專利名稱：柔性連接的切削/量規(guī)伸縮片系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及鉆井。更具體地，而不是以限制性的方式，本發(fā)明說明了用于控制和/或利用鉆頭的各個(gè)部分的振動(dòng)以及用于定向鉆進(jìn)在地球地層/通過地球地層鉆進(jìn)的孔洞的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
用于在地球地層以及其它介質(zhì)中進(jìn)行鉆進(jìn)的鉆頭通常具有在鉆頭的頭部的牙輪和在鉆頭的側(cè)部上的脊部。在鉆頭的側(cè)部上的脊部通常被稱為量規(guī)伸縮片(gauge pad:或者為量規(guī)推力塊)，并且可以用于將鉆頭的頭部上的牙輪限制或引導(dǎo)到通過介質(zhì)的與已經(jīng)由頭部上的牙輪完成的路徑有關(guān)的連續(xù)路徑。在一些鉆頭中，牙輪可以放置在量規(guī)伸縮片的所有部分或所述量規(guī)伸縮片的一部分上。 量規(guī)伸縮片與孔洞的井壁之間的相互作用可以產(chǎn)生反向回轉(zhuǎn)，所述相互作用沒有鉆頭的頭部上的牙輪與井眼的切削面的相互作用明顯。反向旋轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致對(duì)靠近鉆頭的中心以及從中心向外的牙輪的損壞。 在至少兩個(gè)方面中由于量規(guī)伸縮片與孔洞的井壁的反作用而損失的能量可能被浪費(fèi)掉。首先，由于損壞鉆頭頭部上的牙輪而損失的能量是沒有施加以最大化通過介質(zhì)的鉆井力(因此最大化速度)的能量。其次，對(duì)鉆頭頭部上的牙輪的損壞最終需要替換鉆頭，從而降低鉆井速度并增加鉆井成本。 因此，現(xiàn)有技術(shù)不能提供一種用于避免這些損傷力和/或使所述損傷力僅僅發(fā)生在當(dāng)在定向鉆井期間對(duì)鉆頭進(jìn)行導(dǎo)向時(shí)期望的側(cè)向方向上。本發(fā)明的實(shí)施例提供對(duì)這些及其它問題的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括框架、頭部和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架可移動(dòng)地連接。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括第一裝置、第二裝置、第三裝置和第四裝置。第一裝置可以用于連接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合。第二裝置可以用于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)內(nèi)。第三裝置可以用于控制第二裝置在介質(zhì)中
7的側(cè)向移動(dòng)。第四裝置用于可移動(dòng)地連接第三裝置與第二裝置。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法。所述方法可以包括以下步驟提供鉆頭，其中所述鉆頭包括鉆頭頭部、柔性聯(lián)接器、和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。鉆頭頭部可以具有第一多個(gè)牙輪，柔性聯(lián)接器可以與鉆頭頭部連接，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與柔性聯(lián)接器連接。所述方法還可以包括抵靠井眼的層面旋轉(zhuǎn)鉆頭頭部的步驟。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括框架、頭部和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可移動(dòng)連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架固定連接。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括框架、頭部和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可移動(dòng)連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架可移動(dòng)連接。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括第一裝置、第二裝置、第三裝置和第四裝置。第一裝置可以用于連接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合。第二裝置可以用于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)內(nèi)。第三裝置可以用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)。第四裝置用于可移動(dòng)地連接第二裝置與第一裝置。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法。所述方法可以包括以下步驟提供鉆頭，其中所述鉆頭包括頭部和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。所述方法還可以包括使鉆頭頭部以第一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以及使一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片以第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的步驟。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，公開了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括框架、頭部和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片?？蚣芸梢员粯?gòu)造成與第一轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地連接。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可旋轉(zhuǎn)地連接。頭部可以被構(gòu)造成與第二轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架固定連接。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，公開了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括框架、頭部和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片?？蚣芸梢员粯?gòu)造成與第一轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地連接。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可旋轉(zhuǎn)地連接。頭部可以被構(gòu)造成與第二轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架可移動(dòng)連接。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括第一裝置、第二裝置、第三裝置、第四裝置和第五裝置。第一裝置可以用于連接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合。第二裝置可以用于以第一轉(zhuǎn)速縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)內(nèi)。第三裝置可以用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)。第四裝置用于可旋轉(zhuǎn)地連接第二裝置與第一裝置。第五裝置可以用于使第三裝置以第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法。所述方法可以包括提供鉆頭的步驟。鉆頭可以包括具有第一多個(gè)牙輪的鉆頭頭部。鉆頭還可以包括
8與鉆頭頭部可移動(dòng)連接的框架、和與框架連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。所述方法還可以 包括抵靠井眼的層面旋轉(zhuǎn)鉆頭頭部的步驟。


以下參照

本發(fā)明，其中 圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有鉆頭的示意圖，所述鉆頭包括框架、頭部、和與 具有柔性子部分(compliant subsection)的第一副框架連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片；
圖2是本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭的實(shí)施例的示意圖，除了第一副框架沒有柔性子部分 而是替代地與框架連接之外，所述鉆頭類似于圖1中所示的鉆頭； 圖3顯示了本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭的實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭包括與第二副框架 連接的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片之外，所述鉆頭類似于圖1中所示的鉆頭，所述第二副框架與 框架固定連接，并且第二副框架與框架可分離地連接； 圖4是本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭的實(shí)施例的示意圖，除了已經(jīng)改變了包括柔性子部分 的副框架之外，所述鉆頭類似于圖3中所示的鉆頭； 圖5是本發(fā)明的另一鉆頭實(shí)施例的示意圖，除了兩個(gè)副框架都包括柔性子部分之 外，所述鉆頭類似于圖3中所示的鉆頭； 圖6是本發(fā)明的具有包括框架、頭部、和與框架可移動(dòng)連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸 縮片的鉆頭的另一實(shí)施例的示意圖； 圖7是本發(fā)明的具有包括框架、頭部、和與第一副框架可移動(dòng)連接的一個(gè)或多個(gè)
量規(guī)伸縮片的鉆頭的另一實(shí)施例的示意圖，所述第一副框架與框架固定連接； 圖8是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭包括與第二副框架連接的第二
多個(gè)量規(guī)伸縮片之外，所述鉆頭類似于圖7中所示的鉆頭，所述第二副框架與框架固定連
接； 圖9是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭包括與框架固定連接的第二多 個(gè)量規(guī)伸縮片之外，所述鉆頭類似于圖7中所示的鉆頭； 圖10是本發(fā)明的具有包括框架、頭部和與框架固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮 片的鉆頭和偏移機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中頭部與框架可移動(dòng)連接，并且通過偏 移機(jī)構(gòu)的致動(dòng)可移動(dòng)； 圖ll是本發(fā)明的另一鉆頭的實(shí)施例，除了一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片與框架可移動(dòng) 連接之外，所述鉆頭類似于圖10中所示的鉆頭； 圖12是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭包括與框架固定連接的第二 多個(gè)量規(guī)伸縮片之外，所述鉆頭類似于圖11中所示的鉆頭； 圖13是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭包括用于樞轉(zhuǎn)地連接頭部與 框架的接頭之外，所述鉆頭類似于圖10中所示的鉆頭； 圖14是本發(fā)明的另一鉆頭的實(shí)施例的示意圖，除了一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片與框 架可移動(dòng)連接之外，所述鉆頭類似于圖13中所示的鉆頭； 圖15是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭包括與框架固定連接的第二 多個(gè)量規(guī)伸縮片之外，所述鉆頭類似于圖14中所示的鉆頭； 圖16是本發(fā)明的具有包括框架、頭部、軸承、和與框架固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片的鉆頭的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中框架被構(gòu)造成與第一轉(zhuǎn)動(dòng)源連接，而頭部 被構(gòu)造成與第二轉(zhuǎn)動(dòng)源連接； 圖17是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭包括偏置系統(tǒng)之外，所述鉆頭 類似于圖16中所示的鉆頭；以及 圖18是本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭的實(shí)施例的示意圖，除了軸承包括偏置系統(tǒng)之外，所 述鉆頭類似于圖16中所示的鉆頭；以及 在附圖中，類似的部件和/或特征可以具有相同的附圖標(biāo)記。此外，相同類型的各 種部件可以通過在附圖標(biāo)記之后跟隨在類似部件和/或特征中進(jìn)行判別的字母來進(jìn)行區(qū) 別。只要在說明書中使用第一附圖標(biāo)記，則不管字母后綴，說明適用于具有相同的第一附圖 標(biāo)記的類似部件和/或特征中的任一個(gè)。
具體實(shí)施例方式
隨后的說明僅提供了示例性實(shí)施例，并且目的不是限制本公開的保護(hù)范圍、適用 性或結(jié)構(gòu)。相反，示例性實(shí)施例的隨后說明將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供用于能夠?qū)嵤┮粋€(gè) 或多個(gè)示例性實(shí)施例的說明。要理解的是在不背離如所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的保護(hù)范 圍的情況下可以對(duì)元件的功能和布置做各種改變。 以下說明給出了詳細(xì)細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 要理解的是在沒有這些詳細(xì)細(xì)節(jié)的情況下可以實(shí)施所述實(shí)施例。例如，本發(fā)明中的線路、系 統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、過程及其它元件可以被顯示為方框圖中的部件，從而避免由于不必要的細(xì)節(jié)而使 實(shí)施例不清楚。在其它情況下，可以顯示公知的線路、過程、算法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，而無需不必 要的細(xì)節(jié)以免使實(shí)施例不清楚。 此外，要注意的是單個(gè)實(shí)施例可以被說明為被描述為流程圖、流程圖解、數(shù)據(jù)流程 圖、結(jié)構(gòu)圖、或方框圖的過程。雖然流程圖可以說明作為連續(xù)過程的操作，但是可以并行或 同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作。此外，可以重新布置操作的順序。當(dāng)過程的操作完成時(shí)結(jié)束所述過程， 但是可以具有沒有包括在附圖中的另外的步驟。過程可以與方法、函數(shù)、程序、子例程、子程 序等相對(duì)應(yīng)。當(dāng)過程與函數(shù)相對(duì)應(yīng)時(shí)，所述過程的終止與函數(shù)到調(diào)用函數(shù)或主函數(shù)的返回 相對(duì)應(yīng)。 術(shù)語"機(jī)器可讀介質(zhì)"包括但不局限于便攜式或固定存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器裝置、無 線信道和能夠存儲(chǔ)、包含或承載指令(一個(gè)或多個(gè))和/或數(shù)據(jù)的各種其它介質(zhì)。代碼段 或機(jī)器可執(zhí)行指令可以表示過程、函數(shù)、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟件包、類，或指 令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或程序語句的任意組合。代碼段可以通過傳送和/或接收信息、數(shù)據(jù)、自變 量、參數(shù)、或存儲(chǔ)內(nèi)容而耦合到另一個(gè)代碼段或硬件線路。可以通過包括存儲(chǔ)器共享、信息
傳送、權(quán)標(biāo)傳遞、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)热魏魏线m的方法傳遞、轉(zhuǎn)發(fā)、或傳輸信息、自變量、參數(shù)、數(shù)據(jù)等。 此外，可以至少部分地手動(dòng)或自動(dòng)實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例?？梢酝ㄟ^使用機(jī)器、硬 件、軟件、固件、中間件、微碼、硬件描述語言，或所述機(jī)器、硬件、軟件、固件、中間件、微碼、 硬件描述語言的任意組合執(zhí)行或至少協(xié)助手動(dòng)或自動(dòng)實(shí)施。當(dāng)在軟件、固件、中間件或微 碼中實(shí)施時(shí)，用于執(zhí)行必要任務(wù)的程序代碼或代碼段可以儲(chǔ)存在機(jī)器可讀介質(zhì)中。處理器 (一個(gè)或多個(gè))可以執(zhí)行必要的任務(wù)。
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在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以 包括框架、頭部、和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙 輪，并且頭部可以與框架連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪。 一個(gè)或多 個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架可移動(dòng)連接。 在一些實(shí)施例中，框架可以由金屬化合物構(gòu)造而成。在這些及其它實(shí)施例中，第一 多個(gè)牙輪中的任一個(gè)或多個(gè)可以是聚晶金剛石復(fù)合片("PDC")牙輪。在一些實(shí)施例中，第 二多個(gè)牙輪中的任一個(gè)或多個(gè)也可以是PDC牙輪。另外，在這里所述的任一個(gè)實(shí)施例中，任 意多個(gè)量規(guī)伸縮片和/或牙輪還可以被假定為還包括單個(gè)量規(guī)伸縮片和/或牙輪，但是當(dāng) 在多個(gè)實(shí)施例中發(fā)生時(shí)才稱為多個(gè)。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中 的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)可以包括第一副框架。在這些實(shí)施例中，與框架可移動(dòng) 連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括與第一副框架固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片， 且第一副框架與框架可移動(dòng)連接。在具有第一副框架的其它實(shí)施例中，與框架可移動(dòng)連接 的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括與第一副框架固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片，且第 一副框架包括柔性子部分。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。
在具有第一副框架的其它實(shí)施例中，與框架可移動(dòng)連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片 可以包括與第一副框架可移動(dòng)連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片，且第一副框架與框架可移動(dòng) 連接。在這些實(shí)施例中的一些中，與第一副框架可移動(dòng)連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以 包括關(guān)于框架具有第一側(cè)向柔量率的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片，并且與框架可移動(dòng)連接的第 一副框架可以包括關(guān)于框架具有第二側(cè)向柔量率的第一副框架。此外，這里所述的實(shí)施例 中的任一個(gè)可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)可以包括第一副框架和第二副框架。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī) 伸縮片可以與第一副框架連接，并且可以包括第三多個(gè)牙輪的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與 第二框架連接。在各種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片和第二多個(gè)量規(guī)伸縮片中的每一 個(gè)都可以與相對(duì)應(yīng)的副框架固定或可移動(dòng)連接。另外，第一副框架和第二副框架中的每一 個(gè)都可以與框架固定或可移動(dòng)連接。此外，這里所述的實(shí)施例中的任一個(gè)可以具有上述特 征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，這里涉及的任意副框架可以與框架可分離地連接，并且可以包 括多個(gè)子部件。依此方式，可能地，當(dāng)副框架上的量規(guī)伸縮片的性能由于磨損已經(jīng)降低時(shí)， 在鉆頭系統(tǒng)上可以替換所述副框架。雖然這種副框架可以與框架可分離地連接，但是一旦 進(jìn)行這種連接副框架可以與框架"固定地"連接，或者一旦進(jìn)行這種連接所述副框架與框架 "可移動(dòng)地"連接，這取決于具體結(jié)構(gòu)。此外，這里所述的實(shí)施例中的任一個(gè)可以具有上述特 征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，這里"可移動(dòng)連接"的任意多個(gè)量規(guī)伸縮片或其它元件可以表示 具體的量規(guī)伸縮片或具有利用鉆頭系統(tǒng)的框架或其它部分的側(cè)向柔量測量值的其它元件。 換句話說，當(dāng)力作用在量規(guī)伸縮片上時(shí)，量規(guī)伸縮片可以至少部分地側(cè)向移動(dòng)，而不是將所 述力剛性地傳遞到鉆頭系統(tǒng)或鉆具組合的另一個(gè)連接部分。"側(cè)向"可以表示大致垂直于與 鉆頭系統(tǒng)的軸線大致共線的縱向方向的方向和/或遠(yuǎn)離所述縱向方向并且不與所述縱向 方向平行的任何方向。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。
在一些實(shí)施例中，對(duì)于這里所述的任意可移動(dòng)元件來說，側(cè)向柔量可以在大約1 千牛頓每毫米與大約16千牛頓每毫米之間。在其它實(shí)施例中，對(duì)于這里所述的任意可移動(dòng) 元件來說，側(cè)向柔量可以在大約2千牛頓每毫米與大約8千牛頓每毫米之間。在示例性實(shí) 施例中，對(duì)于這里所述的任意可移動(dòng)元件來說，側(cè)向柔量可以在大約4千牛頓每毫米與6千 牛頓每毫米之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于這里所述的任意可移動(dòng)元件來說，側(cè)向柔量可以 為大約4千牛頓每毫米。在一些實(shí)施例中，對(duì)于這里所述的任意可移動(dòng)元件來說，側(cè)向柔量 可以小于大約16千牛頓每毫米。在其它實(shí)施例中，對(duì)于這里所述的任意可移動(dòng)元件來說， 側(cè)向柔量可以小于大約8千牛頓每毫米。在示例性實(shí)施例中，對(duì)于這里所述的任意可移動(dòng) 元件來說，側(cè)向柔量可以小于大約6千牛頓每毫米。在其它實(shí)施例中，對(duì)于這里所述的任意 可移動(dòng)元件來說，側(cè)向柔量可以小于大約4千牛頓每毫米。在其它實(shí)施例中，對(duì)于這里所述 的任意可移動(dòng)元件來說，側(cè)向柔量可以小于大約2千牛頓每毫米或者甚至1千牛頓每毫米。 僅以示例的方式，4千牛頓每毫米柔量表示施加到可移動(dòng)元件的大約每4千牛頓的力，表示 元件參照其它元件可以移動(dòng)大約1毫米。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特 征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，當(dāng)鉆井時(shí)定向控制本發(fā)明的各種實(shí)施例中的量規(guī)伸縮片的絕對(duì)
側(cè)向方向柔量可以允許沿著與所控制的絕對(duì)側(cè)向方向相關(guān)的絕對(duì)側(cè)向方向進(jìn)行定向鉆井。
在一些實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)在1與10毫米每米鉆進(jìn)的側(cè)鉆。在示例性實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)
大于IO毫米每米鉆進(jìn)的側(cè)鉆。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一 個(gè)。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)可以包括第二多個(gè)量規(guī)伸縮片。在這些實(shí)施例中，第二 多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第三多個(gè)牙輪，并且可以與框架固定連接。此外，這里所述的任一 個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在其它實(shí)施例中，在鉆頭包括第二多個(gè)量規(guī)伸縮片的情況下，第二多個(gè)量規(guī)伸縮 片可以與框架可移動(dòng)連接。在這些實(shí)施例中的一些中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以關(guān)于框 架具有第一側(cè)向柔量率，而第二多個(gè)量規(guī)伸縮片可以關(guān)于框架具有第二側(cè)向柔量率。此外， 這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在其它實(shí)施例中，在鉆頭包括第二多個(gè)量規(guī)伸縮片的情況下，第二多個(gè)量規(guī)伸縮 片可以與框架可移動(dòng)連接。在這些實(shí)施例中的一些中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以關(guān)于框 架具有第一側(cè)向柔量率，而第二多個(gè)量規(guī)伸縮片可以關(guān)于框架具有第二側(cè)向柔量率。此外， 這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 僅以示例的方式，在一些實(shí)施例中，與遠(yuǎn)離鉆頭系統(tǒng)的頭部的量規(guī)伸縮片相比，靠 近鉆頭系統(tǒng)的頭部的量規(guī)伸縮片可以關(guān)于框架具有更高的側(cè)向柔量率。在其它實(shí)施例中， 顛倒后也是正確的，且與遠(yuǎn)離鉆頭系統(tǒng)的頭部的量規(guī)伸縮片相比，靠近鉆頭系統(tǒng)的頭部的 量規(guī)伸縮片關(guān)于框架具有較低的側(cè)向柔量率。并且如上所述，即使涉及了多個(gè)量規(guī)伸縮片， 但是在一些實(shí)施例中，任意多個(gè)量規(guī)伸縮片中的單獨(dú)量規(guī)伸縮片可以可獨(dú)立移動(dòng)連接并且 具有不同的側(cè)向柔量率。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于鉆具組合的另一個(gè)鉆頭系統(tǒng)。鉆頭 系統(tǒng)可以包括第一裝置、第二裝置、第三裝置、和第四裝置。 在一些實(shí)施例中，第一裝置可以用于連接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合。僅以示例的方式，
12第一裝置可以包括框架或這里所述的任何其它部件，或者本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在公知的 或?qū)硪挠糜谶B接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合的其它部件。 在一些實(shí)施例中，第二裝置可以用于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)中。僅以示例的方式，第二裝 置可以包括頭部或這里所述的任何其它部件，或本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在或?qū)砉挠?于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)中的其它裝置。 在一些實(shí)施例中，第三裝置可以用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)。僅以示 例的方式，第三裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片或這里所述的任何其它部件，或本領(lǐng) 域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在公知的或?qū)砉挠糜诳刂频诙b置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的其它裝 置。還以示例的方式，第三裝置可以包括與第二裝置可移動(dòng)或固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī) 伸縮片。 在一些實(shí)施例中，第四裝置用于可移動(dòng)連接第三裝置與第二裝置。僅以示例的方 式，第四裝置可以包括第三裝置與第二裝置之間的柔性聯(lián)接器或這里所述的其它部件，或 本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、目前公知的和將來公知的用于連接第三裝置與第二裝置連接的其它裝置。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的 第五裝置。僅以示例的方式，第五裝置可以包括與第二裝置連接的可導(dǎo)向鉆頭系統(tǒng)或這里 所述的任何其它部件，或本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、當(dāng)前公知的或?qū)砉挠糜诳刂频诙b置 在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的其它裝置。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng) 可以包括框架、頭部、和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多 個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可移動(dòng)連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架固定連接。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括被構(gòu)造成相對(duì)于框架移動(dòng)頭部的偏移機(jī) 構(gòu)。在一些實(shí)施例中，偏移機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成在在鉆頭系統(tǒng)繞著其軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使頭 部在大致恒定的側(cè)向方向上相對(duì)于框架移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，僅以示例的方式，偏移機(jī)構(gòu) 可以包括凸輪系統(tǒng)、液壓致動(dòng)器系統(tǒng)、鉆井液(泥漿)供給動(dòng)力的致動(dòng)器系統(tǒng)、壓電致動(dòng)器 系統(tǒng)、電流變致動(dòng)器系統(tǒng)、磁流變致動(dòng)器系統(tǒng)、和電活性聚合物致動(dòng)器系統(tǒng)、和/或滾珠螺 旋致動(dòng)器系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，偏移機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成提供達(dá)到大約0. l毫米的位移。在 其它實(shí)施例中，偏移機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成提供達(dá)到大約0.2毫米的位移。此外，這里所述的任 一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括撓性聯(lián)接器。在這些實(shí)施例中的一些中，與 框架可移動(dòng)連接的頭部可以包括與撓性聯(lián)接器連接的頭部，并且撓性聯(lián)接器與框架連接。 此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括用于使頭部與框架樞轉(zhuǎn)連接的接頭。僅以 示例的方式，接頭可以是被構(gòu)造成允許頭部運(yùn)動(dòng)具有較寬自由度的萬向接頭。此外，這里所 述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng) 可以包括框架、頭部、和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多 個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可移動(dòng)連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪，
13并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架可移動(dòng)地連接。 在這些實(shí)施例中，可以整體或部分地包括與可移動(dòng)和固定連接的副框架、和/或 可移動(dòng)和/或固定連接的多個(gè)量規(guī)伸縮片有關(guān)的上述特征。這些實(shí)施例還可以包括如上所 述的偏移機(jī)構(gòu)、撓性聯(lián)接器、和/或接頭。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可 以包括第一裝置、第二裝置、第三裝置、和第四裝置。 在一些實(shí)施例中，第一裝置可以用于連接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合。僅以示例的方式， 第一裝置可以包括框架或這里所述的任何其它部件，或者本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在公知的 或?qū)硪挠糜谶B接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合的其它部件。 在一些實(shí)施例中，第二裝置可以用于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)中。僅以示例的方式，第二裝 置可以包括頭部或這里所述的任何其它部件，或本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在公知的或?qū)砉?知的用于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)中的其它裝置。 在一些實(shí)施例中，第三裝置可以用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)。僅以示 例的方式，第三裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片或這里所述的任何其它部件，或本領(lǐng) 域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在公知的或?qū)砉挠糜诳刂频诙b置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的其它裝 置。還以示例的方式，第三裝置可以包括與第二裝置可移動(dòng)或固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī) 伸縮片。 在一些實(shí)施例中，第四裝置用于可移動(dòng)連接第二裝置與第一裝置。僅以示例的方 式，第四裝置可以包括第二裝置與第一裝置之間的柔性聯(lián)接器或這里所述的其它部件，或 本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、目前公知的和將來公知的用于連接第二裝置與第一裝置的其它裝置。
在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的 第五裝置。僅即示例的方式，第五裝置可以包括被構(gòu)造成相對(duì)于第一裝置移動(dòng)第二裝置的 偏移機(jī)構(gòu)或這里所述的任何其它部件，或者本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、目前公知的或?qū)砉?用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的其它裝置。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，公開了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng) 可以包括框架、頭部、和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。框架可以被構(gòu)造成與第一轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地 連接。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可旋轉(zhuǎn)地連 接。頭部可以被構(gòu)造成與第二轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二 多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架固定連接。 在一些實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)源可以包括諸如頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的井上轉(zhuǎn)動(dòng) 源。在這些及其它實(shí)施例中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)源可以包括位于底部鉆具組合內(nèi)的泥漿馬達(dá)。此外， 這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)源可以具有第一轉(zhuǎn)速，而第二轉(zhuǎn)動(dòng)源可以具有第二轉(zhuǎn) 速。在其它實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)源和第二轉(zhuǎn)動(dòng)源可以具有相同的速度。在一些實(shí)施例中，第 一轉(zhuǎn)速和第二轉(zhuǎn)速中的每一個(gè)都可以是固定或可變的、離散可變的、和/或連續(xù)可變的。此 外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括被構(gòu)造成沿大致一個(gè)方向?qū)㈩^部的振動(dòng)傳 遞給框架的偏置系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，偏置系統(tǒng)還可以被構(gòu)造成在頭部繞著其軸線旋轉(zhuǎn) 的同時(shí)，在大致恒定的側(cè)向方向上傳遞頭部的振動(dòng)。在一些實(shí)施例中，僅以示例的方式，偏置系統(tǒng)可以包括凸輪系統(tǒng)、液壓致動(dòng)器系統(tǒng)、鉆井液(泥漿)供給動(dòng)力的致動(dòng)器系統(tǒng)、壓電 致動(dòng)器系統(tǒng)、電流變致動(dòng)器系統(tǒng)、磁流變致動(dòng)器系統(tǒng)、和電活性聚合物致動(dòng)器系統(tǒng)、和/或 滾珠螺旋致動(dòng)器系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，偏置系統(tǒng)可以被構(gòu)造成提供達(dá)到大約0. 1毫米的 位移。在其它實(shí)施例中，偏置系統(tǒng)可以被構(gòu)造成提供達(dá)到大約0.2毫米的位移。此外，這里 所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一個(gè)。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括軸承。在這些實(shí)施例中的一些中，與框架可
旋轉(zhuǎn)地連接的頭部可以包括與軸承可操作地連接的頭部，且軸承與框架可操作地連接。如
本領(lǐng)域所公知的，軸承被理解為包括袖襯和用于可旋轉(zhuǎn)地連接兩個(gè)部件并且允許兩個(gè)部件
之間的平滑轉(zhuǎn)動(dòng)的其它裝置。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以具有上述特征中的任一 個(gè)。 在包括軸承的一些實(shí)施例中，軸承可以包括被構(gòu)造成在大致一個(gè)方向上將頭部的 振動(dòng)傳遞給框架的偏置系統(tǒng)。在這些實(shí)施例中，偏置系統(tǒng)可以被構(gòu)造成在頭部繞著其軸線 旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在大致恒定側(cè)向方向上傳遞頭部的振動(dòng)。此外，這里所述的任一個(gè)實(shí)施例可以 具有上述特征中的任一個(gè)。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，公開了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng) 可以包括框架、頭部、和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片?？蚣芸梢员粯?gòu)造成與第一轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地 連接。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架可旋轉(zhuǎn)地連 接。頭部可以被構(gòu)造成與第二轉(zhuǎn)動(dòng)源可操作地連接。 一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二 多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架可移動(dòng)連接。 在這些實(shí)施例中，可以整體或部分地包括與可移動(dòng)和固定連接的副框架和/或可 移動(dòng)和/或固定連接的多個(gè)量規(guī)伸縮片有關(guān)的上述特征。這些實(shí)施例還可以包括如上所述 的偏置系統(tǒng)、和/或軸承。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng) 可以包括第一裝置、第二裝置、第三裝置、第四裝置和第五裝置。 在一些實(shí)施例中，第一裝置可以用于連接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合。僅以示例的方式， 第一裝置可以包括框架或這里所述的任何其它部件，或者本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在公知的 或?qū)砉挠糜谶B接鉆頭系統(tǒng)與鉆具組合的其它部件。 在一些實(shí)施例中，第二裝置可以用于以第一轉(zhuǎn)速縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)中。僅以示例的 方式，第二裝置可以包括頭部或這里所述的任何其它部件，或本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在或?qū)?來公知的用于以第一轉(zhuǎn)速縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)中的其它裝置。 在一些實(shí)施例中，第三裝置可以用于控制第二裝置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)。僅以示 例的方式，第三裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片或這里所述的任何其它部件，或本領(lǐng) 域已經(jīng)公知的、現(xiàn)在公知的或?qū)砉挠糜诳刂频诙b置在介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的其它裝置。 在一些實(shí)施例中，第四裝置用于可旋轉(zhuǎn)地連接第二裝置與第一裝置。僅以示例的 方式，第四裝置可以包括軸承或這里所述的任何其它部件，或本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、目前公知 的和將來公知的用于可旋轉(zhuǎn)地連接第二裝置與第一裝置的其它裝置。 在一些實(shí)施例中，第五裝置可以用于使第三裝置在第二轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。僅即示例的 方式，第五裝置可以包括第一裝置，并且第一裝置可以包括可旋轉(zhuǎn)框架。另外，第五裝置可
15以包括這里所述的任何其它部件，或者本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、目前公知的或?qū)砉挠糜?使第三裝置在第二轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)的其它裝置。 在一些實(shí)施例中，鉆頭系統(tǒng)還可以包括用于將第二裝置的側(cè)向振動(dòng)傳遞給第三裝
置的第六裝置。僅即示例的方式，第六裝置可以包括偏置系統(tǒng)或這里所述的任何其它部件， 或者本領(lǐng)域已經(jīng)公知的、目前公知的或?qū)砉挠糜谟糜趯⒌诙b置的側(cè)向振動(dòng)傳遞給
第三裝置的其它裝置。 以下參見圖l，示出了具有鉆頭100的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，所述鉆頭包 括框架105、頭部110、和與第一副框架120連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片115，所述第一副 框架具有柔性子部分125。 框架105包括用于連接鉆頭100與底部鉆具組合或其它鉆具組合的螺紋銷130。 框架105和頭部IIO還具有鉆井液通道135，所述鉆井液通道限定在所述框架和頭部內(nèi)。頭 部110包括第一多個(gè)牙輪140。第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115可以包括第二多個(gè)牙輪145。
在圖1中所示的實(shí)施例中，第一副框架120具有柔性子部分125，并且與框架105 固定連接。柔性子部分125允許第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115相對(duì)于框架105和頭部110具有 一定量的柔量。因此，當(dāng)鉆頭100旋轉(zhuǎn)通過介質(zhì)時(shí)，作用在第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115上的力 可以使至少一部分第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115朝向框架向內(nèi)偏斜。這將使來自鉆頭100與介 質(zhì)的相互作用的更多的力施加到頭部110上的第一多個(gè)牙輪140上，而不是施加在第一多 個(gè)量規(guī)伸縮片115上。 在圖1中，多個(gè)量規(guī)伸縮片115被描述為半球形形狀，然而，在本發(fā)明的一些實(shí)施 例中，量規(guī)伸縮片可以包括任意形狀，包括單個(gè)實(shí)心脊部、突起部、圓筒、盤狀和與圖1中伸 出的量規(guī)伸縮片115A類似的形狀，量規(guī)伸縮片115A從副框架120向外延伸。在一個(gè)或多 個(gè)量規(guī)伸縮片115包括單個(gè)量規(guī)伸縮片的情況下，量規(guī)伸縮片可以包括脊部、突起部、副框 架120的側(cè)向延伸部、副框架120的成形部、圓筒、盤狀部和/或從副框架120側(cè)向延伸的 類似物。在一些實(shí)施例中，第一副框架120可以包括與框架105連接的多個(gè)副框架，且多個(gè) 副框架中的每一個(gè)又與一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片連接。在這種實(shí)施例中，可以具有多個(gè)柔性 元件或與多個(gè)副框架連接的類似元件。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片 115中的一個(gè)或多個(gè)可以被構(gòu)造成在鉆井過程期間接合由圖1的鉆井系統(tǒng)正在被鉆進(jìn)的井 眼的側(cè)壁。 在本發(fā)明的一些方面中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片115中的一個(gè)或多個(gè)可以側(cè)向延
伸到鉆頭100的尺度(gauge)。在一些方面中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片115中的一個(gè)或多個(gè)
可以從副框架120延伸以小于鉆頭100的尺度。在本發(fā)明的前述方面中的一些中，一個(gè)或
多個(gè)量規(guī)伸縮片中的一個(gè)或多個(gè)鉆頭延伸到鉆頭100的小于1-10毫米尺度的范圍。在一
些方面中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片115中的一個(gè)或多個(gè)可以延伸超過鉆頭100的尺度。在
本發(fā)明的前述方面中的一些中，一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片中的一個(gè)或多個(gè)可以延伸超過鉆頭
尺度i-io毫米之間，并且在其它方面中，可以延伸超過鉆頭尺度大于10毫米。 在這里所述的此實(shí)施例和所有其它實(shí)施例中，用于給定副框架的材料的物理特性
(例如，楊氏彈性模量)以及副框架的懸臂結(jié)構(gòu)/連接還可以為多個(gè)量規(guī)伸縮片提供一定量
的柔量。然而，在其它實(shí)施例中，固定連接的副框架還可以是剛性和非柔性的。 圖2顯示本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭200的實(shí)施例的示意圖，除了第一副框架205沒有
16柔性子部分而是相反地通過柔性聯(lián)接器210與框架105可移動(dòng)連接之外，所述鉆頭200類 似于圖1中所示的鉆頭。柔性聯(lián)接器210可以為第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115提供相對(duì)于框架 105和頭部110與圖1中至少類似大小的柔量。 圖3顯示了本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭300的實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭300包括與第 二副框架310連接的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片305之外，所述鉆頭300類似于圖1中所示的鉆 頭，所述第二副框架310與框架105固定連接，并且第二副框架310與框架105可分離地連 接。 —個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片315仍然可以包括第二多個(gè)牙輪320。同時(shí)，第二多個(gè)量規(guī) 伸縮片305可以包括第三多個(gè)牙輪325。第一多個(gè)量規(guī)伸縮片315仍然與第一副框架330 連接，所述第一副框架包括柔性子部分125。 第二副框架310通過這里被示例性地示出為埋頭螺釘聯(lián)接器的可分離聯(lián)接機(jī)構(gòu) 335與框架105連接。圖3中所示的實(shí)施例是副框架如何可以與框架105固定連接，但是還 可以"可分離地連接"的示例。第二副框架310可以包括允許第二副框架與框架105可分 離地連接的多個(gè)子部件。 圖4顯示本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭400的實(shí)施例的示意圖，除了包括柔性子部分125 的副框架已經(jīng)改變之外，鉆頭400類似于圖3中所示的鉆頭。在此實(shí)施例中，第一副框架 405與框架105固定并且不可分離地連接，而第二副框架410通過可分離聯(lián)接機(jī)構(gòu)335與框 架105固定但可分離地連接。 圖5顯示本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭500的實(shí)施例的示意圖，除了兩個(gè)副框架包括柔性 子部分125之外，鉆頭500類似于圖3中所示的鉆頭。第一副框架330和第二副框架505 包括柔性子部分125。同樣地，第二副框架通過可分離聯(lián)接機(jī)構(gòu)335保持與框架105可分離 地連接。 圖6顯示本發(fā)明的具有鉆頭600的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，鉆頭600包括框架 105、頭部110、和與框架105可移動(dòng)連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片115。在此實(shí)施例中，柔 性介質(zhì)605為第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115提供側(cè)向柔量。 圖7顯示本發(fā)明的具有鉆頭700的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，鉆頭700包括框架 105、頭部110、和與第一副框架705可移動(dòng)連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片，所述第一副框架 與框架105固定連接。在此實(shí)施例中，柔性介質(zhì)605以及可能地第一副框架705的物理特 性和懸臂特性可以為第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115提供側(cè)向柔量。 圖8示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭800包括與第二副框架810 連接的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片805之外，鉆頭800類似于圖7中所示的鉆頭，所述第二副框架 與框架105固定連接。第二多個(gè)量規(guī)伸縮片805可以包括第三多個(gè)牙輪815，而第一多個(gè)量 規(guī)伸縮片820可以包括第二多個(gè)牙輪825。 第一多個(gè)量規(guī)伸縮片820通過固定連接的第一副框架830和柔性介質(zhì)835與框架 105連接。在此實(shí)施例中，柔性介質(zhì)835、以及可能地第一副框架830的物理特性和懸臂特 性可以為第一多個(gè)量規(guī)伸縮片820提供側(cè)向柔量。 圖9顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭900具有與框架105固定 連接的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片805之外，鉆頭900類似于圖7中所示的鉆頭。在此實(shí)施例中， 可以減小和/或消除由在圖8中所示的實(shí)施例中的第二副框架810提供的側(cè)向柔量。
圖10顯示本發(fā)明的具有鉆頭1000和偏置機(jī)構(gòu)1005的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，所 述鉆頭包括框架105、頭部110、和與框架105固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片115，其中 頭部110通過撓性聯(lián)接器1010與框架可移動(dòng)連接，并且通過偏置機(jī)構(gòu)1005的致動(dòng)可移動(dòng)。 在鉆頭1000的旋轉(zhuǎn)的具體離散點(diǎn)或旋轉(zhuǎn)范圍期間偏移機(jī)構(gòu)1005的選擇和/或累進(jìn)起動(dòng)可 以允許鉆頭1000被導(dǎo)向通過介質(zhì)并且產(chǎn)生彎曲方向孔洞。 圖11顯示了本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭1100的實(shí)施例的示意圖，除了第一多個(gè)量規(guī)伸 縮片115通過柔性介質(zhì)605與框架105可移動(dòng)連接之外，鉆頭1100類似于圖10中所示的 鉆頭。 圖12顯示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭1200包括與框架105固定 連接的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片805之外，鉆頭1200類似于圖11中所示的鉆頭。
圖13顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭1300包括用于使頭部110 與框架105樞轉(zhuǎn)連接以說明偏移機(jī)構(gòu)1305的致動(dòng)的接頭1305之外，鉆頭1300類似于圖10 中所示的鉆頭。諸如圖13中所示的實(shí)施例允許頭部IIO進(jìn)行角位移，而不是與圖10中所 示的實(shí)施例所發(fā)生的一樣平行偏移頭部110的軸線。 圖14顯示了本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭1400的實(shí)施例的示意圖，除了第一多個(gè)量規(guī)伸 縮片115通過柔性介質(zhì)605與框架105可移動(dòng)連接之外，鉆頭1100類似于圖13中所示的 鉆頭。 圖15顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭1500包括與框架105固 定連接的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片805之外，鉆頭1500類似于圖14中所示的鉆頭。
圖16顯示本發(fā)明的具有鉆頭1600的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，所述鉆頭包括框架 105、頭部110、軸承1605、和與框架105固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片115，其中框架 105被構(gòu)造成與第一轉(zhuǎn)動(dòng)源連接，而頭部IIO被構(gòu)造成通過連接點(diǎn)1610與第二轉(zhuǎn)動(dòng)源連接。 連接點(diǎn)1610允許將流體連接保持到鉆井液通道135。具有圖16中所示的特征的實(shí)施例可 以允許選擇性地將不同和/或類似轉(zhuǎn)速施加到第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115和頭部110。
圖17顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，除了鉆頭1700包括偏置系統(tǒng)1705 之外，鉆頭1700類似于圖16中所示的鉆頭。在一些方面中，偏置系統(tǒng)1705可以允許將振動(dòng) 和/或其它力選擇性地從頭部110傳遞給框架105，由此傳遞給第一多個(gè)量規(guī)伸縮片115。 偏置系統(tǒng)1705在頭部110和框架105的旋轉(zhuǎn)的具體離散點(diǎn)或旋轉(zhuǎn)范圍期間的選擇和/或 累進(jìn)起動(dòng)可以允許鉆頭1700被導(dǎo)向通過介質(zhì)并且產(chǎn)生彎曲方向孔洞。
圖18顯示本發(fā)明的另一個(gè)鉆頭1800的實(shí)施例的示意圖，除了軸承1805包括在其 操作內(nèi)部的偏置系統(tǒng)1810之外，鉆頭1800類似于圖16中所示的鉆頭。偏置系統(tǒng)1810仍 然可以如圖17中所示可控制。 為了清楚和理解的目的已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明。然而，要認(rèn)識(shí)的是在所附權(quán)利要 求的保護(hù)范圍內(nèi)可以進(jìn)行一些改變和修改。
權(quán)利要求
一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)包括框架；頭部，其中所述頭部包括與所述頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪；以及所述頭部與所述框架連接；和第一組量規(guī)伸縮片，其中所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述框架能夠移動(dòng)地連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，還包括第二多個(gè)牙輪，所述第二 多個(gè)牙輪與所述一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，與所述框架能夠移動(dòng)地連 接的所述頭部包括選自下列構(gòu)成的組關(guān)于所述框架具有在大約12千牛頓每毫米與大約16千牛頓每毫米之間的側(cè)向柔量的 頭部；關(guān)于所述框架具有在大約8千牛頓每毫米與大約12千牛頓每毫米之間的側(cè)向柔量的 頭部；關(guān)于所述框架具有在大約6千牛頓每毫米與大約8千牛頓每毫米之間的側(cè)向柔量的頭部；關(guān)于所述框架具有在大約4千牛頓每毫米與大約6千牛頓每毫米之間的側(cè)向柔量的頭 部；和關(guān)于所述框架具有小于大約4千牛頓每毫米的側(cè)向柔量的頭部；
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括第一 副框架，并且其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述第一副 框架固定連接的第一組量規(guī)伸縮片，并且所述第一副框架與所述框架能夠移動(dòng)地連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括第一 副框架，并且其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述第一副 框架固定連接的第一組量規(guī)伸縮片，并且所述第一副框架包括柔性子部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第二組 量規(guī)伸縮片，其中所述第二組量規(guī)伸縮片包括與所述框架固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮 片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第二組 量規(guī)伸縮片，其中所述第二組量規(guī)伸縮片包括一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片并且包括第三多個(gè)牙 輪。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第二組 量規(guī)伸縮片，其中所述第二組量規(guī)伸縮片包括與所述框架能夠移動(dòng)地連接的一個(gè)或多個(gè)量 規(guī)伸縮片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括關(guān)于所述框架具有第一側(cè) 向柔量率的第一組量規(guī)伸縮片；以及與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第二組量規(guī)伸縮片包括關(guān)于所述框架具有第二側(cè)向柔量率的第二組量規(guī)伸縮片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括 與所述框架連接的第一副框架，其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述第一副框架連接的第一組量規(guī)伸縮片； 第二副框架；禾口第二組量規(guī)伸縮片，所述第二組量規(guī)伸縮片包括第三多個(gè)牙輪，其中所述第二組量規(guī) 伸縮片包括與所述第二副框架連接的至少一個(gè)量規(guī)伸縮片。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第一 副框架，并且其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述第一副 框架能夠移動(dòng)地連接的第一組量規(guī)伸縮片，并且所述第一副框架與所述框架能夠移動(dòng)地連 接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中與所述第一副框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括關(guān)于所述框架具有 第一側(cè)向柔量率的第一組量規(guī)伸縮片；以及與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一副框架包括關(guān)于所述框架具有第二側(cè)向柔量 率的第一副框架。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，與所述框架能夠移動(dòng)地連 接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述框架能夠獨(dú)立移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮 片中的每一個(gè)。
14. 一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)包括 用于連接所述鉆頭系統(tǒng)與所述鉆具組合的第一裝置； 用于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)內(nèi)的第二裝置；用于控制所述第二裝置在所述介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的第三裝置；禾口 用于能夠移動(dòng)地連接所述第三裝置與所述第二裝置的第四裝置。
15. 據(jù)權(quán)利要求14所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第一裝置包括框架。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第二裝置包括頭部。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第三裝置包括一個(gè) 或多個(gè)量規(guī)伸縮片。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第四裝置包括所述 第三裝置與所述第二裝置之間的柔性聯(lián)接器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括第 五裝置，所述第五裝置用于控制所述第二裝置在所述介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第五裝置包括與所 述第二裝置連接的導(dǎo)向鉆頭系統(tǒng)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第三裝置包括與所 述第二裝置固定連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第三裝置包括與所 述第二裝置能夠移動(dòng)地連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。
23. —種在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法，其中，所述方法包括以下步驟提供鉆頭，所述鉆頭包括 鉆頭頭部，所述鉆頭頭部具有第一多個(gè)牙輪； 柔性聯(lián)接器，所述柔性聯(lián)接器與所述鉆頭頭部連接；禾口一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片，所述一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片與所述柔性聯(lián)接器連接；以及 抵靠所述井眼的層面旋轉(zhuǎn)所述鉆頭頭部。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法，其中，所述方法還包括以下步驟改變所述柔性聯(lián)接器的柔量特征以改變所述鉆頭在所述介質(zhì)中的方向。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法，其中，所述柔量特征包括在對(duì) 地靜止的方向上的柔量的水平。
26. —種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)包括 框架；頭部，其中所述頭部包括與所述頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪；以及 所述頭部與所述框架能夠移動(dòng)地連接；禾口第一組量規(guī)伸縮片，其中，所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述框架固定連接的一個(gè)或 多個(gè)量規(guī)伸縮片。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第一組量規(guī)伸縮片 包括第二多個(gè)牙輪。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，與所述框架能夠移動(dòng)地 連接的所述頭部包括選自下列構(gòu)成的組關(guān)于所述框架具有小于大約16千牛頓每毫米側(cè)向柔量的頭部； 關(guān)于所述框架具有小于大約8千牛頓每毫米側(cè)向柔量的頭部；禾口 關(guān)于所述框架具有小于大約4千牛頓每毫米側(cè)向柔量的頭部；
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括偏 移機(jī)構(gòu)，所述偏移機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成相對(duì)于所述框架移動(dòng)所述頭部。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述偏移機(jī)構(gòu)還被構(gòu)造 成在所述鉆頭系統(tǒng)繞著所述鉆頭系統(tǒng)的軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使所述頭部在大致恒定側(cè)向方 向上相對(duì)于所述框架移動(dòng)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括偏 移機(jī)構(gòu)，所述偏移機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成防止所述頭部相對(duì)于所述框架在一個(gè)或多個(gè)方向上移動(dòng)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述偏移機(jī)構(gòu)被進(jìn)一步 構(gòu)造成在所述鉆頭系統(tǒng)繞著所述鉆頭系統(tǒng)的軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使所述頭部在大致恒定側(cè) 向方向上相對(duì)于所述框架移動(dòng)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述偏移機(jī)構(gòu)被進(jìn)一步構(gòu)造成在所述鉆頭系統(tǒng)繞著所述鉆頭系統(tǒng)的軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，防止所述頭部相對(duì)于所述框架在一個(gè)或多個(gè)大致恒定側(cè)向方向上移動(dòng)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括柔 性聯(lián)接器，并且其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述頭部包括與所述柔性聯(lián)接器連接的頭部，且所述柔性聯(lián)接器與所述框架連接。
35. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括用于樞轉(zhuǎn)地連接所述頭部與所述框架的接頭。
36. —種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)包括框架；頭部，其中所述頭部包括與所述頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪；以及所述頭部與所述框架能夠移動(dòng)地連接；禾口第一組量規(guī)伸縮片，其中所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述框架能夠移動(dòng)地連接的一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第一組量規(guī)伸縮片包括第二多個(gè)牙輪。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括第一副框架，并且其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述第一副框架固定連接的第一組量規(guī)伸縮片，且所述第一副框架與所述框架能夠移動(dòng)地連接。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括第一副框架，并且其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述第一副框架固定連接的第一組量規(guī)伸縮片，且所述第一副框架包括柔性子部分。
40. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第二多個(gè)量規(guī)伸縮片，其中所述第二多個(gè)量規(guī)伸縮片與所述框架固定連接。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述第二多個(gè)量規(guī)伸縮片包括第三多個(gè)牙輪。
42. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第二多個(gè)量規(guī)伸縮片，其中所述第二多個(gè)量規(guī)伸縮片與所述框架能夠移動(dòng)地連接。
43. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第二多個(gè)量規(guī)伸縮片，其中所述第二多個(gè)量規(guī)伸縮片包括第三多個(gè)牙輪。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括關(guān)于所述框架具有第一側(cè)向柔量率的第一組量規(guī)伸縮片；以及與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第二多個(gè)量規(guī)伸縮片包括關(guān)于所述框架具有第二側(cè)向柔量率的第二多個(gè)量規(guī)伸縮片。
45. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中所述鉆頭系統(tǒng)還包括第一副框架，并且其中與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述第一副框架能夠移動(dòng)地連接的第一組量規(guī)伸縮片，且所述第一副框架與所述框架能夠移動(dòng)地連接。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中與所述第一副框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括關(guān)于所述框架具有第一側(cè)向柔量率的第一組量規(guī)伸縮片；以及與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一副框架包括關(guān)于所述框架具有第二側(cè)向柔量率的第一副框架。
47. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，與所述框架能夠移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片包括與所述框架能夠獨(dú)立移動(dòng)地連接的所述第一組量規(guī)伸縮片中的每一個(gè)。
48. —種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)包括用于連接所述鉆頭系統(tǒng)與所述鉆具組合的第一裝置；用于縱向鉆進(jìn)到介質(zhì)內(nèi)的第二裝置；用于控制所述第二裝置在所述介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)的第三裝置；禾口用于能夠移動(dòng)地連接所述第二裝置與所述第一裝置的第四裝置。
49. 據(jù)權(quán)利要求48所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第一裝置包括框架。
50. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第二裝置包括頭部。
51. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第三裝置包括多個(gè)量規(guī)伸縮片。
52. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第四裝置包括所述第二裝置與所述第一裝置之間的柔性聯(lián)接器。
53. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述鉆頭系統(tǒng)還包括第五裝置，所述第五裝置用于控制所述第二裝置在所述介質(zhì)中的側(cè)向移動(dòng)。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第五裝置包括偏移機(jī)構(gòu)，所述偏移機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成使所述第二裝置相對(duì)于所述第一裝置移動(dòng)。
55. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)，其中，所述第五裝置包括偏移機(jī)構(gòu)，所述偏移機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成防止所述第二裝置在一定方向上相對(duì)于所述第一裝置移動(dòng)。
56. —種在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法，其中，所述方法包括以下步驟提供鉆頭，所述鉆頭包括鉆頭頭部，所述鉆頭頭部具有第一多個(gè)牙輪；框架，所述框架與所述鉆頭頭部能夠移動(dòng)地連接；禾口一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片，所述一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片與所述框架連接；以及抵靠所述井眼的層面旋轉(zhuǎn)所述鉆頭頭部。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法，其中，所述鉆頭還包括偏移機(jī)構(gòu)，并且所述方法還包括以下步驟起動(dòng)所述偏移機(jī)構(gòu)以使所述鉆頭頭部相對(duì)于所述框架移動(dòng)。
58. 根據(jù)權(quán)利要求57所述的在介質(zhì)中鉆進(jìn)井眼的方法，其中，所述使所述鉆頭頭部相對(duì)于所述框架移動(dòng)的步驟包括以下步驟在對(duì)地靜止的方向上移動(dòng)所述鉆頭頭部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鉆具組合的鉆頭系統(tǒng)。鉆頭系統(tǒng)可以包括框架、頭部和一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片。頭部可以包括與頭部的端部連接的第一多個(gè)牙輪，并且頭部可以與框架連接。一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以包括第二多個(gè)牙輪，并且一個(gè)或多個(gè)量規(guī)伸縮片可以與框架可移動(dòng)地連接。
文檔編號(hào)E21B10/62GK101784747SQ200880103122
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者杰弗里·當(dāng)頓, 約翰·庫克, 阿什利·約翰遜 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司