[發(fā)明專利]用于鉆探井孔的系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880018535.4
• 申請日: 2008-05-15
• 公開（公告）號: CN101680278A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設計）人: B·J·H·梵登布雷凱爾;G·格林伯格;M·M·沙德;M·M·舒斯特;A·L·M·武本;D·H·澤斯林格
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10;C09K8/08;C09K8/18;C10M169/04
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王長青

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于向地層中鉆探鉆孔的系統(tǒng)，其包括：設置在鉆孔中的套管和延伸通過套管內(nèi)部到達鉆孔下端部分的鉆柱，在利用鉆柱鉆探鉆孔的過程中，所述套管的內(nèi)表面由于與鉆柱外表面的摩擦接觸而易于磨損。

背景技術

在旋轉鉆探井孔的過程中，通過鉆探設備上的回轉臺，鉆柱從地面旋轉以加深井孔，因而旋轉的鉆柱通常與套管的內(nèi)表面及井孔壁摩擦接觸。通常，在鉆柱和套管/井孔壁之間積累的摩擦力隨著鉆孔深度、彎曲度及傾斜度的增加而增大，因此導致回轉臺扭矩增大。另外，鉆柱與套管之間的摩擦接觸可能導致鉆柱及套管的磨損。在傳統(tǒng)的鉆探應用中，套管在井孔的選定深度間隔處安裝，因此，通常周圍地層的壓裂壓力和孔壓力是上述各深度間隔的長度的決定因素。除了地面套管外，各套管均通過先期安裝的套管下降并從地面延伸到接近新鉆探的深度間隔的下端。因此，后續(xù)套管的直徑必然逐漸縮小。所形成的嵌套的套管設置暗示著各套管通常只在鉆探下一個深度間隔過程中與旋轉鉆柱摩擦接觸。因此，針對這種應用，套管磨損通常不是大問題。

EP-1044316-B1公開了一種井孔系統(tǒng)，其中后續(xù)套管不會延伸至地面。相反，各新的井孔間隔利用從前一套管下端延伸至接近新鉆探的井孔間隔的套管提供。另外，各套管在降低至所需深度后在井孔中徑向膨脹，從而使井孔可以沿著其長度以基本均勻的直徑鉆探。

已知井孔系統(tǒng)的問題在于各套管在長時間內(nèi)由于與旋轉鉆柱摩擦接觸而招致磨損。因此，本發(fā)明宣布提供一種用于鉆探井孔的改進系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術的問題。

發(fā)明內(nèi)容

按照本發(fā)明，提供了一種用于向地層中鉆探鉆孔的系統(tǒng)，其包括：設置在鉆孔中的套管，延伸通過套管內(nèi)部到達鉆孔下端部分的鉆柱，和延伸進入套管內(nèi)的鉆探流體主體，在利用鉆柱鉆探鉆孔的過程中，所述套管的內(nèi)表面由于與鉆柱外表面的摩擦接觸而易于磨損，其中所述系統(tǒng)還包括用于減少所述套管內(nèi)表面摩損的設施，所述設施包括在所述套管內(nèi)表面上的硬化層、在鉆柱外表面上的減摩擦層和包含在鉆探流體主體內(nèi)的潤滑復合物中的至少一種。

測試表明各種所述設施有效保護所述套管內(nèi)表面避免磨損，由此套管的硬化內(nèi)層保護套管避免鉆探流體內(nèi)包含的小顆粒的磨蝕作用，和鉆柱的減摩擦層及鉆探流體內(nèi)的潤滑復合物保護套管避免由于與鉆柱直接接觸的高摩擦力。對于一些應用而言，如果所述系統(tǒng)包括三種減少磨損設施即在所述套管內(nèi)表面上的硬化層、在鉆柱外表面上的減摩擦層和包含在鉆探流體主體內(nèi)的潤滑復合物中的每一種，則獲得最佳結果。

合適地，在所述套管內(nèi)表面上的硬化層具有第一硬度和鉆柱外表面具有第二硬度，和其中所述第一硬度大于所述第二硬度。例如，所述第一硬度與第二硬度的比為1-5。優(yōu)選地，所述第一硬度值為150-600Hv。

合適地，鉆柱的減摩擦層包括聚四氟乙烯(PTFE)。所述減摩擦層可以以施涂到鉆柱外表面上的涂層的形式提供。

在一種例舉應用中，所述潤滑復合物包含64.25-90.89wt％的基油，例如天然的甘油三酯油、魚油、動物油、植物甘油三酯油、葵花籽油、大豆油、油菜籽油、菜籽油、棕櫚果油、棕櫚油、橄欖油、油菜籽油、菜籽油、亞麻籽油、花生油、大豆油、棉籽油、葵花籽油、南瓜籽油、椰子油、玉米油、蓖麻油、胡桃油、天然或合成油或酯。

合適地，所述潤滑復合物包含0.02-0.05wt％的金屬減活劑，例如三唑或苯并三唑衍生物，如甲苯三唑。

有利地，所述潤滑復合物包含0.5-3.0wt％的抗氧化劑，例如芳族胺抗氧化劑和/或受阻酚抗氧化劑，如2，6-二(叔丁基-4-甲基苯酚，BHT)。可商購產(chǎn)品實例為：來自Ciba-Geigy?Corp的辛基化、丁基化二苯胺抗氧化劑(Irganox?L?57)；來自PMC，Inc的2，6-二(1，1-二甲基乙基)-4-甲基酚(BHT)；和來自Ciba-Geigy?Corp的苯丙酸3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羥基-硫二-2，1-乙烷二酯(Irganox?1035)。

所述潤滑復合物優(yōu)選包含4-12wt％的硫化天然油如硫化植物或動物油，天然油的硫含量為9-21％，例如13.5-17.5％。可商購產(chǎn)品實例為：來自Rhein?Chemie?Corporation的硫化植物油(Additin?RC-2515)；和來自Ferro?Corporation的硫化豬油(HSL)。