[发明专利]在钻井作业期间使钻井液连续循环的装置

说明书

技术领域

描述了一种循环单元以及一种在连续钻井期间使钻井液连续循环的装置，其中，循环单元被设置在上旋转单元和下旋转单元之间，循环单元和旋转单元可沿着导轨竖直位移。

背景技术

众所周知，在油气钻探工业中，当钻柱延伸时，需采取措施以使钻井液在井眼中维持循环。NO 326427公开了一种系统，其中，带有中空驱动轴的顶部驱动钻井机与设有围绕管的密封件的流槽室协作，当连续的钻柱连接到钻井机时，钻井液经由第一流体入口被交替地引导通过驱动轴，并当管柱的上端被设置在流槽室中且将要被连接到新管段时，经由第二流体入口通过流槽室。

根据NO 326427的现有技术的缺点是，当管柱将要延伸时，管柱旋转就停止。众所周知，在该工业内，为了降低管柱卡住的风险，并为了提高生产率(例如在钻柱延伸时通过不使实际钻井作业停止来增大钻井能力)，维持管柱的旋转是有利的。

从NO 20100123中已知一种装置，其中，在第一顶部驱动钻井机和井眼之间设置第二钻井机，该第二钻井机设有：旋转台，设置为承担管柱的重量；旋转驱动单元，设置为连续地旋转管柱；以及流体室，设置为以流体连通的方式使管柱的端部连接到钻井液系统，该流体室设有管柱端口，该管柱端口包括设置为流体密封地关闭管柱端口的工具，并且第二钻井机还设有动力钳，该动力钳被设置为使元件与管柱连接/解除，动力钳被设置在流体室中。该装置的缺点是，旋转驱动单元直接联接到流体室(流槽室)且动力钳被包围在流体室内。这里，正被处理的动力钳与相关管尺寸的调整必须介入流体室来进行。

发明内容

本发明的目的是弥补或减少现有技术的至少一个缺陷，或至少提供一种现有技术的有益的替代。

该目的是通过下面的说明书及随附的权利要求书明确说明的特征来实现。

在下文中，术语“钻柱”用作所有类型的管柱的总称，这些管柱通过端部的旋转借助合适的钻头元件磨碎地下材料而形成进入地下的井眼，并且使携带磨碎的地下材料的进入钻井液借助到地表的回流而运出井眼。

除非明确提出，术语“管”在下文中用作单独的管、由若干单独的管组成的管段以及通过联结若干能够螺接在一起的单独的管或若干管段而建造的管柱的总称。“管”也可包括所谓的保护接头，该保护接头用作管柱和旋转单元之间的连接器，可能适用于将钻井液供应到管柱。

提供被设置为通过管柱的开放上端供应钻井液的循环单元。循环单元由带有中心孔的外壳形成，该中心孔穿过外壳延伸。在外壳的任一端设置可旋转地支撑的密封元件，其被设置为在管部周围紧密配合。每个可旋转密封元件被设置为当管延伸穿过密封元件时并当密封元件未围绕管时，例如通过从相关联的压力供应单元施加到密封元件的内部液压压力来关闭中心孔的各端。封隔管设置在密封元件内(也就是在外壳的内部的方向)并以流体密封的方式连接到密封元件的端面，该封隔管被贴靠封隔管的一部分周边并在室、轴承以及密封元件的外周边之间形成密封隔离的封隔器组件围绕。钻井液从而被阻止进入密封元件周围的压力流体供应通道并与压力流体(优选地也被用作密封元件的轴承的润滑剂)混合。封隔器组件是在封隔管旋转且钻井液在高压下时也维持密封功能的典型地所谓的冲管密封件。封隔管上的邻接表面典型地具有非常光滑的表面，使得封隔器组件可长期承受与旋转的封隔管的邻接而不受到磨损。

外壳借助闸阀被分成两个室，闸阀被设置为在打开位置形成在所述两室之间形成连接的中心开口，而在闭合位置则形成所述室之间的流体密封隔离。闸阀可典型地为球阀，该球阀的旋转轴线垂直于循环单元的中心轴线。

两个室中的每个室设有流体端口，该流体端口经由第一钻井液线路和第二钻井液线路以及相关的阀系统而连接到钻井液系统，从而允许钻井液被引导到各室中，还可能排空室。

连接到所述钻井液系统和阀系统的第三钻井液线路连接到保护接头，该保护接头被设置为连接到管的上端，从而允许钻井液被引导到管中。保护接头可相对于第三钻井液线路旋转。保护接头至少设有上部，上部适合作为(与使管连接单元接合管/从管中脱离管连接单元相关联的)钳的邻接部。

在专业领域，循环单元也被称为连续钻井循环单元(CDU)。

还提供一种用于在钻柱的连续旋转期间使钻井液连续循环的装置。在操作位置，根据本发明的循环单元被设置为其中心轴为与钻井中心轴线一致，并被设置在第一旋转单元与第二旋转单元之间。借助驱动器，循环单元和两个旋转单元可沿着适合于其的导轨竖直移动。循环单元和至少一个旋转单元可独立于彼此竖直地移动。