Bha浪涌减压系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于适应在来自海上平台的起下钻程序中在钻柱的底部钻孔组件(BHA)处所经历的浪涌和抽汲的装置和方法。更具体地，本公开提供了一种浪涌减压系统，该浪涌减压系统由与钻头相邻的钻柱支撑以最小化对作为在起下钻程序期间平台的移动的结果而可能经历的对地层的损害。
【背景技术】
[0002]海上油气钻井通过两大类型的钻井平台中的一种来完成，所述两大类型的钻井平台即:由海床支撑的平台，诸如固定式钻机和顶举式钻机；或浮在水面附近或浮在水面上的平台，诸如钻船、立柱式平台、半潜式钻井平台等。虽然根据这些类型的钻井平台所进行的钻井操作是类似的，但是存在至少一项主要差别:浮式平台随着海的波浪和风而移动，而固定式或顶举式钻机保持固定至海床。
[0003]在利用这些类型的平台的钻井中，由波浪和风引起的钻井平台的移动呈现出独特的问题。在这些问题当中，最常见的是在钻井期间钻柱上的升沉，即，在钻井操作期间钻柱随波浪的上下移动。具体地，随着浮式钻机上下移动，在钻机下方延伸的钻柱也将上下移动，相应地，处于钻柱端部的钻头在它接触地层时将移动。为了让钻头尽可能有效地执行，钻头上所需的或最佳重量(“WOB”)，S卩，施加到钻头的向下力必须尽可能保持恒定。然而，在船或钻机骑到波浪的波峰时，升沉从钻头移除重量，并且在船或钻机向下骑到波浪之间的波谷中时，升沉将重量放回到钻头上。这种施加在钻头上的力的波动严重妨害操作员的钻探井眼的能力。
[0004]为了补偿与升沉相关联的该问题，浮动钻井平台装备有升沉补偿系统。升沉补偿系统通常为有源升沉绞车系统或作为钻井架的不可分割的部分或直接安装在游动滑车的延伸部上的系统的形式。这样的系统旨在钻井操作期间提供保护免受升沉效应以确保维持适当的WOB。
[0005]到目前为止，一直很少(如果有的话)关注在将钻柱下放到井眼中以及从井眼起出时钻柱上的升沉效应。钻柱，具体地，底部钻孔组件和钻头在被移动下钻和起出时将经历向上和向下运动。这将导致钻头和BHA充当井眼中流体上的活塞，驱使井眼流体在周围的地层上产生浪涌和抽汲效应。随着波浪运动将钻柱向下驱动到井眼中，通过将井眼流体压迫到地层中而替代地对地层施加超压，这些效应会严重地损害地层，在这种情况下，在向上拉拔钻柱时，由于减小的井眼压力，钻柱在井眼中被向上拉，井眼流体浪涌到地层中并且将地层流体强制地从地层吸出到井眼中。在井眼操作中，抽汲大致被认为是有害的，因为它会导致反冲和井眼稳定性问题。
[0006]因此，所需的是最小化在将钻柱下放到井眼中以及从井眼中起出时由钻柱上的升沉引起的抽汲和浪涌效应的系统。
【附图说明】
[0007]图1示出钻柱将受到来自升沉的浪涌和抽汲效应的浮式平台。
[0008]图2示出钻柱中的浪涌减压系统。
[0009]图3示出具有泥浆马达的钻柱中的浪涌减压系统。
【具体实施方式】
[0010]前述公开内容可以在各示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简单和清晰目的并且在本质上不决定所讨论的各实施方案和/或构造之间的关系。此外，为了描述的方便，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“在下方”、“下方”、“下” “上方” “上”、“井上”、“井下”等来描述如图中所示的一个元件或结构与另一个(多个)元件或结构的关系。除图中描述的定向之外，空间相对术语旨在包括在使用或操作中装置的不同定向。例如，如果图中的装置被倒置，则被描述为在其它元件或结构“下方”或“下面”的元件因此将被定向为在另一元件或结构的“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方的定向两者。装置可以另外被定向(旋转90度或在其它定向上)，因此，可以以同样的方式解释在本文中所使用的空间相对叙述语。
[0011]参照图1，示出大致浮在水体14的水面12处的浮式钻井平台10。井眼16从海床20延伸到地层18中并且包括被布置在其中的井眼流体22。钻柱24从平台10向下延伸并且到井眼16中。钻柱24大致包括底部钻孔组件(“BHA”)26和钻头28。在图1的图示中，本领域的普通技术人员应当理解，因为钻头28未与地层18接合，所以钻柱24被示出为处于将钻柱24下放到井眼16中或从井眼起出期间。
[0012]参考图2，BHA 26和钻头28设置有浪涌减压系统30。浪涌减压系统30大致包括多个流通道32和减压阀34，这些减压阀34被布置在BHA 26中以便管理随着平台10在水面12上方移动因钻柱24的升沉而产生的井眼流体22浪涌和抽汲效应。更具体地，BHA 26包括细长管形构件36，该细长管形构件36具有第一端38和第二端40，且内环体42在该第一端38与第二端40之间延伸。第一端38以熟知的方式附接到管柱44，使得管柱44的环体46与BHA26的环体42流体连通。BHA 26包括外表面48，该外表面48大致暴露于开放的井眼16和井眼流体22。
[0013]钻头28具有近端48和远端50。钻头28还设置有环体52，该环体52至少部分地延伸通过钻头28。应领会，环体52可以以各种已知构造中的任一种(诸如经布置在钻头28的主体中的喷口(未示出)或诸如开口 54的其它开口 )通向井眼16从而将钻井泥浆供给至井眼16。本文所描述的实施方案并不限制于特定类型的BHA组件或钻头或这两者的构造；相反，阀34和通道32可以相应地被布置在许多不同类型的BHA和钻头(其被布置在钻柱上)中。
[0014]在任何情况下，浪涌减压系统30包括在钻头28中限定的第一流动通道32a。第一流动通道32a在钻头28的远端50处具有第一端口 54。在某些优选实施方案中，当将钻头28定位在井眼16中时，第一端口 54被轴向地布置成通向井眼16的底部。在某些优选实施方案中，第一端口 54是环体52的开口。
[0015]第一流动通道32a也具有第二端口 56。第二端口 56优选定位在钻头28的远端50与BHA 36的第二端40之间，但是应理解，第一流动通道32a可以具有任意位置或定向，只要它允许来自经过钻头28中的第一端口 54的流的减压即可。在某些优选实施方案中，第二端口 56被布置在钻头28的近端48处，而在其它实施方案中，第二端口 56可以是沿着钻头28的长度。在其它实施方案中，第一流动通道32a可以延伸到BHA 26中，在这种情况下，第二端口 56可以定位在管36的外部48上。
[0016]第一减压阀34a被布置在第一通道32a中，相应地在第一与第二端口 54、56之间。在某些优选实施方案中，阀34a与第二端口 56相邻。
[0017]虽然浪涌减压系统30可以简单地利用其中布置有的减压阀的单个通道，浪涌减压系统30可以进一步包括第二流动通道32b。虽然它可以被限定在钻头28中，在某些实施方案中，优选地，第二流动通道32b被布置在第一端38与第二端40之间的管36中。第二流动通道32b具有第三端口 58。相应地，第三端口 58优选定位在管36的第一端38与第二端40之间。在优选实施方案中，第三端口 58是从第二端口 56仰孔并且被限定在管36的外表面48上。优选地，第二流动通道32b与第一流动通道32a流体连通，使得从第一端口54连续地通过通道32的系统的流遇到第二端口 56然后遇到第三端口 58以便将流体排放到井眼16中，如将所描述的。
[0018]第二减压阀34b被布置在第二通道32b中。在某些优选实施方案中，阀34b与第三端口 58相邻。