[發(fā)明專利]鉆井設(shè)備及用于減小井漏的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680005761.3
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN107429544B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·周
• 申請（專利權(quán)）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號(hào): E21B7/20
• 分類號(hào): E21B7/20;E21B17/18;E21B21/10
• 代理公司: 11112 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧紅霞;何勝勇<國際申請>=PCT/US

一種在井筒(18)中使用以隔離地層的嚴(yán)重泄漏區(qū)域(20)的泄漏緩解井底鉆具組件(28)，其包括：鉆頭(42)，其用于鉆井筒(18)；以及雙壁鉆柱(32)，其將鉆頭(42)連接至流體源，并具有用于將流體輸送至鉆頭(42)的第一流體通道(46)以及用于使流體遠(yuǎn)離鉆頭(42)而返回的獨(dú)立的第二流體通道(48)。該組件(28)還包括：鉆井尾管(44)，其圍繞并附接至雙壁鉆柱(32)的底部，并包圍鉆頭(42)，鉆井尾管(44)具有與鉆頭(42)相鄰的端部，以容納離開鉆頭(42)的流體，并阻止流體進(jìn)入地層的嚴(yán)重泄漏區(qū)域(20)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆探油氣井。具體而言，本發(fā)明涉及一種使用雙壁鉆柱來減小井漏的鉆井系統(tǒng)，該雙壁鉆柱能夠同時(shí)鉆探和對泄漏區(qū)域加襯。

背景技術(shù)

在油氣鉆探操作中，烴生產(chǎn)井筒延伸至地下，并與積存有烴的地層相交。通常利用附接至鉆柱端部的鉆頭形成井筒，其中通常由位于井筒開口上方的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)。鉆頭通常配備有切削元件，該切削元件在鉆頭旋轉(zhuǎn)的同時(shí)刮削井筒底部，以從地層中挖出材料，從而使井筒變深。鉆井液(也稱為鉆井泥漿)通常被向下泵送至鉆柱，并從鉆頭引入到井筒中，然后鉆井液在鉆柱與井筒壁之間的環(huán)形間隙中沿井筒向上回流。鉆井液冷卻鉆頭，保持鉆井中的期望壓力，并且鉆井液在沿井筒向上流動(dòng)時(shí)攜帶在鉆井操作期間產(chǎn)生的切屑。

安全和高效的烴井鉆井作業(yè)在石油和天然氣產(chǎn)業(yè)中尤為重要。該產(chǎn)業(yè)中遇到的最昂貴和最具挑戰(zhàn)性的問題包括在井筒中產(chǎn)生井漏區(qū)域或“泄漏區(qū)域”。該現(xiàn)象通常因鉆井液從井筒流動(dòng)到可能積存有烴的地層中而產(chǎn)生。在受到井漏影響的鉆井中所導(dǎo)致的流量減少或泄漏(可能超過100bbl/hr)就經(jīng)濟(jì)損失和所導(dǎo)致的安全問題(可能包括井控的潛在損失)而言是有害的。對于該產(chǎn)業(yè)而言消除或減少井漏區(qū)域是優(yōu)先考慮的，這是因?yàn)槊磕暌蛉缦略蚨鴵p失幾十億美元：在鉆井操作中因鉆井液泄漏、地層損害(例如，如果泄漏發(fā)生在內(nèi)部儲(chǔ)層段)及其對烴生產(chǎn)的負(fù)面影響而導(dǎo)致的井漏；以及利用例如堵漏材料(LCM)來解決該現(xiàn)象的成本。進(jìn)一步考慮到相關(guān)的潛在環(huán)境和監(jiān)管問題，非常需要在鉆井操作中防止和修復(fù)井漏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種在地層的嚴(yán)重泄漏區(qū)域中的井筒中使用的泄漏緩解井底鉆具組件。該組件包括：鉆頭，其用于鉆井筒；以及雙壁鉆柱，其將鉆頭連接至流體源，并具有用于將流體輸送至鉆頭的第一流體通道以及用于使流體遠(yuǎn)離鉆頭而返回的獨(dú)立的第二流體通道。另外，該組件包括鉆井尾管，鉆井尾管圍繞并附接至雙壁鉆柱的底部，并包圍鉆頭，鉆井尾管具有與鉆頭相鄰的端部(例如公知的具有巖石切削元件的鉆井鞋(drill-shoe))，以容納離開鉆頭的流體，并阻止流體進(jìn)入地層的嚴(yán)重泄漏區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，該組件還可以包括尾管送入器/安放器，當(dāng)鉆井尾管到達(dá)井筒的橋接地層的嚴(yán)重泄漏區(qū)域的期望位置時(shí)，尾管送入器/安放器相對于套管安放鉆井尾管。尾管送入器/安放器可以包括：夾頭防松螺母，其圍繞雙璧鉆柱，并在第一位置與第二位置之間相對于雙壁鉆柱沿軸向能移動(dòng)；以及夾頭防松螺母啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其能被操作者控制，以使夾頭防松螺母在第一位置與第二位置之間移動(dòng)。此外，尾管送入器/安放器可以包括：封隔器元件，其圍繞鉆井尾管，并與夾頭防松螺母機(jī)械連通，當(dāng)夾頭防松螺母位于第一位置時(shí)，封隔器元件處于未激勵(lì)狀態(tài)，并且當(dāng)夾頭防松螺母位于第二位置時(shí)，封隔器元件處于激勵(lì)狀態(tài)，使得當(dāng)夾頭防松螺母啟動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾頭防松螺母從第一位置移動(dòng)至第二位置時(shí)，封隔器元件被激勵(lì)，并密封鉆井尾管與套管之間的間隙；以及齒形尾管懸掛器滑動(dòng)件，其圍繞鉆井尾管，并與封隔器元件機(jī)械連通，當(dāng)封隔器元件沒有被激勵(lì)時(shí)，齒形尾管懸掛器滑動(dòng)件與套管脫離接合，并且當(dāng)封隔器元件被激勵(lì)時(shí)，形尾管懸掛器滑動(dòng)件與套管鎖定地接合，齒形尾管懸掛器滑動(dòng)件在與套管鎖定地接合時(shí)阻止鉆井尾管與套管之間的相對運(yùn)動(dòng)。另外，封隔器元件可以具有成角度的表面，成角度的表面定位成用于在封隔器元件被激勵(lì)時(shí)受迫插入到鉆井尾管與齒形尾管懸掛器滑動(dòng)件之間，當(dāng)封隔器元件被激勵(lì)時(shí)，成角度的表面將齒形尾管懸掛器滑動(dòng)件的一部分推壓為與套管接合。