and a predetermined maximum value depending on the relative positions of the rings of the shaft location of the drill bit. These rings can be rotated relative to each other by various mechanical or electrical means, including but not limited to a gear motor.

Следует также иметь в виду, что одно из колец отклоняющего механизма можно определить посредством эксцентрического гнезда 134 концентрического приводного элемента 132 на нижнем конце отклоняющей оправки 130, как показано на фиг.17. При вращении эксцентрического гнезда 134 отклоняющей оправки 130 концентрическим приводным элементом 132 эксцентрическое гнездо 134 располагает верхний конец вала 96 буровой коронки в боковом направлении относительно вращения отклоняющей оправки 130, как определено относительными положениями колец 400 и 406 на фиг.22А-22Д, вызывая таким образом вращение вала 96 буровой коронки относительно его универсальной опоры, так что его продольная ось 133 становится расположенной под углом относительно оси 135 вращения трубчатой переходной муфты 80 инструмента, как показано на фиг.17. Поскольку вал приводного двигателя отклоняющей оправки, независимо от того, является ли он электрическим, гидравлическим или приводной турбиной, вращается в противоположном направлении относительно вращения приводного вала турбины, а концентрический приводной элемент отклоняющей оправки 130 вращается с такой же частотой вращения, как и частота вращения трубчатой переходной муфты 80 инструмента, концентрический приводной элемент 132 поддерживает продольную ось 133 вала 96 буровой коронки под геостационарным углом относительно оси вращения трубчатой переходной муфты 80 инструмента. Поскольку трубчатая переходная муфта 80 инструмента находится в прямой вращательной приводной связи с валом 96 буровой коронки, ее вращение колонной бурильных труб или забойным турбинным двигателем, подсоединенным к колонне бурильных труб, заставляет вал 96 буровой коронки вращать буровую коронку, поддерживаемую при этом под углом наклона и азимута, который устанавливается такой ориентацией вала буровой коронки. Это вызывает бурение буровой коронкой криволинейного ствола скважины, кривизна бурения которого продолжается до такого момента, когда установится требуемый наклон ствола скважины. Затем управление буровым инструментом осуществляется сигналами с поверхности или сигналами обратной связи от различных бортовых систем управления таким образом, что его механизм управления направлением нейтрализуется, и получающийся пробуренный ствол скважины продолжает оставаться прямым под выбранным углом наклона и азимута, который установлен криволинейным стволом скважины. Особенность регулирования вала буровой коронки “кольцом в кольце” облегчает регулирование углового строения вала буровой коронки в ходе буровых работ без необходимости прекращения бурения или изъятия бурового оборудования из ствола скважины.It should also be borne in mind that one of the rings of the deflecting mechanism can be determined by the eccentric socket 134 of the concentric drive element 132 at the lower end of the deflecting mandrel 130, as shown in Fig.17. When the eccentric socket 134 of the deflecting mandrel 130 is rotated by the concentric drive element 132, the eccentric socket 134 locates the upper end of the drill bit shaft 96 in the lateral direction relative to the rotation of the deflecting mandrel 130, as determined by the relative positions of the rings 400 and 406 in FIGS. 22A-22D, thereby causing rotation the shaft 96 of the drill bit relative to its universal support, so that its longitudinal axis 133 becomes angled relative to the axis of rotation 135 of the rotation of the tubular adapter sleeve 80 of the tool, as shown in FIG. Since the drive motor shaft of the deflecting mandrel, whether it is an electric, hydraulic or drive turbine, rotates in the opposite direction relative to the rotation of the turbine drive shaft, and the concentric drive element of the deflecting mandrel 130 rotates at the same speed as the tubular speed adapter sleeve 80 of the tool, the concentric drive element 132 supports the longitudinal axis 133 of the shaft 96 of the drill bit at a geostationary angle relative to the axis of rotation tubular collar 80 tools. Since the tool tubular adapter sleeve 80 is in direct rotational drive communication with the drill bit shaft 96, its rotation by the drill string or a downhole turbine connected to the drill pipe string causes the drill bit shaft 96 to rotate the drill bit, which is maintained at an angle of inclination and azimuth, which is set by this orientation of the shaft of the drill bit. This causes the drill bit to drill a curved wellbore, the curvature of the drilling of which continues until such time as the required inclination of the wellbore is established. Then, the drilling tool is controlled by signals from the surface or feedback signals from various onboard control systems in such a way that its direction control mechanism is neutralized, and the resulting drilled wellbore continues to be straight at the selected angle and azimuth, which is set by the curved wellbore. The ring-in-ring control feature of the drill bit shaft facilitates the adjustment of the angular structure of the drill bit shaft during drilling operations without the need to stop drilling or remove drilling equipment from the wellbore.

Для приспосабливания вращающегося отклонения вала 96 буровой коронки, не мешая потоку бурового раствора по проходному каналу 148 вала буровой коронки, отклоняющая оправка 130 снабжена участком 150 проходного канала ответвления, который направляет текущий буровой раствор из проходного канала 152 трубчатого приводного вала и обеспечивает прохождение неограниченного потока бурового раствора через отклоняющую оправку 130, даже когда вал 96 буровой коронки расположен благодаря этому под его максимальным углом относительно трубчатой переходной муфты 80 инструмента. Вокруг отклоняющей оправки 130 расположен трубчатый компенсатор 154 давления, как показано на фиг.18, который отделяет полость 158 для масла от кольцевой полости 159 и предназначен для содержания защитной масляной среды в полости 158 для масла. Компенсатор 154 давления подсоединен к нижнему концу 164 трубчатого держателя 166 электроники и уплотнен относительно него, и этот держатель также показан на иллюстрации поперечного разреза фиг.20. Трубчатый держатель 166 электроники образует нагруженный участок 168, идущий по окружности в диапазоне примерно 90°, как показано на фиг.20, и обеспечивающий удержание различных компонентов управления системы, например магнитометра, гироскопического устройства, акселерометра, устройства датчика удельного сопротивления и так далее. Кроме того, нагруженный участок 168 обеспечивает уравновешивающие силы во время вращения вала с целью отклонения боковых нагрузок вращательного действия вала буровой коронки и, таким образом, минимизирования вибрации вращательного направляемого бурового инструмента во время его работы. Внутри трубчатой переходной муфты 80 инструмента и с внешней стороны трубчатого держателя 166 электроники определено частичное кольцевое пространство 170, которое обеспечивает расположение электроники 172 системы вращательного направляемого бурового инструмента. Электроника 172 системы и различные компоненты управления системой осуществляют противоположное вращение приводным двигателем с такой же скоростью вращения, как и скорость вращения переходной муфты 80 инструмента, чтобы компоненты управления электроникой и системой по существу оказывались геостационарными во время буровых работ.To accommodate the rotating deflection of the drill bit shaft 96 without interfering with the flow of drilling fluid through the drill bit passage 148 of the drill bit, the deflecting mandrel 130 is provided with a section 150 of a tap hole, which directs the drilling fluid from the passage channel 152 of the tubular drive shaft and allows unlimited flow of the drill the solution through the deflecting mandrel 130, even when the shaft 96 of the drill bit is located due to this at its maximum angle relative to the tubular transition m 80 fty tool. Around the deflecting mandrel 130 is a tubular pressure compensator 154, as shown in FIG. 18, which separates the oil cavity 158 from the annular cavity 159 and is intended to contain a protective oil medium in the oil cavity 158. A pressure compensator 154 is connected to the lower end 164 of the tube holder 166 of the electronics and sealed against it, and this holder is also shown in the cross-sectional illustration of FIG. The tube holder 166 of the electronics forms a loaded portion 168 extending around a circle in the range of about 90 °, as shown in FIG. 20, and providing retention of various components of the system control, for example, a magnetometer, gyroscopic device, accelerometer, resistivity sensor device, and so on. In addition, the loaded portion 168 provides balancing forces during shaft rotation in order to deflect the lateral loads of the rotational action of the drill bit shaft and thereby minimize vibration of the rotary guided drilling tool during operation. A partial annular space 170 is defined within the tubular tool adapter coupling 80 and on the outside of the tubular electronics holder 166, which provides an arrangement of the electronics 172 of the rotary guided drilling tool system. The system electronics 172 and the various system control components rotate in the opposite direction with the drive motor at the same speed as the tool adapter sleeve 80, so that the electronics and system control components are substantially geostationary during drilling operations.

На фиг.21 показан альтернативный вариант осуществления инструмента 180, имеющий шпоночное универсальное соединение и буровую трубчатую переходную муфту 182, приспособленную для подсоединения к колонне бурильных труб с целью вращения описанным выше способом. Трубчатая переходная муфта 182 инструмента образует трубчатое удлинение 184, которое формирует внутреннее гнездо 186, имеющее всенаправленное приводное соединение или универсальное соединение, расположенное в нем для обеспечения возможности наклона вала 188 буровой коронки под углом относительно трубчатой переходной муфты 182 инструмента для геостационарного расположения вала буровой коронки и буровой коронки с целью бурения криволинейного ствола скважины. Заплечик во внутреннем гнезде 186 обеспечивает опору для упорного кольца 190, имеющего сегмент 192 со сферической поверхностью. Кольцо 194 вращения вала буровой коронки расположено вокруг вала 188 буровой коронки и образует сегмент 196 со сферической поверхностью, который расположен в передающем усилие и способном перемещаться поворотным образом отношении с упорным кольцом 190. Кольцо 194 вращения вала буровой коронки образует кольцевой вырез, в котором расположен кольцевой упорный фланец 200. Второе упорное кольцо 204, также окружающее вал 188 буровой коронки, расположено таким образом, что один осевой конец расположен с упором относительно кольцевого упорного фланца 200 и кольца 194 вращения вала буровой коронки. Нижняя кольцевая поверхность второго упорного кольца 204 образована кольцевым сегментом 206 со сферической поверхностью, при этом сегмент сферы расположен соосно с сегментом 192 со сферической поверхностью. Кольцевой сегмент 206 со сферической поверхностью зацепляется внешним, обращенным вверх сегментом 207 со сферической поверхностью нижнего упорного кольца 208, так что имеет место расположение продольной оси вала 188 буровой коронки относительно продольной оси переходной муфты 182 инструмента вокруг точки 209 вращения.FIG. 21 shows an alternative embodiment of a tool 180 having a universal keyway and a drill pipe adapter 182 adapted to be connected to a drill string for rotation in the manner described above. The tubular adapter sleeve 182 of the tool forms a tubular extension 184 that forms an internal socket 186 having an omnidirectional drive connection or a universal connection located therein to enable the shaft 188 of the drill bit to be inclined at an angle relative to the tubular adapter sleeve 182 of the tool for geostationary arrangement of the shaft of the drill bit and drill bit for the purpose of drilling a curved borehole. The shoulder in the inner seat 186 provides support for the snap ring 190 having a segment 192 with a spherical surface. The drill bit shaft rotation ring 194 is located around the drill bit shaft 188 and forms a segment 196 with a spherical surface which is in a transmitting force and rotatable in relation to the stop ring 190. The drill bit shaft rotation ring 194 forms an annular cutout in which an annular stop flange 200. A second stop ring 204, also surrounding the drill bit shaft 188, is positioned so that one axial end is abutted relative to the ring stop flange 200 and drill bit shaft rotation rings 194. The lower annular surface of the second thrust ring 204 is formed by an annular segment 206 with a spherical surface, while the segment of the sphere is aligned with the segment 192 with a spherical surface. The annular segment 206 with a spherical surface engages the outer upward segment 207 with the spherical surface of the lower thrust ring 208, so that the longitudinal axis of the drill bit shaft 188 is relative to the longitudinal axis of the tool adapter 182 around the pivot point 209.

На фиг.23 показана схема управления вращательной направляемой буровой системы по настоящему изобретению посредством иллюстрации блок-схемы. Электроника 240 системы включает в себя программируемые электронные запоминающее устройство и процессор 242, которые программируются соответствующими алгоритмами для расчета требуемой передней грани инструмента, устанавливающего кривизну ствола скважины, которая необходима для направления подлежащего бурению ствола скважины к интересующей подпочвенной зоне. Электроника системы представляет программируемый ствол скважины и программируемый во время бурения для обеспечения возможности персоналу бурения по выбору направлять буровую коронку в процессе бурения.23 is a control diagram of a rotary guided drilling system of the present invention by illustrating a block diagram. The system electronics 240 includes programmable electronic memory and processor 242, which are programmed with appropriate algorithms to calculate the desired front face of the tool that sets the borehole curvature, which is necessary to direct the borehole to be drilled to the subsoil zone of interest. The electronics of the system is a programmable wellbore and programmable while drilling to allow the drilling personnel to selectively direct the drill bit during drilling.

В процессе направляемого бурения скважины выполняется сбор различных данных и ввод их в электронику системы для использования при расчете передней грани инструмента. Данные от магнитометра 244 снабжают электронику системы сигналами положения трубчатой переходной муфты инструмента относительно магнитного поля земли. Данные от одного или более гироскопических датчиков 246 снабжают электронику системы сигналами угловой скорости выходного вала, то есть вала буровой коронки вращательной направляемой буровой системы. Для целей управления данные от магнитометров и гироскопических датчиков подаются на электронику системы посредством выбора логической схемой ИЛИ 248, которая способна автоматически приводиться в действие электроникой системы и по выбору приводиться в действие сигналами управления с поверхности. Во вращательной направляемой буровой системе используют, по меньшей мере, один и предпочтительно множество акселерометров 250, которые подают входные данные на электронику системы, идентифицирующие положение переходной муфты инструмента в реальном масштабе времени относительно силы тяжести.In the process of guided well drilling, various data are collected and entered into the system electronics for use in calculating the front face of the tool. Data from the magnetometer 244 provides the system electronics with position signals of the tubular adapter sleeve of the tool relative to the earth’s magnetic field. Data from one or more gyroscopic sensors 246 provide the system electronics with signals of the angular velocity of the output shaft, that is, the shaft of the drill bit of a rotational guided drilling system. For control purposes, data from magnetometers and gyroscopic sensors are fed to the system electronics by selecting OR 248, which is automatically driven by the system electronics and optionally driven by control signals from the surface. In a rotary guided drilling system, at least one and preferably a plurality of accelerometers 250 are used that provide input to system electronics identifying the position of the tool adapter in real time relative to gravity.

Используя различные входные данные от магнитометров, гироскопических датчиков и акселерометров, электроника 240 системы рассчитывает мгновенный требуемый угол между линией очертания переходной муфты инструмента и линией очертания отклоняющей оправки и передает сигналы, представляющие требуемый угол, на контроллер 252 двигателя.Using various inputs from magnetometers, gyroscopic sensors, and accelerometers, system electronics 240 calculates the instantaneous required angle between the outline line of the adapter sleeve of the tool and the outline line of the deflecting mandrel and transmits signals representing the desired angle to the motor controller 252.

Датчик 260 углового положения, например решающее устройство, располагают в трубчатой переходной муфте инструмента и размещают невращательным образом относительно части приводного вала бесщеточного двигателя-тормоза 256 постоянного тока, который способен вращательным образом приводить отклоняющую оправку или вращательным образом тормозить отклоняющую оправку при управлении электроникой 240 системы, реагирующей на различные входные сигналы. Назначение датчика углового положения или решающего устройства 260 состоит в том, чтобы идентифицировать положение в реальном масштабе времени вала двигателя-тормоза в любой данный момент времени относительно переходной муфты инструмента и передавать сигналы положения двигателя-тормоза 256 на контроллер 252 двигателя по сигнальному проводу 257. Следует иметь в виду, что вал двигателя приводится во вращательном направлении, которое является противоположным вращению трубчатой переходной муфты инструмента, посредством колонны бурильных труб, к которой подсоединена эта муфта, и с такой же частотой, как и частота вращения переходной муфты. Датчик углового положения или решающее устройство может иметь форму, показанную и описанную в патенте США №5375098, который включен здесь путем ссылки. Выходной вал двигателя-тормоза 256 приводит коробку 262 передачи, чтобы позволить таким образом двигателю работать с его оптимальной скоростью вращения вала для требуемого крутящего момента, позволяя выходному валу 258 вращаться синхронно со скоростью вращения переходной муфты инструмента. Предусмотрен выключатель-триггер 264 типа датчика эффекта Холла или другой триггерной схемы, который при запуске обеспечивает действительное положение отклоняющей оправки относительно переходной муфты инструмента. Сигналы выключателя-триггера подаются на контроллер 252 двигателя по сигнальному проводу 265 с целью идентификации изменения положения вала буровой коронки, если он подается, что необходимо для обеспечения возможности буровой коронке следовать запрограммированной криволинейной траектории во время направляемых буровых работ. В качестве альтернативы, датчик 260 углового положения можно монтировать на выходном валу коробки 262 передачи.An angular position sensor 260, for example a resolving device, is arranged in a tubular adapter coupling of a tool and is positioned in a non-rotational manner relative to a part of the drive shaft of the brushless DC brake motor 256, which is capable of rotationally driving the deflecting mandrel or rotationally inhibiting the deflecting mandrel when controlling the electronics 240 of the system, responsive to various input signals. The purpose of the angle encoder or solver 260 is to identify the real-time position of the brake motor shaft at any given time relative to the tool adapter coupling and to transmit the position of the brake motor 256 to the motor controller 252 via a signal wire 257. Should keep in mind that the motor shaft is driven in a rotational direction, which is opposite to the rotation of the tubular adapter sleeve of the tool, through the drill string b, to which this clutch is connected, and with the same frequency as the speed of the adapter clutch. The angular position sensor or resolver may take the form shown and described in US Pat. No. 5,337,098, which is incorporated herein by reference. The output shaft of the brake motor 256 drives the transmission box 262 to thereby allow the engine to operate at its optimum shaft speed for the required torque, allowing the output shaft 258 to rotate in synchronization with the tool adapter clutch speed. A trigger switch 264 of the type of a Hall effect sensor or other trigger circuit is provided, which upon start-up provides the actual position of the deflecting mandrel relative to the tool adapter coupling. The signals of the trigger switch are supplied to the motor controller 252 via a signal wire 265 to identify a change in the position of the drill bit shaft, if supplied, which is necessary to enable the drill bit to follow a programmed curved path during guided drilling operations. Alternatively, the angular position sensor 260 may be mounted on the output shaft of the gearbox 262.

На фиг.24 изображена схема управления системой для альтернативного варианта осуществления, показанного на фиг.14, где движущая сила для управления вращением в противоположном направлении оправки и таким образом геостационарным расположением оси вращения вала буровой коронки создается посредством приводимых энергий бурового раствора турбины и тормоза и отчасти управляется посредством управления эффективностью турбины. Эта часть схемы управления системой для установления сигнала управления, представляющего требуемый угол между линией очертания переходной муфты инструмента и линией очертания или линией начала отсчета отклоняющей оправки, по существу, имеет форму, которая описана выше в связи с фиг.23.Fig. 24 shows a system control diagram for the alternative embodiment shown in Fig. 14, where the driving force for controlling the rotation in the opposite direction of the mandrel and thus the geostationary location of the axis of rotation of the drill bit shaft is generated by the drive energies of the turbine and brake mud and partially controlled by controlling turbine efficiency. This part of the control circuit of the system for establishing a control signal representing the desired angle between the outline line of the tool adapter sleeve and the outline line or the reference line of the deflecting mandrel essentially has the shape described above in connection with FIG.

Этот сигнал управления углом подается на контроллер 266 тормоза, на который поступает также входной сигнал положения по сигнальному проводу 268 триггера со схемы 270 триггера и по сигнальному проводу 272 решающего устройства с решающего устройства 274. Выходной сигнал управления контроллера 266 тормоза поступает на схему 276 управления эффективностью для управления эффективностью турбины 278 и подается на тормоз 280 с целью управляемого торможения выходного вала турбины 278 и, таким образом, для управления вращением вала, которое воспринимается решающим устройством. Для гарантирования, что вращаемый турбиной и управляемый тормозом вал, обычно отклоняющей оправкой, вращается с надлежащей угловой скоростью для эффективного управления положением вала буровой коронки, вход коробки 280 передачи может быть соединен с приводимым и тормозящимся турбиной валом и может соответственным образом входить в зацепление с целью привода выходного вала 282 в требуемом диапазоне скоростей для эффективного расположения вала буровой коронки и эффективного бурения криволинейного ствола скважины.This angle control signal is supplied to the brake controller 266, which also receives a position input signal via the trigger signal wire 268 from the trigger circuit 270 and the resolver signal signal wire 272 from the resolver 274. The control output signal of the brake controller 266 is sent to the efficiency control circuit 276 to control the efficiency of the turbine 278 and is applied to the brake 280 to control the braking of the output shaft of the turbine 278 and, thus, to control the rotation of the shaft, which is perceived device. To ensure that the shaft rotated by the turbine and controlled by the brake, typically a deflecting mandrel, rotates at an appropriate angular speed to effectively control the position of the drill bit shaft, the input of the gearbox 280 can be connected to the driven and braking turbine shaft and can be engaged accordingly drive the output shaft 282 in the desired speed range for the effective location of the shaft of the drill bit and the effective drilling of a curved wellbore.

Альтернативный вариант состоит в том, что система включает в себя механизм управления турбиной, способный видоизменять энергию, вырабатываемую турбиной, посредством изменения ее эффективности. Как показано позициями 276 и 278 в изображенной на фиг.24 и схематически на фиг.13 блок-схеме управления системы, эту особенность можно получить посредством размещения ротора 52 турбины 48 в статоре 50, образующем коническую поверхность 53, и посредством линейного перемещения статора 50 относительно ротора 52, определяя таким образом по выбору изменяемую турбину. Система крепления турбины 48 во вращательном направляемом буровом инструменте вызывает монтирование статора 50 в трубчатой переходной муфте инструмента для управляемого линейного перемещения, реагирующего на сигналы электроники системы и контроллера тормоза. Система крепления статора приводится в действие электроникой управления бурового инструмента, то есть реагирующим на сигнал положения контроллером 266 тормоза и схемой 276 управления эффективностью, как показано на фиг.24, чтобы можно было достигнуть регулируемого расположения при нахождении инструмента в стволе скважины и можно было достигнуть этого во время работы бурового инструмента с целью эффективного поддержания скорости вращения и крутящего момента турбины в требуемых пределах для эффективной работы.An alternative is that the system includes a turbine control mechanism capable of modifying the energy generated by the turbine by changing its efficiency. As shown at 276 and 278 in the system control block diagram shown in FIG. 24 and schematically in FIG. 13, this feature can be obtained by placing the rotor 52 of the turbine 48 in the stator 50 forming a conical surface 53, and by linearly moving the stator 50 relative to rotor 52, thereby defining a selectively variable turbine. The mounting system of the turbine 48 in a rotary guided drilling tool causes the stator 50 to be mounted in the tubular adapter sleeve of the tool for controlled linear movement, responsive to the signals of the system electronics and the brake controller. The stator mounting system is driven by the drilling tool control electronics, that is, the brake controller 266 responsive to the position signal and the efficiency control circuit 276, as shown in FIG. 24, so that an adjustable arrangement can be achieved when the tool is in the wellbore and this can be achieved during operation of the drilling tool in order to effectively maintain the rotation speed and torque of the turbine within the required limits for efficient operation.

Такой механизм управления турбиной будет использоваться для снижения выходной мощности турбины при более высоких скоростях потока. При более низких скоростях потока турбина работает со своей максимальной эффективностью с целью гарантирования, что мощность турбины всегда больше резистивной мощности. Поскольку механизм управления турбиной реагирует главным образом на изменения скорости потока, его ширина полосы чувствительности не должна быть очень большой.Such a turbine control mechanism will be used to reduce the turbine output at higher flow rates. At lower flow rates, the turbine operates at its maximum efficiency to ensure that the turbine power is always greater than the resistive power. Since the turbine control mechanism responds mainly to changes in flow velocity, its sensitivity bandwidth should not be very large.

Из вышесказанного очевидно, что настоящее изобретение хорошо приспосабливается для достижения всех установленных здесь целей и признаков, наряду с другими целями и признаками, которые присущи раскрытой здесь аппаратуре.From the foregoing, it is obvious that the present invention is well adapted to achieve all the objectives and features set forth herein, along with other goals and features that are inherent in the apparatus disclosed herein.

Как легко могут понять специалисты в данной области техники, настоящее изобретение легко можно разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности или важных технических характеристик. Следовательно, настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем изобретения показан формулой изобретения, а не вышеприведенным описанием и, следовательно, предполагается, что здесь включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы изобретения.As those skilled in the art can readily understand, the present invention can easily be developed in other specific forms, without departing from the scope of the essence or important technical characteristics. Therefore, the present embodiments should be considered merely illustrative and not limiting, the scope of the invention being shown by the claims and not by the above description and, therefore, it is assumed that all possible changes and the scope of equivalence are included in the claims.

Claims (37)

1. Способ бурения скважины и одновременного направления буровой коронки активно управляемой вращательной направляемой буровой системой, при котором вращают трубчатую переходную муфту бурового инструмента, соединенную с колонной бурильных труб и образующую продольную ось, с помощью средства расположения оси вала буровой коронки вращают внутри трубчатой переходной муфты бурового инструмента в противоположном направлении относительно направления вращения трубчатой переходной муфты вал буровой коронки, поддерживаемый внутри трубчатой переходной муфты, при этом вал буровой коронки, приспособленный для ее поддержания, приводят во вращение посредством трубчатой переходной муфтой бурового инструмента, передают управляющие сигналы направления на средство расположения оси вала буровой коронки, вызывающие синхронное вращение в противоположном относительно вращения трубчатой переходной муфты направлении вала буровой коронки вокруг оси вращения и поддерживают продольную ось вала буровой коронки, по существу, геостационарно в осевом направлении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента во время вращения вала буровой коронки трубчатой переходной муфтой, отличающийся тем, что при передаче управляющих сигналов направления на средство расположения вала буровой коронки изменяют направление продольной оси вала буровой коронки выборочно наклонно в осевом направлении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты, при этом для установления выбранного угла наклона продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси переходной трубчатой муфты бурового инструмента осуществляют вращение первого кольца, образующего часть средства расположения оси вала буровой коронки и имеющего эксцентрически размещенное отверстие, относительно второго кольца, по меньшей мере, частично размещенного в отверстии первого кольца и имеющего эксцентрическое отверстие, в котором размещают верхний конец вала буровой коронки.1. The method of drilling a well and simultaneously guiding the drill bit with an actively controlled rotary guided drilling system, in which the tubular adapter sleeve of the drilling tool is rotated, connected to the drill pipe string and forming a longitudinal axis, rotate inside the pipe adapter of the drill bit using the shaft axis axis arrangement tool in the opposite direction relative to the direction of rotation of the tubular adapter coupling shaft of the drill bit supported inside the tubular th adapter coupling, while the shaft of the drill bit, adapted to maintain it, is rotated by means of the tubular adapter coupling of the drilling tool, transmit directional signals to the means of arranging the axis of the shaft of the drill bit, causing synchronous rotation in the opposite direction to the rotation of the pipe adapter coupling of the shaft of the drill shaft crowns around the axis of rotation and support the longitudinal axis of the shaft of the drill bit, essentially geostationally in the axial direction relative to the longitudinal the axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool during rotation of the shaft of the drill bit with a pipe adapter, characterized in that when transmitting direction control signals to the tool for locating the shaft of the drill bit, the direction of the longitudinal axis of the shaft of the drill crown is selectively inclined in the axial direction relative to the longitudinal axis of the pipe adapter , while to establish the selected angle of inclination of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis of the transitional tubular coupling of the drill of the second tool, the first ring is rotated, forming part of the means of arranging the axis of the shaft of the drill bit and having an eccentric hole, relative to the second ring, at least partially located in the hole of the first ring and having an eccentric hole in which the upper end of the shaft of the drill bit is placed. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при передаче управляющих сигналов направления определяют расположение, ориентацию трубчатой переходной муфты бурового инструмента и угловое положение оси вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты, генерируют сигналы положения в реальном масштабе времени, проводят электронную обработку сигналов положения в реальном масштабе времени и генерируют сигналы направления и управляют средством расположения оси вала буровой коронки сигналами направления.2. The method according to claim 1, characterized in that when transmitting control signals, the directions determine the location, orientation of the tubular adapter sleeve of the drilling tool and the angular position of the axis of the shaft of the drill bit relative to the pipe adapter, generate position signals in real time, conduct electronic signal processing real-time positions and generate directional signals and control means for locating the shaft axis of the drill bit with directional signals. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при передаче управляющих сигналов направления передают управляющие сигналы поверхности на бортовую электронику вращательной направляемой буровой системы и управляют средством расположения оси вала буровой коронки сигналами управления.3. The method according to claim 1, characterized in that when transmitting direction control signals, surface control signals are transmitted to the on-board electronics of the rotational guided drilling system and control means for arranging the axis of the shaft of the drill crown with control signals. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при поддержании продольной оси вала буровой коронки в ответ на управляющие сигналы направления при помощи средства расположения оси вала буровой коронки выборочно располагают продольную ось вала буровой коронки в любом выбранном положении между 0° и максимальным углом относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента.4. The method according to claim 1, characterized in that while maintaining the longitudinal axis of the shaft of the drill bit in response to directional signals by means of the arrangement of the axis of the shaft of the drill bit, the longitudinal axis of the shaft of the drill bit is selectively positioned at any selected position between 0 ° and the maximum angle relative to the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что выборочное расположение продольной оси вала буровой колонки выполняют действием управляющих сигналов направления во время бурения.5. The method according to claim 4, characterized in that the selective location of the longitudinal axis of the shaft of the drill string is performed by the action of directional control signals during drilling. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно выборочно изменяют относительное положение первого и второго колец во время бурения, изменяют вследствие этого угол продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента и изменяют, таким образом, направляющий курс ствола скважины, подвергаемого бурению во время развития бурения.6. The method according to claim 5, characterized in that it further selectively changes the relative position of the first and second rings during drilling, thereby changing the angle of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool, and thus changing the guiding course the borehole being drilled during the development of drilling. 7. Активно управляемая вращательная направляемая буровая система для бурения скважин, содержащая трубчатую переходную муфту бурового инструмента, связанную с колонной бурильных труб с возможностью ее вращения колонной бурильных труб и образования продольной оси, вал буровой коронки, поддерживаемый в трубчатой переходной муфте бурового инструмента с возможностью поворотного перемещения относительно оси вращения и приводимый во вращение посредством трубчатой переходной муфты, образующий продольную ось и поддерживающий буровую коронку, средство, расположенное внутри трубчатой переходной муфты бурового инструмента для динамического определения углового положения продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента и создания сигналов положения вала буровой коронки, и средство для обработки сигналов средства определения положения вала буровой коронки и обеспечения возможности синхронного вращения в противоположном направлении вала буровой коронки относительно направления вращения трубчатой переходной муфты бурового инструмента и поддержания продольной оси вала буровой коронки, по существу, геостационарно в осевом положении относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента во время вращения вала буровой коронки трубчатой переходной муфтой бурового инструмента, отличающаяся тем, что для установления выборочно наклонного углового положения продольной оси вала буровой коронки относительно оси вращения трубчатой переходной муфты бурового инструмента система имеет размещенное в трубчатой переходной муфте средство расположения вала буровой коронки, содержащее первое кольцо с эксцентрическим отверстием, в котором, по меньшей мере частично, расположено второе кольцо, имеющее эксцентрически размещенное отверстие для размещения верхнего конца вала буровой коронки и выполненное с возможностью вращения относительно первого кольца.7. An actively controlled rotary guided drilling system for drilling wells, comprising a tubular adapter sleeve of a drilling tool connected to a string of drill pipes with the possibility of rotation of the string of drill pipes and the formation of a longitudinal axis, the shaft of the drill bit supported in the tubular adapter sleeve of a drilling tool with the possibility of a rotary movement relative to the axis of rotation and driven into rotation by means of a tubular adapter sleeve, forming a longitudinal axis and supporting the drill crown ku, means located inside the tubular adapter sleeve of the drilling tool for dynamically determining the angular position of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis of the pipe adapter sleeve of the drilling tool and generate signals for the position of the shaft of the drill bit, and means for processing signals the possibility of synchronous rotation in the opposite direction of the shaft of the drill bit relative to the direction of rotation of the tubular transition ohm coupling of the drilling tool and maintaining the longitudinal axis of the shaft of the drill bit, essentially geostationally in the axial position relative to the longitudinal axis of the tubular adapter coupling of the drilling tool during rotation of the shaft of the drill bit by the tubular adapter coupling of the drilling tool, characterized in that to establish a selectively inclined angular position of the longitudinal the axis of the shaft of the drill bit relative to the axis of rotation of the tubular adapter sleeve of the drilling tool, the system has been placed in the pipe adapter those location means shaft of the drill bit, comprising: a first eccentric ring with an opening in which, at least partially, is located a second ring, having an eccentrically arranged opening for receiving the upper end of the drill bit shaft and rotatable relative to the first ring. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что первое и второе кольца связаны с отклоняющей оправкой, имеющей приводную связь с валом буровой коронки, и имеется средство передачи вращения в противоположном направлении отклоняющей оправке на частоте вращения трубчатой переходной муфты бурового инструмента.8. The system according to claim 7, characterized in that the first and second rings are connected to a deflecting mandrel having a drive connection with the shaft of the drill bit, and there is a means for transmitting rotation in the opposite direction to the deflecting mandrel at a rotational speed of the tubular adapter coupling of the drilling tool. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что отклоняющая оправка образует продольную ось, совпадающую с продольной осью трубчатой переходной муфты бурового инструмента, и имеет переменное приводное соединение с валом буровой коронки для выборочного регулирования углового положения продольной оси вала буровой коронки относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента между 0° и предварительно определенным максимальным углом.9. The system of claim 8, characterized in that the deflecting mandrel forms a longitudinal axis that coincides with the longitudinal axis of the tubular adapter sleeve of the drilling tool, and has a variable drive connection with the shaft of the drill bit for selectively adjusting the angular position of the longitudinal axis of the shaft of the drill bit relative to the longitudinal axis a drill tool tubular adapter coupling between 0 ° and a predetermined maximum angle. 10. Система по п.3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство определения положения, создающее сигналы положения, представляющие положение в реальном масштабе времени трубчатой переходной муфты инструмента и угловое положение вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента во время вращения этой муфты и этого вала, электронное средство обработки сигнала, обрабатывающее сигналы положения и создающее сигналы коррекции, когда угловое положение вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента находится вне допустимых пределов, и средство, реагирующее на сигналы коррекции, для регулирования углового положения вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента в допустимых пределах.10. The system according to claim 3, characterized in that it further comprises means for determining the position, creating position signals representing the real-time position of the tubular adapter sleeve of the tool and the angular position of the shaft of the drill bit relative to the tubular adapter sleeve of the drilling tool during rotation of this sleeve and of this shaft, electronic signal processing means that processes position signals and generates correction signals when the angular position of the shaft of the drill bit relative to the tubular the tool coupling of the drilling tool is out of tolerance, and the means responsive to the correction signals for adjusting the angular position of the shaft of the drill bit relative to the tubular adapter coupling of the drilling tool is within acceptable limits. 11. Система по п.9, отличающаяся тем, что переменное приводное соединение содержит средство для выборочного позиционирования первого и второго колец.11. The system according to claim 9, characterized in that the variable drive connection comprises means for selectively positioning the first and second rings. 12. Система по п.8, отличающаяся тем, что средство передачи вращения в противоположном направлении отклоняющей оправки содержит вращательный двигатель в трубчатой переходной муфте бурового инструмента во вращательной приводной связи с отклоняющей оправкой, средство в переходной муфте инструмента, обеспечивающее энергию для привода вращательного двигателя, и средство управления работой вращательного двигателя на основании измерений в реальном масштабе времени вращательного и углового положений вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента.12. The system of claim 8, characterized in that the means for transmitting rotation in the opposite direction of the deflecting mandrel comprises a rotary motor in a tubular adapter coupling of the drilling tool in rotational drive communication with the deflecting mandrel, means in the adapter coupling of the tool providing energy for driving the rotary engine, and means for controlling the operation of a rotary engine based on real-time measurements of the rotational and angular positions of the shaft of the drill bit relative to the pipes Ata drilling tool collar. 13. Система по п.12, отличающаяся тем, что основанная на положении цепь управления объединена с системой и имеются магнитометры, акселерометры и гироскопические датчики, передающие сигналы индикации положения, и электроника системы способна обрабатывать сигналы индикации положения и создавать выходной сигнал управления для управления работой вращательного двигателя.13. The system of claim 12, wherein the position-based control circuit is integrated with the system and there are magnetometers, accelerometers and gyroscopic sensors transmitting position indication signals, and the system electronics is capable of processing position indication signals and create a control output signal for controlling operation rotational motor. 14. Система по п.12, отличающаяся тем, что вращательным двигателем является электродвигатель, а средством привода электродвигателя является приводимый турбиной генератор переменного тока, расположенный в переходной муфте инструмента, обеспечивающий вывод электрического тока, соединенный в рабочем положении с электродвигателем.14. The system according to p. 12, characterized in that the rotary motor is an electric motor, and the means for driving the electric motor is a turbine driven alternating current generator located in the adapter sleeve of the tool, providing output of electric current connected in the working position with the electric motor. 15. Система по п.12, отличающаяся тем, что вращательным двигателем является электродвигатель, а средство привода электродвигателя представляет собой приводимый турбиной генератор переменного тока, расположенный в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, обеспечивающий вывод электрического тока, соединенный в рабочем положении с электродвигателем, и дополнительно имеется тормозное средство, расположенное в трубчатой переходной муфте бурового инструмента для выборочного приложения вращательного тормозного усилия к отклоняющей оправке.15. The system of claim 12, wherein the rotational motor is an electric motor, and the electric motor drive means is a turbine driven alternating current generator located in a tubular adapter sleeve of a drilling tool, providing electric current output connected in the working position to the electric motor, and additionally there is a brake means located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool for selectively applying rotational braking force to the deflecting th mandrel. 16. Система по п.12, отличающаяся тем, что вращательный двигатель представляет собой гидравлический двигатель, имеющий вращательную способность торможения для приложения вращательного тормозного усилия к отклоняющей оправке, а средством привода гидравлического двигателя является приводимая буровым раствором турбина, расположенная в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, обеспечивающая вывод вращательной энергии, соединенный во вращательном приводном отношении с гидравлическим насосом.16. The system of claim 12, wherein the rotary engine is a hydraulic motor having rotational braking ability to apply rotational braking force to the deflecting mandrel, and the hydraulic motor drive means is a turbine driven by a drilling fluid located in a tubular adapter sleeve of a drilling tool providing the output of rotational energy, connected in a rotational drive relationship with a hydraulic pump. 17. Система по п.7, отличающаяся тем, что в трубчатой переходной муфте бурового инструмента расположено универсальное соединение, поддерживающее вал буровой коронки для поворотного перемещения относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента, имеющее опорное средство передачи усилия, позволяющее осуществлять поворотное перемещение вала буровой коронки относительно оси вращения, совпадающей с продольной осью переходной муфты инструмента и передачи усилий от вала буровой коронки трубчатой переходной муфте бурового инструмента и от нее валу буровой коронки.17. The system according to claim 7, characterized in that in the tubular adapter sleeve of the drilling tool there is a universal connection supporting the shaft of the drill bit for pivoting relative to the pipe adapter sleeve of the drilling tool having support means for transmitting force, allowing rotary movement of the shaft of the drill bit relative to axis of rotation coinciding with the longitudinal axis of the adapter sleeve of the tool and the transfer of force from the shaft of the drill bit to the tubular adapter sleeve of the drilling tool cient and away from the drill bit shaft. 18. Система по п.17, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство уплотнения, находящееся в уплотняющем сцеплении с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки и образующее герметичную внутреннюю камеру, в которой расположено универсальное соединение, и защитную и смазывающую жидкую среду, расположенную в герметичной внутренней камере, защищающую и смазывающую универсальное соединение.18. The system according to 17, characterized in that it further comprises a means of sealing in sealing engagement with the tubular adapter sleeve of the drilling tool and the shaft of the drill bit and forming a sealed inner chamber in which the universal joint is located, and a protective and lubricating liquid medium, located in a sealed inner chamber that protects and lubricates the universal joint. 19. Система по п.18, отличающаяся тем, что средством уплотнения является сильфонный элемент уплотнения трубчатой конфигурации, один конец которого уплотнен относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента, а другой конец которого уплотнен относительно вала буровой коронки, причем сильфонный элемент уплотнения отделяет герметическую внутреннюю камеру от бурового раствора в пробуренной скважине.19. The system according to p. 18, characterized in that the sealing means is a bellows seal element of a tubular configuration, one end of which is sealed relative to the tubular adapter sleeve of the drilling tool, and the other end of which is sealed relative to the shaft of the drill bit, and the bellows element of the seal separates the hermetic inner chamber from drilling fluid in a drilled well. 20. Система по п.7, отличающаяся тем, что универсальное соединение, поворотным образом поддерживающее вал буровой коронки, расположено в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и содержит средство в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, образующее внутренние полости, вал буровой коронки, образующий внешние полости, расположенные для совпадения с внутренними полостями, и множество вращательных шариковых элементов, зацепленных во внутренних полостях и внешних полостях и поддерживающих вал буровой коронки для поворотного перемещения его продольной оси между 0° и заранее определенным максимальным углом относительно продольной оси трубчатой переходной муфты бурового инструмента и вокруг оси вращения в этой муфте и совпадающим с продольной осью вала буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента.20. The system according to claim 7, characterized in that the universal joint rotary supporting the shaft of the drill bit is located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool and contains means in the pipe adapter sleeve of the drilling tool forming internal cavities, the shaft of the drill bit forming external cavities arranged to coincide with the internal cavities, and a plurality of rotary ball elements engaged in the internal cavities and external cavities and supporting the drill bit shaft for pivoting th movement its longitudinal axis between 0 ° and a predetermined maximum angle relative to the longitudinal axis of the tubular collar of the drilling tool about a rotation axis and in that the coupling and coincident with the longitudinal axis of the shaft of the drill bit and an adapter tubular drilling tool. 21. Система по п.20, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кольцевое средство передачи осевого усилия, расположенное между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и образующее средство со сферическими поверхностями, образованными вокруг оси вращения, при этом кольцевое средство передачи осевого усилия позволяет осуществлять поворотное перемещение вала буровой коронки в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и одновременно передавать усилия между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента.21. The system according to claim 20, characterized in that it further comprises an annular axial force transmission means located between the shaft of the drill bit and the tubular adapter sleeve of the drilling tool and forming means with spherical surfaces formed around the axis of rotation, while the annular axial force transmission means allows rotary movement of the shaft of the drill bit in the tubular adapter sleeve of the drilling tool and at the same time transfer forces between the shaft of the drill bit and the tubular transition one coupling of the drilling tool. 22. Система по п.21, отличающаяся тем, что кольцевое средство передачи осевого усилия содержит первое упорное кольцо, расположенное между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента, имеющее передающую осевое усилие связь с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и образующее сегмент с вогнутой сферической поверхностью, ориентированный относительно оси вращения, первое кольцо вращения вала буровой коронки, расположенное между валом буровой коронки и трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и образующее сегмент с выпуклой сферической поверхностью, находящийся в дугообразном подвижном сцеплении с сегментом с вогнутой сферической поверхностью первого упорного кольца, первый держатель, находящийся в передающей усилие связи с валом буровой коронки и крепящий первое упорное кольцо и первое кольцо вращения вала буровой коронки в передающей усилие связи с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки, второе упорное кольцо, расположенное между трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки в передающей усилие связи с держателем и образующее сегмент с вогнутой сферической поверхностью, ориентированный относительно оси вращения, второе кольцо вращения вала буровой коронки, расположенное между трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и валом буровой коронки и образующее сегмент с выпуклой сферической поверхностью, находящийся в дугообразной подвижной передающей усилие связи с сегментом с вогнутой сферической поверхностью второго упорного кольца, и средство, удерживающее второе упорное кольцо и второе кольцо вращения вала буровой коронки в фиксированном положении относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента.22. The system according to item 21, wherein the annular axial force transmission means comprises a first thrust ring located between the shaft of the drill bit and the tubular adapter sleeve of the drilling tool, having transmitting axial force communication with the tubular adapter sleeve of the drilling tool and forming a segment with a concave spherical surface, oriented relative to the axis of rotation, the first ring of rotation of the shaft of the drill bit, located between the shaft of the drill bit and the tubular adapter sleeve of the drilling tool a forming a segment with a convex spherical surface located in an arcuate movable engagement with a segment with a concave spherical surface of the first thrust ring, the first holder, which is in the transmitting force of communication with the shaft of the drill bit and securing the first thrust ring and the first ring of rotation of the shaft of the drill bit in the transmitting the communication force with the tubular adapter sleeve of the drilling tool and the shaft of the drill bit, the second thrust ring located between the pipe adapter sleeve of the drilling tool and ohm drill bit in the transmitting force of communication with the holder and forming a segment with a concave spherical surface, oriented relative to the axis of rotation, the second ring of rotation of the shaft of the drill bit, located between the tubular adapter coupling of the drilling tool and the shaft of the drill bit and forming a segment with a convex spherical surface, located in an arcuate movable transmitting communication force with a segment with a concave spherical surface of the second thrust ring, and means for holding the second thrust ring and a second ring of rotation of the shaft of the drill bit in a fixed position relative to the tubular adapter sleeve of the drilling tool. 23. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один магнитометр, размещенный в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, создающий электронные выходные сигналы для динамически направляемой буровой системы посредством выборочной ориентации вала буровой коронки во время его вращения трубчатой переходной муфтой инструмента.23. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises at least one magnetometer located in a tubular adapter sleeve of a drilling tool that generates electronic output signals for a dynamically guided drilling system by selectively orienting the shaft of the drill bit during its rotation adapter coupling tool. 24. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гироскопические датчики, расположенные в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и создающие электронные сигналы для направления вала буровой коронки под требуемым углом в течение определенного периода времени.24. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises gyroscopic sensors located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool and generating electronic signals for guiding the shaft of the drill bit at the desired angle for a certain period of time. 25. Система по п.7, отличающаяся тем, что трубчатая переходная муфта бурового инструмента имеет базис и акселерометр, расположенный в указанной муфте и создающий электронные сигналы, представляющие угол между базисом и трубчатой переходной муфтой, и поле силы тяжести.25. The system according to claim 7, characterized in that the tubular adapter sleeve of the drilling tool has a basis and an accelerometer located in the specified sleeve and generates electronic signals representing the angle between the base and the pipe adapter and the field of gravity. 26. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электронную систему управления, расположенную в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, вращаемую указанной муфтой во время бурения.26. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises an electronic control system located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool, rotated by the specified sleeve during drilling. 27. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит толкатель, подсоединенный в колонне бурильных труб рядом с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и приводимый в действие в ответ на управляющие сигналы вращательной направляемой буровой системой для управления нагрузкой на буровой коронке и вращающим моментом во время работы вращательной направляемой буровой системы.27. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises a pusher connected in the drill pipe string next to the tubular adapter sleeve of the drilling tool and actuated in response to control signals by a rotational guided drilling system to control the load on the drill bit and torque during operation of the rotary guided drilling system. 28. Система по п.27, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электронику системы, расположенную в трубчатой переходной муфте бурового инструмента и имеющую программируемую схему управления толкателем, и клапан управления буровым раствором, расположенный в толкателе, управляемым способом соединенный с электроникой системы, выборочно приводимый в действие электроникой системы для управления действием бурового раствора толкателя, для минимизирования скользящего с рывками движения буровой коронки и для управления вращающим моментом во время бурения.28. The system according to item 27, characterized in that it further comprises the electronics of the system located in the tubular adapter sleeve of the drilling tool and having a programmable pusher control circuit, and a drilling fluid control valve located in the pusher, controlled in a controlled manner connected to the electronics of the system, selectively driven driven by an electronics system to control the action of the pusher drilling fluid, to minimize jerky movement of the drill bit and to control torque while drilling. 29. Система по п.28, отличающаяся тем, что электроника системы содержит программируемую схему, программируемую полным профилем пробуриваемой скважины и обеспечивающую активно управляемую вращательную направляемую буровую систему с возможностью обеспечения геостационарностью ствола скважины для обеспечения возможности использования этой буровой системы для бурения всего отклоненного участка ствола скважины.29. The system according to p. 28, characterized in that the electronics of the system contains a programmable circuit programmed by the full profile of the drilled well and providing an actively controlled rotary guided drilling system with the possibility of providing geostationary wellbore to enable the use of this drilling system for drilling the entire deviated section of the wellbore wells. 30. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит забойный турбинный двигатель, подсоединенный в колонне бурильных труб выше трубчатой переходной муфты бурового инструмента, устанавливающий различную скорость вращения этой муфты по сравнению со скоростью вращения колонны бурильных труб.30. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises a downhole turbine engine connected in the drill pipe string above the tubular adapter sleeve of the drilling tool, setting a different speed of rotation of this coupling compared to the speed of the drill pipe string. 31. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит забойный турбинный двигатель, подсоединенный в колонне бурильных труб ниже трубчатой переходной муфты бурового инструмента, устанавливающий различную скорость вращения буровой коронки по сравнению со скоростью вращения колонны бурильных труб и трубчатой переходной муфты инструмента.31. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises a downhole turbine engine connected in the drill pipe string below the tubular adapter sleeve of the drilling tool, setting a different speed of rotation of the drill bit compared to the speed of the string of drill pipes and pipe adapter sleeve of the tool. 32. Система по п.31, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электронику системы в трубчатой переходной муфте бурового инструмента, клапан управления, расположенный в забойном турбинном двигателе, управляемым образом соединенный с электроникой системы, выборочно приводимый в действие электроникой системы для управления действием бурового раствора забойного турбинного двигателя.32. The system according to p. 31, characterized in that it further comprises the electronics of the system in the tubular adapter sleeve of the drilling tool, a control valve located in the downhole turbine engine, controllably connected to the electronics of the system, selectively actuated by the electronics of the system to control the action of the drilling fluid downhole turbine engine. 33. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит толкатель, подсоединенный в колонне бурильных труб рядом с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента и управляющий нагрузкой на буровой коронке во время работы вращательной направляемой буровой системы, и забойный турбинный двигатель, подсоединенный в колонне бурильных труб, устанавливающий различную скорость вращения буровой коронки по сравнению со скоростью вращения колонны бурильных труб.33. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises a pusher connected in the drill pipe string next to the tubular adapter sleeve of the drilling tool and controlling the load on the drill bit during operation of the rotary guided drilling system, and a downhole turbine engine connected in the column drill pipe, setting a different rotation speed of the drill bit compared to the rotation speed of the drill string. 34. Система по п.33, отличающаяся тем, что дополнительно содержит клапаны управления в контурах бурового раствора толкателя и забойного турбинного двигателя, управляемым образом приводимые в действие электроникой системы для управления эффективностью толкателя и забойного турбинного двигателя для регулирования нагрузки на буровой коронке, скорости вращения и вращающего момента на валу буровой коронки и буровой коронке.34. The system according to p. 33, characterized in that it further comprises control valves in the circuits of the drilling fluid of the pusher and the downhole turbine engine, controllably actuated by the electronics of the system to control the efficiency of the pusher and the downhole turbine engine to control the load on the drill bit, rotation speed and torque on the drill bit shaft and drill bit. 35. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гибкую переходную муфту, подсоединенную в колонне бурильных труб рядом с трубчатой переходной муфтой бурового инструмента для увеличения точности углового расположения вала буровой коронки относительно трубчатой переходной муфты бурового инструмента.35. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises a flexible adapter sleeve connected to the drill pipe string next to the pipe adapter sleeve of the drilling tool to increase the accuracy of the angular location of the shaft of the drill bit relative to the pipe adapter sleeve of the drilling tool. 36. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчики измерения, расположенные вблизи буровой коронки и позволяющие осуществлять определение положения близко к буровой коронке и облегчающие управляемой буровой системе принимать решение в отношении направления ствола скважины.36. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises measuring sensors located near the drill bit and allowing positioning close to the drill bit and facilitating a controlled drilling system to make decisions regarding the direction of the wellbore. 37. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит акселерометр, объединенный с валом буровой коронки и создающий сигналы положения, показывающие наклон вала буровой коронки во время бурения.37. The system according to claim 7, characterized in that it further comprises an accelerometer integrated with the shaft of the drill bit and generates position signals showing the inclination of the shaft of the drill bit during drilling.
RU99126128A 1999-12-10 1999-12-10 Method for drilling a well and concurrently directing drilling crown actively controlled by rotating drill system and actively controlled rotating directed system RU2239042C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99126128A RU2239042C2 (en) 1999-12-10 1999-12-10 Method for drilling a well and concurrently directing drilling crown actively controlled by rotating drill system and actively controlled rotating directed system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99126128A RU2239042C2 (en) 1999-12-10 1999-12-10 Method for drilling a well and concurrently directing drilling crown actively controlled by rotating drill system and actively controlled rotating directed system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99126128A RU99126128A (en) 2001-09-20
RU2239042C2 true RU2239042C2 (en) 2004-10-27

Family

ID=33536801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99126128A RU2239042C2 (en) 1999-12-10 1999-12-10 Method for drilling a well and concurrently directing drilling crown actively controlled by rotating drill system and actively controlled rotating directed system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2239042C2 (en)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8534380B2 (en) 2007-08-15 2013-09-17 Schlumberger Technology Corporation System and method for directional drilling a borehole with a rotary drilling system
US8550185B2 (en) 2007-08-15 2013-10-08 Schlumberger Technology Corporation Stochastic bit noise
US8720604B2 (en) 2007-08-15 2014-05-13 Schlumberger Technology Corporation Method and system for steering a directional drilling system
US8757294B2 (en) 2007-08-15 2014-06-24 Schlumberger Technology Corporation System and method for controlling a drilling system for drilling a borehole in an earth formation
US8763726B2 (en) 2007-08-15 2014-07-01 Schlumberger Technology Corporation Drill bit gauge pad control
RU2524068C1 (en) * 2012-03-03 2014-07-27 Везерфорд/Лэм, Инк. Universal adapter for downhole drill motor with conductors or ports
US8899352B2 (en) 2007-08-15 2014-12-02 Schlumberger Technology Corporation System and method for drilling
RU2540761C2 (en) * 2010-09-09 2015-02-10 Нэшнл Ойлвэлл Варко, Л.П. Downhole rotor drilling assembly with elements contacting rocks and with control system
US9657520B2 (en) 2013-08-23 2017-05-23 Weatherford Technology Holdings, Llc Wired or ported transmission shaft and universal joints for downhole drilling motor
RU2627332C1 (en) * 2013-12-17 2017-08-07 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Double type speed control mechanism for turbine
RU174947U1 (en) * 2017-04-19 2017-11-13 Публичное акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Device for directional wellbore drilling
RU2666951C1 (en) * 2014-12-24 2018-09-13 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Bit gamma-ray detectors in a rotating section of the rotary managed system
RU2670818C2 (en) * 2014-01-27 2018-10-25 Нэшнел Ойлвелл Варко Норвей Ас Improved control of well bore trajectories
RU2673827C2 (en) * 2014-04-29 2018-11-30 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Tool face control of downhole tool with reduced drill string friction
RU2682400C1 (en) * 2016-07-26 2019-03-19 Ориент Энэрджи Энд Текнолоджис Ко., Лтд. Measurement system in the process of drilling near to the bit
RU2733359C1 (en) * 2017-01-05 2020-10-01 Дженерал Электрик Компани System and method for directional drilling by rotary method with unbalanced force control
RU2733536C1 (en) * 2020-05-21 2020-10-05 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Device for monitoring position of horizontal wellbore during drilling
CN112761527A (en) * 2021-03-03 2021-05-07 辽宁石油化工大学 Automatic anti-inclination drilling device
RU2776547C1 (en) * 2021-08-30 2022-07-22 Общество с ограниченной ответственностью ООО НПП "БУРИНТЕХ" Rotary-controlled system for drilling wells with a closed decision cycle

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8550185B2 (en) 2007-08-15 2013-10-08 Schlumberger Technology Corporation Stochastic bit noise
US8720604B2 (en) 2007-08-15 2014-05-13 Schlumberger Technology Corporation Method and system for steering a directional drilling system
US8720605B2 (en) 2007-08-15 2014-05-13 Schlumberger Technology Corporation System for directionally drilling a borehole with a rotary drilling system
US8757294B2 (en) 2007-08-15 2014-06-24 Schlumberger Technology Corporation System and method for controlling a drilling system for drilling a borehole in an earth formation
US8763726B2 (en) 2007-08-15 2014-07-01 Schlumberger Technology Corporation Drill bit gauge pad control
US8534380B2 (en) 2007-08-15 2013-09-17 Schlumberger Technology Corporation System and method for directional drilling a borehole with a rotary drilling system
US8899352B2 (en) 2007-08-15 2014-12-02 Schlumberger Technology Corporation System and method for drilling
RU2540761C2 (en) * 2010-09-09 2015-02-10 Нэшнл Ойлвэлл Варко, Л.П. Downhole rotor drilling assembly with elements contacting rocks and with control system
RU2524068C1 (en) * 2012-03-03 2014-07-27 Везерфорд/Лэм, Инк. Universal adapter for downhole drill motor with conductors or ports
US8960331B2 (en) 2012-03-03 2015-02-24 Weatherford/Lamb, Inc. Wired or ported universal joint for downhole drilling motor
US9657520B2 (en) 2013-08-23 2017-05-23 Weatherford Technology Holdings, Llc Wired or ported transmission shaft and universal joints for downhole drilling motor
RU2627332C1 (en) * 2013-12-17 2017-08-07 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Double type speed control mechanism for turbine
RU2670818C2 (en) * 2014-01-27 2018-10-25 Нэшнел Ойлвелл Варко Норвей Ас Improved control of well bore trajectories
RU2670818C9 (en) * 2014-01-27 2018-11-28 Нэшнел Ойлвелл Варко Норвей Ас Improved control of well bore trajectories
US10435951B2 (en) 2014-04-29 2019-10-08 Halliburton Energy Services Inc. Tool face control of a downhole tool with reduced drill string friction
RU2673827C2 (en) * 2014-04-29 2018-11-30 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Tool face control of downhole tool with reduced drill string friction
RU2666951C1 (en) * 2014-12-24 2018-09-13 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Bit gamma-ray detectors in a rotating section of the rotary managed system
RU2682400C1 (en) * 2016-07-26 2019-03-19 Ориент Энэрджи Энд Текнолоджис Ко., Лтд. Measurement system in the process of drilling near to the bit
RU2733359C1 (en) * 2017-01-05 2020-10-01 Дженерал Электрик Компани System and method for directional drilling by rotary method with unbalanced force control
RU174947U1 (en) * 2017-04-19 2017-11-13 Публичное акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Device for directional wellbore drilling
RU2733536C1 (en) * 2020-05-21 2020-10-05 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Device for monitoring position of horizontal wellbore during drilling
CN112761527A (en) * 2021-03-03 2021-05-07 辽宁石油化工大学 Automatic anti-inclination drilling device
CN112761527B (en) * 2021-03-03 2022-12-27 辽宁石油化工大学 Automatic anti-inclination drilling device
RU2776547C1 (en) * 2021-08-30 2022-07-22 Общество с ограниченной ответственностью ООО НПП "БУРИНТЕХ" Rotary-controlled system for drilling wells with a closed decision cycle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1106777B1 (en) Method and apparatus for steering a directional drilling tool
RU2239042C2 (en) Method for drilling a well and concurrently directing drilling crown actively controlled by rotating drill system and actively controlled rotating directed system
US6109372A (en) Rotary steerable well drilling system utilizing hydraulic servo-loop
RU2229012C2 (en) Method for well boring and simultaneous direction of boring cutter by an actively controlled rotary directed well boring device and rotary directed well boring device
US8827006B2 (en) Apparatus and method for measuring while drilling
US6047784A (en) Apparatus and method for directional drilling using coiled tubing
CA2185205C (en) Steerable drilling tool and system
US9057223B2 (en) Directional drilling system
EP0728911A2 (en) Directional drilling motor assembly
EP2994594B1 (en) Steering tool with eccentric sleeve and method of use
EP1245783A2 (en) Apparatus and method for directional drilling using coiled tubing
AU766588B2 (en) Actively controlled rotary steerable system and method for drilling wells
CA2987642C (en) Fluid pressure pulse generator for a telemetry tool
DE69930043T2 (en) Apparatus and method for controlling a directional drilling tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051211