/或其它參數(shù)的高帶寬測(cè)量的鉆井力學(xué)模塊形式的控制模塊66。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)動(dòng)控制系統(tǒng)38被構(gòu)造為伺服泥漿馬達(dá)時(shí)，扭矩輸出數(shù)據(jù)可用于有泥漿馬達(dá)的反饋布置中，以在鉆柱的一些其它部分處實(shí)現(xiàn)所期望的鉆探扭矩或速度。
[0090]致動(dòng)控制系統(tǒng)38還可被設(shè)計(jì)有用于控制各種系統(tǒng)部件(例如，轉(zhuǎn)子、定子套、鉆鋌區(qū)段和/或其它部件)的相互作用的各種制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)。在一些應(yīng)用中，制動(dòng)機(jī)構(gòu)64,74中的至少一個(gè)或類(lèi)似附加制動(dòng)系統(tǒng)可被向外定向，以經(jīng)由與周?chē)阊劬哪Σ炼谥聞?dòng)控制系統(tǒng)38上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)阻力。舉例來(lái)說(shuō)，這樣的制動(dòng)系統(tǒng)將制動(dòng)元件(例如，制動(dòng)墊)定向而向外延伸，以與周?chē)阊劬谙嗷プ饔?，產(chǎn)生對(duì)著周?chē)阊劬诘呐まD(zhuǎn)阻力。各種制動(dòng)系統(tǒng)可沿著定子系統(tǒng)48定位、定位于定子系統(tǒng)48上方和/或下方。在操作中，對(duì)著裸眼井壁作用的制動(dòng)系統(tǒng)可被控制，以將不需要的能量從鉆桿和井下組件中排出，從而將致動(dòng)控制系統(tǒng)38 (例如伺服泥漿馬達(dá))從執(zhí)行該任務(wù)中釋放出來(lái)。制動(dòng)機(jī)構(gòu)64、74中的每一個(gè)和任何附加制動(dòng)機(jī)構(gòu)可經(jīng)由控制模塊66、經(jīng)由地面控制或經(jīng)由井下和地面控制的組合來(lái)控制。
[0091]致動(dòng)控制系統(tǒng)38可被利用于控制各種應(yīng)用中的許多類(lèi)型的部件的致動(dòng)，如上文所述。以附加示例的方式，致動(dòng)控制系統(tǒng)38可被用于控制安裝于轉(zhuǎn)子(例如，轉(zhuǎn)子46)的端部處的部件。在這樣的實(shí)施例中，致動(dòng)控制系統(tǒng)可被用于控制安裝于轉(zhuǎn)子46的端部處的閥的致動(dòng)，并且該控制可經(jīng)由無(wú)線(xiàn)通信或其它適當(dāng)?shù)倪b測(cè)技術(shù)來(lái)完成。
[0092]另外，致動(dòng)控制系統(tǒng)38可利用具有定子套50的旋轉(zhuǎn)定子套系統(tǒng)44，以抑制鉆柱的振動(dòng)。在一些應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)的定子套系統(tǒng)44還可以可控制的方式致動(dòng)，以用作定向器。在一些應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)定子套系統(tǒng)44可被用作攪動(dòng)器，或該系統(tǒng)可聯(lián)接到被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生電的部件。進(jìn)一步以舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)鉆探時(shí)和當(dāng)離開(kāi)底部時(shí)，可采用旋轉(zhuǎn)定子套系統(tǒng)44來(lái)控制鉆頭的負(fù)載、扭矩和/或速度，以減小回旋或以其它方式改進(jìn)鉆頭的操作。旋轉(zhuǎn)定子套系統(tǒng)44還可被用于產(chǎn)生便于遙測(cè)使用的能量。
[0093]本文中所述的實(shí)施例還可逆向地用于各種泵送應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，軸58可被用作用于致動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器。如果致動(dòng)控制系統(tǒng)38包括兩個(gè)馬達(dá)，那么一些實(shí)施例和應(yīng)用可利用在相反旋轉(zhuǎn)方向上的馬達(dá)的操作。另外，旋轉(zhuǎn)定子套50可用于鉆桿或鉆鋌內(nèi)的維護(hù)。舉例來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)定子50可用于鉆頭軸伺服或發(fā)電機(jī)中。各種其它使用和應(yīng)用也可受益于致動(dòng)控制系統(tǒng)38的控制能力。
[0094]取決于應(yīng)用，致動(dòng)控制系統(tǒng)也可利用在數(shù)個(gè)配置和布置中的各種螺桿系統(tǒng)。螺桿系統(tǒng)可單獨(dú)地或組合地用作莫諾式馬達(dá)或泵。在鉆井應(yīng)用和其它井下應(yīng)用中，螺桿系統(tǒng)或多個(gè)系統(tǒng)可以是由鉆探泥漿流或由另一類(lèi)型的致動(dòng)流體提供動(dòng)力的泥漿馬達(dá)或泥漿泵的形式。在許多應(yīng)用中，泥漿馬達(dá)可利用薄壁馬達(dá)技術(shù)，然而，可利用各種定子、轉(zhuǎn)子和/或鉆鋌設(shè)計(jì)。另外，可以數(shù)個(gè)類(lèi)型的配置構(gòu)造和布置各種類(lèi)型的制動(dòng)機(jī)構(gòu)?？梢砸簤?、電地或通過(guò)其它適當(dāng)技術(shù)為制動(dòng)機(jī)構(gòu)供動(dòng)力的。另外，可采用各種控制系統(tǒng)(例如，基于微處理器的控制系統(tǒng))來(lái)控制螺桿系統(tǒng)或多個(gè)系統(tǒng)。還可在各種傳感器系統(tǒng)中采用許多類(lèi)型的傳感器，以為控制系統(tǒng)提供關(guān)于例如角速度和扭矩輸出的數(shù)據(jù)。本文中已描述了莫諾馬達(dá)的原理，然而，相同的構(gòu)思適用于利用渦輪馬達(dá)原理的類(lèi)似實(shí)施例。在其中已使用兩個(gè)或多個(gè)馬達(dá)的應(yīng)用中，舉例來(lái)說(shuō)，所述馬達(dá)中的至少一個(gè)可被構(gòu)造成根據(jù)渦輪馬達(dá)的原理運(yùn)行。
[0095]盡管上文已詳細(xì)地描述了系統(tǒng)和方法的幾個(gè)實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于了解，在不實(shí)質(zhì)地背離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，許多修改是可能的。因此，這些修改意在包含于如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于控制致動(dòng)的系統(tǒng)，包括: 鉆鋌； 定子套，所述定子套可旋轉(zhuǎn)地安裝于所述鉆鋌中； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝于所述定子套中，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子套的旋轉(zhuǎn)與在所述轉(zhuǎn)子與所述定子套之間通過(guò)的流體的體積置換具有關(guān)聯(lián)；和 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)控制所述定子套相對(duì)于所述鉆鋌的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆鋌安裝于鉆柱中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子的可致動(dòng)部件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括聯(lián)接到所述定子套的可致動(dòng)部件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 第二定子套；和 第二轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括壓力致動(dòng)的制動(dòng)器，所述壓力致動(dòng)的制動(dòng)器選擇性地減小所述定子套與所述鉆鋌之間的滑移。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括電致動(dòng)的制動(dòng)器，所述電致動(dòng)的制動(dòng)器選擇性地減小所述定子套與所述鉆鋌之間的滑移。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括多個(gè)摩擦板，所述定子套抵靠著所述多個(gè)摩擦板移動(dòng)，以減小所述定子套與所述鉆鋌之間的滑移。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括泥漿馬達(dá)，所述泥漿馬達(dá)選擇性地減小所述定子套與所述鉆鋌之間的滑移。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括在所述定子套與所述鉆鋌之間作用的磁流變流體。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器被定位成檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子和所述定子套中的至少一個(gè)的扭矩和角速度。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括螺旋形外部表面，且所述定子包括相應(yīng)的螺旋形內(nèi)部表面。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括電磁制動(dòng)器，所述電磁制動(dòng)器可致動(dòng)以選擇性地減小所述定子套與所述鉆鋌之間的滑移。14.一種用于控制部件的致動(dòng)的系統(tǒng)，包括: 定子; 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝于所述定子中，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)與在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間通過(guò)的流體的體積置換相應(yīng)； 流體旁路；和 流量控制系統(tǒng)，所述流量控制系統(tǒng)聯(lián)接到所述旁路，以控制被轉(zhuǎn)向通過(guò)所述旁路的流體量，而非在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間流動(dòng)的流體量。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述旁路延伸通過(guò)所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)部。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述旁路被定向成將流體引導(dǎo)入井眼環(huán)空中。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子和所述定子是鉆柱的一部分，且所述旁路被定向成將流體導(dǎo)回入所述鉆柱中。18.一種用于在井眼中提供控制的方法，包括: 提供具有協(xié)作表面的轉(zhuǎn)子和定子套，以使得所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子套的旋轉(zhuǎn)取決于在所述轉(zhuǎn)子與所述定子套之間通過(guò)的流體的體積置換； 在鉆鋌內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地安裝所述定子套，以使所述定子套能夠被允許在所述轉(zhuǎn)子與所述定子套之間通過(guò)的流體的所述體積置換期間相對(duì)于所述鉆鋌旋轉(zhuǎn)；和 控制所述定子套與所述鉆鋌之間的滑移量，以形成控制所述轉(zhuǎn)子與所述定子套之間的相對(duì)動(dòng)作的井下致動(dòng)控制系統(tǒng)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，控制步驟包括:控制通過(guò)所述轉(zhuǎn)子和所述定子套的所述流體的旁路流量。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，控制步驟進(jìn)一步包括:控制所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述鉆鋌的扭矩和角向旋轉(zhuǎn)中的至少一個(gè)。21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使用所述轉(zhuǎn)子、所述定子套和所述鉆鋌作為液壓馬達(dá)。22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在井下鉆探操作中使用所述轉(zhuǎn)子、所述定子套和所述鉆鋌。23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括結(jié)合所述井下致動(dòng)控制系統(tǒng)利用地面控制系統(tǒng)。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:采用在所述地面控制系統(tǒng)與所述井下致動(dòng)控制系統(tǒng)之間的雙向遙測(cè)系統(tǒng)。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，采用步驟包括:采用具有有線(xiàn)鉆桿的所述雙向遙測(cè)系統(tǒng)。26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，控制步驟包括利用制動(dòng)機(jī)構(gòu)。27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，控制步驟包括利用多個(gè)制動(dòng)機(jī)構(gòu)。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:利用所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)以抵靠著周?chē)郛a(chǎn)生扭轉(zhuǎn)阻力。29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:利用安裝于所述鉆鋌上的控制系統(tǒng)部件，控制經(jīng)由無(wú)線(xiàn)通信與所述轉(zhuǎn)子聯(lián)接的部件。30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，控制步驟包括以下各項(xiàng)中的至少一個(gè):抑制鉆柱的振動(dòng)、定向部件、利用部件攪動(dòng)、利用部件推進(jìn)、發(fā)電、控制鉆探部件上的負(fù)載、給遙測(cè)系統(tǒng)提供動(dòng)力、給泵提供動(dòng)力和給井下部件提供動(dòng)力。31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，提供步驟包括:提供多個(gè)轉(zhuǎn)子和多個(gè)定子套，以形成一對(duì)螺桿馬達(dá)；和在相反的旋轉(zhuǎn)方向上操作所述馬達(dá)。
【專(zhuān)利摘要】一種技術(shù)通過(guò)利用轉(zhuǎn)子和相應(yīng)定子系統(tǒng)幫助對(duì)裝置的致動(dòng)的控制。轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝于定子系統(tǒng)中，且轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)與在轉(zhuǎn)子與定子系統(tǒng)之間通過(guò)的流體的體積置換相關(guān)?？刂葡到y(tǒng)被采用于控制轉(zhuǎn)子的角位移和/或扭矩和/或流到轉(zhuǎn)子的流體的流量。
【IPC分類(lèi)】F03B13/02, E21B4/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104937208
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380070820
【發(fā)明人】G·C·唐頓
【申請(qǐng)人】普拉德研究及開(kāi)發(fā)股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2013年12月16日
【公告號(hào)】CA2897471A1, EP2935753A1, WO2014099783A1