[发明专利]钻探泥浆连续循环的顶部驱动钻机的装置

说明书

技术领域

本发明涉及在地下钻探时使用顶部驱动钻机的钻探泥浆连续循环的装置，特别是用于对烃的勘探和生产钻探。更具体地，本发明涉及一种顶部驱动钻机，其具有可脱离连接的驱动轴，以及可选地将钻探泥浆侧向供应到钻机的下部分用于钻探泥浆循环，同时消除钻机的上部的流体压力，从而暂时拆卸驱动轴，以将新的杆部件连接到钻柱。

背景技术

在钻探时，钻探泥浆除了别的以外可用于润滑钻头并将钻削传送出钻孔。通常，钻探泥浆被打入钻柱的中心孔并返回钻柱与钻孔壁/壳/立管之间的环状空间中。根据现有技术，当要通过新的钻杆段伸展钻柱时，必须停止钻探泥浆的泵送，这是因为，在装配新的杆部件时，供应管路必须与钻柱顶部脱离。如此停止钻探泥浆循环所形成的风险在于，钻削沉积，即渗入静态的钻探泥浆中，因而有碍于钻探泥浆循环的恢复和/或导致钻柱阻塞。修复这样的故障是费时、昂贵的，并使设施承受很大的应力，因为所用方法可能包括例如钻探泥浆压力的突然显著升高。

发明内容

本发明的目的在于，消除或减少至少一种现有技术的缺陷。

这一目的通过在以下说明中和所附权利要求中详述的特征来实现。

本发明涉及一种用于顶部驱动钻机的装置，其中，钻探泥浆循环可连续、不间断、独立地进行，无论钻探是否正在进行中或是否钻探操作停止，这是因为钻柱将通过增加新的钻杆部件而延伸。上述目的通过所述钻机而得以实现，所述钻机包括布置成接合钻机驱动器的可脱离的驱动轴、和延伸穿过钻机中心孔的钻柱。所述钻机包括用于连接各杆、制动和拉开钻柱的装置，且所述装置被压力密封的柱形连接壳体完全包围。连接壳体包括在下端部分的围绕钻柱的下密封部、围绕驱动轴的上密封部和中间的球阀。钻探泥浆供应被布置为通过驱动轴至由驱动轴接合的钻柱部分的中心孔，并经由侧向供应孔至连接壳体的下部分。通过侧向孔的供应在驱动轴已经与钻柱脱离时使用，球阀和下密封部于是隔离连接壳体下部分，钻柱的中心孔通向该连接壳体下部分。通过侧向孔供应到连接壳体下部分的钻探泥浆然后将流入钻柱中，而且得停止来自钻机顶部的供应以连接新的杆部件时，也保持钻探泥浆循环。

在第一方案中，本发明更具体地涉及一种用于具有相关钻探泥浆设备的顶部驱动钻机的装置，其特征在于，所述钻机包括：

驱动轴，其布置成可释放地连接到驱动器和连接到钻杆的第一端部，且设置有延伸穿过其中的中心孔，所述中心孔布置成用于所述钻探泥浆设备与所述钻杆的流体孔之间的流体连通；

连接壳体，其包括第一腔和第二腔以及穿过其中的中心孔，

所述第一腔设置有可释放的围绕驱动轴的第一压力密封部，

所述第二腔设置有可释放的围绕钻柱的第二压力密封部，和

在所述第一和第二腔之间的对接装置，其由阀构成，所述阀布置成在打开位置提供用于所述钻杆或驱动轴的通路；以及

设置用于所述第二腔的钻探泥浆入口，布置成用于所述钻探泥浆设备与所述连接壳体之间的流体连通。

有利地，连接壳体设置有推力装置，所述推力装置布置成使所述钻杆克服井压而沿轴向移动以连接到所述钻柱。

优选地，所述阀是球阀。

有利地，所述球阀包括阀座部分，所述阀座部分布置成接收所述钻杆的端部。

优选地，所述阀座部分形成在阀球表面上。

在所述连接壳体与所述钻杆之间的机械连接通过推力装置布置，所述推力装置设置有若干致动器，所述致动器布置成用于使所述钻杆沿轴向移动；和至少一组夹紧装置，所述夹紧装置布置成以完全地或部分地围绕所述钻杆，被布置用于所述致动器的一个或多个连接件被布置成在所述第一腔承受流体压力时提供所述轴向移动。

有利地，所述驱动轴包括轴承部分，所述轴承部分布置成可释放地接合可旋转动力钳。

优选地，所述轴承部分具有多边形截面轮廓。

在第二方案中，本发明涉及一种使用如前所述的顶部驱动钻机来连续供应钻探泥浆的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)在钻柱构建钻孔，并构建钻探泥浆的循环回路，布置用于所述钻机的驱动轴连接到所述钻探泥浆设备和钻柱，所述钻探泥浆通过所述驱动轴中的中心孔被供应到所述钻孔，所述中心孔布置用于与所述钻柱流体连通；

b)启用在连接壳体的第一腔中围绕所述驱动轴的第一压力密封部，并形成在所述连接壳体中的第二腔中围绕所述钻柱的第二压力密封部；

c)通过钻探泥浆入口将钻探泥浆供应到所述第二腔；

d)使所述钻柱停止旋转，并使所述驱动轴与所述钻柱脱离连接；