專利名稱：用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備的制作方法
用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備本發(fā)明是國(guó)際申請(qǐng)日為2008年I月30日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/EP2008/000817、中國(guó)國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?00880008565.7、發(fā)明名稱為“用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。本發(fā)明涉及用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備以及相關(guān)的截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向方法。在插入新的鉆柱期間，這種設(shè)備可以用來(lái)發(fā)揮為安全的目的將泥漿流朝向稱為E-⑶的裝置(如本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)IT-MI2005A001108中所述)轉(zhuǎn)向的功能，而不會(huì)影響鉆井承包商的鉆井用泥漿泵管匯，因此保持其功能特性的完好無(wú)損(其不會(huì)磨損，不會(huì)改變)。從超過(guò)一個(gè)世紀(jì)前稱為“旋轉(zhuǎn)鉆井”的鉆井開(kāi)始，就已經(jīng)存在每當(dāng)需要為鉆桿組增加新的鉆桿用于鉆井時(shí)就要中斷泵送過(guò)程的問(wèn)題，所述旋轉(zhuǎn)鉆井已經(jīng)取代了那時(shí)用到的稱為“沖擊”的在先技術(shù)，引入了使用鉆桿將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至鉆頭(與通過(guò)同一鉆桿“組”將流體泵入井中相關(guān)聯(lián))的新型原理。在給鉆桿組增加新的單個(gè)元件之后，從將流體泵入井中被中斷的時(shí)刻到重新開(kāi)始泵入井中的時(shí)刻確定的這個(gè)過(guò)渡時(shí)間總是被認(rèn)為是危險(xiǎn)時(shí)間段。這個(gè)危險(xiǎn)時(shí)間段一直保持到重新建立在將流體泵入井中被中斷之前的時(shí)刻存在的狀況。在鉆桿組中的元件的插入和連接或斷開(kāi)過(guò)程中，由傳統(tǒng)的中斷流體在井中的循環(huán)所導(dǎo)致的一些不期望的影響羅列如下: 缺乏由循環(huán)在井中引起的動(dòng)態(tài)壓力，并且其結(jié)果導(dǎo)致傳統(tǒng)地限定的E⑶(當(dāng)量循環(huán)密度)減?。?br>
.在井底部引起的動(dòng)態(tài)壓力被消除，促使流體層可能進(jìn)入井中(井涌)；.在使用傳統(tǒng)方法添加鉆桿之后，當(dāng)重新開(kāi)始循環(huán)時(shí)，較強(qiáng)吸收的地層可能產(chǎn)生麻煩的過(guò)載，或者在較弱的地層中可能產(chǎn)生潛在的循環(huán)損失；.在高的豎井中，鉆屑無(wú)障礙的和快速的下落可能導(dǎo)致鉆桿組出現(xiàn)“機(jī)械阻塞”狀況(BHA)；.在井具有大傾角的情況下，在延伸井中和在具有水平延伸的井中，鉆屑有足夠的時(shí)間沉積在井眼的下部上；.在插入新的鉆桿之后，在重新開(kāi)始鉆井時(shí)，鉆頭在能夠再次到達(dá)新的地層之前“被迫”對(duì)井底處沉積鉆屑的層重新進(jìn)行打孔。如上所述，在專利申請(qǐng)IT-MI2005A001108中，本申請(qǐng)人要求保護(hù)一種稱為E-CD的裝置，在所有實(shí)現(xiàn)將新的“單個(gè)元件”添加至鉆桿組所必需的操作步驟期間，該裝置允許泵送保持持續(xù)的活動(dòng)，并由此允許井中的流體循環(huán)保持持續(xù)的活動(dòng)，由此允許鉆井作用到更深的深度。通過(guò)采用相同的程序，可以實(shí)現(xiàn)相反的過(guò)程，允許取出鉆頭而不中斷將流體泵送到井中。從該裝置提供的這個(gè)操作時(shí)機(jī)獲得的關(guān)鍵結(jié)果在于消除(或排除)了用于從鉆桿組添加或減少鉆桿的傳統(tǒng)方法所包含的所有危險(xiǎn)方面。
下面對(duì)上述專利申請(qǐng)IT-MI2005A001108中所述的插入新的鉆柱的E-CD裝置和方法進(jìn)行說(shuō)明。用于插入新的鉆柱的裝置基本上由為管道形式的短本體(C)構(gòu)成，該短本體(C)的端部具有適合于擰入到鉆桿上的部件，兩個(gè)閥容納在所述短本體中，其中一個(gè)閥(A)與所述短本體成徑向，可以借助適配器從外部截?cái)嘣撻y(A)，該閥(A)裝備有合適的優(yōu)選地加壓密封的安全頂部，另一個(gè)閥(B)與所述本體成軸向。由此，閥系統(tǒng)允許在任何希望的時(shí)刻沿著下降流體的兩個(gè)方向(徑向和軸向)與通過(guò)鉆桿組泵入井中的流體直接接觸。裝置的短本體的長(zhǎng)度范圍優(yōu)選地為50至100cm?？梢越柚线m的適配器(例如快速連接器)從外部截?cái)嗯c鉆桿組成徑向的閥(A)，該閥(A)又與柔性管道結(jié)合，該柔性管道的功能是將所述裝置與鉆井設(shè)備自身的鉆井泵送系統(tǒng)(“鉆井用泥漿泵管匯”)相互連接。因而，與鉆桿組成軸向并且對(duì)所承受的壓力具有“雙向反應(yīng)靈敏度”特性(因此對(duì)泵送到井中的鉆井液的流動(dòng)狀態(tài)是敏感的)的閥(B)相對(duì)于流體依次定向地關(guān)閉和打開(kāi)。徑向閥(A)和軸向閥(B)兩者都優(yōu)選地為蝶閥，更優(yōu)選地采用彈簧預(yù)加載，當(dāng)待用時(shí)關(guān)閉。簡(jiǎn)言之，在所有實(shí)現(xiàn)將新的“單個(gè)鉆桿元件”(或鉆桿系列)添加至鉆桿組所必需的操作步驟期間，上述容納在短本體中的兩個(gè)閥的結(jié)構(gòu)允許鉆井液易于保持不被中斷地流向井，由此允許鉆井作用到更深的深度。除了概念上和結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)化之外，上述裝置的內(nèi)在優(yōu)點(diǎn)之一在于，其能夠即刻用于任何鉆井設(shè)備，而不需要對(duì)設(shè)備自身的液壓回路進(jìn)行大的改動(dòng)，或者不存在與將工具插入到鉆桿組中的“豎直空間性”相關(guān)的問(wèn)題。所述裝置可以用在世界上已有的任何類型的陸上和海上鉆井設(shè)備中-沒(méi)有例外-無(wú)論該設(shè)備是極端陳舊的還是完全現(xiàn)代化的，無(wú)論該設(shè)備裝備有傳統(tǒng)的“轉(zhuǎn)盤(pán)系統(tǒng)”還是更加現(xiàn)代的“頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”。通過(guò)選用質(zhì)量較好的單個(gè)元件來(lái)組裝期望的組件，顯然可以獲得較高的操作壓力。從不中斷循環(huán)的事實(shí)中獲得了大量的優(yōu)點(diǎn)，并且這些優(yōu)點(diǎn)還可以隨著程序所應(yīng)用的井的類型而變化。在任何情況下，對(duì)所有類型的井共有的優(yōu)點(diǎn)為在井眼的壁上和井底處獲得的恒定壓力狀態(tài)，這提供了有價(jià)值的內(nèi)在安全性。讓我們具體對(duì)高壓和高溫井(HPHT)進(jìn)行分析檢驗(yàn)。在這種類型的井中，接近礦化巖石(油層)的被穿透地層的壓裂梯度通常接近孔隙梯度的值。為此，必須強(qiáng)制對(duì)ECD (當(dāng)量循環(huán)密度)進(jìn)行小心的控制，以便避免循環(huán)損失和地層自身的結(jié)構(gòu)弱化。在循環(huán)中斷(實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)連接所必需的)期間，E⑶被消除，為狀態(tài)流體不希望地進(jìn)入井中(流入)創(chuàng)造理想的條件。該流入可直接來(lái)自于油層(主要是多孔性)或來(lái)自于引起的微裂縫；在任何情況下，觀察到這種現(xiàn)象(和對(duì)新的連接所需的狀況進(jìn)行識(shí)別)意味著操作時(shí)間的浪費(fèi)，并且由此導(dǎo)致非生產(chǎn)時(shí)間的浪費(fèi)。相反，借助上述裝置的“不中斷循環(huán)”確保了不受干擾的動(dòng)態(tài)狀況，允許新的鉆桿安全且立即的插入，而沒(méi)有任何時(shí)間的損失。讓我們具體對(duì)限定為欠平衡/接近平衡鉆井(UBD)的鉆井應(yīng)用進(jìn)行分析檢驗(yàn)。對(duì)于欠平衡鉆井(UBD)及其衍生，至關(guān)重要的是要保持分布在井眼的壁上和井底上的壓力狀態(tài)的穩(wěn)定的和受控制的狀況。失去這種狀況可能危及UBD鉆井上游至此已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的部分。給鉆桿組添加鉆桿是特別危險(xiǎn)的時(shí)刻；只要危險(xiǎn)方面一出現(xiàn)，上述裝置的使用就消除所有的危險(xiǎn)方面，因?yàn)槠淇偸谴_保不受干擾的動(dòng)態(tài)狀況，允許新的鉆桿安全且立即的插入，而沒(méi)有任何時(shí)間的損失。確保在井眼的壁上和井底處維持穩(wěn)定的和恒定的壓力狀態(tài)避免了氣墊和鉆屑“包”的堆積，而消除所述堆積并且在循環(huán)中斷之前重新建立穩(wěn)定狀況是需要花費(fèi)非操作時(shí)間的。在這個(gè)過(guò)程運(yùn)行中的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致妨礙整個(gè)UBD鉆井規(guī)劃，觸發(fā)不期望的意外壓井的風(fēng)險(xiǎn)。使用所述裝置的替換方案可以是在鉆桿的建造階段直接結(jié)合閥系統(tǒng)形成該裝置自身；如果有必要的話，這種替換方案允許組合(鉆桿+裝置)的長(zhǎng)度保持等于裸鉆桿的長(zhǎng)度。在任何情況下，裝備有所述裝置的鉆桿的組合長(zhǎng)度將在任意長(zhǎng)度的最前面容納所述系統(tǒng)。因此對(duì)這種裝置的替換方案可以是鉆桿基本上由管道構(gòu)成，該管道在其要螺接到其它鉆桿中的端部處具有合適的螺紋，其中兩個(gè)閥容納在所述管道中，一個(gè)閥(A)與所述管道成徑向，可以借助適配器從外部截?cái)嗨鲩y(A)，所述閥(A)裝備有合適的優(yōu)選地加壓密封的安全頂部，另一個(gè)閥(B)與所述管道成軸向。容納在鉆桿中的徑向 閥(A)和軸向閥(B)兩者都優(yōu)選地為蝶閥，更優(yōu)選地采用彈簧預(yù)加載，當(dāng)待用時(shí)關(guān)閉。用于插入新的鉆柱的方法在于使用上述裝置或上述替換方案的鉆桿，其中具有徑向閥和軸向閥。更具體地，該方法優(yōu)選地包括以下步驟: 借助合適的連接器將短本體或鉆桿的徑向閥(A)從外部截?cái)?，并且借助合適的部件將其連接至鉆井設(shè)備的泵送系統(tǒng)；.在鉆桿組中的入口處主動(dòng)地中斷通過(guò)噴頭的一次流體流，由此流體流僅僅通過(guò)徑向閥(A)并且關(guān)閉軸向閥(B);.在短本體或鉆桿上插入新的鉆柱，與另一個(gè)容納所述閥的短本體結(jié)合，或者與包含容納所述閥的鉆桿的新的鉆柱結(jié)合；.重新形成一次流體流，由此打開(kāi)軸向閥(B)并且關(guān)閉徑向閥(A)；.斷開(kāi)連接器，采用安全頂部保護(hù)徑向閥(A)；.降低鉆桿組。最后，所述操作步驟的最終結(jié)果允許以全流量獲得在鉆桿組中的元件(單個(gè)鉆桿或長(zhǎng)度)插入和連接過(guò)程，而不會(huì)對(duì)連續(xù)性產(chǎn)生任何中斷。從上述內(nèi)容可見(jiàn)，本專利申請(qǐng)的E-CD裝置包括專利申請(qǐng)IT-MI2005A001108中要求保護(hù)的裝置和鉆桿兩者，其中具有軸向閥和徑向閥，該裝置和鉆桿形成了供選擇的方案。為了在使用E-CD裝置期間不損害位于鉆井設(shè)備上的鉆井泵送系統(tǒng)(鉆井用泥漿泵管匯)的探測(cè)閥的功能，現(xiàn)在說(shuō)明一種新的用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備，其在更換鉆桿期間執(zhí)行使泥漿流安全地朝向E-CD閥轉(zhuǎn)向的功能，而不影響鉆井承包商的鉆井用泥漿泵管匯，由此維持其功能特性完好無(wú)損。本發(fā)明的目的在于提供一種用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備，稱為“E-C管匯”，由三個(gè)流室和一系列閥構(gòu)成，所述室裝備有連接部件，所述連接部件具有到達(dá)管線或供給管線，所述室彼此連通，其中只有一個(gè)室(I)與其它兩個(gè)室(II) (III)都連通，借助至少兩個(gè)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)所述室之間的連通，其中一個(gè)閥是流量閥(Q)，至少一個(gè)閥是平衡閥(E)，各個(gè)平衡閥(E)的上游或下游與固定的或可調(diào)節(jié)的流動(dòng)阻塞裝置(D)結(jié)合，兩個(gè)不連通的室共同具有閥(V)或三通閥，或者兩個(gè)不連通的室各具有一個(gè)單向閥，所述單向閥處于相反位置，即一個(gè)打開(kāi)時(shí)另一個(gè)關(guān)閉，反之亦然，所述閥(V)與排出閥(S)結(jié)合。

所述流動(dòng)阻塞裝置(D)優(yōu)選地位于所述平衡閥的下游。所述相對(duì)于彼此處于相反位置的單向閥或者所述三通閥(V)可以選擇性地在下游與所述固定的或可調(diào)節(jié)的流動(dòng)阻塞裝置(D)結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的安裝不需要對(duì)鉆井設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。該設(shè)備利用各個(gè)鉆井設(shè)備中的壓縮空氣起作用(壓縮空氣觸發(fā)空氣馬達(dá)，空氣馬達(dá)接著帶動(dòng)液壓泵，從而產(chǎn)生壓力下的液壓油流體源，接著觸發(fā)閥)。推薦的控制板的使用方便了對(duì)形成所要求保護(hù)的設(shè)備的各種閥的控制。在采用E-CD裝置的操作的末期，移除本發(fā)明所要求保護(hù)的設(shè)備，鉆井設(shè)備結(jié)構(gòu)回復(fù)到其初始狀態(tài)。在高壓操作情形下，必須要保持鉆井循環(huán)壓力絕對(duì)恒定，已經(jīng)設(shè)想在打開(kāi)平衡所述室I和II之間的壓力的閥E2之前實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其預(yù)計(jì)了用低壓流體填充“頂部驅(qū)動(dòng)件側(cè)，，的可能性。當(dāng)給鉆桿組增加新長(zhǎng)度鉆桿時(shí)，這個(gè)功能是重要的，這是因?yàn)樵撻L(zhǎng)度在井中探測(cè)水平處被“空”螺接在E-⑶閥上。壓力平衡(通過(guò)打開(kāi)閥E2實(shí)現(xiàn))之前的填充消除了水擊作用，避免了引入井中的有用流體流量的減少，減少了給鉆桿組增加新長(zhǎng)度鉆桿所需的總時(shí)間。操作閥的液壓活塞接收來(lái)自油泵的液壓能量，接著通過(guò)每次使用都被觸發(fā)的壓縮空氣馬達(dá)進(jìn)給。在將來(lái)的發(fā)展中，液壓能量可由液壓蓄能器(氮?dú)鈮毫飧祝诘獨(dú)夂鸵簤河椭g具有分隔膜)供給，這將允許在必須再次充能之前有多次操作。其再次充能將借助諸如當(dāng)前使用的泵/壓縮空氣馬達(dá)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的涉及一種用于插入鉆井的新鉆柱的方法，其利用E-⑶裝置或基本上由短本體(C)構(gòu)成的裝置，所述短本體(C)為管道形式或者包含在基本上由管道構(gòu)成的鉆桿中，所述本體或所述管道在端部具有適合于螺接到其它鉆桿上的螺紋，并且所述本體或所述管道容納有兩個(gè)閥，其中一個(gè)閥(A)與所述本體或所述管道成徑向，能夠借助適配器從外部截?cái)嗨鲩y(A)，所述閥(A)裝備有合適的安全頂部，另一個(gè)閥(B)與所述本體或所述管道成軸向，其特征在于，該方法還使用上述構(gòu)成本發(fā)明主要目的的設(shè)備。使用上述設(shè)備的用于插入新鉆柱的方法，包括以下步驟: 借助合適的連接器使短本體或鉆桿的徑向閥(A)從外部截?cái)?，并且借助合適的部件使其連接至鉆井設(shè)備的泵送系統(tǒng)；.在鉆桿組中的入口處主動(dòng)地中斷通過(guò)噴頭的一次流體流，由此流體流僅僅通過(guò)徑向閥(A)并且關(guān)閉軸向閥(B);.在短本體或鉆桿上插入新的鉆柱，與另一個(gè)容納所述閥的短本體結(jié)合，或者與包含容納所述閥的鉆桿的新的鉆柱結(jié)合；.重新形成一次流體流，由此打開(kāi)軸向閥(B)并且關(guān)閉徑向閥(A)；.斷開(kāi)連接器，采用安全頂部保護(hù)徑向閥(A)；.降低鉆桿組。用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向來(lái)自所述鉆井設(shè)備的泵的流體循環(huán)流(立管管匯或鉆井用泥漿泵管匯)優(yōu)選地順序執(zhí)行以下步驟: 所述流至噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的“標(biāo)準(zhǔn)”循環(huán):進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉；.開(kāi)始所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-⑶裝置的“雙”循環(huán):進(jìn)入所述室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥，從與所述E-⑶裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的流量閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉；` 所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-⑶裝置的過(guò)渡“雙”循環(huán):進(jìn)入所述室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-CD裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉；.所述流僅僅至所述E-⑶裝置的循環(huán):進(jìn)入所述室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-⑶裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(II)之間連通的閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉； 如前一步驟的所述流僅僅至所述E-⑶裝置的循環(huán)，同時(shí)通過(guò)打開(kāi)所述室(II)的所述排出閥(S)實(shí)現(xiàn)所述室(II)的降壓；.開(kāi)始所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-⑶裝置的“雙”循環(huán):進(jìn)入所述室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-CD裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的流量閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉；.所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-⑶裝置的過(guò)渡“雙”循環(huán):進(jìn)入所述室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-CD裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉；.重新形成所述流至噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的“標(biāo)準(zhǔn)”循環(huán)，同時(shí)通過(guò)打開(kāi)所述室(III)的所述排出閥(S)實(shí)現(xiàn)所述室(III)的降壓:進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的閥關(guān)閉?，F(xiàn)在借助

圖1、2和3說(shuō)明在上述專利申請(qǐng)IT-MI2005A001108中所述的E-CD裝置。圖1示出了在鉆井階段期間的E-CD裝置，其中僅僅一次流(F)軸向地穿過(guò)所述裝置。圖2示出了在鉆井階段期間的E-⑶裝置，其中一次流(F)被中斷，而二次流徑向地進(jìn)入所述裝置。圖3示出了具有鉆井泵送系統(tǒng)的E-⑶裝置的連接系統(tǒng)。圖1中的裝置具有基本上由管道構(gòu)成的短本體(C)，兩個(gè)閥容納在所述管道內(nèi)，其中一個(gè)閥(A)與所述短本體成徑向并關(guān)閉，另一個(gè)閥(B)與所述短本體成軸向并打開(kāi)。所述裝置與傳統(tǒng)的鉆桿(P)螺接。在圖2和3中，同一裝置的軸向閥關(guān)閉，而徑向閥打開(kāi)，借助可為快速連接器的適配器從外部截?cái)嘣搹较蜷y，該適配器又與柔性管道(F)結(jié)合，該柔性管道的功能是將所述裝置與鉆井設(shè)備自身的鉆井泵送系統(tǒng)(鉆井用泥漿泵管匯)相互連接。為了實(shí)現(xiàn)該連接，也就是將單個(gè)鉆桿(或鉆桿的整個(gè)長(zhǎng)度)添加至鉆桿組，而不會(huì)中斷將鉆井液泵送到井中，需要在過(guò)程的開(kāi)始采用特定的措施來(lái)中斷該一次流，同時(shí)將一次流替換為由裝置產(chǎn)生的在流動(dòng)分離點(diǎn)的下方進(jìn)入鉆桿組的等效的流。借助在所述裝置自身內(nèi)部的兩個(gè)閥的組合來(lái)滿足這種需要，這兩個(gè)閥相對(duì)于鉆桿組合適地軸向和徑向定位。一旦與所述鉆桿組成徑向的閥(A)已經(jīng)從外部被截?cái)嗖⑦B接至柔性管道，并且因此連接至鉆井設(shè)備的整個(gè)鉆井泵送系統(tǒng)(鉆井用泥漿泵管匯)，那么鉆井入口處的鉆井液可以截?cái)酁閮蓚€(gè)獨(dú)立的和分開(kāi)的流，其中一個(gè)流與所述鉆桿組成軸向，另一個(gè)流與所述鉆桿組成徑向。通過(guò)接下來(lái)由關(guān)閉鉆井用泥漿泵管匯上的相應(yīng)閥而獲得的對(duì)鉆桿組入口處的一次流體流的主動(dòng)中斷，裝置的閥“B”由此關(guān)閉，來(lái)自設(shè)備泵送系統(tǒng)的整個(gè)流被迫穿過(guò)裝置的閥“A”，而沒(méi)有來(lái)自外部的任何其它直接干涉。在方法的這一點(diǎn)，隔離在裝置的軸向閥“B”的上游的壓力可釋放至大氣壓(例如通過(guò)鉆井用泥漿泵管匯的排出閥)，從而獲得安全地實(shí)現(xiàn)單個(gè)鉆桿(或鉆桿的整個(gè)長(zhǎng)度)連接在鉆桿組中所需的狀況。一旦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)所述連接，順序相反的重復(fù)將會(huì)重新形成朝向主路徑的流，也就是通過(guò)裝置的閥“B”的流?，F(xiàn)在將借助圖4、5和6說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖4示出了稱為E-⑶管匯的設(shè)備。用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備由三個(gè)流室(I)、(II)和(III)以及組裝在滑道上并且液壓致動(dòng)的一系列閥構(gòu)成。所述流室裝備有連接部件，所述連接部件具有到達(dá)管線(從用于室(I)的泵)或供給管線(至用于室(II)的頂部驅(qū)動(dòng)件和用于室(III)的E-⑶裝置)。所述室彼此連通，但是只有一個(gè)室(I)與其它兩個(gè)室(II) (III)都連通:借助兩個(gè)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)室(I)和(II)之間以及(I)和(III)之間每個(gè)的連通，一個(gè)閥是流量閥(Q)，另一個(gè)閥是平衡閥(E) (Q2和E2用于室(II)，Q3和E3用于室(III))。平衡閥E2和E3與固定的或可調(diào)節(jié)的流動(dòng)阻塞裝置(D)結(jié)合。兩個(gè)不連通的室(II)和(III)彼此共同具有三通閥(V)，該三通閥(V)與排出閥
(S)結(jié)合。圖5示出了 E-⑶裝置借助E-⑶管匯與鉆井泵送系統(tǒng)連接的連接系統(tǒng)。圖6示出了包括室(I)、(II)和(III)以及閥在內(nèi)，處于處理壓力下的鉆井流體流(泥漿)，從鉆井設(shè)備泵至頂部驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)行或者從鉆井設(shè)備泵至E-CD閥的運(yùn)行以及兩種運(yùn)行之間的過(guò)渡的視 圖。a)至頂部驅(qū)動(dòng)件的“標(biāo)準(zhǔn)”循環(huán):流體進(jìn)入室(I)，穿過(guò)閥Q2和E2,離開(kāi)室(II)。閩Q3、E3 和 S 關(guān)閉。室(III)不增壓。b)開(kāi)始至頂部驅(qū)動(dòng)件和E-⑶閥的“雙”循環(huán):閥E3已經(jīng)打開(kāi)，流體主要進(jìn)入室
(I)，離開(kāi)室(II);通向E-⑶閥的室(III)開(kāi)始增壓，E-⑶閥同時(shí)已采用柔性管道連接至室
(III)。c)至頂部驅(qū)動(dòng)件和E-⑶閥的過(guò)渡“雙”循環(huán):流體進(jìn)入室(I)，無(wú)差別地同時(shí)離開(kāi)室(II)和(III)。閥Q2、E2、QJPE3全部打開(kāi)，而閥(S)關(guān)閉。d)單獨(dú)至E-⑶閥的循環(huán):流體進(jìn)入室(I)，全部從室(III)離開(kāi)。通過(guò)關(guān)閉的閥Q2和E2截?cái)嗍?II);隔離的壓力保留在室(II)內(nèi)部。閥(S)關(guān)閉。e)單獨(dú)至E-⑶閥的循環(huán)并通過(guò)打開(kāi)閥(S)實(shí)現(xiàn)室(II)的降壓。(三通閥(V)處于適合于截?cái)嗍?II)并隔離室(III)的位置上)。當(dāng)完成操作時(shí)，能夠添加螺接在E-⑶閥上方的新長(zhǎng)度鉆桿。f )開(kāi)始至E-⑶閥和頂部驅(qū)動(dòng)件的“雙”循環(huán):閥E2已經(jīng)打開(kāi)，流體進(jìn)入室(I)，主要離開(kāi)室(III);通過(guò)閥E2開(kāi)始通向頂部驅(qū)動(dòng)件的室(II)的增壓(所述頂部驅(qū)動(dòng)件同時(shí)螺接在先前螺接在E-⑶閥上方的新長(zhǎng)度鉆桿的頭部)，閥(S)關(guān)閉。室(I) (II) (III)增壓。g)至E-⑶閥和頂部驅(qū)動(dòng)件的過(guò)渡“雙”循環(huán):流體進(jìn)入室(I)，無(wú)差別地同時(shí)離開(kāi)室(II)和(III)。閥Q2、E2、QJPE3全部打開(kāi)，而閥(S)關(guān)閉。三通閥(V)被操縱至處于適合于截?cái)嗍?III)并隔離室(II)的位置上(這也可以在步驟(f)之前實(shí)現(xiàn))。h)重新形成至頂部驅(qū)動(dòng)件的“標(biāo)準(zhǔn)”循環(huán):流體進(jìn)入室(I)，全部從室(II)離開(kāi)。通過(guò)關(guān)閉的閥仏和^截?cái)嗍?III)。隔離的壓力保留在室(III)內(nèi)部。閥(V)截?cái)嗍?III)并隔離室(II)。閥(S)打開(kāi)，以便排出隔離在室(III)內(nèi)的壓力。返回至步驟(a)并結(jié)束操作順序:現(xiàn)在可以重新形成鉆井操作，鉆井操作一直持續(xù)到剛剛添加的鉆桿長(zhǎng)度完全被鉆入。至于接下來(lái)添加的所有長(zhǎng)度，新的E-⑶閥定位在所述長(zhǎng)度的頭部，并且重復(fù)所述的順序。
權(quán)利要求
1.一種用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備，由三個(gè)流室和一系列閥構(gòu)成，所述室裝備有連接部件，所述連接部件具有到達(dá)管線或供給管線，所述室彼此連通，僅僅有一個(gè)室(I)與其它兩個(gè)室(II)(III)都連通，借助至少兩個(gè)閥實(shí)現(xiàn)各個(gè)所述室之間的連通，一個(gè)閥是流量閥(Q)，至少一個(gè)閥是平衡閥(E)，各個(gè)平衡閥(E)在上游或下游與固定的或可調(diào)節(jié)的流動(dòng)阻塞裝置(D)結(jié)合，兩個(gè)不連通的室共同具有閥(V)或三通閥，或者兩個(gè)不連通的室各具有一個(gè)單向閥，所述單向閥處于相反位置，當(dāng)一個(gè)關(guān)閉時(shí)另一個(gè)打開(kāi)，反之亦然，所述閥(V)與排出閥(S)結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流動(dòng)阻塞裝置(D)位于所述平衡閥的下游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述處于相反位置的單向閥或者所述三通閥(V)在下游與所述固定的或可調(diào)節(jié)的流動(dòng)阻塞裝置(D)結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述室(II)具有反向閥(Z)。
5.一種用于插入鉆井的新鉆柱的方法，其利用稱為E-CD的裝置或基本上由短本體(C)構(gòu)成的裝置，所述短本體(C)為管道形式或者包含在基本上由管道構(gòu)成的鉆桿中，所述本體或所述管道在端部具有適合于螺接到其它鉆桿上的螺紋，并且所述本體或所述管道容納有兩個(gè)閥，其中一個(gè)閥(A)與所述本體或所述管道成徑向，能夠借助適配器從外部截?cái)嗨鲩y(A)，所述閥(A)裝備有合適的安全頂部，另一個(gè)閥(B)與所述本體或所述管道成軸向， 其特征在于，該方法還使用根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于插入新鉆柱的方法，包括以下步驟: 借助合適的連接器將短本體或鉆桿的徑向閥(A)從外部截?cái)嗖⑶医柚线m的部件將其連接至鉆井設(shè)備的泵送系統(tǒng)； 在鉆桿組中的入口處主 動(dòng)地截?cái)嗤ㄟ^(guò)噴頭的一次流體流，由此流體流僅僅通過(guò)徑向閥(A)并且關(guān)閉軸向閥(B); 在短本體或鉆桿上插入新的鉆柱，與另一個(gè)容納所述閥的短本體結(jié)合，或者與包含容納所述閥的鉆桿的新的鉆柱結(jié)合； 重新形成一次流體流，由此打開(kāi)軸向閥(B)并且關(guān)閉徑向閥(A)； 斷開(kāi)連接器，采用安全頂部保護(hù)徑向閥(A)； 降低鉆桿組。
其特征在于，該方法使用根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向來(lái)自所述鉆井設(shè)備的泵的流體循環(huán)流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，為了截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向來(lái)自所述鉆井設(shè)備的泵的流體循環(huán)流(豎管管匯或鉆井用泥漿泵管匯)，順序地執(zhí)行以下步驟: 所述流至噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的“標(biāo)準(zhǔn)”循環(huán):進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的兩個(gè)閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉； 開(kāi)始所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-⑶裝置的“雙”循環(huán):進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥，從與所述E-CD裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的流量閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉； 所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-CD裝置的過(guò)渡“雙”循環(huán):進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-CD裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉； 所述流僅僅至所述E-CD裝置的循環(huán):進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-⑶裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，允許所述室(I)和所 述室(II)之間連通的兩個(gè)閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉； 如前一步驟的所述流僅僅至所述E-CD裝置的循環(huán)，同時(shí)通過(guò)打開(kāi)所述室(II)的所述排出閥(S)實(shí)現(xiàn)所述室(II)的降壓； 開(kāi)始所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-CD裝置的“雙”循環(huán):進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-CD裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的流量閥關(guān)閉，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉； 所述流至所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)和所述E-CD裝置的過(guò)渡“雙”循環(huán):進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，還穿過(guò)將所述室(I)和所述室(III)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與所述E-CD裝置連接的所述室(III)離開(kāi)，并且所述室(II)和所述室(III)的所述排出閥(S)關(guān)閉； 重新形成所述流至噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的“標(biāo)準(zhǔn)”循環(huán)，同時(shí)通過(guò)打開(kāi)所述室(III)的所述排出閥(S)實(shí)現(xiàn)所述室(III)的降壓:進(jìn)入所述設(shè)備的室(I)，穿過(guò)將所述室(I)和所述室(II)彼此連通的打開(kāi)的平衡閥和流量閥，從與通向所述噴頭(頂部驅(qū)動(dòng)件)的管線連接的所述室(II)離開(kāi)，允許所述室(I)和所述室(III)之間連通的閥關(guān)閉。
全文摘要
一種用于截?cái)嗪娃D(zhuǎn)向液體循環(huán)流的設(shè)備，由三個(gè)流室和一系列閥構(gòu)成，所述室裝備有連接部件，所述連接部件具有到達(dá)管線或供給管線，所述室彼此連通，僅僅有一個(gè)室(I)與其它兩個(gè)室(II)都(III)連通，借助至少兩個(gè)閥實(shí)現(xiàn)各個(gè)所述室之間的連通，一個(gè)閥是流量閥(Q)，至少一個(gè)閥是平衡閥(E)，各個(gè)平衡閥(E)的上游或下游與固定的或可調(diào)節(jié)的流動(dòng)阻塞裝置(D)結(jié)合，兩個(gè)不連通的室共同具有閥(V)或三通閥，或者兩個(gè)不連通的室各具有一個(gè)單向閥，所述單向閥處于相反位置，當(dāng)一個(gè)關(guān)閉時(shí)另一個(gè)打開(kāi)，反之亦然，所述閥(V)與排出閥(S)結(jié)合。
文檔編號(hào)E21B21/10GK103147704SQ201210404450
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者A·卡爾德羅尼, G·吉羅拉 申請(qǐng)人:艾尼股份公司