ВНУТРИСКВАЖИННОЕ РОТОРНОЕ БУРОВОЕ УСТРОЙСТВО С ЭЛЕМЕНТАМИ, ВХОДЯЩИМИ В КОНТАКТ С ПОРОДОЙ, И СИСТЕМОЙ КОНТРОЛЯ

1. Роторное управляемое буровое устройство, содержащее
узел контроля, расположенный внутри цилиндрического корпуса;
управляющую секцию, имеющую центральную ось, первый конец, присоединенный к корпусу, второй конец, центральный канал и по меньшей мере один канал для текучей среды, находящийся на радиальном расстоянии от центрального канала;
по меньшей мере один выполненный с возможностью радиального выдвижения поршень, размещенный в управляющей секции;
причем центральный канал проходит в осевом направлении от первого конца и выполнен с возможностью обеспечения протекания буровой текучей среды через управляющую секцию;
причем каждый из каналов для текучей среды проходит к одному из поршней и выполнен с возможностью обеспечения протекания буровой текучей среды к соответствующему поршню; и
дозирующий текучую среду узел, выполненный с возможностью выборочного дозирования протекания буровой текучей среды внутрь по меньшей мере одного из каналов для текучей среды управляющей секции;
причем дозирующий текучую среду узел включает первый компонент, присоединенный к узлу контроля, и второй компонент, присоединенный к управляющей секции;
причем второй компонент включает центральное сквозное отверстие и по меньшей мере одно впускное отверстие для текучей среды, при этом впускные отверстия для текучей среды расположены вокруг центрального сквозного отверстия, причем центральное сквозное отверстие второго компонента сообщается через текучую среду с центральным каналом управляющей секции;
причем каждое впускное отверстие для текучей среды второго компонента сообщается через текучую среду по меньшей мере с одним каналом для текучей среды управляющей секции;
причем узел контроля сконфигурирован для перемещения первого компонента относительно второго компонента для контроля протекания буровой текучей среды по меньшей мере в одно из впускных отверстий для текучей среды второго компонента.
2. Роторное управляемое буровое устройство по п.1, в котором первый конец управляющей секции присоединен к нижнему концу корпуса; и
в котором первый компонент расположен в осевом направлении выше второго компонента.
3. Роторное управляемое буровое устройство по п.2, в котором второй конец управляющей секции содержит режущую конструкцию.
4. Роторное управляемое буровое устройство по п.1, в котором первый компонент содержит выступ и втулку, проходящую в осевом направлении от выступа;
причем втулка проходит внутрь центрального сквозного отверстия второго компонента и взаимодействует с возможностью скольжения с нижним компонентом.
5. Роторное управляемое буровое устройство по п.4, в котором первый компонент содержит центральное сквозное отверстие, проходящее в осевом направлении сквозь выступ и втулку, и дозирующее текучую среду отверстие, проходящее радиально сквозь втулку;
причем центральное сквозное отверстие первого компонента сообщается через текучую среду с центральным сквозным отверстием второго компонента.
6. Роторное управляемое буровое устройство по п.5, в котором узел контроля выполнен с возможностью вращения первого компонента относительно второго компонента для помещения дозирующего текучую среду отверстия первого компонента в сообщение текучей средой с каждым впускным отверстием для текучей среды нижнего компонента последовательно.
7. Роторное управляемое буровое устройство по п.5, в котором узел контроля выполнен с возможностью перемещения первого компонента в осевом направлении относительно второго компонента между
первой позицией, позволяющей буровой текучей среде течь из центрального сквозного отверстия первого компонента внутрь всех впускных отверстий для текучей среды второго компонента одновременно;
второй позицией, позволяющей буровой текучей среде течь из центрального сквозного отверстия первого компонента внутрь по меньшей мере одного из впускных отверстий для текучей среды нижнего компонента в каждый момент времени.
8. Роторное управляемое буровое устройство по п.7, в котором узел контроля выполнен с возможностью перемещения первого компонента в осевом направлении относительно второго компонента между первой позицией, второй позицией и третьей позицией, предотвращающей протекание буровой текучей среды из центрального сквозного отверстия первого компонента внутрь всех впускных отверстий для текучей среды второго компонента.
9. Роторное управляемое буровое устройство по п.1, в котором первый компонент содержит первую пластину, имеющую центральное сквозное отверстие и дозирующее текучую среду отверстие, проходящее в осевом направлений сквозь первую пластину, причем дозирующее текучую среду отверстие радиально смещено от центрального сквозного отверстия первой пластины.
10. Роторное управляемое буровое устройство по п.9, в котором узел контроля выполнен с возможностью вращения первой пластины относительно второго компонента для помещения дозирующего текучую среду отверстия первой пластины в сообщение текучей средой с каждым впускным отверстием для текучей среды второго компонента последовательно.
11. Роторное управляемое буровое устройство по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере одну реактивную накладку, присоединенную к управляющей секции, причем одна реактивная накладка имеется для каждого поршня;
причем каждый поршень выполнен с возможностью смещения соответствующей реактивной накладки радиально от управляющей секции в ответ на протекание буровой текучей среды через соответствующий канал для текучей среды.
12. Роторное управляемое буровое устройство по п.11, в котором каждая реактивная накладка содержит гибкий элемент, упруго установленный на управляющую секцию.
13. Роторное управляемое буровое устройство по п.11, в котором каждая реактивная накладка содержит шарнирный элемент, присоединенный с возможностью поворота к управляющей секции и выполненный с возможностью поворота вокруг оси шарнира, ориентированной параллельно центральной оси управляющей секции.
14. Роторное управляемое буровое устройство по п.1, дополнительно содержащее смещающие средства для каждого поршня, причем каждые смещающие средства выполнены с возможностью смещения поршня в радиально отведенную позицию внутрь управляющей секции.
15. Роторное управляемое буровое устройство по п.1, в котором по меньшей мере один из по меньшей мере одного поршня представляет собой состоящий из двух частей поршневой узел, содержащий
внутренний элемент, присоединенный с возможностью фиксации к управляющей секции; и
наружный элемент, расположенный вблизи внутреннего элемента и выполнен с возможностью радиального перемещения относительно внутреннего элемента и управляющей секции.
16. Роторное управляемое буровое устройство по п.15, в котором состоящий из двух частей поршневой узел содержит ограничивающие ход средства для ограничения радиального хода наружного элемента относительно внутреннего элемента и управляющей секции.
17. Роторное управляемое буровое устройство по п.16, в котором ограничивающие ход средства содержат первые стопорные элементы, сформированные на наружном элементе, и вторые стопорные элементы, сформированные на внутреннем элементе, причем указанные первые и вторые стопорные элементы выполнены и расположены так, что каждый первый стопорный элемент упирается в один из вторых стопорных элементов, когда ход верхнего элемента достигает предварительно определенного предела.
18. Роторное управляемое буровое устройство по п.1, в котором узел контроля выполнен с возможностью его отделения от управляющей секции, так что первый компонент остается присоединенным к узлу контроля.
19. Роторное управляемое буровое устройство, содержащее
управляющую секцию, имеющую центральную ось, первый конец, второй конец, содержащий режущую конструкцию, центральный канал и расположенные по окружности на расстоянии друг от друга каналы для текучей среды, расположенные вокруг центрального канала;
поршни, размещенные в управляющей секции;
причем центральный канал проходит в осевом направлении от первого конца управляющей секции и выполнен с возможностью обеспечения протекания буровой текучей среды через управляющую секцию к режущей конструкции;
причем каждый из каналов для текучей среды проходит от первого конца управляющей секции по меньшей мере к одному из поршней;
причем каждый поршень выполнен с возможностью перемещения радиально наружу в ответ на подачу буровой текучей среды по меньшей мере одним из каналов для текучей среды;
дозирующий текучую среду узел, включающий нижний компонент, присоединенный с возможностью фиксации к управляющей секции, и верхний компонент, присоединенный к узлу контроля;
причем нижний компонент включает центральное сквозное отверстие и расположенные по окружности на расстоянии друг от друга впускные отверстия для текучей среды, расположенные вокруг центрального сквозного отверстия, причем центральное сквозное отверстие нижнего компонента сообщается через текучую среду с центральным каналом управляющей секции и выполнено с возможностью обеспечения протекания буровой текучей среды через центральный канал управляющей секции к режущей конструкции, причем каждое впускное отверстие для текучей среды сообщается через текучую среду по меньшей мере с одним каналом для текучей среды управляющей секции;
причем узел контроля выполнен с возможностью перемещения верхнего компонента относительно нижнего компонента для контроля распределения буровой текучей среды между центральным сквозным отверстием нижнего компонента и впускными отверстиями для текучей среды нижнего компонента.
20. Роторное управляемое буровое устройство по п.19, в котором верхний компонент содержит выступ и втулку, проходящую в осевом направлении от выступа;
причем втулка проходит внутрь центрального сквозного отверстия нижнего компонента и взаимодействует с возможностью скольжения с нижним компонентом.
21. Роторное управляемое буровое устройство по п.19, в котором верхний компонент содержит центральное сквозное отверстие, проходящее в осевом направлении сквозь выступ и втулку, и дозирующее текучую среду отверстие, проходящее радиально от центрального сквозного отверстия к радиально наружной поверхности втулки;
причем центральное сквозное отверстие верхнего компонента сообщается через текучую среду с центральным сквозным отверстием нижнего компонента.
22. Роторное управляемое буровое устройство по п.21, в котором узел контроля выполнен с возможностью вращения верхнего компонента относительно нижнего компонента для помещения дозирующего текучую среду отверстия верхнего компонента в сообщение текучей средой по меньшей мере с одним из впускных отверстий для текучей среды нижнего компонента.
23. Роторное управляемое буровое устройство по п.21, в котором узел контроля выполнен с возможностью перемещения верхнего компонента в осевом направлении относительно нижнего компонента между
верхней позицией, позволяющей буровой текучей среде течь из центрального сквозного отверстия верхнего компонента внутрь всех впускных отверстий для текучей среды нижнего компонента одновременно; и
промежуточной позицией, позволяющей буровой текучей среде течь из центрального сквозного отверстия верхнего компонента внутрь по меньшей мере одного из впускных отверстий для текучей среды нижнего компонента в каждый момент времени.
24. Роторное управляемое буровое устройство по п.23, в котором узел контроля выполнен с возможностью перемещения верхнего компонента в осевом направлении относительно нижнего компонента между верхней позицией, промежуточной позицией и нижней позицией, предотвращающей протекание буровой текучей среды из центрального сквозного отверстия верхнего компонента внутрь всех впускных отверстий для текучей среды нижнего компонента.
25. Роторное управляемое буровое устройство по п.19, в котором верхний компонент содержит верхнюю пластину, имеющую центральное сквозное отверстие, проходящее в осевом направлении сквозь верхнюю пластину, и дугообразное дозирующее текучую среду отверстие, проходящее в осевом направлении сквозь верхнюю пластину, причем дозирующее текучую среду отверстие радиально смещено от центрального сквозного отверстия верхней пластины.
26. Роторное управляемое буровое устройство по п.25, в котором узел контроля выполнен с возможностью вращения верхней пластины относительно нижнего компонента для помещения дозирующего текучую среду отверстия верхней пластины в сообщение текучей средой по меньшей мере с одним из впускных отверстий для текучей среды нижнего компонента.
27. Роторное управляемое буровое устройство по п.26, в котором узел контроля выполнен с возможностью перемещения верхней пластины в осевом направлении от нижнего компонента для обеспечения возможности для буровой текучей среды течь через центральное отверстие верхней пластины внутрь всех впускных отверстий для текучей среды нижней пластины одновременно.
28. Роторное управляемое буровое устройство по п.19, дополнительно содержащее по меньшей мере одну реактивную накладку, присоединенную к управляющей секции, причем одна реактивная накладка имеется для каждого поршня;
причем каждый поршень выполнен с возможностью смещения соответствующей реактивной накладки радиально от управляющей секции в ответ на протекание буровой текучей среды через соответствующий канал для текучей среды.
29. Роторное управляемое буровое устройство по п.19, дополнительно содержащее смещающие средства для каждого поршня, причем каждое смещающее средство выполнено с возможностью смещения поршня в радиально отведенную позицию внутрь управляющей секции.
30. Роторное управляемое буровое устройство по п.19, в котором по меньшей мере один из по меньшей мере одного поршня представляет собой состоящий из двух частей поршневой узел, содержащий
внутренний элемент, присоединенный с возможностью фиксации к управляющей секции; и
наружный элемент, расположенный вблизи внутреннего элемента и выполненный с возможностью перемещения радиально относительно внутреннего элемента и управляющей секции.
31. Роторное управляемое буровое устройство по п.30, в котором состоящий из двух частей поршневой узел содержит ограничивающие ход средства для ограничения радиального хода наружного элемента относительно внутреннего элемента и управляющей секции.
32. Способ бурения ствола скважины с помощью бурового долота, имеющего режущую конструкцию, включающий
(a) протекание буровой текучей среды к управляющей секции, имеющей центральную ось, первый конец и второй конец, противоположный первому концу, причем второй конец содержит режущую конструкцию;
(b) выборочное распределение буровой текучей среды, подаваемой к управляющей секции, с помощью дозирующего текучую среду узла, причем дозирующий текучую среду узел содержит первый компонент и второй компонент;
(c) непрерывное протекание буровой текучей среды через первый компонент, второй компонент и управляющую секцию к режущей конструкции;
(d) протекание буровой текучей среды через выпускное отверстие первого компонента, первое впускное отверстие второго компонента и первый канал для текучей среды в управляющей секции к первому поршню, размещенному в управляющей секции, при одновременном протекании буровой текучей среды к режущей конструкции на этапе (с) и
(e) перемещение первого поршня радиально наружу из управляющей секции во время этапа (d).
33. Способ по п.32, дополнительно включающий
(f) протекание буровой текучей среды через выпускное отверстие первого компонента, второе впускное отверстие второго компонента и второй канал для текучей среды в управляющей секции ко второму поршню, размещенному в управляющей секции, после этапа (d) и одновременно с протеканием буровой текучей среды к режущей конструкции на этапе (с);
(g) перемещение второго поршня радиально наружу из управляющей секции во время этапа (f).
34. Способ по п.33, в котором этап (d) включает вращение первого компонента в первую позицию, выравнивающую выпускное отверстие с первым впускным отверстием, а этап (f) включает вращение первого компонента во вторую позицию, выравнивающую выпускное отверстие со вторым впускным отверстием.
35. Способ по п.32, в котором этап (с) включает непрерывное протекание буровой текучей среды через центральный проход в первом компоненте, центральный проход во втором компоненте и центральный канал в управляющей секции.
36. Способ по п.32, в котором выпускное отверстие проходит радиально сквозь первый компонент.
37. Способ по п.32, в котором выпускное отверстие проходит в осевом направлении сквозь первый компонент, а первое впускное отверстие проходит в осевом направлении сквозь второй компонент.
38. Способ по п.32, дополнительно включающий вращение первого компонента относительно второго компонента для помещения выпускного отверстия в сообщение текучей средой с первым впускным отверстием.
39. Способ по п.32, дополнительно включающий перемещение первого компонента в осевом направлении относительно второго компонента для помещения выпускного отверстия в сообщение текучей средой с первым впускным отверстием.
40. Способ по п.33, дополнительно включающий
(h) протекание буровой текучей среды через первый компонент внутрь как первого впускного отверстия, так и второго впускного отверстия одновременно.
41. Способ по п.40, дополнительно включающий выдвижение первого поршня и второго поршня радиально наружу из управляющей секции для центрирования бурового долота в стволе скважины во время этапа (h).
42. Способ по п.40, дополнительно включающий
протекание буровой текучей среды через первый компонент и второй компонент при предотвращении протекания буровой текучей среды внутрь первого впускного отверстия и второго впускного отверстия.