[发明专利]钻杆导向器

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明的实现方式总体上涉及钻井系统和相关方法。具体地说，本发明的实现方式涉及一种用于帮助对准钻杆的钻杆导向器。

2.相关技术

在常规钻井系统中，钻柱可以包括一系列连接的钻杆。可以一段一段地组装钻杆以便将所述钻柱推进至地层中。进一步详细地说，钻柱可以连接至钻头或被构造来将所述钻柱推进至地层中的所需深度的其它驱动机构。驱动机构可以例如推进钻柱直到所述钻柱的尾部紧接由所述钻柱形成的钻孔的开口。

在钻柱处在所需深度处之后，夹持器（如足型夹具）可以夹持所述钻柱，这样可以帮助防止所述钻柱在所述钻孔下的不慎丢失。利用夹持钻柱的夹具，驱动机构可以与所述钻柱断开。然后，可以将另一个钻杆连接至所述驱动机构并连接至形成钻柱的尾部的钻杆。在这样连接之后，可以松脱夹具对钻柱的夹持，并且驱动机构可以将所述钻柱进一步推进至地层中到达更大的所需深度。可以重复地进行夹持钻柱、断开驱动机构、连接另一个钻杆、松脱所述夹持以及将所述钻柱推进至更大的深度的这个过程以便越来越深地钻入地层中。

遗憾的是，将另一个钻杆与形成钻柱的尾部的钻杆进行正确地对准并且连接可能是困难和/或麻烦的。当没有正确地对准时，钻杆的销接端（凸形端）会刺入至套接端（凹形端）中并且造成永久损坏。这种损坏会产生从可忽略不计的至显著的范围的渗漏，其取决于损坏的程度。严重的损坏会有损接合部的配合并且可能造成疲劳断裂。

用于对准钻杆的常规方法经常要求操作者手动地对准所述钻杆。将另一个钻杆与形成钻柱的尾部的钻杆手动地进行对准可能是危险的。例如，当尝试对准所述钻杆时，操作者会容易使他们的手指在所述钻杆之间撞砸。此外，由于许多钻井场地的性质，钻杆以不可预测的方式移动或从钻井井架无意地掉落是常见的，这可能导致对试图对准钻杆的操作者的伤害。

因此，常规钻井系统中存在许多可以着手解决的缺点。

发明内容

本发明的一个或多个实现方式克服本领域中用于有效地和高效地对准钻杆的钻井工具、系统以及方法的一个或多个问题。例如，本发明的一个或多个实现方式包括被构造来将第一钻杆和第二钻对准的钻杆导向器。这类钻杆导向器可以减少或消除由于未对准对钻杆的损坏。此外，这类钻杆导向器可以是自动化的并且无需钻井操作者的帮助就能起作用。这样一来，一个或多个实现方式的钻杆导向器可以增加安全性，同时还提高钻井效率。

例如，钻杆导向器的一个实现方式包括第一导向构件和第二导向构件。所述第一导向构件和第二导向构件中的每一个包括具有第一内表面的第一末端部分和具有第二内表面的中间部分。所述第二导向构件被构造来相对于所述第一导向构件移动。当所述第一导向构件和第二导向构件邻接在一起时，所述第一导向构件和第二导向构件的中间部分的第一内表面形成圆柱形内表面。此外，当所述第一导向构件和第二导向构件邻接在一起时，所述第一导向构件和第二导向构件的第一末端部分的第二内表面形成截头-圆锥形内表面。

此外，钻杆夹紧装置的一个实现方式包括第一夹块和第二夹块。所述第一夹块和第二夹块被构造来在打开构型与闭合构型之间移动。此外，所述第一夹块和第二夹块被设置大小并构造来当呈所述闭合构型时夹持第一钻杆。所述钻杆夹紧装置还包括具有第一导向构件和第二导向构件的钻杆导向器。所述第一导向构件联接至所述第一夹块并且所述第二导向构件联接至所述第二夹块。当所述第一夹块和第二夹块是呈所述闭合构型时，所述第一导向构件和第二导向构件形成圆柱形段。所述圆柱形段被设置大小并构造来当呈所述闭合构型时围绕所述第一钻杆。此外，当所述第一夹块和第二夹块是呈所述闭合构型时，所述第一导向构件和第二导向构件形成截头-圆锥形段。所述截头-圆锥形段被设置大小并构造来将所述第二钻杆导向至所述圆柱形段中以便使所述第一钻杆和第二钻杆的轴对准。

此外，钻井系统的一个实现方式包括井架和联接至所述井架的钻头。所述钻井系统还包括联接至所述井架的钻杆夹紧装置。所述钻杆夹紧装置被构造来夹持第一钻杆。此外，所述钻井系统包括联接至所述钻杆夹紧装置的钻杆导向器。所述钻杆导向器包括圆柱形段和锥形段。所述圆柱形段被构造来当由所述钻杆夹紧装置夹持时围绕所述第一钻杆。而所述锥形段被构造来将第二钻杆导向至所述圆柱形段中以便使所述第二钻杆与所述第一钻杆对准。