[发明专利]使用挠性套管执行陆地钻井操作的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及陆地钻井(earth borehole)操作，例如包括在气井和油井中钻出陆地钻井和/或给陆地钻井加衬管的那些操作。具体的，本发明涉及使用挠性套管来钻出陆地钻井和/或给陆地钻井加衬管的方法和装置。

背景技术

在传统的陆地钻井操作(例如钻井)中，套管、衬管、或钻柱(通常是“管状柱”)，由螺纹管构件的零件或连接件组成，通常为约30-40英尺长，在钻柱进入到陆地钻井中时它们相继螺纹连接在一起。因此，必须间歇性地中断钻井或套管送入操作(casing running operation)，使得管状构件的连续的连接件能够被连接，之后钻井或套管送入操作得以继续。当使用螺纹钻管或套管并且准备连接下一连接件时，中断钻井或套管送入操作，陆地钻井中的管柱利用形成井口装置的一部分的卡瓦(slips)等悬挂。然后下一连接件插入悬挂着的管柱中并完成连接，然后继续该送入操作。形成或解开螺纹连接的操作耗费时间，更重要的是，对钻探平台上的人造成内在的危险。而且，在下一连接件被连接到悬挂的柱上期间，包括钻井泥浆或套管送入流体的流体循环操作停止。因此，在传统的使用连接的管状构件的钻井或套管送入操作中，不能实现连续的循环，因为，如上所述，在增加连续的连接件期间，循环操作被停止。而为保持套管柱与钻井间的环形空间清洁并防止桥塞，要求连续的循环。在套管送入操作期间，希望悬挂在陆地钻井中的套管柱充满流体，以防止在套管柱两侧存在过大流体压差，从而防止塌陷和/或井喷(blowout)。

套管被用作钻柱，使得陆地钻井一旦被钻到想要的深度，形成钻柱的套管就能够以传统的方式被胶结在适当的位置。这一技术消除了分离钻柱和套管柱的需要。通常，当将套管柱用作钻柱时，套管柱在陆地钻井中的末端被连接到包含电动机和钻头的可抛弃或可回收的井底装置。当完成钻井操作时，井底装置被回收，而钻井中的套管柱以传统的方式被胶结在适当的位置。虽然用套管钻井相比于包括分离的钻柱和套管柱的传统的陆地钻井操作具有明显的节约时间和金钱的优势，但现有的用套管钻井的方法使用的连接套管存在前面讨论的关于连接的钻柱和/或套管柱的全部附带的问题。

挠性套管的尺寸小于3英寸或者更小，其从卷筒展开并插入井内的螺纹套管中。虽然挠性套管通常不用于注入水泥操作，但已知的是，从卷筒展开油管并利用受损的套管插入到井内，然后在油管与受损的套管之间的环形空间注入水泥以便继续从井中回收。

熟悉挠性油管操作的人知道挠性油管的尺寸通常可达约3英寸，而通常套管的尺寸可达4到7英寸，或者更大。因此，根据本发明的挠性套管的直径通常为4英寸或更大，一般直径为4¹/₂或5¹/₂英寸。

美国专利3,724,567公开了一种系统，该系统用于操作油井维修作业用的钻杆或钻井用油管。螺纹管柱从存储处到井可以是连续的。美国专利4,100,968公开了一种使用装有动力的旋转工具送入套管的技术。美国专利5,197,553公开了一种在管状钻杆的下端的可回收钻头和井底动力钻具(downho1e motor：或称为井下电动机)，并且美国专利5,271,472公开了一种钻头装置，该钻头装置包括可径向延伸和收缩的臂，所述臂具有可以通过钻杆收回的刀具。

美国专利5,215,151公开了利用连续长度的连接的挠性管的钻井技术。液压流体可以通过管柱输送(或泵送)，并且通过金属线回收钻头。美国专利5,547,314公开了一种存储连接的油管和将其运送到井中的系统。美国专利6,250,395公开了一种在井中安装和回收螺纹管的系统。美国专利5,641,021公开了一种具有关阀套(closing sleeve)的井套管钻井工具。

美国专利6,419,033公开了一种用钻头和管下扩眼器(underreamer)钻井的系统。美国专利6,439,866公开了一种具有密封轴承的井底动力钻具。美国专利6,443,245公开了一种套管鞋(casing shoe)。美国专利6,513,223和6,585,052公开了一种油管扶正器。美国专利6,564,868公开了一种切断油管的工具和方法。美国专利6,705,413公开了一种利用使用可回收钻头的套管的钻井技术。

现有技术没有公开显著降低在井中送入套管的成本的技术，因此，将套管送入井中和从井中回收套管柱都产生高成本和高风险。

本发明克服了现有技术中的缺陷，下文中将公开将套管送入井中的改进的设备和技术。

发明内容