可安装在钻柱上的井眼清洁装置和方法
【专利摘要】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。
【专利说明】可安装在钻柱上的井眼清洁装置和方法
[0001] 发明背景 [000引 1.【技术领域】
[0003] 本发明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缠安装在 钻柱/钻杆段或接头圆柱形外表面上的工具装置。
[0004] 2.发明的总体背景
[0005] 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W在重 叠套管钻柱之间W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粟送并通过套管柱 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、连顶接缠和投入式止回阀）。
[0006] 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。该些化学品通常混合成胶粘的粘稠物质，而该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，因此会并且容易生镑和剥落。
[0007] 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就削。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。
[0008] 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。虽然该些器 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）之间运送生产的碳氨化合物（或从地面贯入其他流体）W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、阀口和粟等其他物品。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。
[0009] 通常，该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。石油工业的该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。
[0010] 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、打揚爪及其各 种变形。该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。
[0011] 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。该些工具用位于工具两端的螺 纹接头固定在一起。然后，该些工具或BHA再与由也具有螺纹接头的多段钻杆、钻挺、加重 钻杆、冲管或油管组成的钻柱或工作管柱固定在一起。该些螺纹接头通常为ANSI/API规 范 7-2(如 4-1/2" (11. 4cm)IF/NC50 或 3-1/2"化 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-Grant Prideco (极限扭矩、HI扭矩、润轮扭矩）、Hy化ill (模形螺纹）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。
[0012] 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。
[0013] 套管规格典型标称套管
[0014] (**所有尺寸均W英寸为单位）
[00151
【权利要求】
1. 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. -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，每个工具能清除井眼中的碎 屑； e) 将一个或多个卡箍锁定在紧挨所述扶正器的圆柱形部分，其中锁紧卡箍能防止支承 套筒沿钻杆接头纵向移动； f) 将钻杆接头加到钻柱上；及 g) 用步骤"a"至"e"的钻杆接头清洁井眼。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中在步骤"e"中，有一对所述的锁紧卡箍固定在所 述支承套筒对侧的所述圆柱形部分。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中在步骤"d"中，碎屑清洁工具是刮刀。
19. 根据权利要求16所述的方法，其中在步骤"d"中，碎屑清洁工具是磁铁。
20. 根据权利要求16所述的方法，其中在步骤"d"中，碎屑清洁工具是刷子。
21. 根据权利要求16所述的方法，其中在步骤"b"中，支承套筒包括在一起的一对支承 套筒的半个部分并进一步包括锁紧这两个半个部分。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中支承套筒的两个半个部分用螺栓接在一起。
23. 根据权利要求16所述的方法，其中锁紧卡箍包含多个沿圆周间隔开的卡瓦牙板， 所述卡瓦牙板将钻柱接头圆柱段与所述卡瓦接合。
24. 根据权利要求23所述的方法，进一步包括用对开式锥体圈包住卡瓦牙板。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中所述卡瓦牙板和所述对开式锥体圈具有相应形 状的斜面，并进一步包括将所述卡瓦牙板和所述圈的所述斜面接合。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中所述锁紧卡箍具有连接对开式锥体圈的张紧套 筒，并进一步包括使张紧套筒相对对开式锥体圈转动以迫使斜面在接合一起。
27. 根据权利要求16所述的方法，其中锁紧卡箍不与支承套筒联锁。
28. -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，每个工具能清除井眼中的碎 屑； e) 将卡箍锁定在紧挨所述扶正器的圆柱形部分，其中锁紧卡箍能防止支承套筒沿钻杆 接头纵向移动； f) 将接头从水平位置转移到垂直位置，再到紧挨钻柱的地方； g) 将钻杆接头加在钻柱上；及 h) 用步骤"a"至步骤"e"的钻杆接头清洁井眼。
29. -种清洁具有钻台、钻头的油井的方法，包括以下步骤： a)在钻杆存放架上提供钻杆接头，所述接头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； b)当钻杆接头支承在存放架时，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，每个工具能清除井眼中的碎 屑； e) 将一个或多个卡箍锁定圆柱形部分，其中每个卡规紧挨所述扶正器，所述锁紧卡箍 能防止支承套筒沿钻杆接头纵向移动； f) 将接头从存放位置转移到垂直位置，再到紧挨钻柱的地方； g) 步骤"b"至"f"后，将钻杆接头加到钻柱上；及 h) 用钻柱和步骤"a"至步骤"e"的钻杆接头的组合清洁井眼。
30. -种由碎屑清洁元件组成的井眼清洁工具，其中清洁元件包含一段采用整体结构 的拉刀，所述拉刀总体上为圆柱形并具有多个外部刮齿，所述刮刀包含一个沿拉刀长度方 向的纵向切口。
31. -种井眼清洁工具，包括碎屑清洁元件，所述碎屑清洁元件包括一段采用整体结构 的拉刀，所述拉刀总体上为圆柱形并具有多个外部刮齿，所述刮刀包含一个沿拉刀长度方 向的纵向切口。
32. 本发明基本上如以上所公开和描述。
【文档编号】E21B37/02GK104487650SQ201380022475
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】西蒙·莱佩尔, 凯文·罗伯森 申请人:奥德菲尔欧洲服务有限公司