連續(xù)旋轉(zhuǎn)式鉆井系統(tǒng)和使用方法
【專利摘要】鉆井系統(tǒng)(20)具有鉆柱(26)，該鉆柱由通過連接器(56)接合在一起的連續(xù)油管的管狀段(54)構(gòu)成。連接器能夠在鎖定構(gòu)造和解鎖構(gòu)造之間選擇性地改變。當(dāng)處于解鎖構(gòu)造時，相鄰的管狀段相對于彼此旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)處于鎖定構(gòu)造時，管狀段旋轉(zhuǎn)地連接。連接器包括與各管狀段連接的離合器部件，離合器部件能夠軸向地滑入到形成在相鄰管狀段中的狹槽中，以旋轉(zhuǎn)地鎖定相鄰的段。方鉆桿補心和轉(zhuǎn)盤(36)旋轉(zhuǎn)鉆柱；并且注入頭(28)用于插入鉆柱，使鉆柱穿過方鉆桿補心和轉(zhuǎn)盤到達(dá)井筒(40)中。在鉆柱插入穿過方鉆桿補心和轉(zhuǎn)盤的同時，連接器設(shè)置成鎖定構(gòu)造，使得從轉(zhuǎn)盤向下的所有管狀段被旋轉(zhuǎn)地連接。
【專利說明】連續(xù)旋轉(zhuǎn)式鉆井系統(tǒng)和使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于挖掘井筒的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在加長鉆柱的同時使鉆柱在井筒中連續(xù)旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏木苍诘孛嫦卵由觳⑶遗c圈閉有碳?xì)浠衔锏牡叵碌貙酉嘟?。井筒通常通過位于鉆柱末端的鉆頭形成，其中由位于井筒開口上方的驅(qū)動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆柱和鉆頭。在鉆頭上通常設(shè)置有切割元件，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)時，切割元件刮削井筒的底部并且挖出物料，從而使井筒變得更深。通常沿鉆柱向下泵送鉆井液并且將鉆進(jìn)液從鉆頭引入到井筒中。鉆井液在鉆柱和井筒壁之間的環(huán)形縫隙向上回流到井筒。在挖掘的同時所產(chǎn)生的切削物隨著循環(huán)的鉆井液一起沿井筒被向上運載。
[0003]鉆柱通常由管狀段構(gòu)成，管狀段通過接合相鄰段的端部上的螺紋進(jìn)行連接以形成螺紋連接。隨著井筒加深并且在其中接納更多的鉆柱，將新的管狀段連接到鉆柱的上端。在常規(guī)的鉆具操作中，每當(dāng)向鉆柱添加管狀段時，鉆柱的旋轉(zhuǎn)暫時中止。當(dāng)鉆柱不旋轉(zhuǎn)時，存在鉆柱的一部分會附著到井筒側(cè)壁的風(fēng)險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文描述了用于形成井筒的不例性方法和系統(tǒng)。在一個實例中，公開了一種在地下地層中形成井筒的方法，該方法包括提供由管狀段構(gòu)成的管狀鉆柱。管狀鉆柱還包括軸向地連接相鄰段的連接器。連接器能夠選擇性地在解鎖構(gòu)造和鎖定構(gòu)造之間改變，在解鎖構(gòu)造中，相鄰的管狀段能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)，在所述鎖定構(gòu)造中，相鄰的管狀段彼此旋轉(zhuǎn)地連接。該方法還包括:將連接器中的至少一部分從解鎖構(gòu)造變成鎖定構(gòu)造，以形成管狀鉆柱的大致旋轉(zhuǎn)結(jié)合部。管狀鉆柱的大致旋轉(zhuǎn)結(jié)合部插入到井筒中并且旋轉(zhuǎn)，以便當(dāng)鉆頭設(shè)置在管狀鉆柱的端部上時，從地下地層移除切削物，以形成井筒。在實例中，通過布置在井筒開口上方的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)來旋轉(zhuǎn)鉆柱。該方法還可以包括:對管狀鉆柱施加向下的力，以將管狀鉆柱更深地推進(jìn)到井筒中。該方法可以任選地包括:在一時間段內(nèi)，暫時中止管狀鉆柱的旋轉(zhuǎn)結(jié)合部的旋轉(zhuǎn)，以便管狀鉆柱保持不與井筒的壁部粘合。在實例中，管狀鉆柱的旋轉(zhuǎn)結(jié)合部中止旋轉(zhuǎn)的時間段比向螺紋管狀的管柱添加管接頭的時間段短。在實例中，該方法還包括:從井筒拉動管狀鉆柱，以及將連接器從鎖定構(gòu)造變成解鎖構(gòu)造。任選地，管狀鉆柱可以布置和儲存在卷筒上。
[0005]本文還公開了一種用于在井筒中使用的組件，該組件包括由沿軸向連接的管狀段構(gòu)成的鉆柱以及能夠在解鎖構(gòu)造和鎖定構(gòu)造之間改變的位于相鄰管狀段之間的連接器。在該實例中，當(dāng)解鎖時，與解鎖的連接器相鄰的管狀段能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)。而且，當(dāng)處于鎖定構(gòu)造時，與鎖定的連接器相鄰的管狀段彼此旋轉(zhuǎn)地連接。該組件還包括位于管狀段的鉆柱的端部上的鉆地鉆頭，當(dāng)鉆頭接觸地下地層、扭矩施加到鉆柱上、并且位于鉆頭和扭矩施加到鉆柱上的位置之間的所有連接器處于鎖定構(gòu)造時，鉆頭在地層中挖掘井筒。任選地，可以包括注入頭，該注入頭軸向地將力施加在鉆柱中，以對著地下地層推進(jìn)鉆頭。在可選方案中，鉆柱的一部分能夠纏繞到卷筒上。位于被施加扭矩且與鉆頭相對的一側(cè)的鉆柱上的所有連接器可以處于解鎖構(gòu)造。在一個可選的實施例中，一對相鄰的管狀段限定了上管狀段和下管狀段，其中上管狀段包括銷部，該銷部插入到下管狀段中的盒部中。該實例可以進(jìn)一步包括位于銷部的外表面上的凹槽，該凹槽與盒部的內(nèi)表面上的凹槽對準(zhǔn)；以及設(shè)置在凹槽中的支承件，當(dāng)將上管狀段和下管狀段中的一個在軸向上相對于另一個被推動時，該支承件與銷部和盒部中的至少一個干涉接觸。連接器能夠任選地包括扭矩傳遞離合器，扭矩傳遞離合器選擇性地在第一管狀段的外表面上的第一狹槽內(nèi)軸向地移動，并且移動到在與第一管狀段相鄰的第二管狀段的外表面上的第二狹槽中。在該實例中，扭矩傳遞離合器由舌狀部構(gòu)成，當(dāng)連接器處于鎖定構(gòu)造時，該舌狀部軸向地插入第二狹槽中的，從而將第一和第二管狀段旋轉(zhuǎn)地連接。該組件可以任選地進(jìn)一步包括附加的扭矩傳遞離合器，該扭矩傳遞離合器在第一和第二管狀段的相應(yīng)外表面上的狹槽內(nèi)滑動并且與第一和第二狹槽成角度地間隔開?？梢匀芜x地包括銷，該銷設(shè)定在第一或第二管狀段中的一個的側(cè)壁中，該銷選擇性地移動成與扭矩傳遞離合器干涉接觸，以將連接器保持在鎖定構(gòu)造中?？梢栽阢@柱的外表面上可選地包含旋鈕，以用于選擇性地移動銷。
[0006]本文還公開了一種用于在地下地層中形成井筒的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由鉆柱構(gòu)成，該鉆柱由軸向連接的管狀段構(gòu)成，以便施加到管狀段的鉆柱中的單個管狀段的基本上所有的軸向力傳遞到相鄰的管狀段。該系統(tǒng)包括位于鉆柱上的連接器，該連接器用于將鄰接的管狀段選擇性地旋轉(zhuǎn)連接并且用于將鄰接的段選擇性地旋轉(zhuǎn)分離。還包括位于鉆柱的端部上的鉆地鉆頭，該鉆地鉆頭用于在地層中挖掘井筒。在系統(tǒng)的示例性實施例中，扭矩施加到鉆柱上的位置，并且鉆柱的具有鉆頭的端部與該位置之間的各個鄰接的管狀段旋轉(zhuǎn)地連接，鉆頭旋轉(zhuǎn)以用于挖掘井筒。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]為了獲得和詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征、方面和優(yōu)點以及顯而易見的其它方面，參考附圖所示的實施例對上面所簡要描述的本發(fā)明進(jìn)行更多特定描述，其中，附圖構(gòu)成本說明書的一部分。然而，值得注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例，因此，不應(yīng)視為對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可能包括其它同等有效的實施例。
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有形成井筒的鉆柱的鉆井系統(tǒng)的示例性實施例的局部側(cè)首丨】視圖。
[0009]圖2-4是根據(jù)本發(fā)明的將圖1的鉆柱饋送到圖1的井筒中的實例的側(cè)剖視圖。
[0010]圖5是根據(jù)本發(fā)明的從圖1的井筒中抽出圖1的鉆柱的實例的面剖視圖。
[0011]圖6是根據(jù)本發(fā)明的圖1中的鉆柱中的處于解鎖構(gòu)造的連接器的實例的側(cè)剖視圖。
[0012]圖7是根據(jù)本發(fā)明的圖1中的鉆柱中的處于鎖定構(gòu)造的連接器的實例的側(cè)剖視圖。
[0013]圖7八是根據(jù)本發(fā)明的圖7的連接器的側(cè)視圖。
[0014]圖8是根據(jù)本發(fā)明的圖1的鉆柱中的連接器的實例的軸向剖視圖。
[0015]圖8八是根據(jù)本發(fā)明的圖8的連接器的一部分的側(cè)剖視圖。
[0016]圖88是根據(jù)本發(fā)明的圖8的連接器的一部分的側(cè)視圖。
[0017]圖9八是根據(jù)本發(fā)明的圖1的鉆柱的各段之間的連接器從鎖定構(gòu)造變成解鎖構(gòu)造的實例的軸向剖視圖。
[0018]圖10八和108是根據(jù)本發(fā)明的圖1的鉆柱中的連接器從鎖定構(gòu)造變成解鎖構(gòu)造的實例的側(cè)剖視圖。
[0019]圖11八-11(:是根據(jù)本發(fā)明的圖1的鉆柱的各段之間的連接器從鎖定構(gòu)造變成解鎖構(gòu)造的實例的側(cè)剖視圖。

【具體實施方式】
[0020]在圖1中以局部側(cè)首I』視圖不出了鉆井系統(tǒng)20的不例性實施例。鉆井系統(tǒng)20包括豎直鉆井井架22，其顯示為具有安裝在鉆臺24上的下端?？梢詢Υ嬖诰硗?7上的連續(xù)油管26饋送到注入頭28中，注入頭28被示出在井架22的一側(cè)上安裝在鉆臺24上方一定距離處?？蛇x地，連續(xù)油管26可以是彼此連接的各段，這將在下文更詳細(xì)說明。注入頭28插入油管26使該油管26穿過如圖所示安裝在井口 32上的防噴器(809)30 ；其中80？30和井口 32這兩者都布置在鉆臺24的下方。彎曲的鵝頸管34引導(dǎo)連續(xù)油管26進(jìn)入注入頭28的上端。系統(tǒng)20還包括如圖所示設(shè)置在鉆臺24上的方鉆桿補心36，其中方鉆桿補心36將旋轉(zhuǎn)力傳遞到連續(xù)油管26上。布置在油管26的下末端上的鉆頭38隨連續(xù)油管26的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。井筒40被示出是通過向下推動旋轉(zhuǎn)的鉆頭38穿過井口 32下方的地層42而形成的。因此，在實例中，帶有鉆頭38的連續(xù)油管26限定了用于地下挖掘的鉆柱。圖1進(jìn)一步圖示了用于將流體從80？30引導(dǎo)到振動篩46的任選的回流管線44。
[0021]圖2示意性地圖示出了包括注入頭驅(qū)動器48的連續(xù)油管26的一部分的細(xì)節(jié)。圖2的注入頭驅(qū)動器48是注入頭28(由虛線輪廓表示)的一部分，并且示出為向下推動連續(xù)油管26穿過鉆臺24。圖2的注入頭驅(qū)動器48的實例包括驅(qū)動帶50，驅(qū)動帶50沿著大致平行于鉆柱26的軸線~的橫向距離接觸連續(xù)油管26的外表面。帶50纏繞到軸向間隔開的輥52上，輥52抵靠連續(xù)油管26驅(qū)動帶50。輥52可以由注入頭28中的電動機(未示出)提供動力或者任選地可以由增壓流體提供動力。圖2的連續(xù)油管26的示例性實施例被示出由一系列具有連接器56卜3的管狀段54卜4構(gòu)成,連接器56卜3布置在各相鄰管狀段54卜4之間。如下文將更詳細(xì)討論的那樣，連接器56”可以選擇性地從解鎖構(gòu)造移動到鎖定構(gòu)造，在解鎖構(gòu)造中相鄰的段54“可以相對于彼此旋轉(zhuǎn)，在鎖定構(gòu)造中相鄰的段54“可以彼此旋轉(zhuǎn)地連接。
[0022]圖中示出了設(shè)置在鉆臺24中的轉(zhuǎn)盤58的實例，該轉(zhuǎn)盤58提供了用于使連續(xù)油管26沿如箭頭八所示的示例方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力。方鉆桿支腿60示意性地設(shè)置為示出旋轉(zhuǎn)力如何從轉(zhuǎn)盤58傳遞到方鉆桿補心36的一個實例。軸向孔61設(shè)置為貫通方鉆桿補心36，并且連續(xù)油管通過軸向孔61插入。連續(xù)油管26的外周和孔61的內(nèi)周成形為連續(xù)油管26與方鉆桿補心36旋轉(zhuǎn)地連接。因此，在連續(xù)油管26插入孔61中的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)方鉆桿補心36使得連續(xù)油管26旋轉(zhuǎn)。在圖2的實例中，段543插入穿過孔61，當(dāng)方鉆桿補心36旋轉(zhuǎn)時，段543旋轉(zhuǎn)。連接器562處于將段542和543旋轉(zhuǎn)地連接的鎖定構(gòu)造。因此，旋轉(zhuǎn)的段543如圖所示由于其插入到旋轉(zhuǎn)的方鉆桿補心36中而使段542旋轉(zhuǎn)。在該實例中，在段542下方的任何段(例如，在段542的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤58的一側(cè))也旋轉(zhuǎn)，因為連接器56工以及位于連接器56工下方的所有其它連接器處于鎖定位置。然而，連接器563處于解鎖構(gòu)造，使得處于連接器563上方的段544與段543分離。因此，在該實例中，段544并不會由于方鉆桿補心36使段543旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)(即，段544并不隨著段543的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn))。
[0023]現(xiàn)在參照圖3的實例，注入頭驅(qū)動器48已經(jīng)將鉆柱26沿箭頭\的方向向下推離其在圖2的位置。隨時間推移，連接器563到達(dá)方鉆桿補心36并且設(shè)定成鎖定構(gòu)造，以將段543和544旋轉(zhuǎn)地連接。將連接器56卜3從解鎖構(gòu)造切換到鎖定構(gòu)造(并且反之亦然)可以在現(xiàn)場手動完成。切換連接器56”的構(gòu)造所需的短時間段明顯比在常規(guī)鉆具操作期間以常規(guī)螺紋連接添加鉆柱段所花費的時間量少。因此，利用本發(fā)明所實現(xiàn)的顯著優(yōu)勢包括減少鉆井時間以及降低井筒中卡管的風(fēng)險。圖4示出了在比圖2或圖3晚的時間點鉆井系統(tǒng)20的操作的實例，從而描繪了穿過鉆臺24饋送連續(xù)油管26的連續(xù)性的實例。示例性段54,被方鉆桿補心36接合并且通過連接器56。連接到段54“。圖4的示例性實施例中進(jìn)一步示出了段54“通過連接器56“與段51的下端連接。在圖4的實例中，符號III大于3。
[0024]圖5示出了鉆井系統(tǒng)20的側(cè)剖面實例，其中連續(xù)油管26從井筒40 (圖1)沿箭頭\的方向被向上拉動并且穿過方鉆桿補心36。在井筒40內(nèi)移開之后，連續(xù)油管26能夠儲存回卷筒27(圖1)上。在實例中，使注入頭驅(qū)動器48的方向改變?yōu)榕c圖1-3的方向相反的方向以將連續(xù)油管26上移。在圖5的實例中，示出段54。被方鉆桿補心36接合且通過連接器56。與段54#連接，其中段位于方鉆桿補心36之上以及注入頭驅(qū)動器48之下。在圖5的實施例中進(jìn)一步示出了通過連接器56#與段54#的上端連接的段54@和通過連接器56“與段54。的下端連接的段54^。在圖5的實例中，連接器56。處于解鎖構(gòu)造，使得隨著段54。沿箭頭八的方向旋轉(zhuǎn)，而段54#與段54。旋轉(zhuǎn)地分離并且不受段54。的旋轉(zhuǎn)的影響。在與圖2-4的實例所示的操作相反的步驟中，當(dāng)在方鉆桿補心36上方拉動時，連接器56。從鎖定構(gòu)造變成解鎖構(gòu)造。當(dāng)將連續(xù)油管26從井筒40(圖1)移除時，可能需要連續(xù)油管26連續(xù)旋轉(zhuǎn)，以防止鉆柱26卡在井筒40中。
[0025]圖6和圖7示出了示例性鉆柱26的側(cè)剖視圖中的詳細(xì)實例以及鉆柱26的相鄰段54。、54一如何通過連接器56。旋轉(zhuǎn)地連接。參照圖6，鉆柱26中的軸向孔62延伸貫通段54。，54^并且在整個54。，540^中孔62的直徑保持基本相同。段54。~的下端具有減小的直徑，其限定了環(huán)狀銷64，環(huán)狀銷64被示出軸向向下延伸經(jīng)過段54。的上端。銷64被示出插入到盒66中，盒由段54。的上端具有增大的內(nèi)徑的位置限定。離合器部件67被示出以鄰接銷64的上端的方式設(shè)置在段54一的徑向外表面上。離合器部件67設(shè)定在狹槽68中，狹槽68沿著段54一的外徑的一部分形成并且沿徑向向內(nèi)延伸。類似地，狹槽69沿著段54。的外徑的一部分形成；狹槽69位于段54。~的上端上并且與狹槽68對準(zhǔn)。在圖6的實例中進(jìn)一步示出了一系列環(huán)狀通道70，環(huán)狀通道70被示出具有大致圓形的截面并且沿著銷64和盒66的相應(yīng)的徑向內(nèi)外表面之間的界面軸向間隔開。因此，在實例中，每個通道70的大約一半形成在銷64中，而通道70的對應(yīng)另一半形成在盒66中。球形支承件72被示出設(shè)置在通道70內(nèi)，并且在銷64與盒66之間的界面中設(shè)置有任選的密封件74。在圖6的實例中，連接器56。處于解鎖構(gòu)造(離合器部件67僅在狹槽68內(nèi)，而未延伸進(jìn)入狹槽69)，從而允許段54。、54。~之間的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。
[0026]在圖7的實例中，連接器56。被示出處于鎖定構(gòu)造，使得段54。與段54一旋轉(zhuǎn)地連接。在所示的實施例中，離合器部件67具有下端，隨著離合器部件67部分地移出狹槽68，下端已經(jīng)軸向地移入到狹槽69中。在圖7八中示出了離合器部件67和段54。的實例的側(cè)視圖；其中離合器部件67的下端沿軸向向下懸垂，以限定被示出插入到狹槽69中的舌狀部75。舌狀部75和狹槽69兩者的相應(yīng)軸向側(cè)處于彼此接觸干涉的狀態(tài)。而且，舌狀部75和狹槽69兩者的相應(yīng)軸向側(cè)與鉆柱26的軸線^大致平行(圖7)。因此，當(dāng)段54。旋轉(zhuǎn)時，舌狀部75和狹槽69兩者的相應(yīng)軸向側(cè)之間的接觸將旋轉(zhuǎn)力從段54。傳遞到離合器部件67，然后傳遞到段54一 ；這樣進(jìn)而使得段54。~旋轉(zhuǎn)。此外，在圖6和圖7的實例中，支撐件72和通道70為在下方延伸的連續(xù)油管26的長度提供軸向支撐。而且，當(dāng)段540，54時不旋轉(zhuǎn)連接時，支承件72的存在減小了段54。，54一之間的旋轉(zhuǎn)摩擦。減小旋轉(zhuǎn)摩擦能夠增大施加到鉆頭38上的旋轉(zhuǎn)扭矩(圖1)，否則鉆柱26的相鄰的且旋轉(zhuǎn)分離的段之間的摩擦阻力會消耗旋轉(zhuǎn)扭矩。
[0027]圖8是沿著圖6的線8-8截取的連續(xù)油管26的實例的軸向剖視圖。在圖8的實例中，連續(xù)油管26的外周被示出為具有六邊形形狀，但是還可以具有其它構(gòu)造。因此，在該實例中，如上文參照圖2所論述的那樣，孔61具有適合于將連續(xù)油管26的六邊形外表面旋轉(zhuǎn)接合的形狀。在圖8的示例性實施例中，通道70為大致圓形并且繞軸線~同軸地形成在段54。的主體中。端口 76被示出從其外表面徑向向內(nèi)形成在段54。的側(cè)壁中，并且與環(huán)狀通道70相交。支承件72可以通過插入穿過端口 76而引入通道70中。插塞78被示出插入到端口 76中以將支承件72保持在通道70中。圖8八是沿圖8的線8八-8八截取的側(cè)剖視圖，其示出了以鄰接支承件72的方式保持在段54。中的插塞78 ；并且示出了插塞78能夠與端口 76螺紋接合。而且，支承件72被示出沿著段540的銷64和盒部66之間的界面設(shè)置，以向支承件72下方的油管鉆柱26(圖6)提供軸向支撐。在圖88中提供了段54。的側(cè)視圖，并且示出了相鄰插塞78的實例，插塞78在通道70的各軸向位置處彼此成角度地間隔開(圖8)。
[0028]圖9八至％示出了用于保持離合器部件67的實例的鎖定機構(gòu)，并且描繪了從鎖定構(gòu)造變成解鎖構(gòu)造的鎖定機構(gòu)。在處于鎖定構(gòu)造時，離合器部件67的一部分處于狹槽69中。沿著圖7的線9八-9八截取的圖9八示出了形成在段54。中的細(xì)長通路80的實例。通路80是穿過段54。的與軸線~大致垂直的側(cè)壁的彎曲路徑。通路80的端部終止于狹槽69的一個軸向側(cè)。細(xì)長銷82設(shè)置在通路80內(nèi)并且由致動器84驅(qū)動，該細(xì)長銷還被示出布置在段540的側(cè)壁中。在圖9八的實例中，致動器84位于通路80的端部處，該端部與通路80和狹槽69的相交處相對。銷82的與致動器84相對的端部被示出延伸到形成于離合器部件67的一側(cè)中的開口 85中。雖然銷84延伸穿過通路80且進(jìn)入開口 85，但銷84在離合器部件67中的干涉能夠防止離合器部件67沿軸向從其鎖定位置移動到解鎖位置。
[0029]圖98示出了致動器84的實例，致動器84已經(jīng)將銷82從離合器部件67中的開口85縮回，從而允許離合器部件從鎖定位置軸向移動到解鎖位置。應(yīng)當(dāng)指出，雖然在下文中提供了致動器84的細(xì)節(jié)，但是致動器的元件不限于本文所示的實施例，而是可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員來實現(xiàn)。圖％示出了離合器部件67的實例，離合器部件67已經(jīng)沿軸向從狹槽69滑出，以使相鄰的段現(xiàn)在可以相對于彼此旋轉(zhuǎn)。在實例中，用于保持離合器部件67的鎖定機構(gòu)包括銷82和致動器84中的一個或多個，并且在實例中，連接器56。包括離合器部件67、銷82和致動器84中的一個或多個。
[0030]圖10八和108示出了用于旋轉(zhuǎn)地接合和分離段54。，54。~的離合器部件67八的可選實例的側(cè)剖視圖。在圖10八中，離合器部件67八包括支腿86，其沿軸向懸垂而遠(yuǎn)離離合器部件674的具有舌狀部75的部分。所示出的支腿86的實例具有面向設(shè)置成從狹槽68徑向向外的段540+1的內(nèi)表面。此外，輪廓87設(shè)置在支腿86的面向狹槽68的表面上并且其形狀設(shè)置成與止動件88的外表面的形狀匹配。圖10八的止動件88具有大致圓柱形主體，其具有錐形的上部。止動件88的圓柱形主體被示出設(shè)置在形成于段54。~的外表面上的開口 90中，并且錐形的上部從開口 90徑向向外伸出。此外，在圖10八的實例中，開口 90在段的狹槽68與肩部91之間的部分上從段54。~的外表面徑向向內(nèi)懸垂。肩部91面向下并且限定在段54一的外表面沿徑向向內(nèi)伸出的位置處?，F(xiàn)在參照圖108，肩部91被示出為設(shè)置有止擋部，當(dāng)離合器部件67八移入解鎖構(gòu)造時，支腿86的上端設(shè)置為抵靠止擋部。在圖108中進(jìn)一步顯示出，止動件88被支腿86的內(nèi)表面沿徑向向內(nèi)擠壓，并且設(shè)定在開口 90內(nèi)的彈性部件(未示出)對著止動件88施加徑向向外的擠壓力，以使止動件88與輪廓87接合。因此，在圖108的實例中，止動件88和輪廓87提供了用于將離合器部件67八保持在解鎖位置的保持裝置。再次參照圖10八，銷82被示出設(shè)置在離合器部件67八中的開口 85內(nèi)，以幫助將離合器部件67八保持在鎖定位置。而在圖108的示例性實施例中，銷82已經(jīng)從開口 85移除，從而允許離合器部件67八完全滑回到狹槽68中。
[0031]現(xiàn)在參照圖11八4，以側(cè)剖視圖示出了致動器84的示例性實施例。沿著圖9八的線11八、118-11八、118截取的圖11八和圖118示出了致動器84如何從開口 85收回銷82的實例。如圖所示，示例性致動器84包括旋鈕元件92，旋鈕元件92是繞與其接觸銷82的端部相對的端部旋轉(zhuǎn)錨定的細(xì)長部件。在實例中，旋鈕元件92與銷82所在的通路80對準(zhǔn)。彈簧94被示出設(shè)置在通路80內(nèi)并且用于沿遠(yuǎn)離離合器部件67的舌狀部75的方向?qū)︿N82施加偏置力。因此，如圖118所示，沿箭頭~的方向旋轉(zhuǎn)旋鈕部件92能夠使旋鈕部件92移動為不與銷82接觸并且移除旋鈕部件92可能施加到銷82上的任何保持力。移動旋鈕部件92能夠允許彈簧94軸向伸長并且從開口 85內(nèi)將銷82推入通路80的不再由旋鈕部件92占據(jù)的部分中。參照沿圖％的線11011(:截取的圖1X的實例，將銷82從開口 85內(nèi)分離能夠允許離合器部件67的軸向移動，以使離合器部件67的舌狀部75從狹槽68內(nèi)移動，從而旋轉(zhuǎn)地釋放相鄰的段54。，54^ (圖10幻。旋鈕元件92的致動可以通過位置鄰近方鉆桿補心36(^1)的操作員手動執(zhí)行。開發(fā)出的用于旋轉(zhuǎn)地連接和分離相鄰段的方法和裝置在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。旋鈕元件92能夠防止在系統(tǒng)處于使用中時意外解鎖連接。
[0032]因此，本文所述的本發(fā)明非常適合于實現(xiàn)這些目的并且達(dá)到所提到的目標(biāo)和優(yōu)點以及其中固有的其它目標(biāo)和優(yōu)點。雖然為了公開的目的給出了本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實施例，但是在實現(xiàn)期望結(jié)果的程序細(xì)節(jié)上存在許多變化。這些以及其它相似的修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，并且旨在包含在本文所披露的本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種在地下地層42中形成井筒40的方法，包括: a.提供管狀鉆柱26,所述管狀鉆柱26包括管狀段54和軸向地連接相鄰的管狀段54的連接器56，所述連接器56在解鎖構(gòu)造和鎖定構(gòu)造之間選擇性地改變，在所述解鎖構(gòu)造中，相鄰的管狀段54能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)，在所述鎖定構(gòu)造中，相鄰的管狀段54彼此旋轉(zhuǎn)地連接; b.將連接器56從所述解鎖構(gòu)造改變成所述鎖定構(gòu)造，以形成所述管狀鉆柱26的大致旋轉(zhuǎn)結(jié)合部； c.將所述管狀鉆柱26的所述大致旋轉(zhuǎn)結(jié)合部插入到所述井筒40中；以及 其特征在于，所述方法還包括: d.旋轉(zhuǎn)所述管狀鉆柱26的所述大致旋轉(zhuǎn)結(jié)合部，以便當(dāng)鉆頭38設(shè)置在所述管狀鉆柱26的端部上時，從所述地下地層42移除切削物，以形成所述井筒40。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括:將所述管狀鉆柱26與布置在所述井筒40的開口上方的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)58接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:對所述管狀鉆柱26施加向下的力，以將所述管狀鉆柱26更深地推進(jìn)到井筒40中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，步驟(b)包括:在短時間段內(nèi)，暫時中止所述管狀鉆柱26的旋轉(zhuǎn)結(jié)合部的旋轉(zhuǎn)，以便所述管狀鉆柱26保持不與所述井筒40的壁部粘合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述管狀鉆柱26的旋轉(zhuǎn)結(jié)合部中止旋轉(zhuǎn)的所述時間段明顯比在常規(guī)鉆具操作中向螺紋管狀件的管柱添加管接頭的時間段短。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:從所述井筒40中拉動所述管狀鉆柱26，以及將連接器56從所述鎖定構(gòu)造改變成所述解鎖構(gòu)造。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，所述管狀鉆柱26布置和儲存在卷筒27上。
8.一種用于在井筒40中使用的組件，包括: 由管狀段54構(gòu)成的鉆柱26，所述管狀段54沿軸向連接； 其特征在于， 所述組件還包括位于相鄰的管狀段54之間的連接器56，所述連接器56能夠在解鎖構(gòu)造和鎖定構(gòu)造之間改變，以便當(dāng)所述連接器56中的單個連接器56處于解鎖構(gòu)造時，與所述單個連接器56相鄰的管狀段54能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)所述單個連接器56處于鎖定構(gòu)造時，與所述單個連接器56相鄰的管狀段54彼此旋轉(zhuǎn)地連接；以及 位于管狀段54的鉆柱的端部上的鉆地鉆頭38，當(dāng)所述鉆頭38接觸地下地層42、扭矩施加到所述鉆柱上、并且位于所述鉆頭和所述扭矩施加到所述鉆柱26上的位置之間的所有連接器56處于鎖定構(gòu)造時，所述鉆頭38在所述地層42中挖掘井筒40。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于，注入頭28軸向地將力施加在所述鉆柱26上，以對著所述地下地層42推進(jìn)所述鉆頭38。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的組件，其特征在于，所述鉆柱的一部分纏繞到卷筒27上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項所述的組件，其特征在于，位于卷筒27上的未被施加所述扭矩的鉆柱26上的所有連接器56都處于所述解鎖構(gòu)造。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中任一項所述的組件，其特征在于，一對相鄰的管狀段54限定了上管狀段和下管狀段，其中所述上管狀段包括銷部64，所述銷部64插入到所述下管狀段中的盒部66中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其特征在于，所述組件還包括: 位于所述銷部的外表面上的凹槽，所述凹槽與所述盒部66的內(nèi)表面上的凹槽對準(zhǔn)以限定通道70;以及 設(shè)置在通道70中的支承件72，當(dāng)所述上管狀段和下管狀段中的一個在軸向上相對于另一個被推動時，所述支承件72與所述銷部64和所述盒部66中的至少一個干涉接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13中任一項所述的組件，其特征在于，所述連接器56包括扭矩傳遞離合器67，所述扭矩傳遞離合器67選擇性地在第一管狀段54的外表面上的第一狹槽68內(nèi)軸向地移動，并且移動到位于與所述第一管狀段54相鄰的第二管狀段54的外表面上的第二狹槽69中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件，其特征在于，所述扭矩傳遞離合器67包括舌狀部75，當(dāng)所述連接器56處于所述鎖定構(gòu)造時，所述舌狀部75軸向地插入到所述第二狹槽69中，從而將所述第一和第二管狀段54旋轉(zhuǎn)地連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的組件，其特征在于，所述組件還包括附加的扭矩傳遞離合器57，所述扭矩傳遞離合器57在所述第一和第二管狀段54的相應(yīng)外表面上的狹槽68、69內(nèi)滑動并且與所述第一和第二狹槽68、69成角度地間隔開。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的組件，其特征在于，所述組件還包括位于所述第一或第二管狀段54中的一個的側(cè)壁中的銷82，所述銷82選擇性地移動成與所述扭矩傳遞離合器67干涉接觸，以保持所述連接器56處于所述鎖定構(gòu)造。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的組件，其特征在于，所述組件還包括:位于所述鉆柱的外表面上的用于選擇性地移動所述銷82的旋鈕92。
19.一種用于在地下地層42中形成井筒40的系統(tǒng)，包括: 由管狀段54構(gòu)成的鉆柱26，所述管狀段54軸向連接，以便施加到由管狀段54構(gòu)成的所述鉆柱中的單個管狀段54的基本上所有的軸向力傳遞到相鄰的管狀段54 ； 位于所述鉆柱上的連接器56，所述連接器56用于將鄰接的管狀段54選擇性地旋轉(zhuǎn)連接并且用于將鄰接的管狀段54選擇性地旋轉(zhuǎn)分離；以及 其特征在于， 所述系統(tǒng)還包括:位于所述鉆柱的端部上的鉆地鉆頭38，所述鉆地鉆頭38用于在所述地層42中挖掘井筒40。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)扭矩施加到所述鉆柱26上的位置并且所述鉆柱26的具有所述鉆頭的端部與所述位置之間的各個所述鄰接的管狀段54旋轉(zhuǎn)地連接時，所述鉆頭38旋轉(zhuǎn)以挖掘所述井筒40。
【文檔編號】E21B3/04GK104350230SQ201380012037
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月1日
【發(fā)明者】S·周 申請人:沙特阿拉伯石油公司