專利名稱：用于去除高角度井內(nèi)鉆屑的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及井眼中的鉆屑去除，且更具體地涉及用于去除高角度 井眼中鉆屑的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在鉆探操作和類似操作中，鉆探流體或泥漿通過鉆桿柱向下循環(huán)，循環(huán) 出管柱底部并通過井眼返回到表面。在其其它目的中，鉆探泥漿從井眼去 除鉆屑和碎屑，在高角度井眼中，重力矢量基本上是豎直的，且泥漿的速 度矢量偏離豎直方向并且在井眼的各部分內(nèi)可以是水平或基本上水平的。 因此，鉆屑傾向于下沉到井眼的下側(cè)并形成鉆屑床。改進(jìn)鉆屑去除的試圖 包括增加管道的旋轉(zhuǎn)速度、增加泥漿的流率以及用很小的作用改變泥槳的 流變性。此外，井眼條件和/或裝備局限性限制了這些選項(xiàng)。
因此，要求提供一種用于改進(jìn)在高角度井眼中去除鉆屑的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
因而，提供用于從高角度井眼去除鉆屑的裝置和方法。在一實(shí)施例中， 一種去除鉆屑的方法包括以下步驟將管柱放置在高角度井眼內(nèi)，使泥漿 循環(huán)通過井眼并形成螺旋圍繞管柱的一部分的泥漿的粘性聯(lián)接層。其中井 眼可偏離豎直方向三十度或更大。粘性聯(lián)接層理想地向外延伸超過管柱的 該部分內(nèi)工具接頭鐓粗部(upset)的外徑。
在某些實(shí)施例中， 一種管子，當(dāng)管子旋轉(zhuǎn)以去除高角度井眼中的鉆屑時(shí)會(huì) 形成圍繞所述管子的鉆探泥漿的螺旋粘性聯(lián)接層，所述管子包括細(xì)長(zhǎng)管，該細(xì) 長(zhǎng)管具有在相對(duì)工具接頭之間延伸的外表面，工具接頭鐓粗部和突起基本 上設(shè)置在整個(gè)外表面上。
理想的是，各突起會(huì)形成選擇成形成深度大于工具接頭鐓粗部的粘性聯(lián)接層的粗糙度?？蓡为?dú)根據(jù)井眼直徑、管直徑、管轉(zhuǎn)速或泥漿流變性或其 組合選擇該粗糙度以形成延伸超過管接頭鐓粗部深度的粘性聯(lián)接層。
上文己概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以更好地理解以下本發(fā)明的詳 細(xì)說明。此后將描述形成本發(fā)明權(quán)利要求書的主題的本發(fā)明的其它特征和 優(yōu)點(diǎn)。


結(jié)合附圖閱讀參照本發(fā)明的具體實(shí)施例的以下詳細(xì)說明會(huì)清楚地理解 本發(fā)明的前述和其它特征和各方面，附圖中
圖1是示出去除鉆屑的高角度井眼的示意圖； 圖2是圖1的高角度井眼的端視圖；以及
圖3是高角度井眼的側(cè)視圖，其中使用本發(fā)明的實(shí)施例從井眼去除鉆屑。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參照附圖，其中所示構(gòu)件不一定是按比例示出，且其中在幾幅附圖中 相同或類似的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
本文中所使用的表示給定點(diǎn)或構(gòu)件的相對(duì)位置的術(shù)語"上"和"下"、 以及"上部"和"下部"和其它術(shù)語用于更清楚地描述本發(fā)明的各實(shí)施例 的某些構(gòu)件。通常，這些術(shù)語涉及參考點(diǎn)，鉆探作業(yè)從其開始的表面為頂 點(diǎn)，且鉆井的總深度為最低點(diǎn)。
圖1是示出從井眼去除鉆屑的高角度井眼12的立體圖。本文所描述的 高角度井眼是從豎直方向偏離約30度或更大角度的井眼，且尤其是指偏離 豎直方向約65度或更大角度的井眼。井眼12可以是具有通過圍繞形式形 成的壁14或至少部分通過鑄造形成的壁14的開口孔。
由多個(gè)管接頭16構(gòu)成的管柱設(shè)置在井眼12內(nèi)以引導(dǎo)鉆探作業(yè)。各接頭 16包括用于連接到相鄰管接頭16的工具接頭18。鉆探流體或泥漿20沿管 柱向下被抽吸出端部并通過井眼管柱環(huán)面循環(huán)返回到表面，如箭頭所示。 使用泥漿20的目的是從井眼12去除鉆屑22。
在高角度井中，鉆桿16傾向于設(shè)置在井眼12的下側(cè)，且鉆探泥漿20流過井眼12的高側(cè)。已經(jīng)注意到在層流情況下，鉆探泥漿20形成由虛線 確定的流動(dòng)通道24。鉆探泥漿20傾向于以較高速度流過與井眼12的其它 區(qū)域相對(duì)的流動(dòng)通道24。當(dāng)鉆屑22被泥漿20帶上井眼12時(shí)，重力使鉆屑 22落到井眼12的下側(cè)，該下側(cè)通常形成鉆屑床26。隨著鉆屑床26的深度 增加，井眼12的有效直徑降低并發(fā)生管粘附。
參照?qǐng)D2，示出圖1的井眼12的端視圖。在層流情況下，泥漿20的流 動(dòng)通道24靠近井眼12的高側(cè)形成。井眼12在流動(dòng)通道24和鉆屑床26之 間的區(qū)域這里稱為死區(qū)28。死區(qū)28內(nèi)的鉆屑22下沉到井眼12的下側(cè)并與 向井眼12上面運(yùn)送相反向形成鉆屑床26。
要增加鉆探泥漿的流率就會(huì)增大流體通道24的尺寸，直到平衡狀態(tài)為 止，其中泥漿流率的額外增加看來不會(huì)提供任何優(yōu)點(diǎn)。通過如箭頭30所示 旋轉(zhuǎn)鉆桿16，顯示出在鉆屑22去除方面的某些優(yōu)點(diǎn)。但是，已經(jīng)注意到， 鉆桿16的增加的轉(zhuǎn)速并不充分清除井眼12，且在例外地高角度的井中增加 轉(zhuǎn)速并不會(huì)減輕鉆屑床26的形成。此外，由于裝備限制或由于由增加轉(zhuǎn)速 所引起的同等循環(huán)密度的增加，在很多情況下不能選擇高轉(zhuǎn)速。
參照?qǐng)D3，示出本發(fā)明的總體標(biāo)以標(biāo)號(hào)10的鉆屑去除系統(tǒng)和方法的實(shí)施 例。鉆屑去除系統(tǒng)10包括管柱32，管柱32包括在各端具有工具接頭36 的多個(gè)互連的管接頭34。各接頭34具有工具接頭鐓粗部(鐓粗部)38，這 是工具接頭36的外徑和接頭34的外徑之間的距離。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，鉆屑去除接頭34包括基本上在其相對(duì)工具接 頭36之間延伸的粗糙的或有紋理的表面40。管34包括突起42以形成粗糙 表面40。在制造期間或通過涂敷或機(jī)加工表面40可在管34上形成突起42。 突起42可包括(而非限制)突脊、鋸齒或微粒。當(dāng)管柱32如箭頭30所示 旋轉(zhuǎn)時(shí)，粗糙表面40會(huì)形成圍繞它的螺旋粘性聯(lián)接層44。
粘性聯(lián)接層44具有大于工具接頭鐓粗部38的寬度，且因此延伸超過工 具接頭36的外徑。粘性聯(lián)接層44圍繞管柱32螺旋運(yùn)動(dòng)，將鉆屑22帶到 流動(dòng)通道24內(nèi)以從井眼12去除。應(yīng)當(dāng)注意，表面40的粗糙度或紋理可變 化以適應(yīng)井眼12特征，這些特征諸如但不限于鉆探泥漿20流變性、泥漿 流率、井眼直徑和管34的直徑。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的切割去除管34沿其長(zhǎng)度形成粘性聯(lián)接層44，因此 鉆屑22連續(xù)循環(huán)到流動(dòng)通道24內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸，在某些現(xiàn)有技術(shù)鉆屑去除系 統(tǒng)中，認(rèn)為鉆屑可能在靠近工具接頭處陷入流動(dòng)通道24內(nèi)。但是，然后鉆 屑通常在工具接頭之間落回到孔的下側(cè)。這樣，繼續(xù)在工具接頭之間的井 眼內(nèi)構(gòu)建鉆屑床26。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，工具接頭鐓粗部38可相對(duì)于常規(guī)鉆桿減小。 在其它實(shí)施例中，可更改工具接頭36的輪廓，諸如通過向下朝向接頭36 的表面40漸縮。減小的工具接頭鐓粗部38或漸縮輪廓還便于使粘性聯(lián)接 層44延伸超過工具接頭36的外徑。
從本發(fā)明各具體實(shí)施例的前述詳細(xì)說明應(yīng)當(dāng)理解，已經(jīng)揭示了有新穎性 的用于去除高角度井內(nèi)鉆屑的系統(tǒng)和方法。盡管本文中詳細(xì)地揭示了本發(fā) 明的各具體實(shí)施例，這僅用于描述本發(fā)明的各特征和各方面的目的，且并 不意指限制本發(fā)明的范圍?？稍O(shè)想到可對(duì)所揭示的實(shí)施例進(jìn)行各種替代、 改變和/或更改，包括但不限于本文所提出的這些實(shí)施變型，而不偏離以下 所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種管子，當(dāng)所述管子旋轉(zhuǎn)以去除高角度井眼中的鉆屑時(shí)形成螺旋圍繞所述管子的鉆探泥漿的粘性聯(lián)接層，所述管子包括細(xì)長(zhǎng)管，所述細(xì)長(zhǎng)管具有在相對(duì)工具接頭之間延伸的外表面；工具接頭鐓粗部；以及基本上設(shè)置在所述整個(gè)外表面上的突起。
2. 如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，所述突起形成粗糙度選擇成 形成深度大于所述工具接頭鐓粗部的所述粘性聯(lián)接層。
3. 如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，對(duì)于選定的管轉(zhuǎn)速和井眼直 徑，所述突起形成的粗糙度選擇成形成深度大于所述工具接頭鐓粗部的所述粘 性聯(lián)接層的粗糙度。
4. 如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，對(duì)于選定的管直徑和井眼直 徑，所述突起形成的粗糙度選擇成形成深度大于所述工具接頭鐓粗部的所述粘 性聯(lián)接層的粗糙度。
5. 如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，對(duì)于選定的管直徑、井眼直 徑和管轉(zhuǎn)速，所述突起形成的粗糙度選擇成形成深度大于所述工具接頭鐓粗部 的所述粘性聯(lián)接層的粗糙度。
6. 如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，對(duì)于選定的管直徑、井眼直 徑、泥漿流變性和管轉(zhuǎn)速，所述突起形成的粗糙度選擇成形成深度大于所述工 具接頭鐓粗部的所述粘性聯(lián)接層的粗糙度。
7. —種從高角度井眼去除鉆屑的方法，所述方法包括以下步驟將管柱 放置在高角度井眼內(nèi)；使泥漿通過井眼循環(huán)；以及形成螺旋圍繞所述管柱的一 部分的泥漿的粘性聯(lián)接層。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述井眼可偏離豎直方向三 十度或更大。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述井眼可偏離豎直方向六 十五度或更大。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述管柱的所述部分包括至 少一個(gè)管接頭。
11. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述粘性聯(lián)接層延伸超過所 述管柱部分內(nèi)工具接頭的外徑。
12. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述管子的所述部分包括至少一個(gè)管接頭，所述管接頭具有在相對(duì)工具接頭之間延伸的外表面，所述外表 面包括突起。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述粘性聯(lián)接層延伸超過 所述管柱部分內(nèi)工具接頭的外徑。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述井眼可偏離豎直方向 三十度或更大。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述井眼可偏離豎直方向 六十五度或更大。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述井眼可偏離豎直方向 三十度或更大。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述井眼可偏離豎直方向 六十五度或更大。
全文摘要
去除鉆屑的方法包括以下步驟將管柱放置在高角度井眼內(nèi)，使泥漿循環(huán)通過井眼并形成螺旋圍繞管柱的一部分的泥漿的粘性聯(lián)接層。其中井眼可偏離豎直方向三十度或更大。粘性聯(lián)接層理想地向外延伸超過管柱的該部分內(nèi)工具接頭鐓粗部的外徑。用于形成螺旋圍繞管子的鉆探流體的粘性聯(lián)接層以從高角度井去除鉆屑的管接頭包括細(xì)長(zhǎng)管，該細(xì)長(zhǎng)管具有在相對(duì)工具接頭之間延伸的外表面，工具接頭鐓粗部和突起基本上設(shè)置在整個(gè)外表面上。
文檔編號(hào)C09K8/02GK101617016SQ200680054883
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月2日
發(fā)明者A·N·克利普, B·M·福斯特, M·G·米姆斯 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司