[發明專利]連續鉆井流體循環單元和裝置

有效

• 申請號: 201480020070.1
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN105102756B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 奧德·B·斯凱爾塞特;波杰恩·艾勒特森
• 申請（專利權）人: 西部鉆探產品有限公司
• 主分類號: E21B21/10
• 分類號: E21B21/10;E21B21/08
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;黃艷

一種循環單元(1)和裝置，其被設置為在鉆井期間使鉆井流體連續地循環，其中，殼體(2)設有中心孔(4)，該中心孔被設置為容納管(38)的一部分；中心孔(4)包括上密封元件和下密封元件(30、32)；密封元件(30、32)設有中心開口(33)，該中心開口能通過所述密封元件(30、32)的擴張而封閉，或通過內密封表面(34)與管(38)的抵接而與管(38)緊密配合，且每個密封元件(30、32)以流體密封的方式連接到位于殼體(2)中的封隔管(8)，該封隔管能夠繞中心孔(4)的中心軸線(6)旋轉，封隔管(8)被封隔組件(18、20)圍繞，該封隔組件緊密配合在封隔管(8)的外周與殼體(2)之間。

技術領域

本文描述了一種用于在連續鉆井期間使鉆井流體(drilling fluid，鉆井液)連續循環的循環單元和裝置，其中，循環單元被設置在上旋轉單元和下旋轉單元之間，循環單元和旋轉單元可沿導軌豎直地移位。

背景技術

公知的是，在油氣鉆探工業中，當鉆柱被延長時，需采取措施以能夠維持鉆井流體在井眼中的循環。專利NO 326427公開了一種系統，其中，帶有中空驅動軸的頂部驅動鉆井機與設有圍繞管的密封件的閘室協作，其中，當連續的鉆柱被連接到鉆井機時，鉆井流體經由第一流體入口交替地通過驅動軸，并且當管柱的上端被設置在閘室中且將要被接合到新管段時，鉆井流體經由第二流體入口通過閘室。

專利NO 326427這一現有技術的缺點是，當管柱將被延長時，管柱旋轉就停止。公知的是，在工業中，為了降低管柱卡住的風險，并且為了提高生產率(例如在鉆柱被延長時通過不使實際鉆井作業停止來提高鉆井能力)，維持管柱的旋轉是有利的。

從專利NO 333021及相應的專利公開文獻WO 2011/093716中已知一種裝置，其中在第一頂部驅動鉆井機和井眼之間設置第二鉆井機，該第二鉆井機設有：旋轉臺，設置為承擔管柱的重量；旋轉驅動單元，設置為用以使管柱連續地旋轉；以及流體室，其設置為使管柱的端部以流體連通的方式連接到鉆井流體系統，該流體室設有多個管柱端口，該管柱端口包括設置為以流體密封方式封閉這些管柱端口的工具，并且第二鉆井機還設有一對動力鉗(power tong)，該對動力鉗被設置為使元件與管柱連接/脫離連接，動力鉗被設置在流體室中。該裝置的缺點是，旋轉驅動單元直接連接到流體室(閘室)且動力鉗被包圍在流體室內。這里，動力鉗對被處理的相關的管尺寸的調整必須通過介入流體室中來進行。

從專利公開文獻WO 0169034A2中已知一種系統，該系統用于當上部管被連接到管柱的上端或從管柱的上端被移除時，使流體連續循環到達或通過管柱。該系統包括上部室和下部室，兩者各自設置有密封裝置和中間門裝置，該密封裝置被設置用以密封地靠抵管柱的一部分。

專利公開文獻WO 2008/147210A2公開了一種用于頂部驅動鉆井機的裝置，其中，當鉆柱的下端部或所連接的管段的下端部通向所述室時，通過將鉆井流體通過貼靠鉆柱的上部緊密配合的室和鉆井機驅動軸交替地供給，可維持鉆井流體通過鉆柱的連續循環。

US 2003/0221519A1公開了一種裝置，該裝置使管能夠在鉆井作業期間相對于管柱連接或脫離連接。該裝置還使管能夠在連接和脫離連接操作期間以及鉆井流體循環期間旋轉和軸向移位。頂部驅動鉆井機與旋轉臺協作，鉆井流體循環被設置成交替地通過循環單元以及通過頂部驅動鉆井機和所連接的上部管。

發明內容

本發明的目的是彌補或減少現有技術的至少一個缺陷，或至少提供一種現有技術的有益的替代。

該目的是通過下面的說明書及隨附的權利要求書明確說明的特征來實現。

在下文中，術語“鉆柱”用作所有類型的管柱的總稱，這些管柱通過端部的旋轉借助合適的鉆頭元件磨碎地下材料而形成地下的井眼，并且使攜帶磨碎的地下材料的流入鉆井流體借助流向地表的回流而運出井眼。