[發明專利]繩索鉆探系統和方法

有效

• 申請號: 200980117311.3
• 申請日: 2009-04-14
• 公開（公告）號: CN102027187A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 彼得·內勒森;艾倫·斯彭賽爾;格雷戈里·哈姆
• 申請（專利權）人: 佩里斯林斯比系統公司
• 主分類號: E21B19/22
• 分類號: E21B19/22;E21B19/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

技術領域

本發明涉及利用被稱為Rovdrill?3的鉆探系統的水下鉆探、取芯、現場取樣以及測量。Rovdrill?3鉆探系統基本上是佛羅里達、朱庇特的Perry?Slingsby?System?Inc.(佩里斯林斯比系統股份有限公司)的Rovdrill系統的較大型式，該鉆探系統使用傳統的金剛石取芯鉆探系統并且是通過引用并入本文的均于2008年1月10日提交的共同待決美國申請No.11/972,080和No.11/972,088的主題。

背景技術

陸地鉆井作業已經使用繩索鉆探技術很多年了，并且存在生產用于陸地操作的繩索鉆具的若干公司。陸地繩索鉆井作業使用由鉆井人員手工操作的工具。手工方法不能用于在海底上鉆探，因為鉆工由于環境條件而不能位于海底的鉆探現場。因此海底鉆井作業使用機器人系統。

油氣工業也使用一種形式的繩索配置，雖然它們的應用被用來監控現已存在的石油井并且增加井的生產流量。那些方法被稱為測井和油井維修。

發明內容

因此本發明的目的在于提供一種繩索鉆探系統和方法，該繩索鉆探系統和方法克服了通用類型的迄今已知的裝置和方法的本文前面提及的缺點。更具體地講，本發明的目的在于提供一種用于利用Rovdrill?3進行海底和水底繩索鉆探、巖芯取樣以及測量應用的改進的方法和設備。

在旋轉或推動式樣品取芯的情況下，利用繩索絞車和打撈筒/繩針從鉆柱取回巖芯。利用繩索絞車和打撈筒/繩針組件將包括但不限于錐形、球形以及T字形透度計的現場測量設備配置在鉆柱下面，并且回收到鉆柱上面。這種形式的鉆探、取樣或測量比傳統方法快，因為鉆柱不必被拆下以從鉆柱的底部取回芯管或測量裝置，并且不必當每個巖芯或數據測量被取回時再次被重新裝配。所述繩索方法也不具有在一些土壤情況下常常可以出現的鉆孔坍塌問題，因為所述鉆柱可以在操作期間停留在鉆孔中。鉆孔坍塌對巖芯質量潛在地造成損害，并且在傳統的鉆井作業中是普遍的。

關于已提出的前述目的和其他目的，根據本發明，提供一種用于海底和水底鉆探、巖芯取樣以及測量的裝置。該裝置包括可豎直移動并且水平固定的橫梁、固定至所述橫梁并且纏繞有繩的絞車、設置在所述橫梁上的鉆探頭、在其中形成有孔并且由所述鉆探頭驅動的主軸、以及打撈筒，所述打撈筒具有連接至所述繩的一端和通過所述主軸中的所述孔的另一端，所述打撈筒附接至鉆柱的鉆具并從鉆具上拆下。在將所述打撈筒附接至所述鉆具和將其從該鉆具拆下期間以及在鉆探期間，所述主軸、所述繩以及所述鉆柱一起限定共同中心線。

對于以上發明目的，還提供一種用于海底和水底鉆探、巖芯取樣以及測量的方法。該方法包括：從連接至豎直可移動且水平固定的橫梁的絞車解開繩，將所述繩從所述絞車通過主軸中的孔放下到打撈筒，將所述打撈筒附接至鉆柱的鉆具并且將該打撈筒從該鉆具拆下，通過連接至所述橫梁的鉆探頭使所述鉆具旋轉，以及在將所述打撈筒附接至所述鉆具和將其從該鉆具拆下期間以及在鉆探期間，限定所述主軸、所述繩以及所述鉆柱的共同中心線。

本發明允許更換所述鉆具而沒有橫向移動所述橫梁，沒有拆卸所述鉆柱以從該鉆柱的底部回收芯管或測量裝置，當每個巖芯或數據測量被取回時沒有再次重新裝配所述鉆柱，并且沒有現有技術的鉆孔坍塌問題。

根據本發明的另一個特征，在所述繩和所述打撈筒之間連接旋轉接頭。所述打撈筒和所述旋轉接頭構造成被所述絞車拉起到所述主軸的所述孔內，以允許所述鉆具更換。

根據本發明的另一個特征，在所述繩和所述打撈筒之間連接提升桿。所述提升桿構造成在開始旋轉鉆探之前被拉入所述主軸的所述孔，以密封該孔的頂部。當所述提升桿位于最高位置時，水僅向下流過所述主軸孔和所述鉆柱。因此，水然后可以被泵入所述主軸孔和所述鉆柱并且進入到所述孔內，使鉆切過程潤滑并且沖刷來自所述孔的鉆屑。因為所述主軸的頂部被密封，所以水不能流出所述主軸的所述頂部，必須依照要求下降到所述孔。

根據本發明的附加的特征，抓取器和對準臂將鉆具從可移動工具架輸送到沿所述鉆柱的所述共同中心線的一個位置。踏板式夾具(foot?clamp)與所述抓取器和對準臂合作以更換所述鉆具。當該繩被向外展開時，張緊裝置維持所述繩中的張力并且防止繩松弛。

根據本發明的附加特征，所述打撈筒具有用于與所述鉆具上的矛緊密配合的鎖扣件。

根據本發明的再一個特征，所述裝置具有至少一個ROV(遙控潛水器)/潛水員干預面板。特別是，鉆探模塊和基礎模塊均可具有相互獨立并且用于不同功能/目的的ROV/潛水員干預面板。