此，当钻井泥浆正被栗入钻井组件104中时，钻头112可以旋转并切入地层103中。显然，通过使钻头112随泥浆电动机和封围包111而非钻柱106旋转，弯接头108和钻头112的方位角取向可以在钻孔105正在钻井时保持基本恒定。然而，当钻井组件104的穿透率低时，钻柱106的部分可能变成静止，造成在钻柱106与钻孔105的壁之间形成静摩擦。这个静摩擦必须在钻井可继续之前克服。
[0025]根据本公开的方面，通常可通过持续旋转钻柱106而避免或减少静摩擦。在某些实施方案中，可优化输入扭矩使得其为持续旋转钻柱106而不旋转钻头112(这将更改其方位角定向)所需的最小输入扭矩。可交替地在第一方向和第二方向施予优化的扭矩/旋转以容许基本连续的旋转而不旋转钻头。在某些实施方案中，可通过耦接到钻柱106的顶部驱动器116施加最小输入扭矩到钻柱106。顶部驱动器116可耦接到地面控制单元113并且可以包括可至少部分基于由地面控制单元113生成的命令信号施予扭矩到钻柱106的电动机。例如，顶部驱动器116可以包括从地面控制单元113接收命令信号并且造成顶部驱动器116内的电动机施予特定的扭矩到钻柱106的控制器。在其它实施方案中，来自地面控制单元113的命令信号可以直接地控制电动机。在其它实施方案中，可以在并入顶部驱动器106内的信息处置系统处生成命令信号。
[0026]图2是示出根据本公开的方面的实例信息处置系统200的框图。信息处置系统200可以用于例如作为控制系统的部分或钻井组件的单元。例如，钻井操作员可以与信息处置系统200交互以更改钻井参数或发布控制信号到通信耦接到信息处置系统200的钻井仪器。信息处置系统200可包括通信耦接到存储器控制器集线器或北桥202的处理器或CPU201。存储器控制器集线器202可包括用于引导信息往返于信息处置系统内的各种系统存储器组件的存储器控制器，诸如RAM 203、存储元件206和硬盘驱动器207。存储器控制器集线器202可耦接到RAM 203和图形处理单元204。存储器控制器集线器202还可耦接到I/O控制器集线器或南桥205。I/O集线器205耦接到计算机系统的存储元件，包括存储元件206，其可包括闪存ROM，所述闪存ROM包括计算机系统的基本输入/输出系统(B1S)。I/O集线器205还耦接到计算机系统的硬盘驱动器207。I/O集线器205还可以耦接到超级I/O芯片208，其本身耦接到数个计算机系统的I/O端口，包括键盘209和鼠标210。信息处置系统200还可以通过芯片208通信耦接到钻井组件的一个或多个元件。
[0027]在一些实施方案中，本公开在一些实施方案中提供一种用于基于钻柱内的螺旋管耦接组的配置而测量泥浆电动机和封围包111的旋转速率的方法和系统。
[0028]图3是实例泥浆电动机封围包111的框图。实例泥浆电动机和封围包111包括上区段305、下区段315和电源区段310。
[0029]电源区段310还可被称为泥浆电动机并且包括泥浆电动机转子。实例泥浆电动机转子具有围在也是螺旋形(凹)但是具有一个额外叶片的外壳(例如定子)内的螺旋形凸金属结构。随着泥浆向下经过外壳，其造成转子旋转并转动泥浆电动机轴335。泥浆电动机轴经过下区段315且转到钻头112。
[0030]在一个实例实施方案中，泥浆电动机和封围包111在6.75英寸的区段内。在特定实例实施方案中，下区段310包括或者耦接到一个或多个传感器。实例传感器包括一个或多个伽玛传感器320。实例实施方式包括在不同的方向取向的四个伽马射线传感器以感测泥浆电动机111周围的伽马射线。其它实例实施方式包括一个或多个近钻头倾斜传感器325以在钻井操作期间确定泥浆电动机和封围包111或钻头的倾斜。实例近钻头倾斜传感器325包括一个或多个三轴加速计。其它实例传感器包括用于获得钻孔壁的声学反射图像的一个或多个高度聚焦超声波传感器、用于测量钻孔周围的地层的电阻率微小变动的电极、对地层的局部电磁响应或对由于钻井过程而生成的场敏感的小高频天线、短程高度聚焦伽马或X射线散射传感器、快速化学传感器和微机电系统(MEMS)。
[0031]泥浆电动机轴335经过螺旋管330 (在下区段315中)。用一定数量匝的电线缠绕每个螺旋管330和345。在特定实例实施方案中，用相同数量匝的电线缠绕每个螺旋管330和345。实例实施方案以在螺旋管330和345两者上的125匝电线为特征。其它实例实施方案可在螺旋管330和345上具有更多或更少匝的电线。来自位于或耦接到下区段315的一个或多个传感器的输出将信号输出到螺旋管330。螺旋管330继而在螺旋管345中感应信号。在特定实例实施方案中，沿着钻柱在一个或多个处理器中处理螺旋管345中感应的信号。在其它实例实施方案，在螺旋管345中感应的信号被中继到地面控制单元113以供进一步分析或处理。
[0032]螺旋管330和345的实例实施方案在螺旋管330和345上具有均匀间隔的电线匝。然而，本系统的其它实例实施方案包括一个或多个螺旋管330和345的非均匀绕组。在这些实施方案中，磁体340被安装到螺旋管330内或其附近的泥浆电动机轴335，使得磁体的场340与螺旋管330的场耦接，并且继而以指示旋转速率的方式改变螺旋管345中由螺旋管330感应的信号。因此，实例系统执行信号处理以检测螺旋管345中由螺旋管330中的信号感应的信号的更改以确定泥浆电动机轴335的旋转速率。螺旋管345的实例实施方案示于图4A、图4B和图4C中。
[0033]图4C是用配置成在螺旋管425上均匀间隔的三个区段430、435和440的125匝电线缠绕的实例螺旋管425。在磁体在螺旋管425内部以约1100转每分钟(RPM)转动的情况中，实例螺旋管425具有频率为磁体的每分钟转数的三倍大的约150mV峰-峰的信号输出。实例地面控制单元113基于所测量的信号的频率并且进一步基于螺旋管绕组构造确定泥浆电动机轴335的每分钟转数。在这种情况中，地面控制单元113将识别泥浆电动机轴335的每次旋转导致有三倍所述频率的信号。
[0034]图4D是用以0度、60度和180度配置成三个区段450、460和465的125匝电线缠绕的实例螺旋管445。利用这种构造，系统可以确定旋转速率和旋转方向两者。在这样的构造中，脉冲之间的时间将是顺时针旋转的T、2T和3Τ或者逆时针的3Τ、2Τ和Τ。地面控制单元113的实例实施方案包括可执行指令，以检测除了脉冲时序之外的脉冲之间的时序。以此方式，实例地面控制单元113确定泥浆电动机轴335的旋转速率和泥浆电动机轴335的旋转方向两者。
[0035]在其它实施方式中，三个或更多个磁体可布置在下螺旋管330内的泥浆电动机轴335上。在这种情况中，下螺旋管330具有单段绕组，诸如图4Α或4Β所示能够检测泥浆电动机轴335的旋转速率和旋转方向两者的绕组。
[0036]图4Α示出具有半绕组构造的实例螺旋管405，其中段410包括绕在螺旋管405约一半处周围的125匝电线。在实例实施方案中，当磁体在螺旋管410内部转动时螺旋管410可输出约100mV峰-峰。螺旋管405的输出的频率等于磁体的旋转频率。实例地面控制单元113基于所测量的信号的频率并且进一步基于螺旋管绕组构造确定泥浆电动机轴335的每分钟转数。在这种情况中，地面控制单元113将识别泥浆电动机轴335的每次旋转导致有相等频率的信号。
[0037]图4B示出具有小段绕组420的实例螺旋管415，其包括在螺旋管415小段周围的125匝电线。在实例实施方案中，当磁体在螺旋管420内部转动时螺旋管420可输出约200mV峰-峰。螺旋管405的输出的频率与磁体的旋转频率匹配。实例地面控制单元113基于所测量的信号的频率并且进一步基于螺旋管绕组构造确定泥浆电动机轴335的每分钟转数。在这种情况中，地面控制单元113将识别泥浆电动机轴335的每次旋转导致有相等频率的信号。实例实施方案可包括更紧实的绕组段以增加由泥浆电动机轴335的每次旋转造成的峰-峰电压。
[0038]其它实例实施方案包括安装到泥浆电动机111的环的霍尔效应开关。随着磁体340穿过霍尔效应开关，产生可计数的脉冲且脉冲的频率与泥浆电动机轴335的速度成正比。使用两个或更多个不均匀霍尔效应装置可用于检测泥浆电动机轴335的转动速率以及泥浆电动机轴335的旋转方向两者。在其它实例实施方案中，线性霍尔效应装置连接到比较器。在又其它实例实施