多流體鉆井系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開一種多流體鉆井系統(tǒng)(10)，用于鉆取孔或井(11)。系統(tǒng)(10)被聯(lián)接到雙壁鉆柱(12)。鉆柱(12)被配置為實現(xiàn)第一流體(14)和第二流體(16)的分離流。系統(tǒng)(10)具有錘(22)和井下馬達(24)。錘(22)和馬達(24)兩者均由鉆柱(12)支撐并被聯(lián)接到鉆柱(12)。馬達(24)在錘(22)的上孔。錘(22)被布置為使得當由鉆柱(12)支撐時，第一流體(14)在流動通過鉆柱(12)時能流動到錘(22)并供給動力至錘(22)。由于馬達(24)被設(shè)置在錘(22)與鉆柱(2)之間，第一流體(14)還能夠流動通過馬達(24)。為此，馬達(24)具有通道(25)以使得第一流體能夠從鉆柱(12)流動到錘(22)。通道(25)用作第一流體(14)的流動路徑或?qū)Ч艿囊徊糠帧?br>【專利說明】
多流體鉆井系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]公開一種用于在地面鉆孔的系統(tǒng)和方法?？桌缈蔀榈幌抻谟糜谔細浠衔锏奶綔y或生產(chǎn)孔或者通向地下的地熱資源的入口，或廢物存儲孔。
【背景技術(shù)】
[0002]很多類型的地面鉆井系統(tǒng)可用于在特定地面條件下鉆取特殊用途的孔。一個范圍的井下鉆井系統(tǒng)利用加壓流體來輔助推進鉆。流體可用于或者驅(qū)動聯(lián)接到關(guān)聯(lián)的鉆柱的鉆機工具，或者從正鉆取的孔沖洗鉆井開鑿物，或者兩者。流體可為諸如空氣或氮氣的氣體、諸如水或鉆井泥漿的液體/料漿、或者氣體和液體的組合。
[0003]為了油氣探測和生產(chǎn)，通常使用由諸如鉆井泥漿的高比重流體驅(qū)動的井下馬達來向附接的旋轉(zhuǎn)鉆頭提供旋轉(zhuǎn)。泥漿還可用于將開鑿物從孔中清除并提供井下壓力控制。另夕卜，如果需要的話，通過泥漿馬達的泥漿的體積流率可足夠用來壓井(kill a well)。然而，就在堅硬材料中鉆取特別是定向的井(即，非垂直孔)而言，存在局限性。這種局限性由于不能應用足夠的井下下拉或鉆壓(WOB)來破裂巖石并以經(jīng)濟的速率推進鉆井而產(chǎn)生。
[0004]在堅硬材料中穿孔的局限性可通過使用潛孔錘(DTH)而克服。DTH錘由流體驅(qū)動。雖然空氣為常用的驅(qū)動流體，但是其不能夠?qū)崿F(xiàn)對井下和地面壓力的控制。而且，經(jīng)常不可能根據(jù)當前井下環(huán)境提供具有期望壓力和容積的空氣，以形成足夠的壓力差來有效地驅(qū)動錘。
[0005]代替空氣，水和諸如鉆井泥漿的添加物可被用于驅(qū)動錘。這能夠?qū)崿F(xiàn)提供較高的鉆井壓力以抵抗高的地面壓力。然而，由于其固有屬性，鉆井泥漿快速磨損錘的內(nèi)表面，導致需要頻繁替換。平穩(wěn)推進(tripping)鉆柱涉及非常耗時的過程。而且，在危險的超壓條件的情況下，常規(guī)錘鉆不能實現(xiàn)充分的體積流率來壓井(即，快速溢出井來控制或停止氣體的流動和其它危險的井下條件)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]寬泛而言，公開一種鉆井系統(tǒng)和方法，利用多種流體來驅(qū)動分離的井下設(shè)備。分離的井下設(shè)備可包括錘和井下馬達。錘鉆頭被附接到錘并且錘在馬達的下游。鉆井系統(tǒng)被聯(lián)接到鉆柱的下孔端部。鉆柱被布置為能夠?qū)崿F(xiàn)第一流體和第二流體的分離且獨立的流動。第一流體用于供給動力到錘。第二流體用于供給動力到馬達。兩種流體可為液體。液體可以并且通常將具有不同的特性。不同可在于它們的比重、粘性、流變性、壓力和流速中的一種或多種。
[0007]井下馬達可用于旋轉(zhuǎn)錘。然而，還可能使第二流體停止流動到井下馬達，在這種情況下，馬達不再旋轉(zhuǎn)錘。在那種情況下，錘的旋轉(zhuǎn)可通過例如利用表面回轉(zhuǎn)臺或旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)鉆柱來提供。在另一替代方式中，扭矩可通過井下馬達和表面回轉(zhuǎn)臺或旋轉(zhuǎn)頭提供至鉆頭。
[0008]轉(zhuǎn)向接頭或替代物可提供在鉆柱的下孔端部與錘之間。因此，轉(zhuǎn)向接頭或替代物可或者在鉆柱的端部與馬達之間，或者在馬達與錘之間。然而，在一可選實施例中，井下馬達可以通過并入內(nèi)置可調(diào)節(jié)彎曲部實現(xiàn)自身可轉(zhuǎn)向。
[0009]系統(tǒng)被配置為使得第二流體可流過錘鉆頭的面被排放至正鉆取的孔中。替代地，第二流體可從靠近鉆頭面的位置或者從錘鉆的上孔位置排放至孔中。
[0010]多流體的使用使得能夠通過適當?shù)剡x擇流體來滿足它們特定的要求而優(yōu)化所述系統(tǒng)和方法。例如，第一流體可在動力、速度、效率和壽命方面被優(yōu)化用于操作錘。另一方面，第二流體在用于操作馬達方面，和，以其自身或者與操作錘以后被排出到所鉆孔中的第一流體混合，用于清除鉆井開鑿物、維持孔穩(wěn)定性以及提供期望的井下壓力條件等方面可被優(yōu)化。第二流體可選擇的參數(shù)或特性包括但不限于上孔速度、粘性和比重。
[0011]第一流體可表示為“動力流體”，因為這是為驅(qū)動潛孔錘鉆提供動力的流體。動力流體流動通過錘的端口配置裝置(porting arrangement)以使循環(huán)沖擊錘的錘鉆頭的活塞進行往復運動。在各個實施例中，第一流體可包括液體、氣體或其組合，諸如但不限于:水、油、空氣、氮氣或其混合物。
[0012]第二流體除了提供動力至馬達之外還具有在各種環(huán)境下或者可同時執(zhí)行或者可單獨執(zhí)行的其它功能。例如，第二流體可作為沖洗流體以將開鑿物從所鉆孔中特別是從錘鉆頭的鉆頭面附近沖走。第二流體還可用于控制井下壓力。為此，第二流體還可表示為“沖洗流體”或“控制流體”。第二流體在大多數(shù)情況下為液體，諸如但不限于:水、鉆井泥漿或例如在危險的超壓條件下，水泥/泥漿。在水被用作第二流體的情況下，如果水自身攜帶大量微粒物質(zhì)，對錘的運行壽命沒有重大影響。即臟水可用于操作馬達。而清潔水優(yōu)選用于錘。
[0013]在第一方面，公開一種多流體鉆井系統(tǒng)，能夠聯(lián)接到鉆柱的端部，被配置為實現(xiàn)第一流體和第二流體的分離流，系統(tǒng)包括:
[0014]錘，錘被布置為使得當由鉆柱支撐時，流動通過鉆柱的第一流體能夠供給動力至錘；以及
[0015]馬達，馬達被配置為使得當由鉆柱支撐時，流動通過鉆柱的第二流體能夠流動通過馬達并供給動力至馬達；
[0016]馬達被聯(lián)接到錘并被布置用于當?shù)诙黧w流動通過馬達時旋轉(zhuǎn)錘。
[0017]在第二方面，公開一種多流體鉆井系統(tǒng)，包括:
[0018]鉆柱，鉆柱被配置為實現(xiàn)第一流體和第二流體的分離流；
[0019]錘，錘由鉆柱支撐并與鉆柱流體聯(lián)通，其中第一流體能夠供給動力至錘；
[0020]馬達，馬達由鉆柱支撐并與鉆柱流體聯(lián)通，其中第二流體能夠流動通過馬達并供給動力至馬達，馬達被布置用于旋轉(zhuǎn)錘。
[0021 ]在第三方面，公開一種鉆孔方法，包括:
[0022]將馬達聯(lián)接到錘，馬達能夠旋轉(zhuǎn)錘鉆；
[0023]將第一流體輸送到錘，以實現(xiàn)錘循環(huán)沖擊正鉆取的孔的趾部；以及
[0024]將第二流體與第一流體隔離地輸送到馬達以使得馬達能夠旋轉(zhuǎn)錘。
【附圖說明】
[0025]盡管任意其它形式可落入如
【發(fā)明內(nèi)容】
中提出的系統(tǒng)和方法的范圍內(nèi)，但是現(xiàn)在將參照附圖僅通過示例的方式描述特定實施例，附圖中:
[0026]圖1為公開的多流體鉆井系統(tǒng)的第一實施例的示意性圖示；
[0027]圖2為公開的多流體鉆井系統(tǒng)的第二實施例的示意性圖示；
[0028]圖3為公開的多流體鉆井系統(tǒng)的第三實施例的示意性圖示；
[0029]圖4為公開的多流體鉆井系統(tǒng)的第四實施例的示意性圖示；以及
[0030]圖5為公開的多流體鉆井系統(tǒng)的第五實施例的示意性圖示。
【具體實施方式】
[0031]圖1例示公開的用于鉆取孔或井11的多流體鉆井系統(tǒng)10的一個實施例。系統(tǒng)10聯(lián)接到雙壁鉆柱12。鉆柱12被配置為實現(xiàn)由圓圈描繪的第一流體14和由箭頭描繪的第二流體16的分離流。在這種情況下，第一流體14沿鉆柱12的外部環(huán)狀路徑或通道18流動，而第二流體16流動通過內(nèi)部通道或流動路徑20。系統(tǒng)10包括錘22和井下馬達24。錘22和馬達24兩者均由鉆柱12支撐并聯(lián)接到鉆柱12。馬達24在錘22的上孔。
[0032]錘22被布置為使得當由鉆柱12支撐時，第一流體14在流動通過鉆柱12時能流動到錘22并供給動力至錘22。由于馬達24被設(shè)置在錘22與鉆柱12之間，第一流體14還能夠流動通過馬達24。為此，馬達24具有通道25以使得第一流體能夠從鉆柱12流動到錘22。通道25用作第一流體14的流動路徑或?qū)Ч艿囊徊糠帧?br>[0033]錘22為大致常規(guī)構(gòu)造并且除其它特征之外包括錘鉆頭26、活塞28和中心管30。錘22還包括端口配置裝置(未示出)，第一流體14流動通過該端口配置裝置。端口配置裝置包括形成在活塞28上以及端口套管(未示出)的內(nèi)圓周表面上的多個表面?；钊?8通過流體14穿過搬運裝置的動作被促使沿中心管30往復運動。這將沖擊力提供到鉆頭26。流體14于是大致在鉆頭26的外部與錘22的外殼32之間被排出。
[0034]馬達24通過第二流體16的流動而驅(qū)動。第二流體16當穿過馬達24時促使馬達24中的轉(zhuǎn)子(未示出)相對于相應的定子(未示出)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子被聯(lián)接到錘22。因此，當流體16穿過馬達24時，包括關(guān)聯(lián)的錘鉆頭26的錘22旋轉(zhuǎn)。
[0035]在該實施例中，第二流體16被促使流動通過中心管30并隨后通過錘鉆頭26中的內(nèi)部通道。該通道通往一個鉆頭面34。流體16于是能夠流過鉆頭面34并隨后在正被系統(tǒng)10鉆取的孔/井11中向上返回。流體14和16隨著它們在孔、井11中向上返回而混合。
[0036]圖2例示公開的系統(tǒng)1a的第二實施例。上圖1中使用的用于描述系統(tǒng)10的特征的相同的附圖標記在圖2中被用于指示系統(tǒng)1a的相同的特征。系統(tǒng)1a實質(zhì)上與系統(tǒng)10相同，然而，在該實施例中，第一流體14流動通過內(nèi)部通道20而第二流體16穿過環(huán)狀通道18。因此，系統(tǒng)1a還包括在鉆柱12與馬達24之間的轉(zhuǎn)換接頭35。轉(zhuǎn)換接頭35使第一流體14和第二流體16從鉆柱12到馬達24的流動路徑交叉以使:第二流體16保持流動通過馬達24中的通道25并且隨后通過錘22的內(nèi)管30，并且第一流體14被引導至錘22的搬運裝置。
[0037]圖3例示被指定為1b的公開的系統(tǒng)的另一實施例。上圖1中使用的用于描述系統(tǒng)10的特征的相同的附圖標記在圖3中被用于指示系統(tǒng)1b的相同的特征。系統(tǒng)1b與系統(tǒng)10的不同僅在于用于第二流體16的出口或離開點。在系統(tǒng)1b中，第二流體16在錘22的上孔附近離開系統(tǒng)10。這通過在馬達24中提供端口 36而實現(xiàn)，其使得第二流體16能夠在錘22的上孔流出馬達24并流入正鉆取的孔中。在該實施例中，第一流體14繼續(xù)流動通過馬達24并流動到錘22以促使活塞28的往復運動并因此為錘鉆頭26提供沖擊力。流體14從外部殼體32與鉆頭26之間離開系統(tǒng)10b。再次，流體14和16兩者將在孔11中混合并向上流動以將鉆井開鑿物帶到表面。
[0038]圖4描繪被指定為1c的另一實施例。系統(tǒng)1c為系統(tǒng)1b的變型。變型在于端口36的細微的重新構(gòu)造以及外部護罩38的增加。護罩38在錘22的外部殼體32上延伸。護罩38和外部殼體32被構(gòu)造以形成其間的環(huán)狀流動路徑40。端口 36被設(shè)置用于引導流體16穿過流動路徑40流動。第二流體16于是在鄰近錘鉆頭26的頭部但在鉆頭面34的上游離開系統(tǒng)10c。第一流體14也從外部殼體32的較低端部與錘鉆頭26之間離開系統(tǒng)10c。因此，在這種情況下，流體14和16兩者均從鉆井系統(tǒng)1c上大致相同的位置離開并向上流動以將鉆井開鑿物攜帶到表面。
[0039]圖3和圖4中所示的系統(tǒng)1b和1c中的每個分別可以被進一步修改，以促使流體16實質(zhì)上繞過馬達24并因此被直接栗入正鉆取的孔中而不是操作馬達。為了將系統(tǒng)1b和1c修改為以這種方式操作，均需要另外的離開端口 42。端口 42在端口 36的上游。
[0040]在這些修改的實施例中，端口 36和42中每個還分別提供有閥37和43。閥37和43可選擇性地且獨立地打開和關(guān)閉。
[0041 ] 通過關(guān)閉在上游端口 42中的閥43并打開在下游端口 36中的閥37，系統(tǒng)1b和1c如上述那樣操作。然而，如果端口 36中的閥37關(guān)閉而端口 42中的閥43打開，于是流體16被促使基本繞過馬達24并直接流動至正鉆取的孔中。因此，馬達24將為錘22提供即使有也是極少的旋轉(zhuǎn)扭矩。在那種情況下，錘22以及相應的錘鉆頭26的旋轉(zhuǎn)可通過孔外旋轉(zhuǎn)頭或聯(lián)接到鉆柱12的轉(zhuǎn)盤提供。在兩種情況下，流體16均將被栗入孔/井11中。
[0042]圖5示出在此被指定為1d的公開的系統(tǒng)的另一實施例。上圖1中使用的用于描述系統(tǒng)10的特征的相同的附圖標記在圖5中被用于指示系統(tǒng)1d的相同的特征。系統(tǒng)與之前的系統(tǒng)1-1Oc的不同在于包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)50。轉(zhuǎn)向機構(gòu)50在該實施例中被例示為設(shè)置在錘22與馬達24之間。然而，在替代實施例中，轉(zhuǎn)向機構(gòu)50可位于鉆柱12的端部與馬達24之間。然而，通常優(yōu)選使轉(zhuǎn)向機構(gòu)盡可能靠近鉆頭面34。采用這種最簡單的形式，轉(zhuǎn)向機構(gòu)可作為彎曲的外殼被并入馬達24中或者通過利用彎曲接頭或偏心穩(wěn)定器并入馬達24中。因此，盡管轉(zhuǎn)向機構(gòu)50被示出為與馬達24分離，但是其可作為馬達24的部分并入。
[0043]轉(zhuǎn)向機構(gòu)50的提供使得鉆井系統(tǒng)1d能夠被用于定向鉆井。這樣，當鉆取孔的直線段時(例如，在彎曲段之前和之后)，通過旋轉(zhuǎn)鉆柱12來旋轉(zhuǎn)錘22/錘鉆頭26ο在一實施例中，當期望改變鉆井的方向時，第二流體16通過鉆柱12被輸送至馬達24。這將激活轉(zhuǎn)向機構(gòu)相對于鉆柱12的軸線改變錘22及與錘關(guān)聯(lián)的錘鉆頭26的方向。一旦已經(jīng)鉆取合適的彎曲部，第二流體16的輸送可停止并且再次利用例如旋轉(zhuǎn)頭或轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆柱12來提供旋轉(zhuǎn)。然而，其它已知的彎曲替代機構(gòu)或可轉(zhuǎn)向替代機構(gòu)/接頭可用于提供正鉆取的孔/井11的定向控制，其不需要停止第二流體16的流動來激活。實際上，這在大多數(shù)情況下受到青睞，以維持期望的井下壓力和持續(xù)沖洗以及孔/井11的穩(wěn)定。
[0044]轉(zhuǎn)向機構(gòu)50可被引入至如上描述的系統(tǒng)10a、10b和1c中的每個中。特別當結(jié)合具有閥控制端口 36和42的修改形式的系統(tǒng)1b或1c使用時，不管是否在孔/井11中形成彎曲部或轉(zhuǎn)彎部，維持第二流體16進入孔/井11的流動是可能的。在全部實施例中，轉(zhuǎn)向機構(gòu)可作為馬達24的部分并入。
[0045]在每個上面描述的實施例中，第一流體14可為氣體或液體(S卩，可壓縮或不可壓縮流體)。如果孔深和壓力差能夠允許空氣以足夠的壓力和流動速率/體積被輸送以操作錘22，第一流體16可以為諸如空氣的氣體。替代地，第一流體14可為液體(S卩，不可壓縮流體)，諸如但不限于水。在鉆取深孔以便提供壓差來操作錘22時，這可能是有利的。在涉及操作或供給動力至錘22的第一流體14的上下文中的術(shù)語“7K”意指清潔水或具有可接受的少量小顆粒物的相對清潔的水。例如，水可以具有5μ純度。這將與臟水或泥漿區(qū)分開來，臟水或泥漿本質(zhì)上為與顯著大量相對大的顆粒物混合的水。確實已知使用泥漿至井下錘。然而，這種錘具有短的使用壽命，因為泥漿對于錘的內(nèi)部設(shè)備且特別是搬運表面具有研磨作用。這導致性能的快速降級并需要經(jīng)常地更換錘22。
[0046]與第一流體14隔離地流動的第二流體16可被選擇，除了為提供動力以驅(qū)動馬達24之外，還具有控制井下條件、向鉆頭面34提供潤滑并從孔/井11沖洗出開鑿物的特性。流體16可為但不限于氣體、水、臟水、鉆井泥漿、鉆井添加物、潤滑劑以及這些中兩個或更多個的組合。
[0047]盡管第一流體14在控制井下壓力條件方面不重要，但是當選擇第二流體16以使流體14和16的混合物提供期望的井下壓力條件時可考慮其密度和粘性。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選擇或修改第二流體16的特性以提供期望的井下條件，考慮但是不要求第一流體14的任何改變。
[0048]在檢測到危險狀態(tài)的情況下，能夠提供足夠容量和流速的第二流體16以壓井。這被提出，是由于與傳統(tǒng)流體錘相比，第二流體16的傳輸方式提供了實質(zhì)上更大量的液體。
[0049]上述系統(tǒng)1-1Od實現(xiàn)了一種利用流體操作錘22與相鄰的提供扭矩的流體操作馬達在地下鉆取孔或井的方法。分離的流體14和16被用于驅(qū)動錘22和馬達24。流體可與當前的井下條件和/或與錘和/或馬達24的優(yōu)化操作方式相匹配。流體14和16可利用雙重循環(huán)流體入口轉(zhuǎn)環(huán)(swivel)被栗入鉆柱12的上孔端部。上面描述的系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)的鉆井方法的實施例特別但不排外地適于在堅硬的地面構(gòu)造中鉆取油氣或地熱井、或鉆取非常深的孔，例如超過5000m的深度。特別地，公開的系統(tǒng)和方法的實施例，使得使用潛孔錘形式的井下鉆井工具非常適合于在堅硬材料上鉆井，盡管由于鉆井工具的壽命與控制井下壓力和維持孔穩(wěn)定性之間的權(quán)衡，該鉆井工具在鉆取油氣時不受青睞。例如，為了用臨界壓力鉆井，當使用常規(guī)井下錘時，可能需要用相對高比重的流體操作錘。這將需要使用泥漿或料漿來驅(qū)動錘。然而，由于其本性，泥漿或料漿將包含研磨并磨損錘的顆粒。結(jié)果，需要更經(jīng)常地平穩(wěn)推進鉆柱以便替換磨損的錘。當孔為數(shù)千米深時，鉆柱的平穩(wěn)推進可能花費或超過24小時。然而，如果使用較低比重的錘驅(qū)動流體，則可能喪失提供特定壓力條件的能力。所述系統(tǒng)和方法的實施例使得工作和沖洗流體的參數(shù)和特性能夠單獨提供并控制，由此使得能夠最大化井下工具的效率和壽命，且同時也提供對井下壓力和孔穩(wěn)定性的控制。
[0050]目前公開的系統(tǒng)和方法的實施例使用兩個分離的流體一直流至鉆柱12的底部，并且在很多實施例中至井/孔11的底部。因此，流體14和16將在鉆頭面34或非?？拷@頭面34(SP，在井11的底部)處混合。這實現(xiàn)良好控制，并具有最佳效果和安全性，而且能夠在鉆頭面或非?？拷@頭面處混合兩種流體。
[0051 ]第一流體14與第二流體16之間的比率可在10/90與30/70之間。也就是，10%的第一流體16和90%的第二流體18。這意味著例如在使用5.5英寸鉆管鉆取8.5英寸井期間，公開的錘22的實施例將使用10%至30%的總井容積用作第一流體16。
[0052]著眼于流體容積和壓力方面，舉例來說，期望用于鉆井以及提升鉆井開鑿物的流體的總體積為在5000psi的壓力下每分鐘栗送1000升。錘22將每分鐘使用該總體積中的100至300升。第二流體在大約4000ps i下栗浦并且流動速率將為每分鐘900至700升。
[0053]因此，公開的系統(tǒng)和方法的實施例對比于正常操作的水錘是非常有效率的。在可比的井下環(huán)境和深度中，正常操作的水錘將典型地使用超過1000升每分鐘并高達2000升每分鐘。這實質(zhì)上多于公開的系統(tǒng)和方法的實施例的100-300升每分鐘。
[0054]在公開的系統(tǒng)和方法中，用于馬達和錘的分離的流體流實現(xiàn)了鉆井過程的“調(diào)整”，其中錘鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度/扭矩以及沖擊能量能夠得到分別控制。錘鉆頭26的旋轉(zhuǎn)速度/扭矩可通過控制驅(qū)動馬達24的第二流體16的流量和其它特性來控制。錘鉆頭26的沖擊能量可通過控制第一流體14的流和其它特性來控制。因此，例如，能夠用較低鉆頭旋轉(zhuǎn)速度和較高鉆頭沖擊能量沖擊速度、或較高鉆頭旋轉(zhuǎn)速度和較低鉆頭沖擊能量、或鉆頭旋轉(zhuǎn)速度和鉆頭沖擊能量的事實上更一般的任意組合來鉆井。
[0055]馬達24可為葉片式或渦輪式馬達。這種馬達具有聯(lián)接到錘22以旋轉(zhuǎn)錘22的中心驅(qū)動軸。中心驅(qū)動軸具有形成通道25的軸孔。替代地，驅(qū)動軸可提供有軸孔和形成通道25的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)非耦合套管。
[0056]所述系統(tǒng)和方法的實施例可在陸地或海上鉆機上使用。在所附權(quán)利要求書中以及本發(fā)明的前述描述中，除了上下文由于明確的語言或必要的暗示另有所指，詞語“包括”及諸如“包含”或“含有”的變型以包括的含義被使用，即，特指所闡述的特征的存在，但是不排除存在或增加所公開的系統(tǒng)和方法的各個實施例中的另外特征。
【主權(quán)項】
1.一種多流體鉆井系統(tǒng)，能夠聯(lián)接到鉆柱的端部，實現(xiàn)第一流體和第二流體的分離流，系統(tǒng)包括: 錘，錘被布置為使得當由鉆柱支撐時，流動通過鉆柱的第一流體能夠供給動力至錘；以及 馬達，馬達被配置為使得當由鉆柱支撐時，流動通過鉆柱的第二流體能夠流動通過馬達并供給動力至馬達； 馬達被聯(lián)接到錘并被布置用于當?shù)诙黧w流動通過馬達時旋轉(zhuǎn)錘。2.一種多流體動力鉆井系統(tǒng)，包括: 鉆柱，鉆柱被配置為實現(xiàn)第一流體和第二流體的分離流； 錘，錘由鉆柱支撐并與鉆柱流體聯(lián)通，其中第一流體能夠供給動力至錘； 馬達，馬達由鉆柱支撐并與鉆柱流體聯(lián)通，其中第二流體能夠流動通過馬達并供給動力至馬達，馬達被布置用于旋轉(zhuǎn)錘。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井系統(tǒng)，其中錘被提供有錘鉆頭，并且第一流體被引導通過鉆井系統(tǒng)以從鄰近錘鉆頭處離開鉆井系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的鉆井系統(tǒng)，其中錘被提供有錘鉆頭，并且第二流體被引導通過鉆井系統(tǒng)以離開鉆井系統(tǒng)，從而流動橫過錘鉆頭的鉆頭面。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的鉆井系統(tǒng)，其中錘被提供有錘鉆頭，并且第二流體被引導通過鉆井系統(tǒng)以從錘鉆頭的鉆頭面的孔上行離開鉆井系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆井系統(tǒng)，包括位于錘上方并終止于鉆頭面的上孔的護罩，并且其中第二流體從護罩的下孔的端部離開鉆井系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的鉆井系統(tǒng)，包括與馬達關(guān)聯(lián)的端口裝置，用于選擇性地在將實質(zhì)性動力施加到馬達之前或在將動力施加到馬達之后促使第二流體流動至正鉆取的孔中。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的鉆井系統(tǒng)，其中第一流體在形成于鉆柱中的環(huán)狀流動路徑中流動并且第二流體在被環(huán)狀流動路徑圍繞的內(nèi)部流動路徑中流動。9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的鉆井系統(tǒng)，其中第一流體在形成于鉆柱中的內(nèi)部路徑中流動并且第二流體在鉆柱中的環(huán)狀流動路徑中流動，其中環(huán)狀流動路徑圍繞內(nèi)部流動路徑。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的鉆井系統(tǒng)，包括聯(lián)接在鉆柱與錘之間的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鉆井系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)向機構(gòu)位于馬達與錘之間；或并入馬達中。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆井系統(tǒng)，包括被布置為通過向鉆柱施加扭矩來旋轉(zhuǎn)錘的上部旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。13.一種鉆孔方法，包括: 將井下馬達聯(lián)接到錘，井下馬達能夠旋轉(zhuǎn)錘； 將第一流體輸送到錘，以實現(xiàn)錘循環(huán)沖擊正鉆取的孔的趾部；以及 將第二流體與第一流體隔離地輸送到井下馬達以使得井下馬達能夠旋轉(zhuǎn)錘。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括引導第一流體在操作錘之后進入孔中。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，包括引導第二流體從下列位置中的至少一個進入孔中:橫過錘的鉆頭的鉆頭面;鉆頭面的上孔;和錘的上孔。16.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一項所述的方法，包括使用聯(lián)接到錘的轉(zhuǎn)向機構(gòu)來促使改變正鉆取的孔的方向。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括在改變正鉆取的孔的方向時操作井下馬達以旋轉(zhuǎn)錘。
【文檔編號】E21B1/00GK106062299SQ201680000707
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年1月8日
【發(fā)明人】沃倫·斯特蘭奇, 伊恩·斯皮爾
【申請人】斯特拉達設(shè)計有限公司