[發(fā)明專利]用于以連續(xù)的工具旋轉(zhuǎn)和連續(xù)的鉆井液供應(yīng)來鉆井的設(shè)備和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180007165.6
• 申請(qǐng)日: 2011-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN102803643A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黑爾格·克龍;馬斯·格蘭若德;奧德·B·斯凱爾塞特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西部鉆探產(chǎn)品有限公司
• 主分類號(hào): E21B7/00
• 分類號(hào): E21B7/00;E21B19/16;E21B3/04;E21B3/02
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;鄭特強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于在地下結(jié)構(gòu)中形成井眼的鉆機(jī)（drilling?rig）的設(shè)備，其中，鉆機(jī)包括第一頂部從動(dòng)鉆井機(jī)（driven?drilling?machine），第一頂部從動(dòng)鉆井機(jī)被設(shè)置成可沿導(dǎo)軌豎直地移位，更具體地，其中在第一鉆井機(jī)與井眼之間設(shè)置有第二鉆井機(jī)。第二鉆井機(jī)可沿導(dǎo)軌豎直地移位，并設(shè)有：旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其被設(shè)置成能夠承受管柱的重量；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元，其被設(shè)置成用于使管柱連續(xù)旋轉(zhuǎn)；流體室，由于流體室設(shè)有管柱端口，管柱端口包括被設(shè)置成以流體密封的方式封閉管柱端口的裝置，故流體室被設(shè)置成將管柱端部與鉆井液站連接；以及動(dòng)力鉗，由于動(dòng)力鉗設(shè)置在流體室中，故動(dòng)力鉗被設(shè)置成用于連接到管柱的元件的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。還描述了用于以連續(xù)的工具旋轉(zhuǎn)以及連續(xù)的鉆井液供應(yīng)來鉆井的方法。

背景技術(shù)

在地下鉆井期間，例如在與油氣勘探相關(guān)的勘探和開采鉆井中，隨著孔的延伸，新的鉆桿段被穩(wěn)定地聯(lián)結(jié)。在每個(gè)這樣的操作中，管柱的旋轉(zhuǎn)被停止，而且在正在使用的大多數(shù)技術(shù)中，在管柱延伸時(shí)，鉆井液的循環(huán)同時(shí)停止。旋轉(zhuǎn)和鉆井液循環(huán)中的這種中斷的缺陷在業(yè)內(nèi)是公知的。將巖屑運(yùn)出井（的操作）被停止，巖屑將由此開始下沉，并且?guī)r屑可沉積在水平井眼部。由于在重新開始鉆井操作之前，鉆井液必須循環(huán)一些時(shí)間以清潔井眼，所以這會(huì)帶來時(shí)間損失。當(dāng)管柱停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于下沉巖屑的匯集，而且所要克服的地層壁的摩擦力因井眼與井眼周圍的地層之間的壓力差而增大，管柱被卡在井眼中的風(fēng)險(xiǎn)也增大。另一缺陷是，鉆井液循環(huán)的停止導(dǎo)致鉆井液中的壓力發(fā)生變化，如果壓力超過臨界極限值，地層流體就會(huì)進(jìn)入井眼內(nèi)，或者鉆井液可泄漏到地層內(nèi)，而這兩種情形都是不期望發(fā)生的。

從NO326427知曉一種用于頂部驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備，其中，驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置成可釋放地連接到驅(qū)動(dòng)齒輪，并且第一鉆桿的第一端部設(shè)有貫通的中心行程，其設(shè)置成在鉆井液站與鉆桿中行進(jìn)的流體之間實(shí)現(xiàn)流體連通。第一、第二可釋放的驅(qū)動(dòng)軸或管柱分別包圍壓力密封件以及一閥（該閥被設(shè)置用于在打開位置為鉆桿或驅(qū)動(dòng)軸提供一條通道），形成第一室和第二室。第二室分配有鉆井液入口，且該鉆井液入口設(shè)置成在鉆井液站與聯(lián)結(jié)外殼之間形成流體連通。

由此提供一種連續(xù)的鉆井液循環(huán)的可能性，但在安裝新鉆桿段時(shí)鉆柱不得不停止旋轉(zhuǎn)。

GB2399112描述了在鉆井期間用于連接管部件而不停止鉆柱的旋轉(zhuǎn)或流體通過管柱的循環(huán)的方法和裝備。這是通過頂部驅(qū)動(dòng)器與旋轉(zhuǎn)臺(tái)之間的協(xié)作實(shí)現(xiàn)的。聯(lián)結(jié)到管部件上的螺紋部的流體循環(huán)設(shè)備在頂部驅(qū)動(dòng)器與管柱分離時(shí)用于進(jìn)行流體循環(huán)。

US6412554描述了供流體在管柱（例如盤繞管路或由螺接在一起的管段組成的管柱）中來回進(jìn)行連續(xù)循環(huán)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上室和下室，上室和下室具有用于接納管柱的貫穿開口；而密封裝置設(shè)置在上、下開口處，并設(shè)置成繞管柱緊密地配合。該系統(tǒng)還包括用于使管柱或管部件相對(duì)于上室和下室旋轉(zhuǎn)并軸向位移的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)或減少現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)缺陷，或者至少對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提供有效的替換方案。

上述目的通過以下說明書和隨后權(quán)利要求書所公開的特征實(shí)現(xiàn)。

提供一種用于鉆機(jī)的設(shè)備，該設(shè)備能夠既用于管柱的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，也用于鉆井液的連續(xù)循環(huán)，使得井的一部分的鉆探操作能夠不間斷地進(jìn)行。本發(fā)明將能夠有助于在建立井眼期間增大生產(chǎn)率。利用了設(shè)置在鉆臺(tái)之上并與鉆臺(tái)的中心軸線軸向一致的兩個(gè)鉆井機(jī)；上部的第一鉆井機(jī)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)為頂部驅(qū)動(dòng)器，并執(zhí)行包括管柱旋轉(zhuǎn)、向管柱供應(yīng)鉆井液、管柱的軸向位移以及還有在聯(lián)結(jié)管柱期間鉆桿段相對(duì)于鉆柱的旋轉(zhuǎn)的基本鉆井操作；下部的第二鉆井機(jī)則除了能夠?qū)@井液供應(yīng)到管柱之外，還設(shè)有被設(shè)置成能夠懸掛管柱同時(shí)旋轉(zhuǎn)管柱的裝置。

這兩個(gè)鉆井機(jī)包括被設(shè)置用于在從鉆臺(tái)或類似位置向上延伸的井架中沿導(dǎo)軌進(jìn)行豎直和獨(dú)立的位移的裝置。這些鉆井機(jī)可連接到同一組導(dǎo)軌。

第一鉆井機(jī)具有向下延伸的驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸出于實(shí)踐目的通常設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸延伸部。在進(jìn)一步的描述中，術(shù)語“驅(qū)動(dòng)軸”涵蓋任何時(shí)間使用的驅(qū)動(dòng)軸，無論其實(shí)際上借助可釋放單元實(shí)體地延伸，還是驅(qū)動(dòng)軸被設(shè)置成一個(gè)元件。在驅(qū)動(dòng)軸延伸部被明確地表達(dá)的情況下，使用術(shù)語“驅(qū)動(dòng)軸延伸部”。