CN103477029B - 自推进式同步平台 - Google Patents

Abstract

一种移动式钻井钻机系统包括：自推进式平台，所述自推进式平台支撑在第一井眼地点处的钻井钻机和在第二井眼地点处的完井钻机；至少两个防喷器；和防喷器运送装置，所述防喷器运送装置用于将所述防喷器中的一个运送到第三井眼地点。一种对多个井眼进行钻井和完井的方法包括以下步骤：提供移动式钻井钻机系统；将防喷器安装在所述第一井眼地点处并且将另一个防喷器安装在第二井眼地点处；使用钻井钻机在所述第一井眼地点处钻出一井眼，同时使用完井钻机在第二井眼地点处对一井眼完井；使用防喷器运送装置将所述防喷器中的一个从第二井眼地点运送至第三井眼地点；和使平台运动，以使得所述钻井钻机定位在所述第三井眼地点处。

Description

自推进式同步平台

相关案例

不适用

技术领域

本发明涉及用于在陆地上钻出井眼的方法和系统。更特别地，本发明涉及用于从单个平台对多个井眼进行钻井、完井或者其它操作的方法和系统。还更特别地，本发明涉及从单个平台针对多个井眼同时进行多种操作以及在使得平台所述多种操作之间前进。

背景技术

在钻井场所处具有多个井眼不是罕见的。由于钻井钻机和其操作所需的费用，为了便于维护已完成的井，通常期望使得钻机包括其所有设备在内从一口井运动到另一口井。在过去，必须拆卸钻井结构，这需要放下井架、将钻井结构运动到交替井，然后重新组装钻井结构。这种处理需要相当大的成本和人力，并且导致昂贵设备的停机时间。

因此，期望提供一种系统，所述系统可减小各步骤之间的循环时间并且由此削减操作的总成本。

发明内容

根据本发明的优选实施例，提供了一种移动式钻井钻机系统，其包括：自推进式平台，所述平台支撑在第一井眼地点处的钻井钻机和在第二井眼地点处的完井钻机；至少两个防喷器；和防喷器运送装置，所述防喷器运送装置用于在不使平台运动的情况下将防喷器中的一个运送到第三井眼地点。在优选实施例中，防喷器运送装置将防喷器从第二井眼地点运送到第三井眼地点。

在其它优选实施例中，本发明包括一种用于对多个井眼进行钻井和完井的方法，所述方法包括以下步骤：a）将根据前述段落所述的系统定位在期望地点处；b）将防喷器中的一个安装在所述第一井眼地点处并且将防喷器中的另一个安装在第二井眼地点处；c）使用钻井钻机在第一井眼地点处钻出一井眼，同时使用完井钻机在第二井眼地点处下入套管；d）使用防喷器运送装置将防喷器中的一个从第二井眼地点运送到第三井眼地点；和e）使平台运动，以使得钻井钻机定位在第三井眼地点处。

在一些实施例中，在步骤e）之后将完井钻机定位在第一地点处。所述方法还可以包括重复步骤b）-e），其中，第二井眼位置、第三井眼位置和第四井眼位置分别替代第一井眼位置、第二井眼位置和第三井眼位置。

如在本说明书和权利要求中所使用的，以下术语将具有以下含义：

“钻井钻机”将指的是能够在钻井操作期间支持钻井系统的任何系统；

“完井钻机”将指的是能够支持完井操作的任何系统，所述完井操作包括但不限于：下入套管、固井、钢丝绳操作（wirelineoperations）、射孔和/或压裂。“完井操作”和“完井”将同样地表示上述操作中的任一种。类似地，提及完井将理解为包括裸井完井。

附图说明

为了更加详细地理解本发明，将参照附图，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的系统的示意性侧视图；

图2是当从地表观察时根据本发明的一个实施例的平台的子结构的示意性仰视图；

图3是根据本发明的一个实施例的平台的示意性俯视图；和

图4是根据本发明的一个实施例的平台的示意性端视图。

具体实施方式

最初参照图1和图2，根据本发明的一个实施例的系统10包括安装在多个支撑件14上的平台12。如下文所讨论的那样，支撑件14优选地能够使得系统10从一口井横向运动到下一口井。钻井钻机16和完井钻机18连同控制室或者“仪器车（doghouse）”56以及用附图标记58示意性表示的各种辅助设备一起被支撑在平台12上。根据期望，可提供一条或多条“坡道（catwalks）”59（图3），以获得在平台12和附近设备之间的通道。

系统10包括用于使平台12运动的运动装置15，所述运动装置15优选地安装在支撑件14上或者形成为支撑件14的一部分，以使得平台12可作为一个单元运动。支撑件14和运动装置15优选地构造成使得它们不干扰平台下方的工作区域。运动装置15可以是能够支撑平台12、钻机16、18和任何辅助设备的重量并且使它们前进的任何适当结构。在一些实施例中，运动装置15可以包括液压行走木板或梁、滑架、拖运器、轨道、轮、连续或履带式导轨或者任何其它适当的机构。在一些实施例中，平台12通过在提升整个平台并且使其向前“行走”时且在将其在下一个地点被放下之前支撑整个平台而前进。用于使得钻机向前“行走”的系统是已知的并且可在商业上获得，例如可从俄勒冈州的希尔斯堡的ColumbiaIndustriesLLC获得的ColumbiaRigWalkingsystem（Columbia钻机行走系统）和可从德克萨斯州的休斯敦的Patterson-UTIEnergy,Inc.获得的ApexWalking^TMRig（ApexWalking^TM钻机）。

系统10可以是自推进式的或者由外部驱动系统推进。优选地，平台优选地在不需要拆卸任何主要结构的条件下完整运动。在优选实施例中，平台12是自推进式的。

通常与钻井操作和完井操作有关联的辅助设备58（诸如，泥浆罐、分离器、泵、管道处理设备等）优选地安装并且构造成使用对平台上的辅助设备的传统布局而随着平台一起移动。在可替代的实施例中，可以采用脐带式系统，在该脐带式系统中，辅助设备被容纳在没有安装在运动平台上的主要复合体（maincomplex）中。

在优选实施例中，辅助设备在两台钻机16、18之间共用，这允许与操作两台完井钻机系统相比所需的辅助设备数量减少30-40%。因此，例如，本系统可以需要三台泵而不是四台泵以及需要一个罐系统而不是两个罐系统。然而，应当指出的是，在大多数调整环境中，典型地需要两个独立的防喷器系统（包括蓄能器等）。

钻井钻机16可以是诸如本领域中已知的任何传统的钻井钻机。钻井钻机16优选地能够以自动模式或者半自动模式操作，并且优选地装配有如本领域中已知的所有必需的操作和安全设备。

完井钻机18可以是诸如传统地用于进行完井和/或修井的任何钻机。完井钻机18优选地能够下入套管和其它管状件、固井、进行钢丝绳操作等，并且优选地装配有如本领域中已知的所有必需的操作和安全设备。

在一些优选实施例中，钻机16、18中的至少一个能够相对于平台运动。因此，在优选实施例中，在井之间的间隔不相等的情况下，提供位置调整装置（未示出）以用于调整完井钻机16的位置。位置调整装置可以包括安装在平台12上的轨道或者导轨或滑架系统，或者包括子平台，所述子平台设置有独立的驱动和运动系统，所述独立的驱动和运动系统允许调整子平台相对于主平台12的位置。

再次参照图1，系统10还包括第一防喷器（BOP）20和第二防喷器22。第一防喷器20与钻井钻机16相联并且以传统方式使用，以便提供针对由钻井钻机16钻出的井的备用控制。因此，例如，钻井钻机16可以用于使用钻柱32和钻头34来钻出井眼30。第二防喷器22与完井钻机18相联并且以传统方式使用，以便提供针对由完井钻机18所完井的井的备用控制。因此，例如，完井钻机18可以用于将套管柱42放置到先前钻出的井眼40中，以便在位置44处用水泥对井眼40与套管42之间的环形空间44进行固井，和/或在井眼40中或者井眼40上进行其他后期钻井操作。

现在参照图2，为了清楚起见，图2省略了运动装置15，平台12的子结构包括如上所述的支撑件14和防喷器管理系统60。第二防喷器22定位在第一防喷器位置处，以便符合钻孔40的位置（如图1中所示）。第一防喷器20定位在第二防喷器位置处，所述第二防喷器位置与钻机16的位置（如图1中所示）相符。第三防喷器位置50相对于第一防喷器位置位于平台12的相对侧部上，并且第四防喷器位置70被指示为超出位置50。应当理解的是，防喷器20、22分别以传统方式与钻井钻机和完井钻机连接和脱开连接。

防喷器管理系统60优选地安装在平台12的下侧，并且包括成对的轨道62，所述轨道62从第一防喷器位置延伸到第三防喷器位置50。防喷器管理系统60还包括驱动装置，所述驱动装置用于接合防喷器22并且经由轨道62将该防喷器从防喷器位置20运送至防喷器位置50如在图2和图4中的平台中所示。如图2所示，驱动装置可以是接合轨道60的牵引器64。可替代地，驱动装置可被容纳在轨道的用附图标记66表示的一个端部处。尽管示出并且描述了防喷器管理系统60的一个优选实施例，但是应当理解的是，一个或多个驱动和转向机构可以是能够执行这些功能的任何机构。

启动历程（pass）

应当认识到的是，将存在多于一种技术来开始布井。当启动历程以产生一排井时，在开始启动针对所述历程的操作之前在第一组两口井位置处典型地螺紧两个防喷器并且进行压力测试。

在一个实施例中，在开始该历程之前安装两个防喷器并且进行压力测试。如果地表套管不需要防喷器，则防喷器的首次装配将用于中间管或者生产管。在这些实施例中，可安装地表套管的平衡装置，而两个防喷器装配有提升/压力测试设备。在地表套管需要防喷器的情况中，平台12开始于在第一导向装置和第一防喷器上方的钻机16，然后，当钻机16已经完成钻井时，其移动到第二导向装置和第二防喷器，从而将第一防喷器留在第一孔中，以便完井钻机18能够在那里下入套管。

中期历程

在中期历程操作中，即，在分别已经对第一组两个孔进行钻井和完井之后，将平台12定位在下一个期望的地点处，并且安置或锁定支撑件14，以使平台12在固定位置中保持稳定。使用钻机16和防喷器20实施钻井操作，从而产生如在图1中的位置30处的新钻孔。与钻井操作同步地，完井钻机18和防喷器22可以用于对在图1中的位置40处的先前钻孔进行完井。一旦结束在钻孔40处的完井操作，则防喷器22可以与钻孔40脱开连接，并且可致动防喷器管理系统60，以便接合防喷器22并且将防喷器22运送到防喷器位置50。具体地，牵引器64可以拾取防喷器22并且沿着轨道62将其推进到其新的位置50处，实质上，“间歇勘探”新钻孔30。一旦处于位置50处，防喷器22便可与牵引器64分离并且可为了新的钻井操作作好准备并且接受测试。

一旦对该下一个钻孔30的钻井完成，将支撑件14解锁，并且如图1和图2中的箭头68表示的那样再次使得平台横向前进。前进的距离和方向优选使得钻机16运动到在图1中用50表示的下一个钻孔地点上的位置处。前进距离优选是预定量的，并且可以是大约10英尺至100英尺。在搬运平台12时，每个防喷器皆保持与其相应的钻孔相接合，从而确保在整个操作期间对井的控制。支撑件14优选地构造成在平台12搬运期间不干扰防喷器。

在下一个中间历程循环中，在位置50处进行钻井并且在位置30处进行完井。当已经对井30完井时，防喷器20对位置70（图1）进行间歇勘探。一旦完成对新钻孔的钻井，则再次解锁支撑件14并且使得平台如图2中的箭头68所示横向前进。一旦平台12已经抵达其下一个位置，则再次安置或者锁定支撑件14并且平台12准备好开始下一个循环。

可重复该过程直到已经对期望数量的井进行钻井和完井为止。方法和系统允许通过确保在其先前完井地点处一旦不再需要防喷器时马上使得所述防喷器前进至下一个钻井地点来对资源优化使用。

在双柱（地面和生产）井的传统操作中，每口井大约需要3天来进行下入套管、固井以及完成对防喷器的拆卸/安装/压力测试。在钻井典型地花费5天至7天或者更多天时，与在没有间歇勘探情况下进行操作相比，通过使用本系统，每口井可能节省2天、3天或者更多天。在优选实施例中，本系统作为批量设置系统进行操作，在所述批量设置系统中，利用间歇勘探进行钻井和固井，以便放置所有地面套管，之后放置所有中间套管柱（如果需要），继而放置生产套管，其中，每次放置均涉及使得系统通过垫（pad）。因此，例如，在仅仅需要地面管和生产管的井田中，平台12将进行两次通过。

在此所描述的系统与其它选择相比节省时间和资源。例如，期望的井间隔典型地没有大到足以容纳两个完井平台。而且，通过共用辅助系统，可将辅助设备的数量削减至单个钻井或完井操作的辅助设备数量的大约1.25倍而不是其2倍。本系统允许离线进行下入套管、固井和对防喷器进行安装/拆卸和压力测试的步骤（即，不使用两个完整钻机、全体人员等）。另外，可以预想的是，通过减少操作设备的数量将提高安全性。

在优选实施例中，平台是完全自持型的。平台12优选地包含所有当前应用的钻井实践和技术，所述当前应用的钻井实践和技术可结合在平台12上，以便在使得整个组装线能够每次使钻机运动到下一口井时完成所有行为。

在下入套管和固井的行为期间从可能发生的故障中得以恢复必须包含下述行为：使得一旦已经恢复套管，便可有效地在已钻的井上重新启动钻井行为。在一些优选实施例中，这意味着完井钻机可恢复下入套管并且铺设套管，然后平台可返回循环，并且可重新进入并且固定（扩孔等）钻出的井眼。

诸如本领域当前所已知的，中间垫（inter-pad）和中间重新安置时间优选地为大约3天至5天。

在优选实施例中，系统包括本领域中已知的钻机自动系统，以便能够使用较之两个完井钻机钻井班所需人员更少的人员来实施双重功能。

尽管已经针对优选实施例显示并且描述了本发明，但是应当理解的是，在不背离随附权利要求的范围的前提下，可对在此所描述的系统作出多种修改。因此，例如，平台可支撑多于两个钻机，防喷器可从一个井场经由其它路线和其它机构运送到下一个井场，并且多种自动、安全和优化技术可以与在此所述的原理相组合。

Claims (4)

1.一种对多个井眼进行钻井和完井的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将一系统定位在期望地点，所述系统包括：

自推进式平台，所述平台支撑在第一井眼地点处的钻井钻机和在第二井眼地点处的完井钻机；

至少两个防喷器；和

防喷器运送装置，所述防喷器运送装置用于将所述防喷器中的一个运送到第三井眼地点；

b)将所述防喷器中的一个安装在所述第一井眼地点处并且将所述防喷器中的另一个安装在所述第二井眼地点处；

c)使用钻井钻机在所述第一井眼地点处钻出一井眼，同时使用完井钻机在所述第二井眼地点处对一井眼完井；

d)使用所述防喷器运送装置将所述防喷器中的一个从所述第二井眼地点运送至所述第三井眼地点；和

e)使所述平台运动，以使得所述钻井钻机定位在所述第三井眼地点处。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤e)之后，将所述完井钻机定位在所述第一井眼地点处。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括重复所述步骤b)至e)，其中，第二井眼位置、第三井眼位置和第四井眼位置分别替代第一井眼位置、第二井眼位置和第三井眼位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤e)包括在所述第一井眼地点处保持对井的控制。