可安装在钻柱上的井眼清洁装置和方法制造方法及图纸

一种可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置具有能固定钻杆接头的改进结构，其中钻杆接头具有第一和第二连接端部以及在连接端部中间的圆柱形部分。带所固定的一个或多个碎屑清洁工具的钻杆接头构成钻柱的一部分。该钻柱包含支承套筒，所述支承套筒安装在连接端部之间的钻杆接头上。支承套筒紧靠圆柱形部分，但不破坏圆柱形部分的完整性。扶正器固定在支承套筒的对端，使每个扶正器与支承套筒的一部分搭接。支承套筒在扶正器之间支承一个或多个碎屑清洁工具，这些工具能从井眼中清除碎屑。紧挨所述扶正器的圆柱形部分至少固定一个锁紧卡箍，锁紧卡箍用于防止支承套筒沿钻柱接头纵向移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可安装在钻柱上的井眼清洁装置和方法专利技术背景1.
本专利技术涉及用安装在钻柱上的特殊结构的工具清洁井眼的方法和装置，尤其涉及一种使碎屑清除工具(如刮刀、刷子或磁性元件/磁铁)能用特殊结构的锁紧卡箍安装在钻柱/钻杆段或接头圆柱形外表面上的工具装置。2.专利技术的总体背景油井的钻井通常需要将钢壁套管安装到井眼内。该套管采用水泥固定到位以在重叠套管钻柱之间以及套管和在其中钻井的地层或岩石之间形成气密密封。通常的注水泥施工需要将水泥地面区域或井口沿内油管柱向下或沿最内层套管柱向下泵送并通过套管柱底部顶替进入套管环空。该程序可能使套管壁或井眼的内部被水泥污染。固井完成后，通常需要钻出水泥和相关的固井设备(通常称作引鞋、浮鞋、连顶接箍和投入式止回阀)。钻井过程中使用的化学品、固体物质、润滑脂和其他流体会并且确实粘附在了套管壁上。这些化学品通常混合成胶粘的粘稠物质，而这种粘稠物质对于很多化学处理能够迅速恢复原状并且较难去除。由于井眼套管为钢壁，因此会并且容易生锈和剥落。在钻井和其他井下活动过程中，钻井或井眼设备的工件可能需要铣削。在各种其他过程期间(有目的的或意外的)工件或部件可能会被留在井眼内。上述情况会导致污染物被留在井眼内，本文件中将其称为碎屑。在井寿命周期的完井阶段，数个金属器具半永久性地安装在井眼中。虽然这些器具在复杂性和成本上有很大不同，但是它们的主要功能是在油藏和采油树/井口(或反之亦然)之间运送生产的碳氢化合物(或从地面贯入其他流体)以及始终保持对井眼的液压控制。完井通常包括运送流体的钢管，至少一个流体静力密封装置(封隔器)和一个安全阀。更复杂的完井可能包括测量井眼中多个地方压力和温度的量具。还可能包括节流装置、筛子、阀门和泵等其他物品。井下电子设备的进步让安置测量和控制设备更容易实现和更平常。通常，这些构件对碎屑很灵敏。已有大量文件证明，碎屑是完井作业过程中导致失败的最重要的根本原因。因此，自20世界90年代后期，利基行业已经产生并专注于碎屑清除和井眼清洁等问题。石油工业的这一利基市场被称为井眼清洁市场。井眼清洁作业通常在钻井和完井之间进行。一般而言，井眼清洁施工并不是新近才有的，现有技术的实例可追溯到很多年前，当时就已经开发了井眼清洁工具的一些基本实施例，包括刮刀、刷子、磁铁、打捞爪及其各种变形。这些都是为了适应基本需要而设计的基本工具，其中一些实例今天仍在使用。随着钻井和完井技术的进步(尤其是20世纪90年代开始涉及井下电子设备、防砂、智能完井和大位移钻井)，井眼清洁工具设计和功能的改进被商业化，安装完井构件前改善油井清洁度的做法也几乎成了标准做法。在井眼清洁作业过程中，工具组合(称作井底钻具组合或BHA)被运载到井眼中对各段套管进行清洁。这些工具用位于工具两端的螺纹接头固定在一起。然后，这些工具或BHA再与由也具有螺纹接头的多段钻杆、钻铤、加重钻杆、冲管或油管组成的钻柱或工作管柱固定在一起。这些螺纹接头通常为ANSI/API规范7-2(如4-1/2”(11.4cm)IF/NC50或3-1/2”(8.9cm)IF/NC38)中规定的、通常称为API接头的行业标准接头。另外可用的是高强度钻杆制造商准许使用的专利接头。NOV-GrantPrideco(极限扭矩、HI扭矩、涡轮扭矩)、Hydrill(楔形螺纹)和其他一些公司供应的专利接头较受欢迎。专利接头通常称为优质钻杆接头，并且通常在需要较高的机械强度时(如扭矩、抗张强度、抗疲劳强度等)或在优选使用较大直径的钻杆关系到钻井水力学的改进时使用。例如，现在常见是9-5/8”(24.4cm)套管内使用外径为5-7/8”(14.9cm)的钻杆，但在过去更常见的是使用5”(12.7cm)的钻杆。下表中是典型规格套管使用的钻杆和接头组合的例子；但由于有很多可用的制造商和标准，实际上可能有数千种组合。套管规格典型标称套管(**所有尺寸均以英寸为单位)套管规格典型标称套管(**所有尺寸均以厘米为单位)注：钻杆外径指钻杆主体的外径，不是该构件的最大外径。工具接头的直径往往大一些。此外，套管规格还用标称内径和每英尺线性重量规定。因为API5-CT考虑到了直径和椭圆度的公差，因此套管ID可能会有显著不同。井眼清洁工具类型和品牌名称多种多样。但是，大体上可分为以下其中一种：刮刀、刷子、磁铁、打捞篮、碎屑过滤器、循环短节、冲杆或其中两种或多种的组合。这些工具通常应由工具主体和可固定在其上的各种构件组成。工具主体可由一个或多个工件组成，但在所有情况下应具有API或优质螺纹钻杆接头。拼装成钻柱时，工具主体通常是钻柱的整体构件并应能承受钻杆的所有拉伸、扭转、疲劳和压力载荷。工具主体通常用钢制成，并专门定制使得能够固定各种构件以便工具按规定方式起作用。由于钻杆接头有很多变形，套管规格多种多样，而且需要很多类型的井眼清洁工具，因此从商业上讲，供应井眼清洁工具的公司为每个客户贮备他们所需要的每种组合并不现实。因此，将井眼清洁工具设计成包含一系列套管规格和多种功能的做法已经成为常见的做法，其中工具主体可与可互换外部构件配用，以包含二者的尺寸范围并在一些情况下，以改变工具的功能(如从刮刀变为刷子)。这就使得工具主体能够标准化，但是由于钻杆接头是应切在工具主体上，因此工具主体接头也需要一定程度的标准化。通常这是该套管规格共用的API钻杆接头(NC50为9-5/8"(24.4cm)的套管，NC38为7”(17.78cm)的套管)。在一些情况下，井眼清洁工具制造商可能会供应带优质钻杆接头的工具，但是出于商业原因，这常常仅限于特定的项目或市场，原因是这些项目或市场使用对应的钻杆。常见的是，井眼清洁工具供应商一般供应单个的工具或工具组合，但其中单个工具的钻杆接头类型与钻柱中所用的钻杆接头类型不同。因此，在这种情况下，工具通常与配合接头一起供应。配合接头通常为各端带不同接头的短“节”(油管的接头)。例如，XT-57母螺纹可在顶部，APINC50公螺纹在底部。这就使带不可互换的螺纹端部接头的钻柱构件能拼装在一起成为一个整体钻柱。此外，常常还提供长度通常约为十(10’)英尺(3米)、其异型外径与钻杆匹配且刚好装入钻井吊卡和钻杆卡瓦中以便及时将钻柱安装在井眼中/从井眼中取出的短钻杆。另外还有组合了短钻杆和配合接头及二者功能的短钻杆-配合接头。井眼清洁工具和钻柱的螺纹接头常常不匹配，且井眼清洁工具的额定强度通常较低。清洁工具强度较低实际上会降低钻柱的整体强度，而整体强度通常按最薄弱环节的强度评定。这种评定方式已经成为可被接受的做法，但前提是钻井参数不超过最薄弱处的极限。清洁作业过程中，可能会出现这种情况，即在钻柱转动期间观察到较高扭矩并且该较高扭矩使悬挂的钻柱发生转动。钻柱转动在从井眼中清除碎屑时是井眼清洁的一个关键作用，缺少它会显著影响井眼清洁的效率和效果。需要将配合接头和短钻杆纳入钻柱中会增加钻柱中螺纹接头的数量，这反过来又会提高利用钻柱的时间和成本、检查成本和失败的可能性。另外，还需要对配合接头和短钻杆和阀门的存货进行管理，包括贮存、搬运、检查和维护。由于钻杆接头类型繁多、规格多样并且需要为很多搭接作业保持足够多的存货，因此这些存货的贮备和管理就是一项费用高到令人望而却步的努力。
技术实现思路
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【技术保护点】
一种可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，包括：a)钻杆接头，其中所述钻杆接头具有第一和第二连接端部以及在连接端部中间的圆柱形部分，所述接头为钻杆的一部分；b)支承套筒，所述支承套筒在连接端部之间安装在钻杆接头上；c)其中支承套筒紧靠圆柱形部分但不破坏圆柱形部分的完整性；d)扶正器，所述扶正器固定在支承套筒对端，每个扶正器与支承套筒的一部分搭接；e)套筒在扶正器之间支承一个或多个碎屑清洁工具，使得能从井眼除去碎屑；f)至少一个锁紧卡箍，所述锁紧卡箍固定在紧挨所述扶正器的圆柱形部分；及g)其中锁紧卡箍防止支承套筒沿钻杆接头纵向移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 US 61/665,110;2012.12.11 US 13/710,6441.一种可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，包括：a)钻杆接头，其中所述钻杆接头具有第一和第二连接端部以及在连接端部中间的圆柱形部分，所述接头为钻杆的一部分；b)支承套筒，所述支承套筒在连接端部之间安装在钻杆接头上；c)其中支承套筒紧靠圆柱形部分但不破坏圆柱形部分的完整性；d)扶正器，所述扶正器固定在支承套筒对端，每个扶正器与支承套筒的一部分搭接；e)套筒在扶正器之间支承一个或多个碎屑清洁工具，使得能从井眼除去碎屑；f)至少一个锁紧卡箍，所述锁紧卡箍固定在紧挨所述扶正器的圆柱形部分；及g)其中锁紧卡箍防止支承套筒沿钻杆接头纵向移动。2.根据权利要求1所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中有一对所述的锁紧卡箍固定在所述支承套筒对侧上的所述圆柱形部分。3.根据权利要求1所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中碎屑清洁工具为刮刀。4.根据权利要求3所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中刮刀包括碎屑清洁元件拉刀。5.根据权利要求4所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中所述的拉刀具有沿拉刀长度方向的纵向切口。6.根据权利要求5所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中所述拉刀为整体接头，总体上为圆柱形并具有多个外部刮齿。7.根据权利要求1所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中碎屑清洁工具为磁铁。8.根据权利要求1所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中碎屑清洁工具为刷子。9.据权利要求1所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中所述套筒包括固定在一起的一对支承套筒的半个部分。10.据权利要求9所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中支承套筒的半个部分用螺栓接在一起。11.据权利要求1所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中所述卡箍包含沿圆周间隔开的卡瓦牙板，所述卡瓦牙板与钻杆接头圆柱段接合。12.据权利要求11所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中锁紧卡箍围绕卡瓦牙板的对开式锥体圈。13.据权利要求12所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中卡瓦牙板和对开式锥体圈具有形状相应的斜面，所述斜面相互接合。14.据权利要求13所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中锁紧卡箍具有连接对开式锥体圈的张紧套筒，张紧套筒相对对开式套筒转动会迫使斜面接合在一起。15.据权利要求1所述的可安装在钻杆上的井眼清洁工具装置，其中锁紧卡箍不与支承套筒联锁。16.一种清洁井眼的方法，包括以下步骤：a)提供具有第一和第二连接端部以及在连接端部之间的圆柱形部分的钻杆接头；b)将支承套筒安装在连接端部之间的钻杆接头上，其中支承套筒紧靠圆柱形部分，但不破坏圆柱形部分的完整性；c)将扶正器固定在支承套筒的对端，每个扶正器与支承套筒的一部分搭接；d)将一个或多个碎屑清洁工具装在扶正器之间的套筒上，每个工具能清除井...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·莱佩尔，凯文·罗伯森，
申请(专利权)人：奥德菲尔欧洲服务有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO