动态搅拌控制设备、系统和方法_3

文档序号:8476441阅读:来源:国知局
r>[0060]在钻井操作期间,泥浆泵532可以通过软管536将钻井液(有时候被所属领域一般技术人员称为“钻井泥浆”)从泥坑534泵抽到钻探管518且向下泵抽到钻头526。钻井液可从钻头526流出且通过钻探管518与钻孔512的多个侧之间的环形区域540返回到地面504。钻井液然后可以返回到其中过滤此液体的泥坑534。在一些实施方案中,钻井液可用来冷却钻头526以及在钻井操作期间为钻头526提供润滑。此外,钻井液可以用来移除通过操作钻头526产生的地下地层岩肩。
[0061]因此,现在参考图1到5,可知在一些实施方案中,系统564可以包括井下工具404,524以容置类似于或相似于上文描述且图1到4中说明的设备和系统的一个或多个设备100和/或系统464。因此可以实现许多实施方案。
[0062]在一些实施方案中,系统464、564可以包括显示器596以可能以图形形式呈现由流量计412提供的信息和关于设备100的状态的其它信息,包括外部输出孔口 128的位置。系统464、564还可以包括计算逻辑(可能作为地面测井设施492的部分)或计算机工作站554以从位于井下的逻辑442和/或处理器430接收信号以确定对设备100的外部输出孔口 128作出的调整。
[0063]设备100 ;马达104 ;转子108 ;外壳110 ;内部孔板116 ;内部输出孔口 124 ;外部输出孔口 128 ;钻井液132 ;液流136 ;转向液流144 ;液体输出端口 148 ;液压脉冲152 ;夕卜部孔板156 ;传动机构204 ;齿210 ;齿轮224 ;弹簧230,320 ;销234 ;叶轮240 ;活塞310 ;计量开口 330 ;井下工具404、524 ;锁定机构408 ;流量计412 ;收发器424 ;处理器430 ;数据库434 ;逻辑442 ;存储器450 ;系统464,564 ;地面466,504 ;测井设施492 ;钻机502 ;井506 ;钻柱508 ;转盘510 ;钻孔512 ;地层514 ;传动钻杆516 ;钻探管518 ;井底钻具总成520 ;钻环522 ;钻头526 ;泥浆泵532 ;泥坑534 ;软管536 ;工作站554 ;平台586 ;吊杆588 ;起重机590 ;显示器596 ;和压力P1、P2可以全部以如本文中的“模块”为特征。
[0064]此类模块可以包括硬件电路、处理器、存储器电路、软件程序模块和对象、固件和/或其组合,如设备100和系统464、564的设计师所需且适用于各个实施方案的特定实施方式。例如,在一些实施方案中,此类模块可以包括在设备和/或系统操作模拟程序包中,诸如软件电信号模拟程序包、通信模拟程序包、电力分布模拟程序包、功率/散热模拟程序包和/或用于模拟各种潜在实施方案的操作的软件与硬件的组合。
[0065]还应了解,可在除了用于钻井操作的应用中使用各个实施方案的设备和系统,且因此各个实施方案并无此限制。设备100和系统464、564的说明旨在提供对各个实施方案的结构的一般理解,且其不旨在充当可充分利用本文中描述的结构的设备和系统的全部元件和特征的完整描述。
[0066]可以包括各个实施方案的新颖设备和系统的应用可以包括用于高速计算机的电子电路、通信和信号处理电路、调制解调器、处理器模块、嵌入式处理器、数据交换机、专用模块或其组合。此类设备和系统还可以包括作为多种电子系统内的替代组件,诸如电视机、蜂窝电话、个人计算机、工作站、收音机、视频播放器、运输工具、用于地热工具和智能换能器接口节点遥测系统的信号处理,等等。一些实施方案包括多种方法。
[0067]例如,图6是说明操作如先前描述般配置的搅拌器的多种方法611的流程图。因此,用于在一个或多个处理器上执行以进行所述方法的处理器实施方法611可以开始于方框621,其中操作具有包括安置在固定内部输出孔口附近的可选择性移动的外部输出孔口的一对输出孔口的单螺杆马达。方框621处的活动可以包括当钻井液流过所述对孔口时使外部输出孔口绕马达的纵轴旋转以控制来自外部输出孔口的液压脉冲振幅。方框621处的活动还可以包括接收命令以诸如通过锁定或解锁马达内的转子来锁定或解锁单螺杆马达的移动。
[0068]在一些实施方案中,外部输出孔口可响应于已检测的钻井液流速而移动。因此,方法611可以继续进行到方框625,其包括确定到单螺杆马达或单螺杆马达内的液流是否已实质上停止(例如,下降到选定下限以下)。如果是,那么外部输出孔口可在方框629处返回到其原始(完全打开)位置。如果否,那么方法611可以直接进行到方框633,响应于进入马达的钻井液的液流量(例如流量和/或流速)的变化而使外部输出孔口绕马达的纵轴旋转。
[0069]例如,在一些实施方案中,输出脉冲振幅在时间延时周期内可随着钻井液流速增加而增加。因此,方法611可以包括在方框637处,在选定时间延时周期内随着钻井液的流速增加而增加压力脉冲的振幅。
[0070]在一些实施方案中,当检测到粘滑运动和钻井效率降低的其它指示时可增加压力脉冲振幅。因此,方框637处的活动可以包括通过在其中检测到粘滑运动、弯矩变化或附接到马达的钻柱的钻压变化之一的时间周期期间使外部输出孔口绕马达的纵轴旋转来增加来自外部输出孔口的液压脉冲振幅。
[0071]测定量的钻井液流可用来锁定马达或减小压力脉冲振幅,从而使其更容易发射遥测数据或作出灵敏测定。因此,方法611可以包括在方框641处,测定进入马达的钻井液的流量。如果没有测定选定液流量或流速,那么方法611可以返回到方框633。如果液流量或流速满足或超过选定量,那么方法611可以继续进行到方框645。
[0072]马达内的过量压力可通过使一些液流转向而缓解。因此,方法611可以包括在方框645处,凭借通过安置在马达内的转向阀使一些钻井液转向来控制来自外部输出孔口的液压脉冲振幅。
[0073]如果发生粘滑运动,那么液流转向可停止(可能突然停止)以鼓励钻柱的轴向移动。因此,方框645处的活动可以包括操作转向阀以在检测到附接到马达的钻柱的粘滑运动时停止钻井液的转向。
[0074]方法611可以继续进行到方框649,其包括锁定马达的移动或移动外部输出孔口以在已测定选定液流量的时间延时周期期间减小液压脉冲振幅。
[0075]在一些实施方案中,方法611可以继续进行到方框653,其包括在时间延时周期期间发射遥测数据。方法611还可以继续进行到方框657,其包括解锁马达(转子)以起始由马达提供的搅拌。
[0076]应注意,本文中描述的方法无需以所述次序或任何特定次序执行。此外,关于本文中识别的方法描述的各种活动可以反覆、串行或并行方式执行。可以一个或多个载波的形式发送和接收包括参数、命令、运算元和其它数据的信息。
[0077]设备100和系统464、564可以在通过一种或多种网络操作的机器可访问和可读介质中实施。网络可以是有线、无线或有线与无线的组合。除了其它事物之外,设备100和系统464、564可用来实施与图6的方法611相关的处理。模块可以包括硬件、软件和固件或此类的任何组合。因此可以实现额外实施方案。
[0078]例如,图7是根据本发明的各个实施方案的包括具体机器702的制品700的方框图。在阅读并理解本公开内容的内容之后,所属领域一般技术人员将了解其中可启动来自基于计算机系统中的计算机可读介质的软件程序的方式,所述基于计算机系统用于执行软件程序中定义的功能。
[0079]所属领域一般技术人员还将了解可以用来产生被设计来实施和进行本文中公开的方法的一个或多个软件程序的各种程序设计语言。例如,所述程序可以使用面向对象语言(诸如Java或C++)的面向对象格式结构化。在另一实例中,所述程序可以使用程序语言(诸如汇编语言或C)的面向程序格式结构化。软件组件可以使用所属领域一般技术人员已知的多种机制中的任一个(诸如应用程序接口或进程间通信技术,包括远程过程调用)进行通信。各个实施方案的教导不不限于任何特定程序设计语言或环境。因此,可以实现其它实施方案。
[0080]例如,诸如计算机、存储器系统、磁盘或光盘、某种其它存储装置和/或任何类型的电子装置或系统的制品700可以包括耦接到机器可读介质708(诸如存储器(例如可抽换式存储介质以及包括电、光学或电磁导体的任何存储器))的一个或多个处理器704,所述存储器具有存储于其中的指令712(例如计算机程序指令),所述指令712在由所述一个或多个处理器704执行时造成机器702进行关于上述方法描述的动作中的任一个。
[0081]机器702可以呈现具有直接和/或使用总线716耦接到多个组件的处理器704的具体计算机系统。因此,机器702可以可能作为处理器430、逻辑442或工作站554的部分并入到设备100或图1到5中所示的系统464、564中。
[0082]现在参考图7,可知机器702的组件可以包括主存储器720、静态或非易失性存储器724和大容量存储装置706。耦接到处理器704的其它组件可以包括输入装置732 (诸如键盘)或光标控制装置736(诸如鼠标)。诸如视频显示器的输出装置728可以远距机器702 (没有展示)或成为机器702的主要部分。
[0083]将处理器704和其它组件耦接到网络744的网络接口装置740还可以耦接到总线716。指令712可以经由利用多种已知传输协议(例如超文本传输协议)的网络接口装置740通过网络744发射或接收。取决于要实现的具体实施方案,耦接到总线716的此类元件中的任一个可以不存在、单独存在或以复数形式存在。
[0084]处理器704、存储器720、724和存储装置706可以各自包括当进行时造
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