使用双管钻柱的井筒钻井的制作方法_2

文档序号:9457353阅读:来源:国知局
r>[0034]在步骤156中,一旦BHA无最上方BOP闭合装置,但在它到达根据需要容纳在管状间隔件60内的密封组合件43的最下方部分之前,BOP组21就被致动以关闭一个或更多个其闭合装置并且由此流体隔离井筒32。
[0035]在步骤158中,跨密封组合件43的任何差压可被平衡。例如,RCD 40的通道42可通过导管72选择性地排放至缓冲罐70,所述缓冲罐70可收集且保存加压井环形流体。栗74也可被提供在海底处以用海水冲洗通道42的流体内容物和管状间隔件60,在缓冲罐70中收集任何井流体以防止污染水体11。为了促进压力平衡,以及在钻井操作期间增强RCD40的操作,在密封组合件43上方和下方具有压力传感器76、77来准确确定差压是有利的。
[0036]在步骤160中,RCD夹具44经由致动器45被释放。HPU 50可经由液压管道55选择性地操作致动器45,且HPU 50可通过通信链路80从水体11的表面远程控制。
[0037]在步骤162中,钻柱12通过钻机14被抬高至水体11的表面。由于BHA具有比密封组合件43的内径更大的外径,所以密封组合件43在钻柱12被起钻时被带至海上平台19。
[0038]替代地,如果需要完全移除RCD 40,那么不释放夹具44。取而代之,远程操作工具(ROV)可被部署来断开RCD 40或可释放将RCD40连接至BOP组21的不同的远程操作夹箝装置。接着,整个RCD 40可以相同方式通过钻柱12被带至海上平台。
[0039]可通过颠倒上述步骤,根据需要使用ROV来将钻柱12引导至适当位置中而将替换密封组合件43 (或RCD 40,依情况而定)下放至海底处的适当位置中。
[0040]重新参考图1,钻井系统10也可包括承载在RCD 40顶部的钻柱引导器90。海上平台19在潮、浪、风和海流的环境条件下可能经历纵向平移、侧向平移和偏航运动。此外,钻柱12在从海上平台19穿过水体11时不受限制且同样地遭遇急流。因此,钻柱12经历相对于井口 20在海底处的位置的侧向移动。引导器90充当导缆器来将钻柱12与RCD 40、BOP组21和井口 20的共同轴对准,由此在密封组合件43上释放应力并且使磨损最小化。引导器90的上端可具有宽、锥形开口以增强引导器90与钻柱12之间的接合。
[0041]除如上文描述支持密封组合件43替换外或作为其补充,栗74可用于支持井控制操作和管控压力钻井(MPD)技术。例如,栗74可诸如经由RCD 40的通道42施加受控反压力至井筒环空34中的流体。但是,其它压力源也可用于环形压力控制,包括阻流管线27。
[0042]至少一个通信链路80提供在水体11表面处的一个或更多个位置与BOP控制盒28,HPU 50和栗74的一个或更多个之间分别用于控制BOP组21、RCD 40和环空32压力的一个或更多个。
[0043]在一个或更多个实施方案中,通信链路80可通过脐带式管缆(umbilical)82实施。脐带式管缆82可包括若干液压、电和/或光纤光学线路,例如,包括馈给线管线53和阻流管线27以及压井管线29。在一个或更多个实施方案(未明确图示)中,脐带式管缆82从海底延伸至海上平台19。在另一个实施方案中,为了防止脐带式管缆82与钻柱12缠在一起,浮船或设备84 (诸如钻井支撑船)可被提供在水体11的表面处,与海上平台19分开达一定距离。
[0044]在一个或更多个实施方案(未明确图示)中,通信链路80可采用其它远程遥测技术,诸如如通常结合管线和水下生产树和井口使用。例如,通信链路80可包括声链路,其可穿透所述水体11操作。
[0045]图3是根据实施方案的RCD 40的部分横截面的正视图。RCD 40用于密封井筒环空34 (图1),所述井筒环空34与形成在RCD 40的外壳41内的通道42流体连通。外壳41甚至在钻柱12在其中旋转且纵向平移时抵着通道42内的钻柱12的外壁密封。为此目的,RCD 40包括可移除密封组合件43,所述可移除密封组合件43包括一个或更多个弹性环形密封元件46。如果使用多个密封元件46,那么密封组合件43可包括护罩47。为了允许密封元件46和护罩47在钻柱12旋转时旋转,密封组合件43包括轴承组合件48,所述轴承组合件48可接着包括内承载环110,所述内承载环110使用轴承114和密封件116在外承载环112内旋转。内承载环承载密封元件46和护罩47。夹具44可释放地固定外承载环112,且由此将整个密封组合件43 (具有密封元件46、护罩47和轴承组合件48)固定至外壳41。
[0046]RCD 40可包括一个或更多个润滑流径120以为轴承114和密封元件46/钻柱12界面供应润滑剂57的供应。润滑流径120经由润滑管道52在外壳41处流体连接至HPU50(图1)。在一个或更多个实施方案中,在外壳41内,第一润滑流径120a流体连接至在内承载环110与外承载环112之间以及在上密封件116a与下密封件116b之间划定的轴承区域123,以为轴承114供应润滑剂。润滑流径120a可包括歧管122,所述歧管122随内承载环110旋转,且通过穿透内承载环110形成的一个或更多个口流体连接至轴承区域123。润滑剂57经由歧管122被供应至上密封元件46a与下密封元件46b之间的钻柱12的外壁。歧管122也可延伸至上密封元件46a的顶部用于在钻柱12的下行期间选择性地将润滑剂57供应至所述位置。歧管122可包括喷嘴或类似物来在密封元件46/钻柱12界面处引导润滑剂57。第二润滑流径120b可穿透外壳41提供以在钻柱12的向上移动期间选择性地将润滑剂57引导至下密封元件46b的底部。虽然本文中公开特定润滑流径120,但是技术人员将了解多种润滑流径可适于特定RCD,包括具有用于选择性润滑的可选择性隔离分支的润滑流径。
[0047]图4是根据实施方案的RCD 40的夹具44的平面图。夹具44可包括第一可移动夹箝臂130a和第二可移动夹箝臂130b。在图示的实施方案中,夹箝臂130a、130b是弓形的且可在夹箝位置(虚线所示)与释放位置(实线位置)之间平移,在所述夹箝位置中,它们靠近彼此或另外邻近彼此,在所述释放位置中,它们分开达足够距离以允许外承载环112配合在它们之间。但是,在其它实施方案(未图示)中,夹箝臂可具有其它形状,和/或可枢转或倾斜以提供间隙供外承载环112从RCD外壳41移除(图3)。此外,可适当地提供任何数量(包括一个)夹箝臂。
[0048]在图示的实施方案中,夹具44包括第一致动器45a和第二致动器45b,其被连接以选择性地移动夹箝臂130a、130b。每个致动器45可包括旋转导螺杆134的液压电动机132。每个导螺杆具有相反螺纹区段135a、135b,夹箝臂130a、130b被螺接在所述螺纹区段135a、135b上。每个致动器可包括托架136来支撑电动机132和导螺杆134。致动器45可通过液压管道55流体连接至HPU 50 (图1)。在其它实施方案中,可提供任何数量(包括一个)的致动器45,且致动器45可包括活塞-气缸配置或其它适当机构。
[0049]图5是根据一个或更多个实施方案的双管钻柱钻井系统10’的部分横截面的正视图。如使用图1的钻井系统10,图5的钻井系统10’包括钻机14,所述钻机14可位于陆地上或海上。钻机14可位于井口 20上方,且可包括转盘15、顶部驱动16、绞车17和用于在地表中钻井筒所需的其它设备。防喷器(未明确示出)和相关设备也可被提供在井口 20上。钻机14悬挂双管钻柱12穿过RCD 40、井口 20且进入井筒32中。
[0050]双管钻柱12包括内管202,所述内管202被安置在外管204内。内管202和外管204可为偏心或同心的。环形外流道208被界定在内管202与外管204之间,且内流道206被界定在内管202的内部内。井筒环空34被界定在钻柱12的外部与井筒23的内壁之间。
[0051]钻柱12的末端可包括BHA 210和旋转钻头212。BHA 210可包括井下泥浆电动机214、扶正器216和各种其它工具218,诸如提供测井或测量数据、定向数据、遥测等的工具。钻井流体220可通过一个或更多个钻井流体栗224从储器222被栗送穿过管道226至钻柱12的延伸出井口 20的上端。钻井流体220接着流动穿过钻柱12的外流道208,穿过BHA210,且从形成在旋转钻头212中的喷嘴离开。
[0052]位于钻柱12的末端附近的末端转向口 250在正常钻井操作期间将环空34与内流道206流体连接。在井筒32的底端31上,钻井流体220可与地层岩肩和其它井下流体和碎肩混合。钻井流体/岩肩混合物接着向上流动穿过井筒环空34,流过BHA 210且穿过末端转向口 250进入内流道206。混合物继续向上流动穿过钻柱12的内流道206。管道228可将流体返回至储器222,且各种类型的筛、过滤器和/或离心机(未明确示出)可被提供来在将钻井流体220返回至储器222之前,移除地层岩肩和其它井下碎肩。
[0053]在特定井压控制操作中,上端井筒环空34可经由RCD 40填充井控制流体(例如,高密度流体)以更改环空34内流体的密度。通过新引入的高密度流体而移位的先前流体可经由末端转向口 250和内流道206被压出井筒环空34。在替代的井压控
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