用于地下井中的活塞牵引机系统技术方案

一种活塞牵引机系统可包括：至少两个密封地接合井眼的活塞组件；和泵，该泵在被隔离在所述活塞组件之间的一个环空和另一环空之间输送流体。一种操作活塞牵引机系统的方法可包括：将至少两个活塞组件密封地接合于井眼；将一个活塞组件抓紧地接合于该井眼；以及然后当另一活塞组件固定到管柱时，从形成在所述活塞组件之间的环空泵送流体，因此偏压该管柱以移位穿过第一活塞组件。一种使管柱前进穿过井眼的方法可包括：将多个活塞组件密封地接合于所述井眼，其中每个活塞组件包括选择性地抓紧所述井眼的抓紧装置，一个活塞组件包括选择性地抓紧所述管柱的另一抓紧装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于地下井中的活塞牵引机系统
本专利技术大体涉及与地下井协力利用的设备及执行的操作，在下面所述的一个示例中更具体地提供了一种活塞牵引机系统。
技术介绍
在某些情况下(例如，具有很长的水平段的超大位移井等)，使用牵引机使管柱前进穿过井眼是有益的。例如，管柱的重量可能不足以使该管柱前进穿过井眼。因此容易理解的是，在构造和操作用于地下井中的牵引机的领域就需要不断改进。这些改进在井中会是有用的，无论该井是否为超大位移井，和/或无论管柱的重量是否不足以使该管柱前进穿过井眼。附图说明图1为可体现本专利技术的原理的井系统和关联方法的代表性剖视图。图2-图4为操作可体现本专利技术原理的活塞牵引机系统的方法的各步骤的代表性剖视图。图5为活塞牵引机系统的活塞组件的比例放大的代表性剖视图。图6为活塞牵引机系统的另一活塞组件的代表性剖视图。图7为可用于活塞牵引机系统的控制系统的代表性示意图。图8为活塞牵引机系统的另一配置的代表性剖视图。图9为活塞牵引机系统的又一配置的代表性剖视图。具体实施方式图1中代表性地示出用于地下井的系统10及关联的方法，该系统和方法可体现本专利技术的原理。然而应清楚地理解，系统10及方法仅是在实践中应用本专利技术的原理的一示例，各种各样的其他示例是可能的。因此，本专利技术的范围完全不限于本文描述的和/或附图中描绘的系统10及方法的细节。在图1的示例中，井眼12衬有套管14和水泥16。希望使管柱18前进穿过井眼12，为此目的，井系统10设有活塞牵引机系统20。本文使用术语“套管”来表示井眼用保护衬里。套管可用于防止井眼的倒塌，提供压力隔离等。套管可包括被本领域技术人员称为套管、衬里或油管的管。套管可为分段的或连续的、金属的或非金属的，并可在原位预先形成或形成。可使用任意类型的管，均符合本专利技术的原理。活塞牵引机系统20可出于各种目的被用于使管柱18前进穿过井眼12。在图1所示的示例中，钻头22连接在管柱18的远端，用于将井眼进一步向地下钻进。管柱18前进穿过井眼12，以继续钻井眼。在其他示例中，管柱18可被移位以扩张套管14或其他套管，进而穿过井眼12安装套管、运送完井设备或其他类型的设备等。管柱18可出于任意目的而被移位穿过井眼12，这符合本专利技术的原理。注意，活塞牵引机系统20未必位于井眼12的套管段。而是，活塞牵引机系统20可位于井眼12的未套管的、裸眼段(例如，图1示例中正在钻进的井眼段)。如图1所示，管柱18包括内管元件24和外管元件26，并具有在这些管元件之间径向地形成的环空28。流体30(例如，钻井泥浆、其他钻井流体等)从地表位置(例如，地面的钻机、海底设施、浮动钻机等)经由环空28循环到钻头22，经由内管元件24返回。转换工具32允许流体30从径向地形成在管柱18和井眼12之间的环空34进入内管元件24。为了示出和说明的清楚，在图1中未示出可用于管柱18中的附加设备。例如，管柱18可包括使钻头22转动的钻井马达(也称为泥浆马达，例如，Moineau型马达或涡轮)、旋转导向工具、震击器、扶正器、扩眼器、稳定器、随钻测量(MWD)、随钻测压(PWD)或随钻测井(LWD)传感器以及通信/遥测技术装置等。管柱18中可使用设备的任意组合，这符合本专利技术的原理。各种线36可沿着管柱18延伸。线36可从地表位置延伸到活塞牵引机系统20，延伸到MWD、PWD和/或LWD装置，延伸到转向工具，和/或延伸到其他任意设备。线36可包括电的、液压、光学或其他任意类型的线。该线可用于供电，用于数据、命令和/或其他类型的信号的通信，用于感测井环境中的参数(例如，压力、温度、振动等)，用于供应液压流体和/或压力等。线36可服务于任何目的，这符合本专利技术的原理。图1所示的线36延伸穿过管元件24、26之间的环空28。然而，在其他示例中，线36可延伸穿过任一管元件24、26的壁，在内管元件的内部中，在外管元件的外部上等。按需要，线36可使用任意位置。在图1的示例中，活塞牵引机系统20包括管柱18上的由活塞组件40、42构成的组38。每个活塞组件40、42密封地接合于井眼12和管柱18，因此这两个活塞组件将径向地形成在该井眼和该管柱之间的环形区域分成单独隔离的环空34、44、46。如上所述，流体30在环空34中。优选地，环空44、46中包含另一流体48。优选地，流体48是清洁的、无固相(debris-free)的流体，其可由活塞组件40的泵50容易地且可靠地在环空44、46之间泵送。然而，若需要，流体48可与流体30相同。优选地，环空46延伸到地表位置，尽管在下面所述的其他示例中，由活塞组件40、42构成的另一组可插置在该地表位置和图1所示的组38之间。在一些示例中，发电机52(例如，涡轮式或叶片式发电机)可位于环空28中。发电机52响应于流体30流经环空28而产生电流。发电机52可产生供活塞牵引机系统20使用、和/或供管柱18中的其他设备使用的电力。可选地，电力可由线36、船载电池或任何其他电源供应到系统20。然而，优选地，通过内管元件24和外管元件26导电，电力被供应到系统20，如以下更完整讨论的。现在再参照图2，图2代表性地示出了活塞牵引机系统20，除了井眼12、套管14以及管柱18之外，除去井系统10的剩余部分。注意，活塞牵引机系统20未必用于图1的井系统10和方法，因为按需要，该活塞牵引机系统可用于任意其他井系统和方法。在图2的示例中，活塞组件40刚性固定到管柱18，活塞组件42可往复运动地设置在该管柱上。例如，活塞组件40可与外管元件26整体地形成，或可用螺接、焊接等固定到外管元件26。活塞组件40的一段可包括管柱18的一段(例如，其中有发电机52等)。因此，应理解，本文所述的任意元件可与任意其他所述元件组合，且任意元件可分成多个元件，均符合本专利技术的原理。每个活塞组件40、42包括用于抓紧井眼12的一个或多个抓紧装置54(例如，制动器、卡瓦等)。如图2所示，活塞组件40上的抓紧装置54抓紧套管14的内表面，因此防止管柱18相对于井眼12位移。活塞组件42上的抓紧装置54未与井眼12抓紧地接合。每个活塞组件40、42还包括用于密封地接合井眼12的密封装置56。活塞组件42包括密封地接合管柱18的外表面的密封装置58。活塞组件42还包括能够抓紧地接合管柱18的抓紧装置60。然而，在图2的构造中，抓紧装置60未抓紧管柱18，因此活塞组件42自由地相对于该管柱和井眼12轴向位移。为了使活塞组件42位移穿过井眼12，操作活塞组件40的泵50将流体48从环空46泵送到环空44。这使环空44的体积增大。由泵50移位的流体48的体积与活塞组件42所穿过的距离直接相关，因此通过测量该体积，可方便地测量活塞组件的位移，如以下更完整讨论的。可选地，位移传感器62(例如，响应于位移使线64卷起或放出的类型，其中基于线轴的旋转来测量该位移等)可用于直接地测量活塞组件40、42之间的相对位移，或用于直接地测量活塞组件之间的距离。按需要，可使用确定活塞组件40、42之间的相对位移或测量所述活塞组件之间的距离的任意方式。线64也可用于活塞组件40、42之间传输电力、数据、命令(和/或其他类型的信号)。可选地，线36可用于该目的。如上所述，当泵50使流体48本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞牵引机系统，包括：密封地接合井眼的由第一活塞组件和第二活塞组件构成的第一组；和泵，该泵在第一环空和第二环空之间输送第一流体，该第一环空被隔离在第一活塞组件和第二活塞组件之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种活塞牵引机系统，包括：密封地接合井眼的由第一活塞组件和第二活塞组件构成的第一组，由此使管柱与所述井眼之间径向形成的第一环空和第二环空压力隔离，所述第一环空在所述第一活塞组件与第二活塞组件之间延伸；和泵，该泵在第一环空和第二环空之间输送第一流体。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述井眼衬有套管，并且其中，所述第一活塞组件和第二活塞组件密封地接合该套管的内表面。3.根据权利要求1所述的系统，其中，至少所述第二活塞组件滑动地接合所述井眼。4.根据权利要求1所述的系统，其中，至少所述第二活塞组件选择性地抓紧地接合穿过所述管柱。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述管柱包括内管元件和外管元件，在该内管元件和该外管元件之间形成第三环空，以及其中，第二流体经由该内管元件和该第三环空中的一者流入井中，该第二流体经由该内管元件和该第三环空中的另一者流出该井。6.根据权利要求5所述的系统，其中，通过每个所述内管元件和外管元件导电，因此将电力供应到所述第一活塞组件和第二活塞组件中的至少一个。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二环空延伸到地表位置。8.根据权利要求1所述的系统，还包括由所述第一活塞组件和第二活塞组件构成的第二组，所述第一组和所述第二组被并入同一管柱。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一活塞组件包括第一阀，该第一阀选择性地允许和防止所述第一环空和所述第二环空之间的流体连通，其中，所述第二活塞组件包括第二阀，该第二阀选择性地允许和防止所述第一环空和第三环空之间的流体连通。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一活塞组件和所述第二活塞组件中的至少一个包括传感器，该传感器感测所述第一活塞组件和所述第二活塞组件之间的距离。11.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述第一活塞组件和第二活塞组件包括第一抓紧装置，该第一抓紧装置选择性地抓紧所述井眼。12.根据权利要求11所述的系统，其中，至少所述第二活塞组件包括第二抓紧装置，该第二抓紧装置选择性地抓紧所述管柱。13.根据权利要求11所述的系统，其中，每个所述第一活塞组件和第二活塞组件包括第二抓紧装置，该第二抓紧装置选择性地抓紧所述管柱。14.根据权利要求1所述的系统，其中，电力从所述第一活塞组件供应到所述第二活塞组件。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一活塞组件和所述第二活塞组件的外径选择性地缩小。16.根据权利要求1所述的系统，其中，至少所述第一活塞组件包括流量计，该流量计检测所述泵的流动输出。17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一活塞组件刚性地固定到所述管柱，其中，所述第二活塞组件在所述管柱上往复运动。18.根据权利要求1所述的系统，还包括感测钻井操作参数的传感器，其中，所述泵响应于所感测的钻井操作参数而被操作。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述泵响应于所感测的所述钻井操作参数被自动操作。20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述钻井操作参数包括以下组中的至少一个，该组包括钻压、推力、拉力、扭矩、弯曲、振动、穿透率以及遇卡打滑。21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述泵被操作为使得所述钻井操作参数被维持在希望的范围内。22.根据权利要求18所述的系统，其中，所述泵被操作为使得所述钻井操作参数被优化。23.根据权利要求18所述的系统，其中，所述泵被操作为使得所述钻井操作参数最大化。24.根据权利要求18所述的系统，其中，所述泵被操作为使得所述钻井操作参数最小化。25.一种操作活塞牵引机系统的方法，该方法包括：将由第一活塞组件和第二活塞组件构成的第一组密封地接合于井眼，由此使管柱与所述井眼之间径向形成的第一环空和第二环空压力隔离，所述第一环空在所述第一活塞组件与第二活塞组件之间延伸；使该第二活塞组件与该井眼抓紧接合；以及然后当该第一活塞组件被固定到管柱时，从所述第一环空泵送第一流体，由此偏压该管柱以移位穿过该第二活塞组件。26.根据权利要求25所述的方法，还包括：将所述第一活塞组件抓紧地接合于所述井眼；然后释放所述第二活塞组件与所述井眼的抓紧接合；以及然后将所述第一流体从所述第二环空泵送到所述第一环空，因此将所述第二活塞组件移位背离所述第一活塞组件。27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第二环空延伸到地表位置。28.根据权利要求25所述的方法，还包括在从所述第一环空泵送所述第一流体之前，释放所述第一活塞组件与所述井眼的抓紧接合。29.根据权利要求25所述的方法，还包括在将所述第一活塞组件和所述第二活塞组件移位到所述井眼的小直径部之前，减小所述第一活塞组件和所述第二活塞组件的直径。30.根据权利要求25所述的方法，还包括将由所述第一活塞组件和所述第二活塞组件构成的第二组密封地接合于所述井眼。31.根据权利要求30所述的方法，还包括在所述第一组经过泄漏路径时，所述第二组使所述管柱移位穿过所述井眼。32.根据权利要求30所述的方法，还包括当所述第一组在所述井眼的小直径部中时，所述第二组使所述管柱移位穿过所述井眼。33.根据权利要求25所述的方法，还包括当所述第一活塞组件和第二活塞组件之间有相对位移时，感测所述第一活塞组件和第二活塞组件之间的距离。34.根据权利要求25所述的方法，其中，所述井眼衬有套管，其中，所述第一活塞组件和所述第二活塞组件密封地接合所述套管的内表面。35.根据权利要求25所述的方法，其中，至少所述第二活塞组件滑动地接合所述井眼。36.根据权利要求25所述的方法，其中，至少所述第二活塞组件选择性地抓紧地接合所述管柱。37.根据权利要求25所述的方法，其中，所述管柱包括内管元件和外管元件，其中在该内管元件和该外管元件之间形成第三环空，其中，第二流体经由该内管元件和该第三环空中的一者流入井中，该第二流体经由该内管元件和该第三环空中的另一者流出该井。38.根据权利要求37所述的方法，还包括通过每个所述内管元件和外管元件导电，由此将电力供应到所述第一活塞组件和第二活...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·T·哈尔，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US