使用具有可移动臂的工具将材料输送到井下制造技术

一种井下钻井工具及其使用方法，包括：主体，该主体具有限定内部容积的壁；以及至少一个臂，该至少一个臂附接到壁，该至少一个臂包括在每个臂的主体内的通道。该至少一个臂提供将内部容积连接到壁外部的流体路径，并且该至少一个臂可相对于该壁移位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有可移动臂的工具将材料输送到井下优先权要求本申请要求于2017年12月21日提交的美国专利申请No.15/849,948的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本公开涉及使用具有可移动臂的工具将材料输送到井下。
技术介绍
在烃开采中，井筒被钻入到地质地层中。在石油或天然气井钻探中，当钻井液(通常称为“泥浆”)流入一个或多个地质地层而不是返回到钻柱的环空时，会发生井漏。堵漏材料是当钻井液漏失到井下地层中时可能会被添加到钻井液的许多物质的统称。常用的堵漏材料是纤维状的(例如树皮和毛发)，薄片状的(例如塑料片)，或颗粒状的(例如地面石灰石、大理石或木材)。在石油或天然气井的钻探期间，井漏可能是一个严重的问题。井漏的后果可能是灾难性的，例如井喷。井漏的另一个可能后果是干钻，当流体从井筒被完全漏失且没有实际停止钻探时会发生此。干钻可能会破坏钻头并严重损坏井筒，甚至需要钻一口新井。干钻还会对钻柱造成严重损坏，包括卡住管道和钻机本身。出于安全和经济原因，控制钻井现场的井漏很重要。
技术实现思路
本公开描述了用于使用具有可移动臂的工具将材料输送到井下的工具和方法。可移动臂可以被铰接、被单独地控制、或者被铰接且被单独地控制。该工具和方法可以被用于将材料(例如，流体和物体)精确地输送到井下的感兴趣点，例如将堵漏材料输送到限定井筒的壁中的断层。臂可以提供通道，以将材料精确地放置到井下感兴趣区域，并且一旦被放置就引导和调节材料。这些材料可以从地面被向下泵送通过钻柱到达臂，再到感兴趣区域(例如，井下井下地层岩石中的裂纹，以及井下管件(例如套管)的裂缝。在一些实施例中，通过算法控制臂以将被泵送的物体放置到感兴趣区域中。该臂还具有对通过臂部署的物体执行调节的能力。在一个方面中，一种井下钻井工具，包括：壁主体，该壁主体限定内部容积；和至少一个臂，该至少一个臂附接到壁，且该至少一个臂包括在每个臂的主体内的通道。该至少一个臂提供将壁的主体的内部容积连接到壁外部的流体路径，并且该至少一个臂可相对于壁移位。该工具的实施例可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，壁主体包括至少一个凹部，该至少一个凹部的尺寸被设计成容纳至少一个臂。该至少一个臂可以在可旋转关节处附接到壁主体。在一些实施方式中，可旋转关节为至少一个臂提供相对于壁主体的一个自由度。在一些实施方式中，可旋转关节为至少一个臂提供相对于壁主体的多于一个的自由度。该至少一个臂可以在沿着臂的远离可旋转关节的位置处具有臂关节。磁体可以附接在至少一个臂的端部处。在一些实施方式中，至少一个臂包括第一臂和第二臂，并且第二臂限定具有与由第一臂所限定的通道的直径不同的直径的通道。在一些实施方式中，至少一个臂包括第一臂和第二臂，第一臂具有不同于第二臂的长度的长度。在一个方面中，一种方法包括：识别形成在地质地层中的井筒中的感兴趣区域；将一种或多种物体或溶液从采矿现场的地面发送到定位于感兴趣区域附近的井下接头；以及将附接到井下接头的一个或多个臂伸出，并将利用该一个或多个臂将所述一种或多种物体或溶液放置到感兴趣区域中。该方法的实施例可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，该方法还包括：使用3D成像工具软件来识别感兴趣区域。该方法可以包括：在不同类型的臂中选择臂的类型。在一些实施方式中，将一种或多种物体或溶液发送到井下包括：将一种或多种物体或溶液装载到井下接头内部并将接头下入到井下。在一些实施方式中，将一种或多种物体或溶液发送到井下包括：将该一种或多种物体或溶液沿钻柱向下泵送至定位于感兴趣区域附近的接头。该方法可以包括阻止被泵送的一种或多种溶液或物体到达钻柱的底部处的钻头，并将该一种或多种物体引导至臂。该方法可以包括调节感兴趣区域中的一种或多种物体。该一种或多种物体可以包括堵漏材料、焊接填充材料和测量工具中的一种。该方法可以包括调节，所述调节包括焊接填充材料的盘绕。在某些情况下，调节包括调节焊接填充材料的直径。在一方面中，一种井筒系统包括：壁，该壁限定形成到地质地层中的井筒；循环泵，该循环泵被构造成使流体循环通过井筒；井下钻井工具，该井下钻井工具包括限定内部容积的钻柱接头，以及附接到钻柱接头的圆周的多个臂，每个臂都包括在每个臂的主体内的通道。多个臂提供从钻柱接头的内部容积到钻柱接头外部的流体路径，并且多个臂可相对于钻柱接头移位，以调节、引导和放置物体到钻柱接头外部的感兴趣区域中；和与钻井工具通信的控制器，该控制器发送信号以控制多个臂的移动。系统的实施例可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，钻柱是为钻井工具提供电力的有线管柱。该电力还可以由集成式光纤电力传输线提供。替代地或另外地，井下电力供应单元可以为工具提供电力。在一些实施例中，电力供应单元可以是可再充电电池、能能量收集器、化学源(例如，化学反应)或物理源(例如，发条机构)。在一些实施方式中，控制器使每一个臂都独立于其它臂而被控制。这些工具和方法的优点包括除了输送流体材料之外还输送非流体材料的能力。这些工具和方法还可以将材料放置在井筒中的特定位置处。例如，这些工具和方法可以将材料施加到限定井筒的壁中的断层。与使用循环接头的系统相比，该特征提供了更大的操作灵活性，其中循环接头流体流提供从钻柱到井筒辅助管道，该辅助管道将这些流体推出进入到井筒中，但不会将流体放置在特定位置处，也没有输送固体的能力。这些工具和方法的另一个优点是，所述工具和方法可以在输送到感兴趣区域之后操纵非流体材料。如本公开中所使用的，术语“钻柱”或“管柱”是指将钻井液和扭矩传递到钻头的钻杆的管柱。工具和方法的一个或多个实施例的细节在随附的附图和以下描述中被阐述。其它特征、目的和优点将从说明书和附图以及从权利要求书变得显而易见。附图说明图1是示例性井筒循环系统的示意图；图2A-2F是具有用于将材料输送到井下的多臂工具的接头的可能构造；图3是集成到钻柱中并被部署在井下的多臂输送工具的侧视图；图4是图3的输送工具在断层附近的平面示意图；图5和图6示出了材料到井下感兴趣区域的放置；图7A和图7B是示出地面和井下多臂输送工具之间的电力控制线的示意图；图8是使用多臂输送工具的步骤的流程图；以及图9示出了可以用于实施本公开中描述的技术的计算设备和移动计算设备的示例。在各个附图中，相同的附图标记指示相同的元件。具体实施方式本公开描述了用于使用具有可移动臂的工具将材料输送到井下的工具和方法。可移动臂可以被铰接、被单独地控制或两者均可。可以使用该工具和方法将材料(例如，流体和物体)精确地输送到井下的感兴趣点，例如将堵漏材料输送到限定井筒的壁中的断层。多个臂可以提供通道，以将材料准确地放置到井下感兴趣区域，以及一旦放置就引导和调节材料。材料可以从地面被向下泵送通过钻柱到达臂，所述材料也可以在将钻柱送入井下之前被定位在工具内并在需要时被部署。用于放置物体或溶液的感兴趣区域包括井下地层岩石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下钻井工具，包括：/n主体，所述主体具有限定内部容积的壁；和/n至少一个臂，所述至少一个臂附接到所述壁，所述至少一个臂包括在每个臂的主体内的通道；/n其中所述至少一个臂提供将所述内部容积连接到所述主体外部的流体路径，以及/n其中所述至少一个臂能够相对于所述壁移位。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 US 15/849,9481.一种井下钻井工具，包括：
主体，所述主体具有限定内部容积的壁；和
至少一个臂，所述至少一个臂附接到所述壁，所述至少一个臂包括在每个臂的主体内的通道；
其中所述至少一个臂提供将所述内部容积连接到所述主体外部的流体路径，以及
其中所述至少一个臂能够相对于所述壁移位。


2.根据权利要求1所述的井下钻井工具，其中，所述壁限定至少一个凹部，所述至少一个凹部的尺寸被设计成容纳所述至少一个臂。


3.根据权利要求1所述的井下钻井工具，其中，所述至少一个臂在可旋转关节处附接到所述壁的主体。


4.根据权利要求3所述的井下钻井工具，其中，所述可旋转关节为所述至少一个臂提供相对于所述壁的一个自由度。


5.根据权利要求4所述的井下钻井工具，其中，所述可旋转关节为所述至少一个臂提供相对于所述壁的多于一个的自由度。


6.根据权利要求3所述的井下钻井工具，其中，所述至少一个臂在沿着所述臂的远离所述可旋转关节的位置处具有臂关节。


7.根据权利要求1所述的井下钻井工具，包括附接在所述至少一个臂的远端处的磁体。


8.根据权利要求1所述的井下钻井工具，其中，所述至少一个臂包括第一臂和第二臂，并且所述第二臂限定具有与由所述第一臂限定的通道的直径不同的直径的通道。


9.根据权利要求1所述的井下钻井工具，其中，所述至少一个臂包括第一臂和第二臂，所述第一臂具有不同于所述第二臂的长度的长度。


10.根据权利要求1所述的井下钻井工具，其中，所述至少一个臂包括第一臂和第二臂，并且所述第二臂具有不同于所述第一臂的长度的长度。


11.一种方法，包括：
识别限定井筒的壁中的感兴趣区域；
将一种或多种物体或溶液从采矿现场的地面发送到定位于所述感兴趣区域附近的井下接头；以及
将附接到所述井下接头的一个或多个臂伸出，并利用所述一个或多个臂将所述一种或多种物体或溶液放置到所述感兴趣区域中。


12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
使用3D成像工具软件来识别所述感兴趣区域。


13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在不同类型的臂中选择臂的类型。


14.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述一种或多种物体或溶液发送到井下包括：
将所述一种或多种物体或溶液装载到所述井下接头内部并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯赛因·阿尔巴兰尼，穆罕默德·阿尔朱兰，蒂姆西·E·莫里达克，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA