CN106030021A - 钻柱元件及相关设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于钻孔钻进的钻柱元件，所述钻柱元件包括：主体；及流量控制机构，其中所述钻柱元件限定第一孔口、另一孔口及一通道，所述通道构造用以在第一孔口和另一孔口之间提供流体流动路径，所述第一和另一孔口提供围绕钻柱元件的空间及通道之间的流体连通，并且流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过通道的流体流动，在第二工作模式下允许通过通道的流体流动。

Description

钻柱元件及相关设备和方法

发明内容

本发明的实施例涉及一种可用于油井或气井钻探的钻柱元件如钻柱稳定器以及相关的底部钻具组件、钻柱、钻探设备、改装方法、计算机程序、以及非暂时性计算机可读介质。

在石油或天然气井的井筒钻探中，位于钻杆(或“钻柱”)远端处的钻头旋转以穿过地面切削出井筒。

通常，钻头的旋转可以部分地由位于钻头上的“泥浆马达”驱动，所述泥浆马达构成钻柱的一部分。泥浆马达接收钻井液(通常称为“泥浆”)，所述钻井液从表面通过钻杆输送。钻井液的运动由合适的机构转换为钻头的旋转运动，所述合适的机构如用于通过泥浆马达的流体的螺旋流动路径，通过泥浆马达的流体在连结到钻头的泥浆马达的一部分上施加旋转力。

该钻井液通过钻柱向钻头传递，并离开钻柱向其远端(通常位于钻头处)传递。因此，钻井液被排到井筒。然后，流体沿井筒绕钻柱上行至表面(因为更多钻井液在表面泵压钻柱以驱动钻头进一步旋转)。

本领域技术人员可以理解，钻井液也用于其它用途，包括润滑以及将切削材料从井筒远端向表面运输。

可以理解，该泥浆马达为“井下马达”形式，该马达是钻柱的一部分，在使用期间位于井筒中。这种马达包括例如涡轮马达(其中流体通过一系列涡轮叶片驱动旋转运动)和正排量马达(其中转子和定子协同构型使得通过马达泵送的流体会导致转子相对于定子旋转)。

在传统系统中，钻头从钻柱的近端旋转(即一般在地面或朝向地面)，这类系统能够包括或也能够不包括泥浆马达。相应地，该系统可包括一个或多个马达(可以是电驱动马达)，所述马达支承在地面上方或在地面上，并且机械地连结到钻柱。这种系统可以是顶部驱动系统，其中所述或每个马达悬浮在钻柱上方并机械地连结到其上。或者，这种系统可以是基于回转台的系统，在该系统中，钻柱的旋转由回转台驱动，所述回转台通常相邻于井筒放置，基本上位于地面水平(但可能与地面隔开一个或多个系统其它组件)。

在钻井作业期间，需要将钻柱保持在井筒中的期望位置，以便钻头在地面上作用以在所需方向上切削井筒。通常需要使钻柱位于井筒中央。

一个或多个稳定器提供为钻柱的一部分以将钻柱与井筒的壁隔开，以将钻柱保持在井筒内的所需位置。所述一个或多个稳定器也可结合旋转导向工具使用，其中钻柱的一部分与井筒的壁隔开，但钻头本身可向井筒的壁导向。

稳定器可采取许多不同的形式，但通常包括从钻柱向井筒壁径向延伸的部件，使得它们接触井筒壁以限制钻柱在井筒中的横向运动。

钻柱必须允许轴向移动，这样钻井作业基本不会受稳定器阻碍，稳定器必须允许钻井液在钻柱与井筒壁之间流动至表面。

井筒的不具有套管的部分(即通常沿井筒固定就位以在井筒壁将地面与井筒内部分开的管)称为“开孔”。

在开孔中的井筒壁处的地面部分地由穿过井筒壁与钻柱之间(当其沿井筒上行时)的钻井液稳固。这种泥浆对井筒壁施加一力，以抵抗井筒壁的部分向井筒的开孔中坍塌。此外，钻井液中的流体可以在例如地面可渗透的地方穿入地面，留下从钻井液积聚的“泥浆”。这种泥浆或滤饼形成井筒壁上的薄层，其有助于井筒壁的稳固。

尽管如此，井筒地面的部分可能部分地坍塌到井筒，并可能由钻井液携载并随着钻头挖掘的切削物从井筒的远端沿井筒向上行进。

为了允许钻井液通过，稳定器通常包括细长构件，其沿钻柱的长度(以及径向)延伸。每个这样的部件与其邻近的部件隔开，以允许钻井液在部件之间通过。

但是如果在稳定器附近有碎屑积聚，就会阻碍甚至阻止钻柱相对于井筒的轴向运动。这类积聚可能会因来自地面的材料塌陷到井筒和/或因钻头动作导致切削物而发生。这种情况可能会因对用于地面(井筒钻过该地面)的钻井液的适当形式的不当选择而恶化。

在一些井筒中，围绕一部分井筒的地面可能会膨胀(例如由于钻井液的吸收)。此外，地面中的这些和其它材料会因包围材料的重量而压入井筒，从而增加井筒中碎屑的数量。井筒壁的材料的碎裂也会由围绕井筒的地面中的超压地层、钻井液的不当选择、包围材料对钻井液的吸收等而导致。

这通常称为“封严”，通常发生在稳定器区域(碎屑塞在钻柱与井筒壁之间并且难以由钻柱的稳定器移除)。

钻柱的封严可能会导致钻柱卡住。这阻止了钻柱从井筒移除和/或井筒的持续钻进。

在这种情况下，钻井液往往会被碎屑限制并阻止移动经过一个或多个稳定器。因此，钻柱的任何轴向运动(以及由此的形成钻柱一部分的稳定器)需要钻井液被压缩或扩充。这将产生液压锁紧效应，其进一步抑制钻柱在井筒中的轴向运动。在这样的事件中，钻柱的旋转也可因许多不同的因素而被抑制或基本阻止，所述因素包括由于钻井液停止输送(以防止过大的流体压力)而在钻头和/或稳定器处(或沿钻柱的其它位置)增大的摩擦，和/或封严处的钻柱与井筒壁之间的材料的压缩。

卡住的钻柱可能难以(或也许不可能)移除。移除卡住的钻柱所需的时间也导致显著的额外费用。

同样的问题也适用于其它钻孔和其它钻柱元件的使用。

因此，需要提供一种机构和方法，通过这种机构和方法，卡住的钻柱能够更容易地从钻孔移除。

因此，本发明旨在改善与现有技术相关联的一个或多个问题。

本发明一方面提供了一种用于钻孔钻进的钻柱元件，所述钻柱元件包括：主体；及流量控制机构，其中，钻柱元件限定第一孔口、另一孔口和一通道，所述通道构造用以提供第一孔口与另一孔口之间的流体流动路径，第一孔口及另一孔口提供围绕钻柱元件的空间与通道之间的流体连通，并且流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过所述通道的流体流动，并在第二工作模式下允许通过所述通道的流体流动。

所述通道可以是流体减压通道，使得通过所述流体减压通道的流体流配置用以提供用于绕过所述钻孔的壁与钻柱元件之间的空间的一部分的流体流的路径。

所述流体减压通道能够提供从所述主体的第一部分到所述主体的第二部分的流体流动路径，第一部分和第二部分由稳定部件部隔开，一个或多个稳定部件从所述稳定部件部开始延伸。

所述通道能够包括清洗液通道，使得通过另一孔口的流体流配置用以清洗所述钻柱元件的至少一部分。

所述钻柱元件可以是钻柱稳定器，并且所述钻柱元件的至少一部分为所述钻柱元件的稳定部件部的一部分，其中所述稳定部件部包括一个或多个稳定部件。

所述流量控制机构包括与所述第一孔口和/或另一孔口相关联的阀和盖中的至少一个。

每个阀或盖构造用以抑制或者基本阻止所述流体流通过所述相关联的孔口进入所述通道。

所述流量控制机构在所述第一和第二工作模式之间由所述第一孔口和/或另一孔口附近的超出阈值流体压力的流体压力促动。

所述流量控制机构能够包括一个或多个爆破隔膜。

所述流量控制机构为一次性可促动机构，使得所述机构能够从所述第一工作模式促动至所述第二工作模式，并且不能不经过更换返回至所述第一工作模式。

所述流量控制机构为多次可促动机构，使得所述机构能够从所述第一工作模式促动至所述第二工作模式，并且能够不经过更换返回至所述第一工作模式。

所述流量控制机构能够构造用以不需要将所述钻柱元件从钻孔移除而返回至第一工作模式。

所述钻柱元件能够包括另外的流量控制机构并且限定另外的孔口和清洗液通道，其中所述另外的流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过所述清洗液通道的流体流动，并且在第二工作模式下允许通过所述清洗液通道的流体流动，并且其中通过所述另外的孔口的流体流动构造用以清洗所述钻柱元件的至少一部分。

所述另外的流量控制机构能够包括与所述另外的孔口相关联的阀和盖中的至少一个。

所述另外的流量控制机构的每个阀或盖能够构造用以抑制或基本阻止所述流体流通过相关联的孔口进入所述清洗液通道。

所述另外的流量控制机构能够在第一工作模式和第二工作模式之间由另外的孔口附近的超出阈值流体压力的流体压力所促动。

所述另外的流量控制机构包括一个或多个爆破隔膜。

所述另外的流量控制机构为一次性可促动机构，使得所述机构能够从第一工作模式促动至第二工作模式，并且不能不经过更换返回至第一工作模式。

所述另外的流量控制机构为多次可促动机构，使得所述机构能够从第一工作模式促动至第二工作模式，并且能够不经过更换返回至第一工作模式。

所述另外的流量控制机构构造用以不需要将所述钻柱元件从所述钻孔移除而返回至第一工作模式。

所述钻柱元件可以是钻柱稳定器，并且所述钻柱元件还包括：从所述主体延伸的一个或多个稳定部件，所述或每个稳定部件构造用以邻接所述钻孔的壁。

所述钻柱元件还包括第一附接部分和第二附接部分，所述第一附接部分和所述第二附接部分构造用于附接至相应的第一和第二另外的钻柱元件。

所述主体还限定中心孔。

所述通道能够从所述主体的第一末端延伸至第二末端。

所述钻柱元件可包括多个通道，所述多个通道位于相应的多个第一和另一孔口之间。

所述多个第一孔口和/或所述多个另一孔口围绕所述钻柱元件的圆周间隔开。

所述通道能够包括第一通道部分和第二通道部分，其中所述第一和第二通道部分相对于所述主体的纵向轴线以各自的角度倾斜，并且所述第一和第二通道部分交叉以形成所述通道的至少一部分。

所述通道能够包括弯曲部分。

本发明另一方面提供了一种底部钻具组件，包括钻柱元件。

本发明另一方面提供了一种钻柱，包括钻柱元件。

本发明另一方面提供了一种用于钻探油井或气井的钻探设备，所述钻探设备包括至少一个钻柱元件。

本发明另一方面提供了一种改装用于钻孔钻进的钻柱元件的方法，所述方法包括：提供具有主体的钻柱元件；加工出一通过所述钻柱元件的至少一部分的通道，所述通道提供第一孔口和另一孔口之间的流体流动路径；以及将流量控制机构装配至所述钻柱元件，所述流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过所述通道的流体流动，并且在第二工作模式下允许通过所述通道的流体流动。

所述钻柱元件可以是钻柱稳定器，所述钻柱稳定器包括一个或多个从所述主体延伸的稳定部件，所述或每个稳定部件构造用以邻接钻孔的壁。

本发明另一方面提供了一种非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的指令，所述指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：接收钻柱元件的尺寸；接收表示用于加工所述钻柱元件的加工工具的限度的一个或多个加工工具限度；限定第一孔口位置和另一孔口位置；以及基于所述钻柱元件的尺寸以及所述一个或多个加工工具限度，限定处于所述第一孔口位置和所述另一孔口位置之间的通道。

所述非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的另外的指令，所述另外的指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：控制加工工具以在所述钻柱元件中加工出从所述第一孔口至另一孔口的所限定的通道。

所述非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的另外的指令，所述另外的指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：基于所述钻柱元件的尺寸、所述一个或多个加工工具限度以及一个或多个流量控制机构约束条件限定第一孔口位置、另一孔口位置和/或通道，其中所述一个或多个流量控制机构约束条件限定用以允许流量控制机构到所述钻柱元件的装配的一个或多个需求量。

所述非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的另外的指令，所述另外的指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：接收关于所述钻柱元件的预期用途的信息；以及使用所接收的信息来确定流量控制机构和/或所述通道的一个或多个属性。

所述非暂时性计算机可读介质，其中所述钻柱元件为钻柱稳定器。

本发明另一方面提供了一种用在油井或气井的钻孔钻进中的钻柱稳定器，所述钻柱稳定器包括：主体；从所述主体延伸的一个或多个稳定部件，所述或每个稳定部件构造用于邻接井筒的壁；以及流量控制机构，其中所述钻柱稳定器限定第一孔口、第二孔口和流体减压通道，所述流体减压通道构造用以提供第一孔口和第二孔口之间的流体流动路径，所述流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过所述流体减压通道的流体流动，在第二工作模式下允许通过流体减压通道的流体流动。

本发明另一方面提供了一种油井或气井的钻孔钻进的钻柱元件的改装方法，所述方法包括：提供具有主体的钻柱元件；通过所述钻柱元件的至少一部分加工流体减压通道，所述流体减压通道提供第一孔口和第二孔口之间的流体流动路径；将流量控制机构装配至钻柱元件，所述流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过流体减压通道的流体流动，并在第二工作模式下允许通过流体减压通道的流体流动。

本发明另一方面提供了一种非暂时性计算机可读介质，其具有存储于其上的指令，所述指令由计算设备处理时配置用以促使计算设备执行以下操作：接收钻柱元件的尺寸；接收代表加工钻柱元件的加工工具的限度的一个或多个加工工具限度；限定第一孔口位置和第二孔口位置；并且基于钻柱元件的尺寸和所述一个或多个加工工具限度限定第一孔口位置与第二孔口位置之间的流体减压通道。

附图说明

下面将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1示出钻柱稳定器的实施例的简化的截面视图；

图2示出包括钻柱稳定器的钻柱的实施例；

图3示出钻柱稳定器的实施例的简化的截面视图，所述钻柱稳定器位于钻孔中，其中封严事件开始发生；

图4示出钻柱稳定器的实施例的简化的截面视图，所述钻柱稳定器位于钻孔中，其中已发生封严事件；

图5示出包括钻柱稳定器的钻探设备的实施例；

图6示出计算设备的实施例；

图7示出钻柱稳定器的实施例的简化的截面视图；

图8示出钻柱稳定器的实施例的简化的截面视图的放大部分；

图9示出钻柱稳定器的实施例的简化的截面视图的放大部分；

图10示出一实施例中的钻柱稳定器；

图11示出一实施例中的过滤构件的截面；以及

图12示出一实施例中的钻柱稳定器的截面视图。

具体实施方式

参照图1，本发明的一个实施例包括钻柱稳定器1。钻柱稳定器1能够构造用于油井和/或气井的钻探或其它钻孔作业，其中流体在钻孔和钻柱2(见图2)之间流过，因此如果流体通道被禁止，则有液压锁紧的风险。

钻柱稳定器1包括主体11，主体11能够具有大体上圆形截面形状。主体11能够是细长的并且构造用以附接至钻柱2的一个或多个元件。同样地，主体11可包括第一附接部12，其位于主体11的第一末端处。主体11可进一步包括在主体11的第二末端处的第二附接部13(第一末端和第二末端彼此相对跨过主体11的长度)。

第一附接部12(如果提供的话)被构造为附接到钻柱2的第一钻柱元件21的相应的附接部，第二附接部13(如果提供的话)被构造为附接到钻柱2的第二钻柱元件22的相应的附接部。因此，钻柱稳定器1可以集成到钻柱2，大体位于第一和第二钻柱元件21、22之间。在实施例中，第一钻柱元件21是相对于钻柱稳定器1远离于钻柱2的钻头23的元件，第二钻柱元件22是相对于钻柱稳定器1接近于钻头23的元件。换句话说，在实施例中，钻柱2用以钻探大体垂直进入地面的井筒，第一钻柱元件21位于钻柱稳定器1的上方，第二钻柱元件22位于钻柱稳定器1的下方。

可以意识到，第一和/或第二钻柱元件21、22可分别包括多个子元件或部件。此外，可以理解，第一和第二钻柱元件21、22仅以示例方式描述，钻柱2可包括其它未描述的元件。

第一附接部12可包括具有内螺纹的凹型元件，该内螺纹构造用以与第一钻柱元件21的对应附接部的凸型元件(具有外螺纹的凸型元件)进行配合。第二附接部13可包括具有外螺纹的凸型元件，该外螺纹构造为与第二钻柱元件22的对应的附接部的凹型元件(具有内螺纹的凹型元件)进行配合。

凸型元件(第二附接部13和/或第一钻柱元件21的)可以是锥形的，使得凸型元件的远端的外部直径大于凸型元件的近端的外部直径。凹型元件(第一附接部12和/或第二钻柱元件22的)可以是锥形的，使得凹型元件的远端的内部直径大于凹型元件的近端的内部直径。

凸型和凹型元件可以分别是本领域已知的如“销”和“箱”。

在实施例中，第一附接部12的凹型元件构造用以接收并接合与第二附接部13的凸型元件同一类型及构造的凸型元件。这种构造允许钻柱2的可互换的元件(包括钻柱稳定器1)进行相对容易的互换和重新排序。

在一些实施例中，钻柱稳定器1具有在第一附接部12处的第一螺纹结构和第二附接部13处的第二螺纹结构。第一和第二螺纹结构在螺纹角度、大直径、小直径、间距、导线和螺纹中径中的一个或多个方面可以互不相同。因此，在一些实施例中，钻柱稳定器1可以用为转换器以允许钻柱元件21、22相对于同一钻柱2的其它钻柱元件21、22利用不同附接部附接。

钻柱稳定器1可形成钻柱2的底部钻具组件3的一部分。底部钻具组件3可包括钻头23并且大体上为钻柱2的一部分，邻近钻头23。

底部钻具组件3可包括多个这样的钻柱稳定器1。在一些实施例中，第一和/或第二钻柱元件21、22可包括另一这样的钻柱稳定器1。钻柱2可包括两个或两个以上的钻柱稳定器1。在一些实施例中，钻柱2包括一到三个钻柱稳定器1。

在一些实施例中，钻头23直接连结到这样的钻柱稳定器1。在这些(和其他)实施例中，第一和第二附接部12、13可均包括凹型或凸型元件(换句话说，钻柱稳定器1可具有两个凹型附接部12、13或两个凸型附接部12、13)。

钻柱稳定器1的主体11携载有多个稳定部件14。每个稳定部件14从主体11向外延伸。该延展可以在大致径向方向上。每个稳定部件14可以是细长的，由此稳定部件14的第一末端朝向主体11的第一末端，稳定部件14的第二末端朝向主体11的第二末端。

在某些实施例中，每个稳定部件14以围绕主体11的圆周并沿着主体11的长度以螺旋(或其它弯曲方式)布置方式延伸。在某些实施例中，每个稳定部件14是大致直的部件，其沿着主体11的长度延伸。在某些实施例中，每个稳定部件14包括多个部分，其中每个部分相对于至少一个其它这样的部分在围绕主体11的圆周的不同方向上延伸(例如锯齿形)。

每个稳定部件14的第一末端和/或第二末端可以是倾斜的(可使钻柱稳定器1更易通过井筒4运动和/或可减少钻柱2由于稳定部件14处的碎屑堆积而封严的可能性)。

所述稳定部件14可共同形成钻柱稳定器1的稳定部件部141，该稳定部件部141也可包括一个或多个在稳定部件14之间延伸的弯曲表面。钻柱稳定器1的主体11可因此包括朝向主体11的第一末端的第一部分和朝向主体11的第二末端的第二部分，第一部分和第二部分由稳定部件部141分隔开。

所述或每个稳定部件14可包括邻接表面142，邻接表面142构造用以在使用期间紧靠井筒4的内壁。邻接表面142可以是基本光滑的表面或可包括一个或多个表面形态。邻接表面142可构造用以减少钻柱稳定器1和井筒1的壁之间的摩擦(这样稳定部件14与井筒1的壁的接界不会在机构24上施加过多的负荷，机构24在使用期间提供用以驱动钻头23转动)。可以理解，作为钻柱2的一部分，钻柱稳定器1在使用期间在井筒内转动(由上述机构24驱动的转动和/或通过设置在或朝向驱动柱2的近端(例如在地面上)的驱动机构驱动的转动)。在一些实施例中，可以设想，钻柱稳定器1一般不会相对于井筒4转动，但钻柱稳定器1可构造为相对于一个或多个其它钻柱元件转动，例如钻柱稳定器1可安装在一节钻杆上并且构造用以绕该节钻杆旋转。

可以理解，每个稳定部件14可以是“稳定器叶片”。

钻柱稳定器1限定一中心孔15，该中心孔构造用以允许钻井液通过其中。中心孔15从钻柱稳定器1的第一末端(和第一附接部12)向第二末端(和第二附接部13)延伸。第一和第二附接部12、13构造为使得中心孔15与第一和第二钻柱元件21、22流体连通(当连接至此时)并且优选地与那些钻柱元件21、22的中心孔流体连通。

在一些实施例中，钻柱稳定器1的主体11至少部分地限定一个或多个流体减压通道16。所述或每个流体减压通道16大体上从主体11的第一末端向主体11的第二末端延伸。主体11限定每个流体减压通道16的第一孔口161和第二孔口162。每个流体减压通道16构造用以允许流体通过第一孔口161进入主体11，沿着通道16的长度到达第二孔口162，并通过第二孔口162从主体11排出(反之亦然)。在某些实施例中，第一孔口161位于主体11的第一部分中，第二孔口162位于主体11的第二部分中。

在某些实施例中，流体减压通道16可至少部分地由一个或多个稳定部件14限定。在某些实施例中，每个通道16的第一和/或第二孔口161、162由一个或多个稳定部件14至少部分地限定。

因此，一个或多个流体减压通道16提供通过钻柱稳定器1的至少一部分的流体通路。该路径可穿越钻柱稳定器1的具有最大宽度或直径的一部分。钻柱稳定器1的具有最大宽度或直径的该部分可以是稳定部件部141。一个或多个流体减压通道16因此可提供用于围绕和/或穿过钻柱稳定器1内的稳定部件部141的流体(可能绕开了已经积聚在该区域的碎屑)的路径。

所述或每个流体减压通道16可包括两个交叉通道部分163、164。这两个交叉通道部分中的第一个可从第一孔口161沿轴线延伸，所述轴线朝向可能位于主体11内的交叉点相对于钻柱稳定器1的纵向轴线倾斜。这两个交叉通道部分中的第二个可从第二孔口162沿另一轴线延伸，所述另一轴线朝向交叉点相对于钻柱稳定器1的纵向轴线倾斜。在某些实施例中，第一和第二交叉部分163、164基本上是直的。在某些实施例中，第一和第二交叉部分163、164是弯曲的或包括弯曲部分。在一些这样的实施例中，第一和第二交叉部分163、164可分别包括远离于所述两个部分163、164的交叉部的弯曲部分，和处于所述两个部分163、164的交叉部处的基本上直的部分。在某些实施例中，第一和第二交叉部分163、164形成具有基本恒定的弯曲度(例如形成圆的弧)的流体减压通道16。

在一些实施例中，第一和第二通道部分163、164形成单个通道部分，其在基本上平行于钻柱稳定器1的纵向轴线的方向上延伸(所述延伸方向可沿实际上平行于钻柱稳定器1的纵向轴线的轴线定向)。单个通道163、164可与第一和第二孔口161、162通过各自的通道以流体连通的方式连结，所述各自的通道大体垂直于钻柱稳定器1的纵向轴线延伸(可径向延伸)。

在一些实施例中，提供了多个流体减压通道16。在这样的实施例中，所用的多个流体减压通道16中的各个第一孔口161可以位于两个或更多个距离主体11的第一末端不同距离的位置处。类似地，多个流体减压通道16中的各个第二孔口162可以位于两个或更多个距离主体11的第二末端不同距离的位置处。也就是说，所述第一孔口161可沿主体11的长度交错排列和/或所述第二孔口162可沿主体11的长度交错排列(所述多个流体减压通道16可包括不同长度的流体减压通道)。

在一些实施例中，提供了多个流体减压通道16，并且流体减压通道16围绕钻柱稳定器1的圆周间隔开。在某些实施例中，该间隔基本上是相等的。

在某些实施例中，多个第一孔口161与相同的流体减压通道16流体连通和/或多个第二孔口162与相同的流体减压通道16流体连通。也就是说，共同的流体减压通道16可设有多个第一和/或第二孔口161、162，以允许流体流入通道16以及从通道16流出。

流体减压通道16或多个通道16和/或其任意部分可由基本上光滑的内壁限定，以保持摩擦力最小并允许流体经其快速流动。在某些实施例中，流体减压通道16或多个通道16(或其部分)是有衬里或涂层的。衬里或涂层可提高耐腐蚀和/或耐磨性，和/或减少通道或多个通道16的摩擦系数，以改善其中流体的流动。在一些实施例中，衬里/涂层是可替换的。在一些实施例中，所提供的衬里是构造为插入流体减压通道16的管。衬里/涂层可以是塑料衬里/涂层。衬里/涂层可以是基于碳化钨的衬里/涂层，例如碳化钨管。

流体减压通道16或多个通道16和/或其任意部分可具有圆形截面形状。

所述或每个流体减压通道16可与流量控制机构17关联，流量控制机构17形成钻柱稳定器1的一部分(具体参见图2、3和4)。

流量控制机构17构造为控制经过相关联的流体减压通道16的流体流动。流量控制机构17构造为可选择地允许或抑制(或基本上阻止)通过相关联的流体减压通道16的流体流动。因此，在正常工作状态下，流量控制机构17可以抑制或基本上阻止通过相关联的流体减压通道16的任意流体流动(第一工作模式)。但是在异常工作状态下(如可能因钻柱2的封严而导致的情况)，流量控制机构17可驱动以允许通过相关联的流体减压通道16的流体流动(第二工作模式)。

异常工作状态可能是贯穿钻柱稳定器1的长度的流体压力差。在封严事件中，朝向钻柱稳定器1的一端的流体压力可能明显不同于朝向钻柱稳定器1的另一端的流体压力。异常工作状态可能是流体减压通道16的外侧空间与流体减压通道16内部的流体压力之间的流体压力差。所述流体压力差可以是约为3500kPa(500psi)的差值。

流量控制机构17可包括用于与流体减压通道16相关联的每个孔口161、162的盖或阀171。因此，在每个流体减压通道16具有第一孔口161和第二孔口162的实施例中，这些孔口中的每一个可设有流量控制机构17的盖或阀171。

阀或盖171构造用以抑制碎屑堆积在其各自的流体减压通道16中，这些堆积的碎屑可能会阻塞通道16和/或抑制其中的流体流动。因此，阀或盖171阻塞其各自的通道16与钻柱稳定器1周围的空间流体连通，直至它们被驱动以允许这样的连通。

流量控制机构17可以是机械操作机构。因此，例如，所述或每个阀或盖171能够构造为当其暴露于超过一阈值的流体压力时打开(以允许其间的流体通过)。所述阈值能够基于驱动柱稳定器1的预期正常工作状态而设定，使得所述阈值在正常工作中并不常常被超出，而在驱动柱2的封严事件中被超出。

在某些实施例中，所述或每个阀或盖171是爆破隔膜。所述或每个阀或盖171(如爆破隔膜)可以相对于第一和第二孔口161、162中相应的一个被保护。所述或每个阀或盖171可通过相应的夹片(如卡簧)固定就位。例如，所述或每个阀或盖171可以至少部分地由钻柱稳定器1容纳(例如由主体11容纳在第一或第二孔口161、162附近、邻边或其中)，并且夹片可至少部分地安装在由钻柱稳定器1限定的凹槽中(例如通过主体11)，以抑制或基本上阻止所述或每个阀或盖171脱离稳定器1。在某些实施例中，所述阀或盖171提供一次性操作，在该操作模式下，所述阀或盖可以在要求手动复位或更换之前被促动从第一操作模式转换到第二操作模式。在实施例中，所述阀或盖171包括挡板式阀/盖。因此，在某些实施例中，阀或盖171可操作用于多次操作。在某些实施例中，阀或盖171在钻柱2在井筒4中使用预定时间段后要被更换(不论是否在该时间内被激活)，即预防性维护。

在某些实施例中，该阀或盖171可包括剪切销阀。

在某些实施例中，该阀或盖171被构造用以允许一定程度的“浮动”。具体地，所述阀或盖171可以构造为使得贯穿阀或盖171的流体压力的增加会导致阀或盖171的一部分移动，而不使阀或盖171打开(即阀或盖171保持基本关闭)。因此，例如，邻近阀或盖171但在远离减压通道16的一侧的流体压力的增加，将导致阀或盖171的一部分移向或进入流体减压通道16。因此，阀或盖171可构造用以增加或减少流体减压通道16中的流体压力。如果该阀或盖171位于流体减压通道16的任一端(如在某些实施例中)，那么与流体减压通道16的一个末端相关联的贯穿阀或盖171的流体压力的增加会导致阀或盖171的一部分移动。流体减压通道16中的流体(可以是大致不可压缩的流体)将所述移动传递给在流体减压通道16的另一末端处的阀或盖171，以使该阀或盖171的一部分也移动。

相应地，根据本发明的某些实施例，穿过阀或盖171的流体压力可部分地依赖于穿过与同一流体减压通道16相关联的另一阀或盖171的流体压力。因此，将导致阀或盖171打开的邻近阀或盖171的流体压力将至少部分地依赖于邻近另一阀或盖171的流体压力。所述压力可通过使用例如剪切销设定。因此，在某些实施例中允许一定程度的浮动，但穿过阀或盖171的超出阈值的压力差仍将导致阀或盖171打开。

这种布置提供了与同一流体减压通道16相关联的两个不同的阀或盖171附近的流体压力差作为确定在封严(例如)期间何时所述或每个阀或盖171将打开的因素。

因此，流体减压通道16可填充有液体，如油(通过阀或盖171容纳在流体减压通道16中)。流体减压通道16可填充有流体(可以是液体)，该流体处于压力下(即处于大于大气压的压力下)，这能在所述或每个盖或阀171被附接以控制通过第一和/或第二孔口161、162的流体流动之前或之后发生。

可以理解，操作器可以适应阀或盖171，根据用于该特定钻井操作的预期流体压力，所述阀或盖构造用以被促动以从第一工作模式转换到第二工作模式。

因此，在提供有流体减压通道16且第一和第二孔口161、162与阀或盖171相关联的实施例中，如果相邻第二孔口162的流体压力超过在该孔口162处的盖或阀171的阈值，那么该盖或阀171将允许流体流入流体减压通道16。这将导致在相邻于第一孔口161的流体减压通道16中的流体压力的相应增加，直到该压力超出第一孔口161处的盖或阀171的阈值。在第一孔口161处的阀或盖171因此将允许通过第一孔口161的流体通过。

因此，在封严事件中，提供了一通道(所述或每个流体减压通道16)，其允许流体通过钻柱稳定器1的一部分，以减少液压锁紧作用。这在图3和图4中示出。图3示出刚要发生封严事件，碎屑已经积聚在钻柱稳定器1和井筒4的壁之间。在钻柱稳定器1的一侧的井筒内的流体压力(朝向钻头23)将增大并产生液压锁紧效应，该效应抑制钻柱2从井筒4移出和/或钻柱2进一步插入到井筒4(后者也被碎屑所抑制)。流量控制机构17(在该例中为盖或阀171)驱动以允许流体流过流体减压通道16(在该例中为多个通道16)。通过流体减压通道16(沿着驱动的阀或盖171)的流体流动路径可在图4中看到，其包括表示流动路径的虚线。在其它情况下，碎屑积聚在钻柱稳定器1上方，展现有类似的锁紧效应(这次碎屑进一步抑制了钻柱2的移出)。在这种情况下，通过所述或每个流体减压通道16的流体流将与图4所示的相反。在某些情况下，碎屑可能积聚在钻柱稳定器1的上方和下方。

所述两个孔口161、162提供了井筒4和流体减压通道16之间的流体连通，并且构造为使得在使用中在两个孔口161、162之间有一长度(潜在的封严长度)。孔口161、162和流体减压通道16因此通过钻柱稳定器1的一部分提供辅助流体连通路径。

在某些实施例中，并不提供流量控制机构17，而是替代地提供一个或多个过滤构件。在某些实施例中，第一和/或第二孔口161、162分别与一过滤构件相关联，所述过滤构件构造用以抑制相对大的物质进入流体减压通道16，其中孔口161、162与该流体减压通道16相关联。因此，所述或每个过滤构件可抑制或基本上防止物质进入流体减压通道16，流体减压通道16比相关联的孔口161、162更小，但大于预定尺寸。所述或每个过滤构件可包括覆盖相关联的孔口161、162的金属丝网。在某些实施例中，所述或每个过滤构件包括杆或棒，该杆或棒延伸跨过孔口161、162的至少一部分(或多个这样的杆或棒)。因此，所述或每个过滤构件可覆盖与之相关联的孔口161、162的至少一部分。使用过滤构件旨在减少相关联的流体减压通道16被阻塞的风险。

在提供了一个或多个过滤构件的一些实施例中，钻井液可自由地流经过滤构件或多个过滤构件进和/或出通道16，即使没有发生任何封严事件。在其它实施例，未提供一个或多个过滤构件且孔口161、162开着。

在某些实施例中，除了流量控制机构17以外，还提供有一个或多个过滤构件。

在某些实施例中(如图10至图12所示)，所述一个或多个过滤构件分别包括主构件(例如板)271，其限定至少一个渗出孔272。在这样的实施方式中，流量控制机构17的至少一部分可安装(或以其它方式附接)到主构件271。流量控制机构17可构造用以控制通过主构件271进和/或出流体减压通道16的流体流。主构件271可安装在孔口161、162的其中一个的上方和/或至少部分地安装在孔口161、162的其中一个之中(即相对于第一或第二孔口161/162)。

所述至少一个渗出孔272提供流体减压通道16的外部空间与流体减压通道16之间的流体连通。所述或每个渗出孔272可提供流体减压通道16的外部空间与流体减压通道16之间的受限的流体连通(即使用时的井筒4和流体减压通道16之间)。该受限流会抑制进入流体减压通道16的碎屑通过。因此，在钻柱稳定器1正常工作期间，流体可流入流体减压通道16。如果这里讨论的封严事件发生，那么流量控制机构17将工作。所述或每个渗出孔272因此用以允许流体减压通道16填满流体，使得流量控制机构17将在封严时间中工作。

在某些实施例中，主构件271相对于用于同一流体减压通道16的各个第一和第二孔口161、162(即在流体减压通道16的两端处)安装。

在某些实施例中，第一和第二孔口161、162可构造用以接收各主构件271的至少一部分。在某些实施例中，主构件271构造用以适应在第一和/或第二孔口161、162中，使得其基本上填充孔口161、162。在某些实施例中，第一和/或第二孔口161、162被构造用以接收基本上所有的主构件271。在一些实施例中，主构件271当容纳于第一或第二孔口161、162时会具有一外表面，该外表面与相邻于第一或第二孔口161、162的钻柱稳定器1的外表面基本齐平。

主构件271可通过紧固设置固定就位，所述紧固设置可包括一个或多个螺栓、铆钉、卡夹等。

图11示出主构件271的实施例。在该实施例中(及其它实施例)，主构件271包括外侧部271a和内侧部271b。外侧部271a在至少一个维度上可具有比内侧部271a更大的截面，这样外侧部271a形成用于内侧部271b的盖或板。

图11中所示主构件271容纳于第一或第二孔口161、162。在该(及其它)实施例中，第一或第二孔口161、162包括第一部分和第二部分，所述第一部分构造(如定型和定形)用以容纳主构件271的外侧部271a，所述第二部分构造(如定型和定形)用以容纳主构件271的内侧部271b。

可以理解，在该(及其它)实施例中，第一和/或第二孔口161/162采用通道形式，所述通道构造用以容纳主构件271。所述通道能够与流体减压通道16流体连通。尤其，第二部分能与流体减压通道16流体连通。

主构件271的外侧部271a可限定主孔口17a和渗出孔272。流量控制机构17能够相对于主孔口17a提供，且被构造用以控制通过主构件271流向流体减压通道16的流体流。因此，主孔口17a可延伸通过主构件271的深度(可以是整个深度或基本上整个深度)。主孔口17a能够与流体通道273流体连通地连结，所述流体通道至少部分地由主构件271限定。在某些实施例中，流体通道273至少部分地由主体11限定。在一些实施例中，流体通道273穿过主构件271的内侧部271b的至少一部分。流体通道273提供主孔口17a和流体减压孔16之间的流体连通。在一些实施例中，渗出孔272延伸通过主构件271的外侧部271a的深度且与流体通道273流体连通。

渗出孔273可具有直径(或宽度)，其小于主孔口17a的直径(或宽度)。

主孔口17a(如朝向主构件271的外侧部271a或处于主构件271的外侧部271a中)可包括这样一部分，其具有大直径(或宽度)且朝向内侧部271b的方向紧挨着一直径(或宽度)较小的部分，由此限定一座部17b。座部17b在一些实施例中构造用以支撑阀或盖171的至少一部分。阀或盖171可构造为当置于座部17b上时，用以相对于主孔口17a的较大直径部分基本上密封较小直径部分–从而抑制或基本上阻止钻柱稳定器1外部空间的流流入流体减压通道16。

用于卡夹17c的凹槽能够设置在座部17b附近，这样卡夹17c能够至少部分地由凹槽容纳，以将阀或盖171在座部17b上固定就位。

主构件271可拆卸地装配到主体11，这样就能够拆卸和更换主构件271。可以理解，阀或盖17的更换也是可以的。

因此可以理解，一些实施例的过滤构件的主构件271提供了主孔口17a(穿过其中的流体流能够由流量控制机构控制)和渗出孔272，所述渗出孔用于允许流体流入流体减压通道16，但抑制碎屑进入流体减压通道16–参见以上对过滤构件的操作的描述。

在一些实施例中，钻柱稳定器1可包括一个或多个另外的孔口1611–见图7至图10。所述或每个另外的孔口1611能够与相应的流体减压通道16流体连通(能够与第一和/或第二孔口161/162流体连通)。所述或每个另外的孔口1611能够通过清洗液通道16a与相应的流体减压通道16流体连通。清洗液通道16a能够在第一和第二孔口161、162之间与流体减压通道16互相连接。

在实施例中，所述或每个另外的孔口1611位于稳定部141中或其附近。例如，所述或每个另外的孔口1611能够位于形成钻柱稳定器1的稳定部件部141的稳定部件14之间。在某些实施例中，所述或每个另外的孔口1611并不通过邻接表面142设置。在某些实施例中，所述或每个另外的孔口1611位于稳定部件部141的邻接表面142之间。

另外的阀或盖171a和/或另外的过滤构件能够与所述或每个另外的孔口1611相关联(因此将有多个另外的阀或盖171a和/或另外的过滤构件)。另外的阀或盖171a和/或另外的过滤构件可采用上述(见上文)阀或盖171、或过滤构件的形式。可以理解，另外的阀或盖171a和/或另外的过滤构件是另外的流量控制机构17a的示例(所述另外的流量控制机构17a可能在一些实施例中提供)，每个另外的流量控制机构17a和相应的另外的孔口1611相关联。所述或每个另外的流量控制机构17a构造用以控制通过相关联的另外的孔口1611的流体流。所述或每个另外的流量控制机构17a构造用以控制从流体减压通道16经过相关联的另外的孔口1611并进入包绕钻柱稳定器1的孔内空间的流体流。在一些实施例中，所述或每个另外的流量控制机构17a是流量控制机构17的子组件。

所述或每个另外的流量控制机构17a构造用以在检测可能的异常工作情况(如封严事件)的开始时允许流体从流体减压通道16通过相关联的另外的孔口1611。在封严事件的初始阶段中，该流体流在流量控制机构17允许第一和第二孔口161、162之间的流体流通过流体减压通道16之前是允许的。这可通过相较于流量控制机构17允许通过流体减压通道16的流体流的压力或压力差，使另外的流量控制机构17a允许较低压力或压力差的流体流来实现。为了使流体流动通过另外的孔口1611发生，可能需要第一和第二孔口161、162中的一个或两个已经装配如上文所述的过滤构件(具有或不具有渗出孔272)。在一些实施例中，所述第一和第二孔口161、162中的一个包括阀或盖171，所述阀或盖171构造用以当阀或盖171附近的流体压力超过阈值时(或当穿过阀或盖171的压力差超过阈值时)允许流体在其中流动。

通过所述或每个另外的孔口1611的流体流因此被构造为，提供围绕/通过稳定部件部141的流体流(“冲洗”)，这是可能的积聚位置(会导致封严事件)。因此，流体流将有助于移出积聚的物质并防止实际封严事件发生。

因此在使用中，当封严情况开始发生，另外的控制机构17a可允许流体流从第一或第二孔口161/162穿过另外的孔口1611，为了清洁稳定部件部141的至少一部分(如稳定器14之间的空间)。如果这不足以阻止封严事件发生，那么穿过稳定器1的压力差将增加至一定程度，使得流量控制机构17将允许流体流过第一和第二孔口161、162之间的流体减压通道16。

可以理解，可以提供多个另外的孔口1611。每个另外的孔口1611能够与一个或多个清洗液通道16a相关联；同样，每个另外的孔口1611可以是与单个清洗液通道16a相关联的多个另外的孔口1611中的一个。所述或每个清洗液通道16a能够与相应的流体减压通道16、多个流体减压通道16流体连通，或单个流体减压通道16可以与多个清洗通道16a相关联，如参见图7和图8。

在具有多个另外的孔口1611的实施例中，另外的流量控制机构17a或多个机构17a可被构造用以允许流体流开始以预设顺序通过所述另外的多个孔口1611。预设顺序是由位于或穿过与另外的孔口1611相关联的另外的流量控制机构或多个机构17a的压力或压力差决定。因此，另外的控制机构或多个机构17a能够允许流体流朝向主体11的第一或第二末端流动通过所述另外的孔口1611中的一个孔口(在流体流被允许通过所述另外的孔口1611中的朝向主体11的相对的末端的另一孔口之前)。在一些实施例中，另外的孔口1611能够相应地以从朝向主体11的第一末端到朝向主体11的第二末端的顺序(反之亦然)打开(例如通过爆破隔膜的爆裂或阀门的打开)。

在一些实施例中，通过所述另外的孔口1611中的第一个孔口的流体流允许具有位于或穿过用于第一另外的孔口1611的另一控制机构17a的第一流体压力或压力差。通过另外的孔口1611中的第二个孔口的流体流允许具有位于或穿过用于第二另外的孔口1611的另外的控制机构17a的第二流体压力或压力差，以此类推。第一另外的孔口1611能够朝向主体11的第一末端定位，第二另外的孔口1611能够朝向主体11的第二末端相对于第一另外的孔口1611定位(或反之亦然)。第二流体压力或压力差能够高于第一流体压力或压力差。这可通过使用具有不同爆破压力的爆破隔膜来实现，或通过例如另外的流量控制机构17a的阀门的受控的操作来实现。

在这样的过程中，流体压力可能会增加，例如通过增加输送到井筒的流体的速度，从而产生上述的顺序操作。因此，一些实施例可包括用于向井筒4提供流体的泵(即提供钻井液)和用于泵的控制系统，所述泵被构造用于操控该泵，以增加由该泵提供至井筒4的流体的速度。控制系统可操作以增加在一系列步骤中流体输送的速度，这一系列步骤对应于产生与另外的孔口1611有关的上述顺序操作所需的流体压力或压力差的顺序。钻柱稳定器1可包括一个或多个流体压力传感器，所述流体压力传感器与控制系统通信，以向控制系统提供测量的流体压力的反馈。控制系统可使用所测量的流体压力的反馈来控制泵的操作，以达到所需的顺序操作。可以理解，对提供流体到井筒4的泵的引用实际上是指向钻柱的流体输送，即流体通常流到或流向钻柱的远端，在远端流体从钻柱流出并进入钻柱周围的井筒4中的空间(并朝着钻柱的近端返回)。

在某些情况下，顺序操作有助于清洗动作。在一些实施例中，只有在另外的流量控制机构17a允许流体流过所有或大部分另外的孔口1611之后，流量控制机构17才允许流体流过所述第一或第二孔口161/162中的其它孔口(流经第一和第二孔口161/162中的一个已被允许)。

在一些实施例中，所述或每个清洁通道16a并不与流体减压通道16流体连通地连接，相反形成了单独的通向第一或第二孔口161/162的通道。在这样的实施例中，第一或第二孔口161/162可以不与第二或第一孔口162/161分别流体连通。换句话说，清洗通道16a可以是来自第一或第二孔口161/162的直接通道，第一或第二孔口161/162也可不与流体减压通道16连接。

在提供有多个另外的孔口1611的实施例中，另外的孔口1611可沿稳定部件部141的长度交错排列。在实施例中，另外的孔口1611可位于绕稳定部件部141的一部分的圆周的不同位置上。在一些实施例中，另外的孔口1611在稳定部件14之间以漩涡或螺旋形式排布。在使用中，钻柱稳定器1可以固定至钻柱2，然后插入井筒4。

所述或每个流体减压通道16和/或清洗液通道16a可在制造时形成在钻柱稳定器1中或可改装到其上。

在实施例中，所述或每个稳定部件14焊接到主体11。可以理解，在一些实施例中，钻柱稳定器1由金属(如钢)形成，加工成所需形状以形成所述或每个稳定部件14。

在一些实施例中，所述或每个流体减压通道16(和/或清洗液通道16a)可以是稳定部件14的一部分，并且第一和/或第二孔口161、162(和/或另外的孔口1611)可至少部分地由稳定部件14限定。但是期望将第一和第二孔口161、162沿钻柱稳定器1的长度以更大的距离隔开(以提高两个孔口161、162不被碎屑阻碍的可能性，所述碎屑将导致钻柱2封严)。

因此，在一些实施例中，所述或每个流体减压通道16(和/或所述或每个清洗液通道16a)可被钻孔或浇铸，使其至少部分地由主体11限定。在一些这样的实施例中，所述第一和第二孔口161、162(和/或另外的孔口1611)均至少部分地由主体11限定。

在一些实施例中，提出了改装钻柱稳定器1的方法，其中获得钻柱稳定器1的尺寸(无论是通过钻柱稳定器1的测量或通过使用记录的其尺寸)。钻入点(或其它加工工具的接入点)位于钻柱稳定器1的外表面上–优选为两个接入点，将成为第一和第二孔口161、162(第三接入点可成为另外的孔口1611)。使第一和第二通道部分163、164相交的路径接着被确定，并且钻柱稳定器1被钻孔(或其它机械加工)以形成通过钻柱稳定器1的流体减压通道16。同样地，钻柱稳定器1可被钻孔(或机械加工)以形成清洗液通道16a。该步骤可被重复多次以形成多个这样的流体减压通道16(和/或清洗液通道16a)。可以理解，所述或每个流体减压通道16(和/或清洗液通道16a)可以使用任意合适的方法或工具切削，所述方法或工具包括例如火花蚀刻和水切割。

在实施例中，通道部分163、164的其它布置方式能够形成以形成钻柱稳定器1的两端之间的用于流体连通的通道。在一些实施例中，钻孔或机械加工通道可以至少部分地用材料堵塞(如接合或焊接材料)来以所需的方式限定流体减压通道16(或清洗液通道16a)。例如，可以在钻柱稳定器1的至少一部分中切削出凹槽，凹槽的一部分可以用材料(如被移除的一些材料)重新填充以形成流体减压通道16。

在实施例中，提出了计算机程序(存储在非暂时性计算机可读介质6中–见图6)，其用于接收需改装的钻柱稳定器的尺寸连同一个或多个加工工具约束条件。所述一个或多个加工工具约束条件限定加工工具的能力的一个或多个限度–例如最大钻孔深度、钻头角度范围等。计算机程序用于确定一个或多个接入点(如上所述)和/或一个或多个待加工的限定一个或多个流体减压通道16(和/或清洗液通道16a)的通道部分。计算机程序可进一步配置用以与加工工具通信，所述加工工具配置用以执行钻柱稳定器1的加工。在一些实施例中，计算机程序配置用以与扫描装置通信，以确定需改装的钻柱稳定器的尺寸和/或记录其上用于加工工具的位置。在一些实施例中，接入点的限定也至少部分地基于流量控制机构17或另外的流量控制机构17a所施加的一个或多个约束条件–例如流量控制机构17或另外的流量控制机构17a的阀或盖的尺寸，流量控制机构17或另外的流量控制机构17a的阀或盖将需要装配到接入点处的第一和/或第二孔口161、162或另外的孔口1611。

在一些实施例中，提出了一种计算机程序(存储在非暂时性计算机可读介质6中)，其被配置用以接收关于钻柱稳定器1的预期用途的信息–例如以下中的一个或多个：井筒4的深度，钻柱稳定器1将用在该井筒；形成地面的材料，穿过该地面形成井筒4(例如允许确定碎屑的可能的尺寸和/或形式，所述碎屑可能存在于井筒4中)；使用的钻井液的类型；钻井液泵入井筒4的速度；在稳定器1的预期位置沿钻柱2的钻井液的流体压力；以及钻柱2的部件；稳定器1处的预期工作温度。计算机程序可进一步被配置用以使用关于钻柱稳定器1的预期用途的信息，来确定流量控制机构17(或另外的流量控制机构17a)和/或流体减压通道16或多个通道16(和/或清洗液通道16a或多个通道16a)和/或任意相关的过滤构件的一个或多个属性。例如，计算机程序可配置用以确定用于流体减压通道16或清洗液通道16a的最佳尺寸(如直径和/或长度)、使用的流量控制机构17或另外的流量控制机构17a的类型(如盖或阀的类型)、和/或过滤构件(如提供的话)的形式。

本发明的实施例(如图6所示)包括计算机61(或其它计算设备)，所述计算机配置用以执行上述计算机程序。实施例还可包括扫描仪62和/或加工工具63。

本发明的实施例包括底部钻具组件3，其包括一个或多个钻柱稳定器1。此外，实施例包括钻柱2，钻柱2包括至少一个钻柱稳定器1。该钻柱2可包括第一钻柱元件21，和/或第二钻柱元件22，和/或钻头23，和/或机构24以驱动钻头23转动。实施例可包括钻探设备5(见图5)，所述钻探设备包括至少一个钻柱稳定器1。

在实施例中，驱动钻头23转动的机构24包括泥浆马达，所述泥浆马达是一种用于将钻井液的流动转化为与钻头23连结的部件的转动的机构。在实施例中，驱动柱2和/或钻头23由驱动机构转动地驱动，所述驱动机构大体位于钻柱2的相邻井筒4入口的近端处(例如在地表或近地表)。该驱动机构可包括例如顶部驱动或旋转工作台。代替机构24，或者除机构24之外还可提供这样的驱动机构。

在上述描述中，可以理解，流体减压通道16和清洗液通道16a构造用以允许钻井液通过其中。该钻井液在其穿过钻柱2和井筒4的壁之间时将通常包括切削碎屑，并能够包括来自井筒4的壁的碎屑。钻井液还将包括一种或多种添加剂，其存在于穿过钻柱2的钻井液中，还存在于通过钻柱2和井筒4的壁之间返回的钻井液中。因此，钻井液包括溶解和悬浮颗粒物以及岩石和石块及其它材料块。术语“流体”相应地解释成且通常是指携载有一个或多个添加剂和/或碎屑的液体。

所述或每个流体减压通道16和清洗液通道16a并不提供用于钻柱2内流体的流体流动路径(所述流体如通过柱2向机构24行进的流体)以逸入井筒。

本发明的实施例力图提供一种钻柱稳定器1，其中通过稳定器1中流体减压通道16的流体流减少了(或基本消除了)在封严事件下的液压锁紧效应，和/或清除碎屑以防止封严事件发生。流体减压通道16旨在允许流体流过稳定器1，从高压区域到低压区域，以实现这种效果。清洗液通道16a允许流体流穿过钻柱稳定器1的一部分，这部分为可能导致封严事件的碎屑可能积聚的位置。因此，钻柱稳定器1的一部分能够在封严事件发生的初始阶段被清洗，这能阻止封严事件的那些初始阶段发展成实际的封严事件。

此外，本发明的实施例力图提供一种钻柱稳定器1，通过它能够实现封严事件中的流体循环。因此，即使根据本发明的一个实施例的钻柱稳定器1的使用不允许钻柱2被释放，所述或每个流体减压通道16可允许井筒4内的钻井液循环(即从钻柱2的近端沿着钻柱2向下并朝向近端返回)。这一流体循环允许新的形式的流体循环经过(甚至到达)井筒4的封严部分。新形式的流体可以是钻井液，其包括一个或多个组分，所述一个或多个组分用于帮助释放钻柱2。例如，新形式的流体可包括酸或其它补救流体。在任何情况下，这样的补救流体能够循环，即使钻柱2由本发明的操作释放。

在实施例中，钻柱稳定器1构造用于垂直和/或水平井筒4。在实施例中，钻柱稳定器1构造用于井筒4，该井筒4相对于一般竖直轴线倾斜。

本发明的一些实施例构造用于结合连续管系统的部件使用。

本发明的实施例已结合包括钻柱稳定器1的钻孔钻进部件进行描述。可以理解，类似的封严能够结合其它钻柱元件发生。同样，上述描述也适用于其它可能或不包括一个或多个稳定部件14的钻柱部件。换句话说，流体减压通道16和相关部件(孔口、流量控制机构、过滤部件等)能够结合不同于钻柱稳定器1的钻柱2的其它部件实施。同样，清洗液通道16a和相关部件(另外的孔口、另外的流量控制机构、过滤部件等)可结合不同于钻柱稳定器1的钻柱2的其它部件实施–优选地所述或每个另外的孔口1611靠近或邻近钻柱2的其它元件的一部分定位，在该位置很可能发生碎屑的积聚(有碎屑积聚导致的封严的风险)。

本发明的实施例涉及一种用于油井或气井的井筒4中钻探的钻柱。可以理解，这样的井筒4只是穿过地面材料(如地表、岩石、混凝土)的钻孔的一个例子，所述钻孔能够由这样的钻柱产生。因此，实施例包括钻柱元件(如稳定器)，其适用于钻出钻孔(如井筒4)的钻柱。所述钻孔可以是例如油或气勘探或开采系统的一部分，或可用于水的提取。同样地，钻孔可用来递送地下水(例如用于加热和/或储存)。上述钻柱元件的实施例(如稳定器1)同样适用于用在所有应用中的钻孔的钻柱元件。

钻头23可以采用许多不同的形式–每个常规机械钻头23或用于热液散裂的钻头。

在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“具有”及其变体是指包括详细说明的特征、步骤或整体。所述术语不被解释成排除其它特征、步骤或组件的存在。

前述说明或随后的权利要求书或附图，以其特定形式或以实现所公开的功能的方法的形式表达的特征，或用于获得所公开的效果的方法或过程，可以理解，能够单独或以此类特征的任意组合用于以其不同的形式实现本发明。

Claims (44)

1.一种用于钻孔钻进的钻柱元件，所述钻柱元件包括：

主体；及

流量控制机构；

其中，所述钻柱元件限定第一孔口、另一孔口和通道，所述通道构造用以提供所述第一孔口与另一孔口之间的流体流动路径，所述第一孔口及另一孔口提供围绕所述钻柱元件的空间与所述通道之间的流体连通，并且所述流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过所述通道的流体流动，并在第二工作模式下允许通过所述通道的流体流动。

2.根据权利要求1所述的钻柱元件，其中所述通道为流体减压通道，使得通过所述流体减压通道的流体流配置用以提供用于绕过所述钻孔的壁与所述钻柱元件之间的空间的一部分的流体流的路径。

3.根据权利要求2所述的钻柱元件，其中所述流体减压通道提供从所述主体的第一部分到所述主体的第二部分的流体流动路径，所述第一部分和所述第二部分由稳定部件部隔开，一个或多个稳定部件从所述稳定部件部处延伸。

4.根据权利要求1所述的钻柱元件，其中所述通道包括清洗液通道，使得通过另一孔口的流体流配置用以清洗所述钻柱元件的至少一部分。

5.根据权利要求4所述的钻柱元件，其中所述钻柱元件为钻柱稳定器，并且所述钻柱元件的至少一部分为所述钻柱元件的稳定部件部的一部分，其中所述稳定部件部包括一个或多个稳定部件。

6.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述流量控制机构包括与所述第一孔口和/或另一孔口相关联的阀和盖中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的钻柱元件，其中每个阀或盖构造用以抑制或者基本阻止所述流体流通过相关联的孔口进入所述通道。

8.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述流量控制机构在所述第一和第二工作模式之间由超出阈值流体压力的所述第一孔口和/或另一孔口附近的流体压力促动。

9.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述流量控制机构包括一个或多个爆破隔膜。

10.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述流量控制机构为一次性可促动机构，使得所述机构能够从所述第一工作模式促动至所述第二工作模式，并且不能不经过更换返回至所述第一工作模式。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的钻柱元件，其中所述流量控制机构为多次可促动机构，使得所述机构能够从所述第一工作模式促动至所述第二工作模式，并且能够不经过更换返回至所述第一工作模式。

12.根据权利要求11所述的钻柱元件，其中所述流量控制机构构造用以返回至所述第一工作模式，而不需将所述钻柱元件从所述钻孔移除。

13.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述钻柱元件包括另外的流量控制机构并且限定另外的孔口和清洗液通道，其中所述另外的流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过所述清洗液通道的流体流动，并且在第二工作模式下允许通过所述清洗液通道的流体流动，并且其中通过所述另外的孔口的流体流配置用以清洗所述钻柱元件的至少一部分。

14.根据权利要求13所述的钻柱元件，其中所述另外的流量控制机构包括与所述另外的孔口相关联的阀和盖中的至少一个。

15.根据权利要求14所述的钻柱元件，其中所述另外的流量控制机构的每个阀或盖构造用以抑制或基本阻止所述流体流通过相关联的孔口进入所述清洗液通道。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的钻柱元件，其中所述另外的流量控制机构在所述第一工作模式和所述第二工作模式之间由超出阈值流体压力的所述另外的孔口附近的流体压力所促动。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的钻柱元件，其中所述另外的流量控制机构包括一个或多个爆破隔膜。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的钻柱元件，其中所述另外的流量控制机构为一次性可促动机构，使得所述机构能够从所述第一工作模式促动至所述第二工作模式，并且不能不经过更换返回至所述第一工作模式。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的钻柱元件，其中所述另外的流量控制机构为多次可促动机构，使得所述机构能够从所述第一工作模式促动至所述第二工作模式，并且能够不经过更换返回至所述第一工作模式。

20.根据权利要求19所述的钻柱元件，其中所述另外的流量控制机构构造用以返回至所述第一工作模式，而不需将所述钻柱元件从所述钻孔移除。

21.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述钻柱元件为钻柱元件，并且所述钻柱元件还包括：

从所述主体延伸的一个或多个稳定部件，所述或每个稳定部件构造用以邻接所述钻孔的壁。

22.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，还包括第一附接部分和第二附接部分，所述第一附接部分和所述第二附接部分构造用于附接至相应的第一和第二另外的钻柱元件。

23.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述主体还限定中心孔。

24.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述通道从所述主体的第一末端延伸至第二末端。

25.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，包括多个通道，所述多个通道位于相应的多个第一和另一孔口之间。

26.根据权利要求25所述的钻柱元件，其中所述多个第一孔口和/或所述多个另一孔口绕所述钻柱元件的圆周间隔开。

27.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述通道包括第一通道部分和第二通道部分，其中所述第一和第二通道部分相对于所述主体的纵向轴线以各自的角度倾斜，并且所述第一和第二通道部分交叉以形成所述通道的至少一部分。

28.根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件，其中所述通道包括弯曲部分。

29.一种底部钻具组件，包括根据上述任一项权利要求所述的钻柱元件。

30.一种钻柱，包括根据权利要求1至28中任一项所述的钻柱元件。

31.一种用于钻探油井或气井的钻探设备，所述钻探设备包括至少一个根据权利要求1至28中任一项所述的钻柱元件。

32.一种改装用于钻孔钻进的钻柱元件的方法，所述方法包括：

提供具有主体的钻柱元件；

加工出一通过所述钻柱元件的至少一部分的通道，所述通道提供第一孔口和另一孔口之间的流体流动路径；以及

将流量控制机构装配至所述钻柱元件，所述流量控制机构构造用以在第一工作模式下抑制通过所述通道的流体流动，并且在第二工作模式下允许通过所述通道的流体流动。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述钻柱元件为钻柱稳定器，所述钻柱稳定器包括一个或多个从所述主体延伸的稳定部件，所述或每个稳定部件构造用以邻接钻孔的壁。

34.一种非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的指令，所述指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：

接收钻柱元件的尺寸；

接收表示用于加工所述钻柱元件的加工工具的限度的一个或多个加工工具限度；

限定第一孔口位置和另一孔口位置；以及

基于所述钻柱元件的尺寸以及所述一个或多个加工工具限度，限定所述第一孔口位置和所述另一孔口位置之间的通道。

35.根据权利要求34所述的非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的另外的指令，所述另外的指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：

控制加工工具以在所述钻柱元件中加工出从所述第一孔口至另一孔口的所限定的通道。

36.根据权利要求34或35所述的非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的另外的指令，所述另外的指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：

基于所述钻柱元件的尺寸、所述一个或多个加工工具限度以及一个或多个流量控制机构约束条件限定所述第一孔口位置、另一孔口位置和/或通道，其中所述一个或多个流量控制机构约束条件限定用以允许流量控制机构到所述钻柱元件的装配的一个或多个需求量。

37.根据权利要求34至36中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，具有存储于其上的另外的指令，所述另外的指令由计算设备处理时配置用以促使所述计算设备执行以下操作：

接收有关所述钻柱元件的预期用途的信息；以及

使用所接收的信息来确定流量控制机构和/或所述通道的一个或多个属性。

38.根据权利要求34至37中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述钻柱元件为钻柱稳定器。

39.一种基本参照说明书附图所描述的钻柱元件。

40.一种基本参照说明书附图所描述的底部钻具组件。

41.一种基本参照说明书附图所描述的钻柱。

42.一种基本参照说明书附图所描述的用于油井或气井钻探的钻探设备。

43.一种基本参照说明书附图所描述的改装方法。

44.一种基本参照说明书附图所描述的非暂时性计算机可读介质。