[发明专利]用于深钻的改进的稳定系统

说明书

本发明涉及一种适于在深钻系统中使用的稳定系统(100)。稳定系统(100)包括纵向壳体(110)和布置在壳体(110)内部的弹簧(140)，该弹簧优选地为螺旋状的弹簧。由此，当外部载荷被沿纵向方向施加到稳定系统(100)上时，稳定系统(100)沿着稳定系统(100)的纵向轴线收缩并且弹簧(140)沿着稳定系统(100)的纵向轴线压缩。当稳定系统(100)收缩时，稳定系统(100)的横向直径增大。此外，当稳定系统(100)沿着纵向轴线伸展时，稳定系统(100)的横向直径减小。

技术领域

本发明涉及深钻系统，并且特别地涉及在这种深钻系统中使用的稳定系统以及利用这种深钻系统钻孔的方法。

背景技术

在深钻系统中，钻头通常经由形成钻柱的若干钻杆而连接至钻井马达。在图1中也总体上图示了这种设置。设置在地表上的钻井马达将钻进力(如图1中由箭头图示的纵向力和旋转力)施加到钻柱1上，使得钻头3进一步行进到地面4中，从而产生钻孔5。由于钻孔可以到达深达数千米的深度，因而期望钻柱在钻孔中居中。特别是期望靠近钻头的部段是居中的，使得钻头3沿着限定的方向行进到地面中。出于这些原因，通常利用稳定器，该稳定器可以以如图1中图示的叶片2的形式提供。这些叶片被固定至钻柱1并且延伸至钻孔5的壁。

在钻井操作期间，水基钻井流体通常被向下泵送通过钻杆直至钻头，使得水基钻井流体在设置在钻柱1与钻孔的壁之间的空间中回流。由此，钻头被冷却并且钻屑被输送至表面。

当行进通过某种物质时、例如当行进通过页岩地层时，页岩与水发生反应，页岩隆起并且变得粘稠。这种粘稠的泥浆或粘稠的钻屑可能粘附在叶片2之间从而形成泥球或泥饼7。这种效应——在图2中示例性图示出——被称为“泥包”。由此会形成钻孔5的腔6，其中，泥饼7的直径会变得比钻孔5的内径大。

这种泥包可能会产生问题，特别是在起钻(POOH)操作和/或下钻(RIH)操作期间。例如，如图3中图示的，当试图从孔中取出钻柱(POOH)时，出现下述问题：累积的泥饼7可能会引起强烈的阻力并且甚至将钻柱的运动卡住。因此，POOH操作会由于泥包而耗费较长的时间，或者在最糟糕的情况下，钻柱根本不能从孔中移除并且不得不被切断。

通常，这种泥包会使得在钻井期间使所需的旋转扭矩增大并且使穿透速率降低。因此，操作者会很关注泥包。在本领域中已知若干用于去除泥包的方法。例如，当已经注意到泥包时，可以在一定时间段内将钻头提离钻孔的底部并且可以增大水的流速。此外，通过使钻柱尽可能快地旋转，然后可以尝试将泥饼甩掉。替代性地，还可以尝试通过快速地提升和降下钻柱来将泥饼甩掉。还可以尝试泵送体积相对小的专门制备的流体(所谓的浆水(pill))，该专门制备的流体被放入钻孔中或在钻孔中循环并且随后冲掉泥球。通过在钻井流体中泵送纤维，意在提供更好的孔清洁。其他用于防止泥包的技术基于在钻井装备上设置专用的涂层。然而，这些技术要么成本昂贵、仅适合一次性使用，要么在解决问题方面是无效的。

参考文献WO 2016/055822A1涉及一种适于在钻井系统中使用的稳定系统，其中，当将钻进力施加到稳定系统上时，稳定系统的横向直径增大。该公开的内容通过参引并入本文中。存在对改进的稳定系统、特别是更可靠地执行POOH操作和/或RIH操作的稳定系统的需要。

因此，本发明的目的是提供一种改进的稳定系统，该稳定系统特别地与现有领域技术或系统相比更好地处理泥包，使得可以更容易、更快速和/或更可靠地执行POOH操作和/或RIH操作。

通过阅读以下描述对于本领域技术人员变得明显的这些目的和其他目的是通过根据独立权利要求的主题的本发明而实现的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种稳定系统，该稳定系统适于在深钻系统中使用。由此，该稳定系统包括纵向壳体，该纵向壳体可以特别地是中空壳体。此外，稳定系统包括布置在壳体内部的弹簧。在优选实施方式中，该弹簧设置为螺旋状的弹簧。