控制來自旋轉設備的扭矩傳遞的方法和系統與流程

2023-11-07 02:39:27 1

背景技術：

為了從地層中生產出碳氫化合物(例如，油、天然氣等)，可鑽探出穿透地層中含碳氫化合物的部分的井筒。可生產出碳氫化合物的地層部分通常被稱作為「生產區域」。在某些情形中，被井筒穿透的地層可具有多個生產區域，它們沿著井筒位於不同的部位。

一般地說，在井筒已經鑽探到要求的深度之後，可進行完井操作。如此的完井操作可包括將內襯或套筒插入井筒內，並時時地用水泥將套筒或內襯粘結到位。一旦井筒按照要求(內襯、封殼、開孔或任何其他公知的完井結構)完成，可進行增產操作，以提高流入井筒的碳氫化合物的生產。某些普遍採用的增產操作的實例包括水力壓裂、酸化處理、斷裂酸化以及水力噴射。增產操作意在提高碳氫化合物從包圍井筒的地層向井筒自身的流動，然後，可生產出碳氫化合物直到井頭。

在傳統的鑽探井孔的系統中，通過在地面上使用旋轉臺來轉動鑽具組傳遞的旋轉動力，或通過例如使用泥漿馬達從井下的泥漿流中得到的旋轉動力，進行碎石作業。通過這些動力產生模式，以高速運轉諸如三錐、金剛石複合片(「PDC」)的傳統鑽頭，並在地面的旋轉臺處提供或通過井下的馬達提供扭矩。

當使用向下鑽進馬達(諸如泥漿馬達)來產生進行鑽探作業的轉矩時，鑽探作業過程中產生的某些扭矩會傳輸到鑽具組而不是鑽頭。該不需要的扭矩傳遞致使鑽具組不穩定。此外，這減小了遞送到鑽頭上的扭矩，降低鑽探作業的效率。因此，需要使傳遞到井下鑽具組合件(「BHA」)的轉矩最小，底部孔組件即為鑽具組和盤管。

附圖說明

部分地參照以下描述和附圖，可理解本發明某些特殊示例的實施例。

圖1示出進行鑽探作業的說明性系統；

圖2示出根據本發明示範性實施例的說明性改進的鑽探系統；以及

圖3示出圖2系統的俯視剖面圖；

圖4示出根據本發明另一示範實施例的旋轉的壓緊系統；

圖5a和5b示出分別處於縮回和延伸狀態中的根據本發明另一示範實施例的旋轉的壓緊系統；

圖6是圖5的旋轉的壓緊系統的側視圖；

圖7示出根據本發明另一示範實施例的旋轉的壓緊系統；

圖8a和8b示出根據本發明又一示範實施例的旋轉的壓緊系統；

圖9示出處於縮回位置中的圖8的可膨脹部分的突出部；

圖10示出處於伸出位置中的圖8的可膨脹部分的突出部；

圖11a和11b示出根據本發明一示範實施例的圖8的旋轉的壓緊系統的操作；

圖12a和12b示出根據本發明一示範實施例的圖8的旋轉的壓緊系統的操作；

圖13a-d示出根據本發明一示範實施例的圖8的旋轉的壓緊系統的操作。

儘管已經圖示地描述了本發明的實施例，並參照本發明的示範實施例予以限定，但如此的參照並不暗示對本發明的限制，且不能推斷出如此的限制。所披露的主題內容能夠在形式和功能上作出相當的修改、改變和等價物，這將為本技術領域內技術人員在獲益於本發明之後會想到的。本發明所示和所述的實施例僅是實例而已，並不窮盡本發明的範圍。

具體實施方式

本發明的說明性實施例將在文中作詳細描述。為清晰起見，並非實際實施方式的所有特徵會在本說明書中描述。當然，應該認識到，在開發如此實際的實施例的過程中，可作出許多專用於實施的決定以達到特殊的實施目的，其可因實施方式之不同而變化。此外，應該認識到，如此的開發努力可能是複雜的和耗時的，但對於獲益於本發明的本技術領域內技術人員來說，不管怎樣總是常規的任務。

為了促成更好地理解本發明，給出了以下某些實施例的實例。但以下的實例決不被看作限制或限定本發明的範圍。本發明的實施例可適用於任何類型地下地層中的水平、垂直、傾斜的或其他非筆直的井筒。實施例可適用於注入井以及包括碳氫化合物井的生產井。

如文中所用的術語「偶聯」用來意指間接的或直接的連接。因此，如果第一裝置偶聯到第二裝置，則該連接可以是通過直接連接，或通過其他裝置和連接物形成的間接電氣連接。如文中所用的術語「井上」意指沿著鑽具組或孔從遠端朝向地面，而如文中所用的術語「井下」意指沿著鑽具組或孔從地面朝向遠端。

應該理解，術語「油井鑽探設備」或「油井鑽探系統」無意限制用這些鑽探油井的術語所描述的設備和過程的使用。術語總的還包括鑽探天然氣井或碳氫化合物井。此外，對於從地下回收碳氫化合物或其他材料，如此的井可用於生產、監控或注入。

本發明總的涉及井的鑽探和完井操作，具體來說，涉及減小傳遞到底部孔組件和鑽具組的扭矩量的系統和方法。

如圖1所示，油井鑽探設備100(為便於理解而作了簡化)可包括井架105、井架地板110、絞車115(示意地用鑽探線和移動塊代表)、鉤子120、轉換接頭125、鑽杆轉換接頭(kelly joint)130、轉臺135、鑽管140、一個或多個鑽環145、一個或多個MWD/LWD工具150、一個或多個管接頭(sub)155以及鑽頭160。泥漿泵190通過鑽探流體供應管線195將鑽探流體注入轉換接頭125內，該鑽探流體供應管線195可包括立管196和水龍帶(kelly hose)197。鑽探流體流過鑽杆轉換接頭130、鑽管140、鑽環145和管接頭155，並通過鑽探160內的噴口或噴嘴流出。鑽探流體然後向上流過鑽管140和鑽孔165壁之間的環腔。鑽孔165的一個或多個部分可包括一敞開孔，鑽孔165的一個或多個部分可加封殼。鑽管140可由多個鑽管接頭組成。鑽管140可以是單一的額定直徑和重量(即，磅每英尺)或可包括兩個或多個不同額定直徑和重量的接頭區間。例如，在水平鑽探或其他應用中，重量重的鑽管接頭的區間可應用在較輕重量的鑽管接頭的區間之上方。鑽管140可供選擇地包括一個或多個分布在鑽管接頭中的管接頭155。如果納入了一個或多個管接頭155，則一個或多個管接頭155可包括探測設備(例如，傳感器)、通訊設備、數據處理設備或其他設備。鑽管接頭可以是任何合適的尺寸(例如，30英尺長)。鑽探流體返回管線170使鑽探流體從鑽孔165返回，並將其循環到鑽探流體池(未示出)，然後，鑽探流體最終通過泥漿泵190再循環返回到鑽探流體供應管線195。鑽環145、隨鑽測量(「MWD」)/隨鑽記錄(「LWD」)工具150以及鑽頭160的組合被稱作為井下鑽具組合件(或「BHA」)。該BHA還可包括鑽頭接頭、泥漿馬達(下文中討論)、穩定器、用於各種螺紋扣型的震動裝置和轉換器。泥漿馬達作為用來轉動鑽頭160的旋轉裝置運轉。BHA的不同部件可以本技術領域內技術人員熟知的方式進行偶聯，例如，通過接頭來偶聯。BHA、鑽管140和任何納入的管接頭155的組合被稱作為鑽具組。在旋轉鑽探中，轉臺135可轉動鑽具組，或替代地，鑽具組可通過頂驅動組件轉動。

一個或多個力傳感器175可沿著鑽管分布，該分布取決於系統的需要。一般地說，力傳感器175可包括一個或多個傳感器裝置，以產生響應於材料中的物理性的力、應變或應力作出的輸出信號。傳感器裝置可包括應變儀器件、半導體器件、光子器件、石英晶體器件，或包括將材料上或材料中的物理性的力、應變或應力轉換為電信號或光信號的其他器件。在某些實施例中，力的測量可直接從力傳感器175中的一個或多個傳感器器件的輸出中獲得。在其他實施例中，力的測量可基於一個或多個傳感器器件的輸出並結合其他數據來獲得。例如，可根據材料特性或尺寸、附加的傳感器數據(例如，一個或多個溫度或壓力傳感器)、分析或標定來確定測得的力。

一個或多個力傳感器175可測量一個或多個力分量，諸如沿著鑽管的軸向張力或壓力，或扭矩。一個或多個力傳感器175可用來測量如下一個或多個力分量，該力分量是由鑽孔反作用或鑽孔消耗的力分量，諸如是鑽孔的拖曳或沿著鑽管的鑽孔扭矩。一個或多個力傳感器175可用來測量諸如壓力誘發的力、彎曲力或其他力的一個或多個其他的力分量。一個或多個力傳感器175可用來測量力的組合或力分量的組合。在某些實施方式中，鑽具組可納入一個或多個傳感器，以測量力之外的其他參數，諸如溫度、壓力或加速度。

在一個示例的實施例中，一個或多個力傳感器175位於鑽管140上或鑽管140內。其他的力傳感器175可在一個或多個鑽環145或一個或多個MWD/LWD工具150之上或之內。還有其他的力傳感器175可內置入或以其它方式偶聯到鑽頭160。還有其他的力傳感器175可設置在一個或多個管接頭155之上或之內。一個或多個力傳感器175可在地面上提供由鑽具組所經受的一個或多個力或扭矩分量。在一個示例的實施例中，一個或多個力傳感器175可納入到絞車115、鉤子120、轉換接頭125內，或者在地面上以其它方式被採用，以在地面上測量由鑽具組所經受的一個或多個力或扭矩分量。

一個或多個力傳感器175可通過粘結劑或連接方法偶聯到鑽具組的部分上。該粘結劑或連接方式可使用諸如環氧樹脂那樣的粘結試劑或緊固件來實現。一個或多個力傳感器175可經受力、應變或涉及力、應變的應力場，或由與力傳感器175偶聯的鑽具組部件近端地經受的應力場。

其他的力傳感器175可偶聯成不經受由近端地偶聯到力傳感器175的鑽具組部件所經受的所有的力、應變或一部分的力、應變，或應力場。以此方式偶聯的力傳感器175可經受其他環境條件，諸如一個或多個溫度或壓力。這些力傳感器175可用於信號調節、補償或標定。

力傳感器175可偶聯到以下中的一個或多個：鑽具組部件的內表面(例如，鑽孔)、鑽具組部件的外表面(例如，外直徑)、鑽具組部件的內或外表面之間的凹陷部。力傳感器175可偶聯到一個或多個面上，或偶聯到正交於鑽具組部件的直徑的軸線的其他結構。力傳感器175可沿相對於特定力分量或有待測量的力分量組合的方向或定向的一個或多個方向或定向偶聯到鑽具組部件上。

在某些實施方式中，力傳感器175可成組地偶聯到鑽具組部件上。在其他的實施方式中，力傳感器175可包括成組的傳感器器件。當成組的力傳感器175或成組的傳感器器件被使用時，該成組的元件可以相同的或不同的方式偶聯。例如，成套的力傳感器175或傳感器器件中的元件可具有相對於彼此不同方向或定向。在成組的力傳感器175或成組的傳感器器件中，該成套元件中一個或多個元件可連接起來以經受所涉應變場，以及該成套元件中一個或多個元件(即，「仿真元件」)可連接起來而不經受同樣的應變場。然而，仿真元件可以仍然經受一個或多個環境條件。成組力傳感器175或傳感器器件中的元件可對稱地偶聯到鑽具組部件。例如，成組力傳感器175或傳感器器件中的三個、四個或更多個元件可圍繞鑽具組部件的圓周基本上等距離地間距開。成組的力傳感器175或傳感器器件可用於：測量多個力分量(例如，方向分量)、分離多個力分量、從測量值中移除一個或多個力分量、或補償諸如壓力或溫度之類的因素。某些示例的力傳感器175可包括主要是單一方向的傳感器器件。力傳感器175可使用市購的傳感器器件組，諸如是電橋式或玫瑰形式的。

圖2示出根據本發明的示範實施例改進的鑽探系統。如上所討論的，BHA202可包括多個不同部件，包括泥漿馬達204和鑽頭206。正如本技術領域內技術人員會認識到的，根據本發明的益處，泥漿馬達204通常是正排量的鑽探馬達，其使用鑽探流體的水力動力來驅動鑽頭206。根據本發明的示範實施例，BHA 202可包括可供選擇的非轉動的部分208。BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208可包括除泥漿馬達204和鑽頭206之外的任何BHA 202部件。例如，可供選擇的非轉動的部分208可包括鑽環145、MWD/LWD工具150、鑽頭接頭、穩定器、震動裝置和轉換器。

如圖2所示，BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208還可包括一個或多個沿著其一部分延伸的杆210。儘管圖2示範實施例的杆210顯示為沿著該可供選擇的非轉動的部分208全長延伸，但正如本技術領域內技術人員會認識到的，根據本發明的益處，在其它示範的實施例中，杆208可沿著該可供選擇的非轉動的部分208的部分長度延伸。杆210可以用任何合適材料製成，包括但不限於銅、黃銅或鋼。

在鑽探和構造地下井筒過程中，通常可將套筒組引入到井筒內。為了穩定套筒，通常通過套筒向下泵送水泥漿，然後，將水泥漿向上泵送到套筒和井筒壁之間的環腔內。該套筒可執行好幾個功能，包括但不限於：保護井筒附近的新鮮水層，隔離損耗回收區域，或隔離壓力梯度顯然不同的地層。因此，如圖2所示，套筒212可沿著覆蓋其內表面的一部分井筒延伸。根據本發明的示範實施例，套筒212可包括沿著其長度的一組或多組的突出。在圖2的示範實施例中，套筒212包括第一組突出214和相對於第一組突出214位於井下方向的第二組突出216。每組突出可包括基本上位於井筒同一深度處定位在不同徑向部位的一個或多個突出。在一個實施例中，每組突出214、216中的突出可沿著套筒212內圓周對稱地定位。

圖3示出根據本發明的示範實施例的鑽探系統俯視圖。具體來說，圖3示出圖2系統的俯視剖面圖，包括第一組突出214、可供選擇的非轉動的部分208和杆210。

在鑽探作業過程中，由泥漿馬達204產生使鑽頭206轉動的力還可使BHA202的其餘部分轉動。圖2和3示出了轉矩218，在一個示範實施例中，該轉矩218沿逆時針方向施加。根據本發明的實施例，鑽探系統可裝備有轉動的壓緊系統200，其由至少一個杆210和突出組214組成。具體來說，當BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208轉動時，杆210轉動，直到它們與位於井筒內第一深度處的第一突出組214接觸為止。一旦杆210與第一突出組214中的突出相干涉(即，相接觸)，BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208便可不再轉動。因此，突出組214可控制BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208的轉動。一旦杆210接觸第一突出組214，該可供選擇的非轉動的部分208對泥漿馬達204提供剛性的支承，所提供的扭矩218被引導到鑽頭206。此外，因為該可供選擇的非轉動的部分208的轉動因杆210與第一突出組214相干擾而受到限制。所以，可減小或防止不希望的扭矩傳遞到BFA 202的部分以及鑽具組的其餘部分。

在一個實施例中，當鑽探作業繼續且BHA 202向著井下移動時，將出現杆210已經通過第一組突出214的時刻。在一個實施例中，第二組突出216可定位在第二深度處，這樣，一旦BHA 202到達井筒中的第二深度，第二組突出便可對杆210提供接觸，以便控制該可供選擇的非轉動的部分208的轉動。由此，不同組的突出可用來控制BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208在井筒中不同部位處的轉動。

如本技術領域內技術人員會認識到的，基於本發明的益處，本發明不受以下因素的限制：BHA的可供選擇的非轉動的部分上杆的數量；各個突出組中突出的數量；套筒中突出組的數量；或突出組之間的距離。因此，杆和突出可採用任何要求的數量或布置。如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，可設計杆210的長度和不同突出組214、216的分離距離，以使得在鑽頭206鑽透地層時始終有突出組可與杆210相干涉，並阻止BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208的轉動。在一個示範的實施例中，突出組214、216可以分開40英尺。此外，在一個實施例中，杆210可沿著可供選擇的非轉動的部分208的外表面延伸40英尺。因此，操作者可設計杆210和突出組214、216以滿足不同地域條件。例如，在一個示範實施例中，杆210和突出組214、216可設計成能抵抗2000ft.lbs(英尺·磅)的扭矩。

在一個示範的實施例中，突出組214、216中的突出可設計成能夠縮回到套筒212內。在該實施例中，操作者可有選擇地致動或停止致動突出，以控制BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208是否可轉動。同樣地，在一個實施例中，杆210可設計成能夠縮回到BHA202的可供選擇的非轉動的部分208內。可縮回部件的設計和實施是本技術領域內技術人員眾所周知的，因此這裡不作詳細討論。此外，在一個示範的實施例中，杆210可拆卸地附連到BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208。同樣地，突出214、216可與套筒212形成一體，或可拆卸地附連在其上。在一個示範的實施例中，突出可由鑄鐵製成。在鑽探作業過程中，萬一桿210和/或突出組214、216損壞，則杆210和/或突出組214、216的可拆卸的附連使得對它們的替換或修理變得更為容易。

儘管圖2和3的轉動的壓緊系統200顯示為位於可供選擇的非轉動的部分208上，但正如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，通過沿著鑽具組將轉動的壓緊系統200放置在其它的部位，便可使用同樣的方法和系統。例如，在一個示範的實施例中，轉動的壓緊系統200可放置在鑽管140上。

圖4示出根據本發明的另一示範實施例的轉動的壓緊系統400。在該示範的實施例中，轉動的壓緊系統400顯示為設置在鑽管140上。然而，如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，轉動的壓緊系統400可放置在鑽探系統中的任何位置，例如，放置在BHA 202的可供選擇的非轉動的部分208上，就如以上結合圖2和3所討論的。在一個實施例中，轉動的壓緊系統400設置在鑽管140周長的周圍，並可沿著鑽管140移動。該鑽管140可包括不具有突出和槽的第一部分404。鑽管140的外圍可包括沿著第二部分406延伸的突出402，它們在第二部分上形成板條408。轉動的壓緊系統400包括可與板條408嚙合的突耳410，轉動的壓緊系統400的外表面可包括杆412。杆412可由任何合適材料製成，例如，鋼或用碳化物加強的鋼。杆412可與套筒或井筒壁相接觸，由此，基本上阻止轉動的壓緊系統400作轉動運動。

在操作中，轉動的壓緊系統400最初可位於鑽管140的第一部分404上的第一位置處。當在該位置中時，突耳410不嚙合鑽管140上的板條408。因此，鑽管140可獨立於轉動的壓緊系統400而移動，它們兩個沒有可轉動地偶聯。因此，在該位置中，儘管轉動的壓緊系統400被杆412可轉動地保持在位置中，但鑽管140卻可自由地轉動。當希望抑制鑽管140轉動時，轉動的壓緊系統400可移到鑽管第二部分406上的第二位置。一旦處於第二位置中，突耳410嚙合板條408，將鑽管140可轉動地偶聯到轉動的壓緊系統400。因此，在第二位置中，杆412基本上阻止鑽管140的轉動運動。

如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，可通過任何合適的裝置進行控制轉動的壓緊系統400在第一位置和第二位置之間的運動。例如，在一個示範的實施例中，轉動的壓緊系統400可用彈簧進行加載。在另一示範的實施例中，轉動的壓緊系統400的定位可由操作者進行遙控。遙控各部件運動的方法和系統為本技術領域內技術人員眾所周知的，因此這裡不作詳細討論。

圖5a和5b示出根據本發明的另一示範實施例的轉動的壓緊系統500。在該實施例中，圖2和3中的杆210可用多個彈簧致動的杆510替代。如圖5a和5b所示，彈簧致動的杆510可通過控制彈簧512而伸出或縮進。如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，本發明不局限於任何具體數量的彈簧致動的杆510，使用者可根據設計參數確定彈簧致動的杆510數量。例如，在一個示範的實施例中，可使用單個彈簧致動的杆510。在其它示範實施例中，多個彈簧致動的杆可對稱地或非對稱地放置在轉動的壓緊系統500的外表面周圍。每個彈簧致動的杆510可包括對應的彈簧512。

在操作中，在初始狀態下，彈簧致動的杆510可處於如圖5a所示的坍縮狀態中。轉動的壓緊系統500還可包括裝備有J型狹槽結構的錐形心軸，其可用來伸展或坍縮該彈簧致動的杆510。在一個示範的實施例中，彈簧致動的杆510與周圍套筒514或井筒壁的接觸點可包括多個齒，它們相對於井筒軸線軸向地形成。彈簧致動的杆510在被致動時可如圖5b所示地延伸。

圖6是圖5的轉動的壓緊系統500的側視圖。如圖6所示，在一個示範的實施例中，彈簧致動的杆510可相對於可供選擇的非轉動的部分傾斜，以例如傾斜成略微面向上。因此，轉動的壓緊系統500可允許鑽具組向下運動。具體來說，鑽具組602的向下運動將復位套筒514或井筒壁上彈簧致動的杆510的壓力，以允許鑽具組向下運動。然而，如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，在帶有傾斜的彈簧致動杆510的實施例中，鑽具組的向下運動會在鑽具組上產生扭矩。例如，在圖6的示範實施例中，鑽具組602的向下運動緩慢地產生扭矩604，該扭矩造成左手向的轉向運動。該運動最終會在鑽具組602的部件上作用高的扭矩。在一個帶有傾斜的彈簧致動的杆510的示範實施例中，鑽頭160偶爾可鬆弛，致使彈簧致動的杆510沿相反方向轉動，並由此鬆弛扭矩604。

在一個示範的實施例中，如圖7所示，圖5和6的轉動的壓緊系統500可與圖4的實施例組合。具體來說，可提供轉動的壓緊系統700，其包括彈簧致動的杆710。該轉動的壓緊系統700還可包括突耳710，其嚙合鑽具組一部分上的槽708，鑽具組部分例如是鑽管140。因此，如以上結合圖4所討論的，轉動的壓緊系統700可放置在鑽管140第一部分704上的第一位置中，在該位置中允許鑽具組轉動。替代地，轉動的壓緊系統700可移動到鑽管140第二部分706上的第二位置中，在該位置中阻止鑽管140的轉動運動。

使用圖7的轉動的壓緊系統700，就不需要為復位彈簧致動的杆710而停止鑽探作業。在一個示範的實施例中，心軸可偶聯到鑽具組上。該心軸可保持住帶有花鍵的彈簧致動的杆710，該杆是六邊形的管子或其它合適的裝置。心軸還可包括彈簧。在一個示範的實施例中，心軸上的彈簧可推壓彈簧致動的杆710，而鑽具組下推鑽頭160，由此將彈簧致動的杆710置於縮回的位置。當鑽探作業繼續時，鑽具組向著井下地移動。一旦鑽具組向著井下地移動預定的距離，心軸可允許彈簧致動的杆710移至其延伸的位置。由於彈簧致動的杆710被釋放，轉動的壓緊系統被致動，並基本上阻止鑽具組的可供選擇的非轉動部分的轉動。當鑽探作業繼續時，心軸經過彈簧致動的杆710而向著井下移回，繼續該過程直到鑽探作業完成。因此，如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，心軸可被設計成在鑽具組向著井下移動預定距離時縮回和延伸該彈簧致動的杆710。

圖8a和8b示出根據本發明的另一示範實施例的轉動的壓緊系統800。該轉動的壓緊系統800可包括彈簧802和可膨脹的部分804。可膨脹的部分804可包括具有突出808的外殼806。該可膨脹的部分還可包括槽810，槽810嚙合鑽管140並可轉動地將鑽管140偶聯到可膨脹的部分804。當鑽探作業繼續時，鑽管140可向上或向下地滑動通過可膨脹部分804的槽。例如，如圖8b所示，彈簧802可被壓縮，在鑽探作業過程中，當鑽管140向著井下移動時，可膨脹的部分804可被向上曳拉而經過鑽管140上的槽。圖9示出處於縮進位置中的突出808，而圖10示出處於延伸位置中的突出808。根據本發明的實施例，如圖8b所示，當不希望阻止轉動時，可停止致動突出808。在一個實施例中，突出808可轉動而延伸出可膨脹部分804之外，或縮回到可膨脹部分804內。

圖11和12示出對根據本發明的一示範實施例的處於鑽探作業中的轉動的壓緊系統800的使用。如圖11a所示，當鑽探作業進行時，在鑽探作業過程中由於施加的扭矩，可使盤管逆時針方向轉動。圖11b示出帶有突出808的可膨脹部分804的仰視圖。當盤管轉動時，可膨脹的部分804的突出808可移至其膨脹位置(如圖10和11b所示)，由此，與周圍的套筒或井筒壁接觸，並將可膨脹的部分804轉動鎖定在位置中。因為鑽管140可轉動地偶聯到可膨脹的部分804，其也不再轉動。

當鑽探作業繼續時，可滑動地移動通過可膨脹的部分804的鑽管140繼續向著井下移動，如圖12a所示，彈簧802被壓縮。當行程為最大時，鑽探作業不能再進行下去，而鑽探扭矩鬆弛。由於鑽探扭矩鬆弛，盤管可往回扭轉，突出808返回到其縮回位置，如圖12b所示。當突出808返回到其縮回位置時，它們解開對可膨脹的部分804和鑽管140的轉動鎖定。彈簧802然後可迅速跳回到其初始位置，如圖11a所示，而鑽管可自由地向下移動，鑽探作業可繼續進行。以上步驟可重複，直到鑽探作業完成為止。

圖13a-d示出根據本發明另一示範實施例的轉動的壓緊系統的操作。該轉動的壓緊系統可包括偶聯到可膨脹的部分1304的彈簧1302。可膨脹的部分1304可包括外殼1306和多個縮回的突出1308。在一示範的實施例中，可膨脹的部分1304可包括6個可縮回的突出1308。如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，這裡所披露的方法和系統不局限於特定數量的可縮回的突出1308，僅是為了說明之目的，這裡採用了有6個狹槽的實施例。

在一個實施例中，鑽管140可包括多個對應於可縮回的突出1308的板條1310。在一個示範的實施例中，鑽管140可包括6個板條1310。外殼1306可包括多個可嚙合板條1310的狹槽。在一示範的實施例中，外殼可包括一對狹槽1312、1314，其用於如圖13d所示的各個可縮回突出1308和板條1310的組合。如圖13d所示，各對狹槽1314之中的一個可對應於這樣的一個位置，在該位置處，板條1310與對應的可縮回的突出1308對齊，而各對狹槽1312中的另一個可對應於這樣的一個位置，在該位置處，板條1310不與可縮回的突出1308對齊。此外，可提供J型狹槽端1314，其可轉動可膨脹的部分1304，以使板條1310可定位成通過狹槽1312或狹槽1314。因此，在具有6個可縮回突出1308的示範的實施例中，J型狹槽1314可使可膨脹的部分1304轉過1/12圈。

根據使用圖13的轉動的壓緊系統400的本發明示範的實施例，板條1310可與可縮回突出1308對齊並通過狹槽1314，使可縮回突出1308延伸到伸展的位置。當可縮回突出1308處於伸展的位置中時，可膨脹的部分1304與井筒壁或套筒相接觸，並轉動鎖定在如圖13a所示的位置中。此外，通過板條1310轉動地偶聯到可縮回突出1308的鑽管140也被轉動鎖定在位置中，但可通過狹槽1314向上或向下滑動。

當轉動的壓緊系統控制著鑽管140的轉動時，可開始鑽探作業。如圖13b和13c所示，當鑽探作業繼續時，彈簧1302變得受壓縮，板條1310和鑽管140向著井下移動，直到板條1310與狹槽1314脫開嚙合。此外，J型狹槽1316已使可膨脹的部分1304轉過1/12圈，由此，使板條與狹槽1312對齊。由於板條1310處於狹槽1312內，板條1310不與保持縮回的可縮回突出1308對齊。一旦可縮回突出1308縮回，彈簧1302將解除壓縮，如圖13a所示，下推可膨脹的部分1304。J型狹槽1316然後使可膨脹的部分1304轉過1/12圈，使板條1310與狹槽1314對齊，並使可縮回突出1308伸出。然後重複該過程，直到井筒被鑽探到要求的深度。

如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，這裡披露的方法和系統適用於鑽頭沿順時針方向或逆時針方向轉動進行的鑽探作業。本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，轉動的壓緊系統500、700可定位在沿著鑽具組的任何要求部位。例如，在一個示範的實施例中，轉動的壓緊系統500、700可定位在鑽管140上。在另一示範的實施例中，轉動的壓緊系統500、700可定位在可供選擇的非轉動的部分208上。在還有另一實施例中，多個轉動的壓緊系統200、500、700可定位在沿著鑽具組的不同部位處，以便提供冗餘性。

如本技術領域內技術人員會認識到的，轉動的壓緊系統提供更加順利的作業(例如，減小鑽頭跳動)。此外，如本技術領域內技術人員會認識到的，有了本發明的益處，在某些實施例中，相對於轉動的壓緊系統位於向下鑽進的一部分鑽具組和/或可供選擇的非轉動的部分，可包括盤管。在這些示範的實施例中，轉動的壓緊系統減小向上鑽進盤管上的扭轉疲勞。

因此，本發明很好地適於實施各項目的，並達到了所提及的目的以及其中固有的目的。儘管已經圖示、描述了本發明，且參照本發明的實例予以定義，但如此的參照並不暗示對本發明的限制，且不推斷出如此的限制。本技術領域內技術人員從本發明獲益後，將會想到發明在形式和功能上還能夠作出相當的修改、改變和等價替換。所示和所述的實例對本發明並不已是詳盡無遺漏的。因此，本發明意欲僅由附後的權利要求書的精神和範圍來予以限定，權利要求書在所有方面對等價物給出了完全的認定。