專利名稱：使用防砂襯管的鉆進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一不具鉆柱的、旋轉(zhuǎn)以鉆井的襯管，更具體地，涉及其上設(shè)有開口，開
口中設(shè)有防砂裝置的襯管，其中，在鉆井操作完成后該開口被去除密封。
背景技術(shù)：
節(jié)省進(jìn)入井內(nèi)的行程次數(shù)就是節(jié)省鉆井經(jīng)營(yíng)者的錢。已被開發(fā)出來的一種這樣的節(jié)約時(shí)間的技術(shù)是使鉆柱上的濾砂器和襯管一起運(yùn)動(dòng)，這樣一來，當(dāng)鉆頭前進(jìn)時(shí)，襯管也前進(jìn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)期位置時(shí)，一直延伸到鉆頭的鉆柱從鉆頭上釋放，其中鉆頭可旋轉(zhuǎn)地安裝于襯管上。襯管在鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不旋轉(zhuǎn)。鉆柱從鉆頭上拆開移走后，可以插入管子整形器以膨脹濾砂器，或者插入隔離封隔器和轉(zhuǎn)線路，這樣可以實(shí)施礫石充填作業(yè)。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在US專利7， 108,083中公開。鉆頭可以由鉆柱或由纏繞管支撐的井下馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
鉆井過程中，插入襯管的鉆柱和濾砂器同時(shí)使用，因?yàn)樾枰獙⒓訅旱你@井泥漿傳送到鉆頭噴嘴以清除鉆屑，并冷卻鉆頭。因?yàn)闉V砂器是一個(gè)開放式結(jié)構(gòu)，當(dāng)不采用襯管內(nèi)的鉆柱鉆井時(shí)，濾砂器不能用于傳送襯管，這樣一來，加壓的泥漿可以直接傳遞到鉆頭，而鉆柱以其不先于鉆頭遇到流體的壓力的方式支撐襯管。 在消除鉆柱、采用襯管轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，特別是有濾砂器或者一系列槽的襯管的嘗試中，所要面對(duì)的問題在于該結(jié)構(gòu)抵抗鉆井時(shí)所產(chǎn)生的扭矩的有限能力，以及如何使該結(jié)構(gòu)成為加壓流體的導(dǎo)管，從而使得鉆頭噴嘴可以被供應(yīng)以冷卻流體以及處理鉆屑的手段。另外的考慮是避免使用炸藥射孔，因?yàn)檫@樣會(huì)對(duì)靈敏地層造成破壞，射孔槍在爆炸后會(huì)被卡住在注入井孔底。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種堅(jiān)固的襯管結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以承受受到的扭矩，驅(qū)動(dòng)鉆頭，同時(shí)還具有向鉆頭噴嘴傳送壓力的能力，并且在鉆井結(jié)束時(shí)能夠開啟帶有防砂裝置的通道，從而可以在襯管懸掛并密封在已有的、注水泥的井管的情況下開始開采。在閱讀了對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述以及附圖之后，本發(fā)明的這些和其它的技術(shù)特征可以更加明顯地體現(xiàn)，同時(shí)要認(rèn)識(shí)到權(quán)利要求決定了本發(fā)明的全部保護(hù)范圍。

發(fā)明內(nèi)容
襯管旋轉(zhuǎn)鉆頭以鉆井。襯管上設(shè)有開口，開口中帶有插入件，以使襯管具有扭矩抵抗力。插入件設(shè)有通道，通道內(nèi)帶有防砂件，插入件還具有密封件，這樣一來，襯管可以保持壓力使其以適當(dāng)?shù)难h(huán)通過鉆頭。當(dāng)形成了滿足需要的井孔后，將襯管懸掛并固定于已有的注水泥井管，通過多種技術(shù)將用于具有防砂件的通道的密封件移走，這樣可以在單次行程中完成地層的開采。


圖1為底部設(shè)有鉆頭的用于鉆井的管的剖視圖和其中一個(gè)開口中的插入件的詳圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了已經(jīng)固定在井筒12中的套管10。井筒12通過固定在襯管16上的鉆頭14鉆進(jìn)，鉆頭14和襯管16以級(jí)聯(lián)旋轉(zhuǎn)的方式連接在一起。在襯管16頂部17附近是本領(lǐng)域熟知的襯管懸掛器18。在鉆進(jìn)井筒12時(shí)，懸掛器18和它的卡瓦以及密封件被致動(dòng)，這樣，襯管16被套管10支撐。鉆柱20的運(yùn)轉(zhuǎn)通過套管10傳至襯管16，從而開始鉆進(jìn)井筒12。 襯管16設(shè)有一系列的孔22，孔22內(nèi)帶有內(nèi)螺紋以用來固定插入件26。插入件26可以焊接就位，但是采用螺紋連接的方式更為優(yōu)選，因?yàn)檫@種方式安裝更為便宜，并且當(dāng)需要更換插入件26時(shí)更換更為快速。每一個(gè)插入件26都有一個(gè)貫穿的通道28。通道28內(nèi)有防砂件30，防砂件優(yōu)選為與預(yù)期的井下流體和環(huán)境相容的燒結(jié)金屬珠。圖中還示出針對(duì)一個(gè)單獨(dú)的開口設(shè)置了密封材料32(但實(shí)際上所有的開口22均設(shè)有該密封材料)，這樣，通過鉆柱20輸送的具有一定壓力的鉆井泥漿可以保持在襯管16中，并且與鉆頭14連通以允許它鉆進(jìn)。鉆頭14可以以可拆卸的方式安裝在襯管16的底端34，鉆柱20在其底端可以帶有抓緊機(jī)構(gòu)，圖示為36。抓緊機(jī)構(gòu)36可以抓取鉆頭14，鉆頭14可以是可收縮的設(shè)計(jì)，這樣，在鉆井完成后鉆頭可以通過襯管16收回。替代性地，鉆柱20也可以包括管子整形器，圖示為38，這樣一來，在鉆井結(jié)束后，襯管16可以在同樣的行程中膨脹。如果襯管被膨脹，則鉆頭14不需要具有可收縮的性能，從而能夠在襯管膨脹后通過襯管移走。
在井筒12的鉆進(jìn)過程中，鉆柱20和襯管16旋轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭14從而形成井眼12。密封材料32最初堵塞通道28，這樣，具有一定壓力的鉆井泥漿可以被傳送到鉆頭14以帶走鉆屑。鉆井操作一直持續(xù)，直到到達(dá)合適的深度或者當(dāng)井底的壓力太高使得流體有進(jìn)入地層的風(fēng)險(xiǎn)并且無法清除鉆頭的鉆屑。這時(shí)將密封材料32去除。根據(jù)選用的密封材料，可以通過多種方式將其去除。密封材料可以被溶解、化學(xué)浸蝕或者簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)為經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間暴露在井中流體和井下環(huán)境中后就會(huì)消失。也可以采用在井中施加的例如加熱之類的剌激手段來去除密封材料。不管是部分去除密封材料32還是全部去除密封材料32，都允許開采產(chǎn)物通過防砂件30進(jìn)入襯管16。井中流體可以通過代替鉆柱20的生產(chǎn)套管和封隔器到達(dá)地表，或者替代性地，開采產(chǎn)物可以通過鉆柱20本身被開采，這省去了移除鉆柱20以及用生產(chǎn)套管和隔離器(未示出)代替鉆柱的兩次行程。如果要進(jìn)行襯管16的擴(kuò)張，則這種擴(kuò)張可以在密封材料32去除之前或之后進(jìn)行，但是最好在使開采產(chǎn)物開始向地面移動(dòng)之前進(jìn)行。如果鉆頭14要進(jìn)行收縮，則該收縮應(yīng)該在開始開采前完成。襯管16在開始開采之前可以安放在底部上，或者其底端34可以通過其他的裝置阻塞而不允許流體流動(dòng)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到襯管16具有足夠的抗扭強(qiáng)度來操作鉆頭14，并且具有在鉆井過程中選擇性地保持壓力的性能，這樣在鉆井過程中可以將流體壓迫出鉆頭噴嘴。在這種情況下，不需要在襯管上射孔以獲得開采通道。密封裝置32設(shè)置成在鉆井結(jié)束時(shí)被消除，以在通道28中提供開采通道。襯管16的膨脹可以是單程的，因?yàn)橐r管16不管膨脹與否最終都會(huì)抓住并取回鉆頭14。開口 22可以在壁上具有螺紋或者提供有焊接部。如果要打算膨脹的話，內(nèi)壁40應(yīng)當(dāng)優(yōu)選為光滑的，沒有內(nèi)部突出物。可以采用各種公知的管子整形器和膨脹技術(shù)。開口 22的數(shù)量、布置和尺寸可以根據(jù)預(yù)期的開采速度來確定。
上述描述說明優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的情況下可能做出很多修改，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求的文字和相當(dāng)?shù)姆秶鷽Q定。
權(quán)利要求
一種從井筒進(jìn)行開采的方法，包括將襯管連接到鉆頭上，使二者級(jí)聯(lián)旋轉(zhuǎn)以鉆進(jìn)井筒；在所述襯管上提供至少一個(gè)選擇性打開的開口，所述開口進(jìn)一步包括防砂件；在所述開口封閉的情況下鉆進(jìn)井筒；以及在鉆進(jìn)井筒操作完成后打開所述開口以通過所述防砂件進(jìn)行井中流體的開采。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括采用可去除的材料封閉所述開口 。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括使用燒結(jié)金屬珠來作為所述防砂件。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括在所述鉆進(jìn)井筒操作完成后，穿過所述襯管收回所述鉆頭。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括在與鉆進(jìn)井筒操作相同的行程中膨脹所述襯管。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，包括穿過膨脹的所述襯管收回所述鉆頭。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括在所述鉆進(jìn)井筒操作完成后，將所述襯管固定在已經(jīng)存在的井管上。
8. 如權(quán)利要求4所述的方法，包括采用可收縮的鉆頭以便于通過所述襯管移除鉆頭。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括在所述襯管的壁上安裝插入件，其中所述插入件帶有貫穿的通道；以及將所述防砂件放置在所述通道中。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，包括定位所述插入件，使其不會(huì)突出至所述襯管的內(nèi)壁之外；以及在所述鉆進(jìn)井筒操作結(jié)束后膨脹所述襯管。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，包括在所述通道中放置可去除的材料；在所述鉆進(jìn)井筒操作過程中使所述材料留在原位；以及在所述鉆進(jìn)井筒操作完成后去除所述材料。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，包括通過暴露于井下環(huán)境或暴露于在井底所施加的剌激手段來去除所述材料。
13. 如權(quán)利要求7所述的方法，包括通過鉆柱來運(yùn)轉(zhuǎn)所述襯管；以及通過所述鉆柱來開采井中流體。
14. 如權(quán)利要求7所述的方法，包括通過鉆柱來運(yùn)轉(zhuǎn)所述襯管；去除所述襯管，運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)套管以及隔離器；以及通過所述生產(chǎn)套管進(jìn)行開采。
15. 如權(quán)利要求5所述的方法，包括通過鉆柱來運(yùn)轉(zhuǎn)所述襯管；在所述鉆柱上安裝管子整形器；以及通過所述管子整形器來膨脹所述襯管。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，包括在膨脹所述襯管后用所述管柱抓住所述鉆頭；以及穿過所述襯管收回所述鉆頭。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，包括在所述插入件上設(shè)置螺紋；以及通過螺紋將所述插入件安裝在所述襯管上。
18. 如權(quán)利要求2所述的方法，包括采用燒結(jié)金屬珠來用作所述防砂件。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，包括在所述開口中放置可去除的材料；在所述鉆進(jìn)井筒過程中使所述材料留在原位；在所述鉆進(jìn)井筒操作完成后去除所述材料；以及通過暴露于井下環(huán)境或暴露于在井底施加的剌激手段來去除所述材料。
全文摘要
襯管旋轉(zhuǎn)鉆頭來形成井眼。襯管上設(shè)有開口，開口中帶有插入件，用以使襯管具有扭矩抵抗力。插入件設(shè)有通道，通道內(nèi)帶有防砂件，插入件還具有密封件，這樣一來，襯管可以保持壓力使其以適當(dāng)?shù)难h(huán)通過鉆頭。當(dāng)形成了滿足需要的井眼之后，襯管懸掛并固定于已有的注水泥井管，通過多種技術(shù)將用于具有防砂件的通道的密封件移走，這樣可以在單次行程中完成地層的開采。
文檔編號(hào)E21B7/00GK101790620SQ200880104563
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者B·理查德, M·H·約翰遜, S·羅森布拉特 申請(qǐng)人:貝克休斯公司