[發明專利]一種移動式連續油管鉆井裝置

有效

• 申請號: 201780084038.3
• 申請日: 2017-05-30
• 公開（公告）號: CN110300834B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: S·P·瑟;T·J·茲沃
• 申請（專利權）人: 米尼克斯CRC有限公司
• 主分類號: E21B19/22
• 分類號: E21B19/22;B65H49/00
• 代理公司: 北京華睿卓成知識產權代理事務所(普通合伙) 11436
• 代理人: 程淼

一種移動式連續油管鉆井裝置，所述裝置包括在移動式平臺上的非旋轉桅桿，該桅桿上安裝有噴射器、具有與之關聯的油管放卷點的連續油管盤架、和油管控制系統，其中所述油管控制系統在盤架和噴射器之間，并且鄰近油管放卷點的油管臺座，用于在油管放卷期間對油管施加相反的彎曲，并且盤架安裝為用于水平(x,y)移動，使得在油管的放卷期間，可以保持油管放卷點大體高于噴射器，且還可以朝向或遠離油管臺座移動。

相關申請

本申請要求2017年1月18日提交的澳大利亞臨時專利申請2017900143的巴黎公約優先權。所述申請的內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及一種主要用于礦物勘探的移動式連續油管鉆井裝置，所述鉆井裝置為不要求連續油管圍繞其縱軸旋轉以便鉆井裝置操作的類型。

背景技術

歷史上，礦物勘探使用在一端附接有鉆頭的旋轉鉆柱(一系列連接的剛性的管段)，用于鉆出地下孔，以便定位有價值的礦床。隨著旋轉的鉆頭鉆入地下以形成井眼，增加另外的管段以便鉆得更深；而隨著鉆頭從井眼中抽出，發生相反的情況。在鉆孔期間添加和移除這些管段以組裝和拆卸鉆柱消耗大量的時間和能量(并因此消耗成本)。

已經開發出連續油管作為使用鉆柱的替代方案(盡管通常用于石油工業而不是用于礦物勘探)，連續油管通常是可以幾乎無限長度使用的韌性金屬。連續油管的使用包括將管從承載這種油管的盤架上拆卷，通常是利用位于井眼上方并靠近井眼的噴射器(injector)，所述噴射器負責提升和降低所述油管。盤架通常水平地遠離噴射器和井眼定位，并且在盤架和噴射器之間使用彎曲引導管(通常稱為“鵝頸管”)以引導所述油管從盤架穿過所述裝置到達噴射器。在美國專利公開2013/0341001A1的圖6中可以看到這樣的示例。

在大多數連續油管鉆井中，位于油管底部的井底鉆具組件(BHA)通常包括一個泥漿馬達，它為鉆頭提供動力并使其旋轉(已知連續油管本身不旋轉)，泥漿馬達由從表面泵送鉆井液的運動提供動力。在其他形式的連續油管鉆井中，已經開發出地上裝置以允許連續油管圍繞其縱軸旋轉。當然，需要相當大且復雜的地上裝置能夠旋轉整盤架的連續油管以實現油管的這種旋轉，但本發明不涉及這種類型的旋轉連續油管鉆井。

Geddes等人的美國專利7,284,618是非旋轉連續油管鉆井裝置的一個實例。Geddes等人描述了使用許多類型的連續油管裝置的困難，也就是，由于油管在盤架上的拆卷和復卷在韌性金屬油管中引起疲勞的彎曲相關的應力的問題。Geddes等人還指出，常規的盤架相對于噴射器的水平間隔定位，以及后續使用一個或多個鵝頸管來引導油管到噴射器，增加了油管經歷彎曲事件的次數。這顯著地縮短油管的使用期限，需要適當地經常更換盤架，由于停機時間和盤架和油管更換導致成本增加。

Geddes等人提供的解決方案是將盤架置于與噴射器縱向間隔開的可移動拖車上，由此使盤架放卷點定位在噴射器的正上方。Geddes等人的可移動拖車然后可以在操作期間隨著油管從盤架拆卷而由自動控制系統和定位機構主動定位，使得在油管離開盤架之后不再有另外的彎曲事件。因此，Geddes等人的目的是只有在鉆井期間的一次彎曲事件(即，將油管從盤架拆卷并使其直接進入到噴射器中)，和在油管從井眼退出期間的一次彎曲事件(油管在從噴射器通過后的復卷)。

Geddes等人的自動控制系統是這樣的系統，其監測進入噴射器的油管的位置，并且然后響應于遠離中心的油管移動而移動可移動拖車，以使油管返回中心。因此，Geddes等人的教導是在油管的拆卷(進入到噴射器期間)和油管的復卷(在從噴射器離開期間)二者期間避免在油管的放卷點和噴射器之間對油管施加力，以便將油管的彎曲事件減少到絕對最小值。

然而，Geddes等人沒能認識到，油管在盤繞在盤架上時已有彎曲的影響，因此Geddes等人的裝置不能夠在油管進入噴射器時充分地控制油管的平直度，實際上在油管進入噴射器和井眼之前在油管保留了殘留的塑性彎曲，導致隨后在井眼的控制和方向方面的困難。