專利名稱：鉆井眼的方法和混合型鉆柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在物體中鉆井眼的方法，并且涉及混合型鉆柱。所述物體特別地可以是地下地層。一種特別的應(yīng)用是用于在地下地層中鉆出至少在下部中具有較小直徑的井眼，例如，直徑在3到20cm之間，例如5到12cm,比如7. 4cm (2. 9英寸)或10. 5cm (4. 125英寸)的井眼。
背景技術(shù)：
通常，井眼可通過使用傳統(tǒng)的機(jī)械切割鉆頭的機(jī)械鉆孔方法鉆出，所述方法中使 用由連接的鉆管(pipe)形成的鉆柱。對(duì)于小直徑井眼，也可使用所謂的柔性管，特別是可從卷軸展開的盤管，也稱為盤管。與使用鉆管(其中鉆管必須連續(xù)地彼此聯(lián)接)的鉆孔操作相比較，借助于柔性管進(jìn)行鉆孔具有以下的優(yōu)點(diǎn)，鉆孔操作無須如此頻繁地中斷。當(dāng)連接到卷軸時(shí)，這樣的管不能旋轉(zhuǎn)，并且通常井底鉆具組合(bottom hole assembly)中需要由鉆井液驅(qū)動(dòng)的井下鉆孔馬達(dá)(“泥漿馬達(dá)”)。通常期望定向控制，以提供沿期望軌跡的井眼。對(duì)于小直徑柔性管，這樣的定向控制通常通過泥漿馬達(dá)與彎接頭組合來獲得。但是用于獲得小直徑孔的這樣的機(jī)械鉆孔方法具有幾個(gè)缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)之ー是，相應(yīng)地，泥漿馬達(dá)也具有較小的尺寸，導(dǎo)致低效率。在定向鉆孔操作過程中，高于泥漿馬達(dá)的鉆柱部分不旋轉(zhuǎn)，這對(duì)于孔清潔和穿透不是最佳的。而且，小直徑鉆柱通常不夠結(jié)實(shí)牢靠，經(jīng)常損壞。由于鉆柱的質(zhì)量低，而且鉆壓低，這導(dǎo)致差的方向控制率和減小的穿透速率。對(duì)于扭矩的傳遞，鉆柱的直徑非常重要。因此，在從EP 2 108 780獲知的使用連接的鉆管和盤管組合的旋轉(zhuǎn)鉆孔法中，被視為盤管的ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可使用比連接的鉆管更大直徑的盤管。這是由于盤管中沒有鉆具接頭，所述接頭比實(shí)際的鉆管寬。作為傳統(tǒng)機(jī)械切割鉆頭的替代，可使用流體射流鉆頭，其引導(dǎo)具有沖蝕カ的流體射流來沖擊井眼壁。優(yōu)選地，使用包含大量磨蝕顆粒的流體混合物。這樣的射流鉆孔特別適用于形成具有小直徑的井眼。與機(jī)械切割鉆孔法相反，不需要鉆壓或只需要最小的鉆壓來用于鉆孔。例如在W0-A-2005/005767中公開了在物體中形成孔的射流鉆孔系統(tǒng)和方法。這種已知的系統(tǒng)包括挖掘工具，這里也稱為磨蝕射流鉆頭，其安裝在從表面插入地下地層中的孔內(nèi)的鉆柱的下端。鉆柱設(shè)置有縱向通道，用于將包含磨蝕顆粒的鉆井液混合物輸送到鉆頭。鉆頭包括射流裝置，其布置用于沿噴射方向產(chǎn)生磨蝕射流而在沖擊區(qū)域中沖擊地層。磨蝕射流包含磁性磨蝕顆粒(鋼砂)。提供再循環(huán)系統(tǒng)，其在沖蝕沖擊之后，利用磁體從通到表面的返回流捕獲磨蝕顆粒，并且在混合位置處，將磨蝕顆粒與通過鉆柱接收的混合物再混合。磁體布置為可旋轉(zhuǎn)輸送帶，吸引要回收的顆粒，并且將其朝向與來自表面的新鮮流體混合的混合位置輸送。在已知的系統(tǒng)中，定向鉆孔操作通過用于輸送機(jī)的可控驅(qū)動(dòng)裝置形式的調(diào)制裝置實(shí)現(xiàn)，其布置用于調(diào)制再循環(huán)速率，并且以該方式，調(diào)制噴射裝置處的磨蝕射流中的顆粒量。當(dāng)磨蝕射流沿孔中的軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，特別是以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，可選擇地改變沿所述軌跡的每ー個(gè)沖擊區(qū)域中的沖蝕量，并且實(shí)現(xiàn)定向控制。關(guān)于這點(diǎn)還參照了其他已知磨蝕射流鉆孔系統(tǒng)和方法，如例如WO 00/66872，WO 2002/034653, WO2005/005766, W02008/119821, WO 2008/113843, WO 2008、113844 中所述。為了獲得射流鉆井中的最佳結(jié)果，磨蝕射流鉆孔中鉆柱的外徑應(yīng)具有優(yōu)選在井眼直徑的O. 65到O. 70倍之間范圍的外徑。在鉆出7. 4cm (2. 9英寸)直徑的孔的情況下，這將導(dǎo)致約5cm (2英寸)的鉆柱。但是，該尺寸的連接的鉆管具有較大直徑的連接部。例如，2又3/8英寸鉆管(6cm)的接頭可具有約3. 5英寸(8. 9cm)的接頭直徑。雖然這可通過應(yīng)用結(jié)合的管桿來避免，其中所述管桿具有較小直徑的連接部，但是管桿經(jīng)常損壞。特別地， 由于頻繁形成和斷開所述連接部，因此管桿連接部更易于損壞。第二井眼部分可特別地為具有較小直徑的部分，例如，直徑在3到20cm之間，特別地，在 5-16cm 之間，例如 5-12cm，例如 7. 4cm (2. 9 英寸)、10· 5cm (4. 125 英寸)或 15. 2cm(6英寸)，所述直徑對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的流體射流鉆頭的尺寸。但是柔性管，特別是盤管，在射流鉆孔中的使用可能被認(rèn)為具有以下缺點(diǎn)由于在高內(nèi)部流體壓カ下從卷軸展開到鉆孔中而發(fā)生的變形和彎曲可能導(dǎo)致縮短的壽命。這由于如下的事實(shí)而加重在射流鉆孔過程中施加的壓カ(100巴或更高，特別是200巴或更高，例如300巴或更高)明顯高于由泥漿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)鉆孔旋轉(zhuǎn)切割鉆頭中的壓カ(通常遠(yuǎn)低于100巴)。又ー個(gè)缺點(diǎn)是，盤管用于不旋轉(zhuǎn)鉆柱，與泥漿馬達(dá)相結(jié)合，以使得鉆頭旋轉(zhuǎn)，而鉆柱不旋轉(zhuǎn)。對(duì)于射流鉆孔，特別是磨蝕射流鉆孔，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)鉆柱。泥漿馬達(dá)的使用甚至比在機(jī)械切割鉆孔中更不期望，因?yàn)槿绻皇菍?shí)際不可能操作泥漿馬達(dá)和要求的旋轉(zhuǎn)密封，則高壓使其很難處理。而且，期望鉆柱旋轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@促進(jìn)井眼清潔。需要用于通過射流鉆孔方式來鉆孔特別是用于在地層中鉆出較小直徑井眼的更快更經(jīng)濟(jì)的改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供ー種在物體中鉆井眼的方法，所述方法包括提供從物體表面延伸到所述物體中的第一井眼部分；將包括流體射流鉆頭的第一鉆柱部分下入所述第一井眼部分中，其中，所述第一鉆柱部分包括一定長(zhǎng)度的柔性管；產(chǎn)生流體射流，以通過沖蝕カ噴射到井眼的沖擊區(qū)域上，由此加深井眼來提供第ニ井眼部分，和在提供第二井眼部分過程中，將形成第二鉆柱部分的多個(gè)連接的鉆管元件裝配到所述一定長(zhǎng)度的柔性管的頂部。本發(fā)明的方法使得能夠獲益于柔性管在磨蝕射流鉆孔操作中的有利特征，同時(shí)避免缺點(diǎn)。從可使用傳統(tǒng)方法鉆出的第一井眼部分內(nèi)，提供第二井眼部分，所述第二井眼部分可使用流體射流鉆頭與一定長(zhǎng)度的柔性管一起快速并且經(jīng)濟(jì)地鉆出，所述一定長(zhǎng)度的柔性管在第二井眼部分加深過程中由連接的鉆管元件在頂部延伸。第二井眼部分可限制于剛好所需的直徑，因?yàn)闆]有接頭必須下入該部分中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，流體射流為磨蝕流體射流,并且流體射流鉆頭為磨蝕流體射流鉆頭。磨蝕流體射流為包含一定濃度的磨蝕顆粒的流體混合物射流，所述磨蝕顆粒例如為鉆井液中的鋼砂，所述鉆井液特別地為水性鉆井液，例如水。使用本發(fā)明的方法，整個(gè)鉆柱可旋轉(zhuǎn)，這如上面所指出的是有利的。使用一定長(zhǎng)度的柔性管避免進(jìn)行連接部的處置，通常不長(zhǎng)于15m的傳統(tǒng)連接的鉆管或管、元件需要所述連接部。所述一定長(zhǎng)度的柔性管可包括30米長(zhǎng)或更長(zhǎng)，優(yōu)選50米長(zhǎng)或更長(zhǎng)的單件管，并且可以是IOOm長(zhǎng)或更長(zhǎng)、200m長(zhǎng)或更長(zhǎng)、或甚至500m長(zhǎng)或更長(zhǎng)。所述一定長(zhǎng)度的柔性管可從卷軸展開，允許有效輸送到鉆機(jī)位置。當(dāng)?shù)谝汇@柱部分下入第一井眼部分中時(shí)，所述一定長(zhǎng)度的柔性管可連接到輔助柔性構(gòu)件，例如包括纜繩或柔性管的輔助部分。以該方式，柔性管和輔助柔性構(gòu)件的組件可卷繞在卷軸上，并且再次展開，因此柔性管可容易地用于并且重新用于類似的鉆孔操作。適當(dāng)?shù)兀谒鲆欢ㄩL(zhǎng)度的柔性管上端處設(shè)置聯(lián)接器。該聯(lián)接器可用于連接到輔助柔性構(gòu)件和/或用于將連接的鉆管(第二鉆柱部分)聯(lián)接到柔性管(第一鉆柱部分)。所述聯(lián)接器可包括連接的鉆管的轉(zhuǎn)換接頭。優(yōu)選地，在表面處設(shè)置柔性管引導(dǎo)裝置，并且聯(lián)接器和柔性管 引導(dǎo)裝置的尺寸使得聯(lián)接器可經(jīng)過柔性管引導(dǎo)裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法可還包括在所述井眼中升高裝配的第一鉆柱部分和第二鉆柱部分；將所述連接的鉆管元件從所述一定長(zhǎng)度的柔性管分離， 將所述一定長(zhǎng)度的柔性管卷繞在所述卷軸上。本發(fā)明還提供ー種混合型鉆柱，包括一定長(zhǎng)度的柔性管以及多個(gè)連接的鉆管元件，并且還包括井底鉆具組合，所述井底鉆具組合包括流體射流鉆頭。所述連接的鉆管元件優(yōu)選連接到所述一定長(zhǎng)度的柔性管的第一端。還優(yōu)選地，具有射流鉆頭的底部鉆具組合設(shè)置在所述一定長(zhǎng)度的柔性管的第二端處。所述一定長(zhǎng)度的柔性管可包括30m長(zhǎng)或更長(zhǎng)、50m長(zhǎng)或更長(zhǎng)、IOOm長(zhǎng)或更長(zhǎng)、200m長(zhǎng)或更長(zhǎng)、或甚至500m長(zhǎng)或更長(zhǎng)的單件管。用于本發(fā)明中的柔性管優(yōu)選具有足夠柔性以沿循鉆孔軌跡，并且足夠具有足夠剛性以在旋轉(zhuǎn)時(shí)被推動(dòng)通過所述井眼。而且，其優(yōu)選應(yīng)具有可傳遞使鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩的抗扭強(qiáng)度。本發(fā)明還提供一種用于通過鉆井液和磨蝕顆粒混合物的磨蝕射流在地層中來鉆孔的方法，包括以下步驟提供卷繞在卷軸上的一定長(zhǎng)度的柔性管，獲得所述管的自由端，將磨蝕射流鉆頭連接到所述管的自由端，當(dāng)所述管從所述卷軸展開時(shí)，將所述一定長(zhǎng)度的管下入井眼中，將一定長(zhǎng)度的鉆管，例如鋼鉆管，裝配到下入所述井眼中的所述一定長(zhǎng)度的管的頂部，旋轉(zhuǎn)包括所述一定長(zhǎng)度的鉆管、所述一定長(zhǎng)度的管和所述鉆頭的組件，通過所述組件提供鉆井液和磨蝕顆?；旌衔锪鳎ㄟ^從所述旋轉(zhuǎn)鉆頭排出的鉆井液和磨蝕顆?；旌衔锷淞鳑_蝕井眼底部。包括所述柔性管、所述ー個(gè)或多個(gè)鉆管和所述鉆頭的組件可作為整體旋轉(zhuǎn)。可應(yīng)用所述一定長(zhǎng)度的管而無需如完全由鉆管構(gòu)成的傳統(tǒng)鉆柱的情況那樣組成大量連接部或斷開大量連接部，因而加速鉆孔過程。柔性管良好地適于處理施加在鉆柱上來使鉆頭旋轉(zhuǎn)的較低扭矩。而且，高壓可施加在柔性管中。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟為卷軸提供一定長(zhǎng)度的輔助柔性構(gòu)件，所述輔助柔性構(gòu)件例如為卷繞在所述卷軸上的纜繩或管的輔助部分，以及連接到所述輔助柔性構(gòu)件并且卷繞在所述柔性構(gòu)件上的一定長(zhǎng)度的柔性管，當(dāng)將所述一定長(zhǎng)度的管下入井眼中時(shí)，展開所述一定長(zhǎng)度的柔性管以及所述輔助柔性構(gòu)件的一部分，使所述一定長(zhǎng)度的管與所述輔助柔性構(gòu)件分離。
所述輔助柔性構(gòu)件永久連接到所述卷軸，并且簡(jiǎn)化了所述管的卷繞和展開過程。該過程可通過提供在所述一定長(zhǎng)度的管和所述輔助柔性元件之間的聯(lián)接器來進(jìn)ー步改善。而且，根據(jù)本發(fā)明的所述方法包括以下步驟在所述井眼中升高所述組件，使所述ー個(gè)或多個(gè)一定長(zhǎng)度的鉆管與所述管分離，將所述一定長(zhǎng)度的管卷繞在所述卷軸上。本發(fā)明還涉及ー種混合型鉆柱，包括一定長(zhǎng)度的柔性管，以及連接到所述一定長(zhǎng)度的管上端的至少一段一定長(zhǎng)度的鉆管。而且，本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行如前面所述的方法的安裝裝置，包括鉆架，其設(shè)置有用于引導(dǎo)所述一定長(zhǎng)度的柔性管的引導(dǎo)裝置，用于將包括所述一定長(zhǎng)度的管、所述至少一段一定長(zhǎng)度的鉆管和所述鉆頭的組件固定的固定裝置，和用于升高所述組件的升高裝置。


下面將進(jìn)ー步通過示例并且參照附圖描述本發(fā)明，其中，附圖1-3在不同的操作階段中顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法和混合型鉆柱。附圖中使用同樣的附圖標(biāo)記指代相同或相似的物體。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的方法的第一歩中，提供從物體表面延伸到物體中的第一井眼部分。該物體這里為地下地層，特別用于提供井眼以制造用來生產(chǎn)礦物烴類的井。這樣的第一井眼部分從地表向下延伸，并且可例如通過傳統(tǒng)鉆孔方法提供，特別是機(jī)械鉆孔，例如使用牙輪鉆頭或PDC鉆頭。上部、上方、上游、井口、下部、下方、下游、井下等在本文中參照井眼中具有射流鉆頭的鉆柱使用，其中，上部或上面比下部或下面更靠近表面；上游和下游針對(duì)鉆井液大體上向下流動(dòng)通過鉆柱并且向上通過與井眼壁的環(huán)形空間流動(dòng)到表面而言。第一井眼部分可特別設(shè)置有完井結(jié)構(gòu)，特別是套管，例如套管柱，其包括沿向井下方向直徑變窄的軸向套管節(jié)段。圖I中，第一井眼部分5僅示意性地顯示使用單個(gè)套管節(jié)段完井。其不需要如圖所示為豎直的。第一鉆柱部分3下入該井眼部分中，所述第一鉆柱在其下端包括流體射流鉆頭。第一鉆柱部分包括一定長(zhǎng)度的柔性管3a。如圖I中所示，卷軸I緊鄰鉆機(jī)4設(shè)置，鉆機(jī)4用于鉆井眼5的過程中。鉆機(jī)4設(shè)置有導(dǎo)向裝置7，為盤管的一定長(zhǎng)度的柔性管3a和輔助柔性構(gòu)件8在所述一定長(zhǎng)度的柔性管3a從卷軸I上的卷繞位置傳送到第一井眼部分5的過程中在所述導(dǎo)向裝置7上被引導(dǎo)。所述一定長(zhǎng)度的柔性管3a通過聯(lián)接器9連接到所述輔助柔性構(gòu)件8。所述輔助柔性構(gòu)件8可實(shí)現(xiàn)為纜繩或又一件管。在柔性管3引入井眼5中之前，射流鉆頭10，優(yōu)選磨蝕射流鉆頭，已經(jīng)安裝到其下端。在圖I中所示的位置中，柔性管3a已經(jīng)完全從卷軸I展開，并且仍通過聯(lián)接器9連接到輔助柔性構(gòu)件8。在圖I中所示的位置中，柔性管3隨后通過固定裝置17相對(duì)于鉆機(jī)4保持固定，然后松開聯(lián)接器9，將輔助柔性構(gòu)件8卷繞到卷軸I上。第一鉆柱部分3下入至期望深度。在很多情況下，這將是第一井眼部分5的底部，如圖2中所示。但是還可能從更接近井口位置作為偏斜部分鉆出第二井眼部分，例如作為多分枝井的一部分。在第一井眼部分的底部上方的側(cè)向偏斜的第二井眼也被認(rèn)為加深所述井眼。在期望深度處，鉆出第二井眼部分5a通過操縱射流鉆頭，產(chǎn)生以沖蝕力噴射在井眼的沖擊區(qū)域上(例如在井眼底部處)的流體射流開始。磨蝕射流鉆頭適當(dāng)?shù)匕ī`個(gè)或多個(gè) 射流噴嘴，每ー個(gè)對(duì)著井眼中的某個(gè)區(qū)域噴射。當(dāng)鉆柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，獲得沖擊區(qū)域圓和甚至不同方式的沖蝕。優(yōu)選但不是必須的，首先，將第一鉆管元件，例如一件鉆管連接到第一鉆柱3的上端。為此目的，柔性管3仍關(guān)于鉆機(jī)4保持固定，并且將一件鉆管11 (參見圖2)(其例如為剛性鋼管)通過聯(lián)接器12連接到柔性管3，所述聯(lián)接器12可以與聯(lián)接器9相同、類似，或?yàn)榕c聯(lián)接器9配合操作的聯(lián)接器。隨著第二井眼5a部分加深，更多的鉆管元件在頂部上連接，以形成第二鉆柱部分11a。在鉆孔過程中，包含鉆井液和磨蝕顆粒的混合物通過管路13泵送到貫穿包括鉆管11和柔性管3的混合型鉆柱16的孔中。因而，鉆管11和柔性管3表現(xiàn)為單個(gè)整體；由于大長(zhǎng)度的柔性管3可引入井眼中，而無需形成連接部，因此鉆孔過程大大加速。第二井眼部分5a可具有比第一井眼部分更小的直徑。如果連接部不適于穿過第二井眼部分，則盤管的長(zhǎng)度實(shí)際上決定了第二井眼部分的最大深度。第一和第二井眼部分可都為幾百米長(zhǎng)。第一和/或第二井眼部分可定向鉆出。使用磨蝕射流鉆孔的定向鉆孔可例如如從W02005/005767所知的那樣進(jìn)行。第二井眼部分5a可以是裸孔部分，即沒有設(shè)置有套管。在一個(gè)示例中，其直徑可以是7. 4cm。返回到表面的第一井眼部分中的套管的(最小)內(nèi)徑可以是例如8. 9-10. 2cm,在該情況下，鉆管甚至可用于鉆柱的頂部部分。如果套管窄，則連接的管可用于第二鉆柱部分。鉆井液和粘合劑顆粒的混合物由泵4泵送；粘合劑顆粒通過混合器15添加到由泵14排出的鉆井液流。在已經(jīng)達(dá)到第二井眼部分5a的目標(biāo)深度之后，包括通過聯(lián)接器12，12a相互連接的柔性管3和鉆管11的混合型鉆柱16通過鉆機(jī)4的升高裝置18升高，隨后將鉆管11分離。在將最后的鉆管11取下之后，將柔性管3的聯(lián)接器9連接到輔助柔性構(gòu)件8的相應(yīng)聯(lián)接器。最后，將所述輔助柔性構(gòu)件8和柔性管3卷繞到卷軸I上。然后可在另ー個(gè)位置處重復(fù)整個(gè)過程，或可使用相同的第一井眼部分鉆出例如分支井部分等的又一個(gè)井眼部分。該方法在必須鉆出一系列相似的井，例如批量鉆孔時(shí)特別有利，固定長(zhǎng)度的盤管和標(biāo)準(zhǔn)卷軸可用于所述批量鉆孔。可通常如現(xiàn)有技術(shù)中所知的那樣操作射流鉆頭，主要的差別是使用本發(fā)明的混合型鉆柱，并且通過本發(fā)明的混合型鉆柱操作。適當(dāng)?shù)哪ノg射流鉆頭、系統(tǒng)和操作方法例如在 WO 00/66872, W02002/034653, WO 2005/005767, WO 2008/119821, W02008/113843, WO2008/113844中進(jìn)行了公 開，其以引用的方式并入本文中?？墒褂美鏦O 2002/034653,WO2005/005766，W02008/119821, WO 2008/113844中所述的再循環(huán)系統(tǒng)，但是這不是必須的。在一個(gè)實(shí)施例中，連接的鉆管元件具有大于第二井眼部分的直徑的最大直徑。最大直徑通常為接頭處的外徑。第一井眼部分中的第二鉆柱部分具有大于第二井眼部分直徑的最大直徑。第一和第二鉆柱部分之間的連接器被認(rèn)為是第二鉆柱部分的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，提供的第二井眼部分具有直到第二鉆柱靠近第二鉆柱部分的井ロ端部的深度，例如在井口端部的100米內(nèi)，或在50米內(nèi)，或10米內(nèi)。然后將第二鉆柱部分向上拉到表面，并且與第一鉆柱部分分離，通過連接又一段一定長(zhǎng)度的柔性管來延長(zhǎng)第一鉆柱部分，或通過使用較長(zhǎng)長(zhǎng)度的柔性管來代替第一鉆柱部分，柔性管優(yōu)選具有相同直徑。于是，可通過返回到所述孔中，操作射流鉆頭和將連接的鉆管元件的第二鉆柱部分重新連接，來將第二井眼部分以相同的直徑延伸到較大的深度。可重復(fù)該過程來達(dá)到較大的深度。在一個(gè)實(shí)施例中，柔性管的直徑小于接頭處測(cè)量的連接的鉆管元件的直徑。特別地，柔性管的直徑可小于連接的鉆管的接頭直徑至少12_，更特別地，至少25_，甚至更特別地，至少37mm,例如甚至至少50mm。在一個(gè)實(shí)施例中，柔性管的直徑小于在接頭外部測(cè)量的連接的鉆管元件的直徑。特別地，柔性管的直徑可小于連接的鉆管的接頭直徑至少3mm，更特別地，至少6_，甚至更特別地，至少12mm,例如甚至至少22mm,或至少25mm。本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，較小直徑的柔性管可用于鉆出甚至例如大于100米或大于500米，甚至大干IOOOm的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度。由于不需要或只需要最小的扭矩來傳遞到射流鉆頭，因此甚至非常小的直徑也不成問題，例如外徑在4. 5cm和7. 5cm之間，例如外徑5cm，6cm或
7.3cm的管。柔性管的直徑優(yōu)選在對(duì)于由流體噴射(第二井眼部分)產(chǎn)生的井眼部分中射流系統(tǒng)的液力性能的最佳范圍內(nèi)。特別地，柔性管的直徑與該井眼部分的直徑的比率優(yōu)選在
O.6-0. 75范圍內(nèi)，更優(yōu)選在O. 62-0. 72范圍內(nèi)，例如在O. 65-0. 7范圍內(nèi)。該比率的最佳值提供最佳的通過所述管到射流噴頭以及流經(jīng)由環(huán)形空間返回到表面的液力傳遞。實(shí)例例如使用傳統(tǒng)的鉆孔系統(tǒng)，將15. 2cm直徑的始于表面的井眼設(shè)置到第一深度，并且在其中設(shè)置外徑12. 7cm的套管。具有10. 5cm鉆頭直徑的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)鉆孔系統(tǒng)可剛好操作通過這樣的套管，以使直徑10. 5cm的井眼延伸到第二深度。10. 5cm鉆頭可由7. 3cm (2又7/8英寸，接頭外部)的鉆柱來操作，接頭直徑通常為約9. 8-11. Icm例如10. 5cm。在到第二深度的延伸范圍中，安裝外徑8. 9cm的襯管，襯管接頭可能寬一點(diǎn)。直到第二深度的井眼代表第一井眼部分。襯管具有使得7. 4cm (2. 9英寸)的射流鉆頭適合通過的內(nèi)徑。該鉆頭安裝在外徑5. Icm (2英寸)的柔性管的下端，所述鉆頭操作來鉆出第二井眼部分。操作旋轉(zhuǎn)鉆頭通過外徑8. 9cm的襯管特別是達(dá)到延伸長(zhǎng)度非常困難并且低效的，因?yàn)榕ぞ睾豌@壓的傳遞非常困難。這對(duì)于射流系統(tǒng)，特別是磨蝕射流系統(tǒng)不是問題。第二井眼部分可延伸到可以是第二深度的約兩倍的第三深度。整個(gè)鉆柱可被向上拉，并且具有與之前相同尺寸的 帶射流鉆頭的柔性管可再次插入直到第三深度，并且在如之前所討論的與連接的鉆管元件連接時(shí)，操作來將第二井眼部分延伸到更大的深度。
權(quán)利要求
1.ー種在物體中鉆井眼的方法，所述方法包括 提供從物體表面延伸到所述物體中的第一井眼部分； 將包括流體射流鉆頭的第一鉆柱部分下入所述第一井眼部分中，其中，所述第一鉆柱部分包括一定長(zhǎng)度的柔性管； 產(chǎn)生流體射流，以通過沖蝕カ噴射到井眼的沖擊區(qū)域上，由此加深井眼來提供第二井眼部分，和 在提供第二井眼部分過程中，將形成第二鉆柱部分的多個(gè)連接的鉆管元件裝配到所述一定長(zhǎng)度的柔性管的頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中,所述流體射流為磨蝕流體射流,并且流體射流鉆頭為磨蝕流體射流鉆頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，鉆柱在加深所述井眼的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一井眼部分中的所述第二鉆柱部分具有大于所述第二井眼部分的直徑的最大直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)所述第一鉆柱部分下入所述第一井眼部分中吋，將所述一定長(zhǎng)度的柔性管連接到輔助柔性構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述一定長(zhǎng)度的柔性管包括在其上端處的聯(lián)接器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述聯(lián)接器用于將根據(jù)權(quán)利要求6的所述輔助柔性構(gòu)件和所述第二鉆柱部分之ー連接到所述第一鉆柱部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在表面處設(shè)置柔性管引導(dǎo)裝置，并且其中，所述聯(lián)接器和所述柔性管引導(dǎo)裝置具有的尺寸使得所述聯(lián)接器可經(jīng)過所述柔性管引導(dǎo)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括 在所述井眼中升高裝配的第一鉆柱部分和第二鉆柱部分； 將所述連接的鉆管元件從所述一定長(zhǎng)度的柔性管分離， 提供更長(zhǎng)長(zhǎng)度的柔性管作為第一鉆柱部分，并且重復(fù)根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法的步驟。
10.ー種混合型鉆柱，包括一定長(zhǎng)度的柔性管以及多個(gè)連接的鉆管元件，并且還包括井底鉆具組合，所述井底鉆具組合包括流體射流鉆頭。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的混合型鉆柱，其中，所述一定長(zhǎng)度的柔性管包括30m長(zhǎng)或更長(zhǎng)，優(yōu)選50m長(zhǎng)或更長(zhǎng)的單件管。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的混合型鉆柱，其中，所述一定長(zhǎng)度的柔性管包括30m長(zhǎng)或更長(zhǎng)，優(yōu)選50m長(zhǎng)或更長(zhǎng)的單件管。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的混合型鉆柱，其中，所述柔性管的外徑小于所述連接的鉆管元件在其接頭處測(cè)量的外徑，特別地，小至少12mm,更特別地,小至少25mm,甚至更特別地，小至少37mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的混合型鉆柱，其中，所述柔性管的外徑小于所述連接的鉆管元件的在其接頭外部測(cè)量的外徑，特別地，小至少3mm，更特別地，小至少6mm,甚至更特別地,小至少12mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的混合型鉆柱，其中，所述一定長(zhǎng)度的柔性管的外徑在4. 5cm到12. 7cm范圍內(nèi)，特別地，在4. 8cm到10. 5cm范圍內(nèi)，更特別地，在5. Ocm到8.9cm范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在物體中鉆井眼的方法，所述方法包括提供從物體表面延伸到所述物體中的第一井眼部分(5)；將包括流體射流鉆頭(10)的第一鉆柱部分(3a)下入所述第一井眼部分中，其中，所述第一鉆柱部分包括一定長(zhǎng)度的柔性管；產(chǎn)生流體射流，以通過沖蝕力噴射所述井眼的沖擊區(qū)域，由此加深井眼來提供第二井眼部分(5a)，和在提供第二井眼部分過程中，將形成第二鉆柱部分(11a)的多個(gè)連接的鉆管元件(11)裝配到所述一定長(zhǎng)度的柔性管的頂部；本發(fā)明還提供了一種混合型鉆柱(16)，其包括一定長(zhǎng)度的柔性管(3)以及多個(gè)連接的鉆管元件(11)，并且還包括井底鉆具組合，所述井底鉆具組合包括流體射流鉆頭(10)。
文檔編號(hào)E21B17/20GK102667048SQ201080058357
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者J-J·布朗格 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司