[发明专利]用于截断和转向液体循环流的设备

说明书

本发明涉及用于截断和转向液体循环流的设备以及相关的截断和 转向方法。

在插入新的钻柱期间，这种设备可以用来发挥为安全的目的将泥 浆流朝向称为E-CD的装置(如本申请人的专利申请 IT-MI2005A001108中所述)转向的功能，而不会影响钻井承包商的 钻井用泥浆泵管汇，因此保持其功能特性的完好无损(其不会磨损， 不会改变)。

从超过一个世纪前称为“旋转钻井”的钻井开始，就已经存在每 当需要为钻杆组增加新的钻杆用于钻井时就要中断泵送过程的问题， 所述旋转钻井已经取代了那时用到的称为“冲击”的在先技术，引入 了使用钻杆将旋转运动传递至钻头(与通过同一钻杆“组”将流体泵 入井中相关联)的新型原理。

在给钻杆组增加新的单个元件之后，从将流体泵入井中被中断的 时刻到重新开始泵入井中的时刻确定的这个过渡时间总是被认为是危 险时间段。这个危险时间段一直保持到重新建立在将流体泵入井中被 中断之前的时刻存在的状况。

在钻杆组中的元件的插入和连接或断开过程中，由传统的中断流 体在井中的循环所导致的一些不期望的影响罗列如下：

·缺乏由循环在井中引起的动态压力，并且其结果导致传统地限 定的ECD(当量循环密度)减小；

·在井底部引起的动态压力被消除，促使流体层可能进入井中(井 涌)；

·在使用传统方法添加钻杆之后，当重新开始循环时，较强吸收 的地层可能产生麻烦的过载，或者在较弱的地层中可能产生潜在的循 环损失；

·在高的竖井中，钻屑无障碍的和快速的下落可能导致钻杆组出 现“机械阻塞”状况(BHA)；

·在井具有大倾角的情况下，在延伸井中和在具有水平延伸的井 中，钻屑有足够的时间沉积在井眼的下部上；

·在插入新的钻杆之后，在重新开始钻井时，钻头在能够再次到 达新的地层之前“被迫”对井底处沉积钻屑的层重新进行打孔。

如上所述，在专利申请IT-MI2005A001108中，本申请人要求保 护一种称为E-CD的装置，在所有实现将新的“单个元件”添加至钻 杆组所必需的操作步骤期间，该装置允许泵送保持持续的活动，并由 此允许井中的流体循环保持持续的活动，由此允许钻井作用到更深的 深度。

通过采用相同的程序，可以实现相反的过程，允许取出钻头而不 中断将流体泵送到井中。

从该装置提供的这个操作时机获得的关键结果在于消除(或排除) 了用于从钻杆组添加或减少钻杆的传统方法所包含的所有危险方面。

下面对上述专利申请IT-MI2005A001108中所述的插入新的钻柱 的E-CD装置和方法进行说明。

用于插入新的钻柱的装置基本上由为管道形式的短本体(C)构 成，该短本体(C)的端部具有适合于拧入到钻杆上的部件，两个阀 容纳在所述短本体中，其中一个阀(A)与所述短本体成径向，可以 借助适配器从外部截断该阀(A)，该阀(A)装备有合适的优选地加 压密封的安全顶部，另一个阀(B)与所述本体成轴向。

由此，阀系统允许在任何希望的时刻沿着下降流体的两个方向(径 向和轴向)与通过钻杆组泵入井中的流体直接接触。

装置的短本体的长度范围优选地为50至100cm。

可以借助合适的适配器(例如快速连接器)从外部截断与钻杆组 成径向的阀(A)，该阀(A)又与柔性管道结合，该柔性管道的功能 是将所述装置与钻井设备自身的钻井泵送系统(“钻井用泥浆泵管汇”) 相互连接。

因而，与钻杆组成轴向并且对所承受的压力具有“双向反应灵敏 度”特性(因此对泵送到井中的钻井液的流动状态是敏感的)的阀(B) 相对于流体依次定向地关闭和打开。

径向阀(A)和轴向阀(B)两者都优选地为蝶阀，更优选地采用 弹簧预加载，当待用时关闭。

简言之，在所有实现将新的“单个钻杆元件”(或钻杆系列)添 加至钻杆组所必需的操作步骤期间，上述容纳在短本体中的两个阀的 结构允许钻井液易于保持不被中断地流向井，由此允许钻井作用到更 深的深度。

除了概念上和结构上的简化之外，上述装置的内在优点之一在于， 其能够即刻用于任何钻井设备，而不需要对设备自身的液压回路进行 大的改动，或者不存在与将工具插入到钻杆组中的“竖直空间性”相 关的问题。