[发明专利]改进的钢缆式钻井系统

说明书

本发明涉及一种用于油气勘探和生产行业的改进的钢缆式钻井系统(wireline drilling system)，且具体涉及一种具有一体式钻屑去除系统的钢缆式钻井系统。在本发明的具体实施方式中，钢缆式钻井系统包括：螺杆构件，其布置成将钻屑输送到一体式钻屑收集筐；和一体式牵引机，其用于运行并提供钻压(weight-on-bit)。

发明背景

在油气生产一段时间后，许多井遭受近钻孔地层的破坏，这限制了未来的生产。此时，显然希望增加产量，且这需要井干预以接近和/或释放剩余的油气储量。

通常，井干预将包括侧钻现有的井，但是这通常需用到昂贵的钻机或连续油管钻井单元(coiled tubing drilling unit)。然而，低成本的井没有经济地证明与这些井干预方法关联的成本和停机时间，并且在任何情况下即使是高成本的井也非常需要最小化停机时间。

可选地，通过有效地替换完井来彻底改变是已知的，但可理解地，这是一道成本高的工序并且尤其当地层已被严重损坏时不保证成功。如果地层已经受损，再打孔、酸洗和其它化学处理可能仅仅提供产量上的暂时提高，且也将是有限的功效，并且特别在化学处理情况下可能进一步损坏地层。

环境问题为采用水力压裂流体或其它化学干预方法设置了许多不利因素，包括地下水的潜在污染和对空气质量的影响。在预测地层将如何对具体的压裂尝试产生反应方面也有困难，并且尽管缺少结论性的证据，但是担心依然关乎由流体注射到深井中诱发的地震或地面震颤。

在井干预操作中已经实施了辐射钻井，其中，连续油管和喷射技术用于从现有的井眼钻出小直径的井眼以暴露干净的地层，用于提高油气产量。然而，喷射技术在钻进地层中并不总是有效的，并且连续油管单元是昂贵的。

特别在井干预操作中，钻井技术优选的是喷射技术。然而，在钻井操作中，并且特别是当侧钻现有的井或钻出裸眼井侧向分支(open hole lateral)时，问题是固有的。一个这样的问题在于钻井钻屑的去除，钻井钻屑将另外阻挡生产，并且因此导致钻井操作产生相反效果。

在WO2009/062726中，以一系列的步骤描述了一种从水平钻孔的工作区域去除钻屑的方法，即，将钻屑从工作面输送到钻孔工具的后面，从钻井工具的后面输送到与主井的接合部，并且从接合部输送到处理位置。建议了从钻井工具的后面输送钻屑的多种方法，包括取回钻井工具或使用往复式输送设备。然而，所公开的输送方法似乎缺乏机械效率，并且认为，钻屑去除的效果是相应有限的。

GB2416550描述了一种钻井工具，在侧向分支井眼中，该钻井工具使用第一泵以使流体循环来从钻头并沿着井眼清除钻屑，并且使用第二泵使流体穿过侧向分支井眼循环以将钻屑输送出侧向分支井眼。这依赖于多个泵的系统，其本身是机械的，并且(在钢缆式操作中)将是电效率低下的。此外，不清楚随后如何从主井眼去除钻屑，或确保如何有效地去除侧向分支井眼中的钻屑以防止堵塞。

在US7,487,846中，公开了一种钢缆式钻井方法，其中电马达用于通过钻头使生产流体反向循环以去除钻井钻屑。在钻头中发生堵塞的情况下，可预见到反向循环的流体将搅动井底处的堵塞物并且降低钻头塞住的风险。此外，该系统需要井处于生产中，这致使该系统在实际上可能已停止生产的情况下对于井干预操作是无效的。

在上述公开中的每个中，钻井钻屑在钻井过程中沿着钻孔移动；但是没有公开可以如何以有效的方式从井眼流体或者实际上从井去除钻屑。

DE2808206中描述了一种钻井工具，其包括可旋转的切削构件、使流体循环的叶轮、以及分离器，该分离器借助于过滤器从正循环的流体分离夹带的材料，并将所述夹带的材料储存在工具中。然而，本申请人已认识到，提供叶轮和开口以接纳夹带有钻井钻屑的流体不足以确保有效的钻屑捕获。

WO00/58602公开了一种用于清洗套管内衬式钻孔(casing-lined borehole)的清洗工具，该清洗工具包括固体收集设备，并且US1,880,214和US2,116,359涉及从地面旋转的包括用于钻屑捕获的构造部的钻井系统。

本发明的方面和/或实施方式的目的是提供一种用于当钻井或在井干预操作中侧钻井眼或从主井眼钻出裸眼井侧向分支时有效收集、储存和/或去除钻井钻屑的装置。从阅读下面的描述，另外的目标和目的将变得明显。

发明概述