[發明專利]用于定向鉆井的方法和系統以及聯接短接

有效

• 申請號: 201380031014.3
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN104364459A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: P·范尼烏庫普
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B7/06;E21B17/04;E21B17/043
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 姜雪梅

技術領域

本發明涉及用于定向鉆井的方法和系統，以及涉及適于這種系統的聯接短接。鉆井系統可以是磨料射流鉆井系統?？梢詰眠@種方法和系統以鉆出用于生產烴的井眼。

背景技術

磨料射流鉆井系統可以包括可旋轉的鉆柱和連接到鉆柱的井下端部的鉆頭。所述鉆頭可以包括至少一個射流噴嘴，用于產生一股或者多股由鉆井流體和磨料顆粒構成的混合物的射流。鉆柱設置有流體通道，用于將鉆井流體從地面處的井口端傳送到鉆頭。

例如在WO?2005/005767中討論了這種鉆井系統。WO-2005/005767的射流鉆井系統可被引入到井眼中，以便使用從噴嘴排放的一股或多股磨料射流侵蝕井眼的底部。磨料顆?？梢栽阢@井系統中循環，并且可以混合在鉆井流體中被引入在鉆柱中。可替代地，可以使用井下再循環裝置使磨料顆粒再循環。在此，較少的顆粒必須來回行進到地面，從而削減成本并且提高效率。

磨料射流鉆井系統既能夠產生直線井眼又能夠產生曲線井眼。然而，傳統的導向技術通常不適于射流鉆井系統。例如，對于磨料射流，磨料射流鉆井要求較高的鉆井流體壓力。另外，磨料射流鉆井可以排除對如在傳統鉆井系統中那樣對鉆頭施加鉆壓(WOB)或者轉矩的要求。

不需要鉆壓允許鉆柱或者鉆井組件的柔性應用，從而使得能夠鉆出具有相對小半徑的曲線段。然而，當鉆井眼的直線段時，鉆柱和鉆井組件優選地相對剛性。剛性的鉆井組件更加適于保持直線鉆井方向，這是因為剛性的鉆井組件具有很小或者沒有偏離直線的運動自由度。相比而言，柔性的鉆井組件則更適于沿著任何期望方向鉆井，并且因此對于井眼的曲線段而言是優選的。

發明內容

本發明旨在提供一種改進的磨料射流鉆井系統，其適于鉆出直線段且適于定向鉆井。

因此，本發明提供了一種聯接短接，所述聯接短接用于在定向鉆井系統中將第一鉆柱段連接到第二鉆柱段，所述聯接短接包括：

-第一端部，所述第一端部能夠連接到第一鉆柱段；

-第二端部，所述第二端部能夠連接到第二鉆柱段；

-鉸接構件，所述鉸接構件位于第一端部和第二端部之間，從而允許第二端部相對于第一端部樞轉；和

-鎖定裝置，所述鎖定裝置能夠在鉸接模式和鎖定模式之間操作，所述鎖定模式用于鎖定鉸接構件，以防止第二端部相對于第一端部樞轉。

聯接短接適于被包括在一鉆柱中，所述鉆柱包括至少兩個鄰接的鉆柱段。聯接短接使得所述鉆柱段彼此連接，并且允許鉆柱段根據旋轉軸線相對于彼此旋轉，所述旋轉軸線相對于鉆柱的縱向方向橫向定向。鎖定裝置具有：鎖定模式，所述鎖定模式用于將鉆柱段鎖定在對準位置中；和自由模式，所述自由模式用于允許鉆頭部分相對于彼此旋轉。在此，鉸接構件在鉸接模式和鎖定模式中均將轉矩從第一鉆柱段傳遞到第二鉆柱段。在鎖定模式中，鉆柱段軸向對準。在鉸接模式中，鉸接構件允許第二鉆柱段的軸線相對于第一鉆柱段的軸線成一角度。聯接短接例如用作萬向接頭，所述萬向接頭能夠鎖定在對準布置中。在一個實施例中，第一鉆柱段和第二鉆柱段之間的所述角度可以處于大約2-20度的范圍內，例如大約5-10度的范圍內。

根據本發明的聯接短接可以一體結合在鉆柱中或者一體結合在鉆井組件中，從而允許鉆柱或者鉆井組件在兩種模式之間轉換。當鉆直線井眼段時，鉆柱段被鎖定成相對于彼此成對準關系。當鉆井眼的曲線段時，不鎖定鉆柱段，從而允許鉸接構件樞轉。這增加了鉆柱的靈活性，從而允許鉆柱遵循曲線軌跡。在鉸接模式中，鉆柱能夠沿著井壁的方向或者抵靠井壁彎曲。在此，鉆頭的軸線和井眼的軸線之間的角度將改變。所述角度與第一鉆柱段和第二鉆柱段之間的角度基本成比例地變化。結果，井眼的底部將被不均勻地侵蝕，從而產生了相對于井眼軸線的角度。鉆井系統使得鉆頭能夠遵循這個角度并且改變鉆井方向。

在實施例中，本發明的聯短接包括在鉆柱中。

能夠以不同方式獲得鉆柱的靈活性。根據第一可行方案，聯接裝置包括彈簧裝置，諸如具有相反卷繞方向的同軸螺旋彈簧。根據另一個可行方案，聯接裝置包括萬向接頭。

在所有這些實施例中，鉆柱部分均具有貫穿通道部分，所述貫穿通道部分通過延伸貫穿聯接裝置的軟管道導彼此連接。通過所述軟管道，流體流連同包含在其中的磨料顆粒能夠被可靠地傳遞通過鉆柱的柔性部分。