CN104755692A - 钻孔钻出中增强的施抹效果 - Google Patents

Abstract

一种钻出钻孔的方法可包括：采用连接在钻柱中的钻井工具来切碎钻屑，该工具从钻头接纳钻屑；以及之后对已切碎的钻屑施力为压靠于钻孔壁。一种钻井系统可包括切碎钻屑的钻井工具，以及对已切碎的钻屑施力为压靠于钻孔壁的另一个钻井工具。另一种钻出钻孔的方法可包括：采用连接在钻柱中的工具来切碎钻屑；以及之后采用连接在钻柱中的另一个钻井工具对已切碎的钻屑施力为压靠于钻孔壁。另一种钻井系统可包括：连接在钻柱中的钻井工具，该钻井工具包括减小在外壳与内部芯轴之间的钻屑平均尺寸的至少一个设备。

Description

钻孔钻出中增强的施抹效果

技术领域

一般而言，本发明涉及钻孔，并且在下文描述的一个示例中，更具体地用于在钻孔期间增强“施抹(plastering)”效果。

背景技术

众所周知，“施抹”或“涂抹”效果发生在钻井作业中(比如，钻井作业的同时下套管等)。钻柱与钻孔壁之间粉化和乳化的钻屑被钻柱“施抹”到钻孔壁，从而增强钻孔壁的稳定性和不渗透性。

因此，能够提高或增强施抹效果，例如，用以提供提高的钻孔壁稳定性和不渗透性是有益的。

附图说明

图1是使本发明的原理具体化的钻井系统以及相关方法的代表性的局部剖视图；

图2是可在图1的系统和方法中使用、并且能够使本发明的原理具体化的钻井工具的代表性的剖视图；

图3是可与图2的钻井工具一起使用的另一个钻井工具的代表性的剖视图；

图4是图2的钻井工具的另一个示例的代表性的剖视图；

图5是图2的钻井工具的再一个示例的代表性的剖视图。

具体实施方式

图1中代表性地示出了能够具体化本发明的原理的钻井系统10以及相关方法。然而，应该清楚地认识到系统10和方法实际上仅仅是本发明原理的应用的一个示例，并且很多其它示例是可能的。因此，本发明的范围完全不局限于在此描述的和/或附图中所示的系统10和方法。

在图1的示例中，钻柱12正被用来使钻孔14钻入或钻穿地层16。为了这个目的，钻柱12包括钻头18。

钻头18切割或穿透地层16，从而产生钻屑20。钻屑20由于流经钻柱12与钻孔14的壁之间径向形成的环空24的钻井流体22而悬浮。

在这个示例中，钻柱12还包括从钻头18接纳钻屑20的钻井工具26。在钻屑20与流体22一起流经工具时，钻井工具26切碎、切割、切薄或粉碎或以其它方式减小钻屑20的平均尺寸。在一些示例中，钻屑20可借助钻井工具26与钻井流体22一起被乳化。

以这种方式，借助另一钻井工具28使得钻屑20更适合于施抹到钻孔14的壁。钻井工具28从工具26接收已切碎、切割、切薄、粉碎和/或乳化的钻屑20，并且对这些减小尺寸的钻屑施力为压靠于钻孔的壁，从而产生施抹效果。

现在再参考图2，其代表性地示出了钻井工具26的代表性的剖视图。在这个视图中，可以看出工具26包括位于大体管状的外壳32与大体管状的内部芯轴34之间的多个刀具或刀片30。

如果在钻井期间钻柱12旋转，那么内部芯轴34可以与钻柱一起旋转，从而导致刀片30也旋转。因此，当钻屑20在外壳32与内部芯轴34之间流动时，刀片30将钻屑20切碎成越来越细的颗粒。

通过一个或多个可向外延伸的抓取设备36可以限制或防止外壳32相对于钻孔14旋转。应注意，完全不需要使内部芯轴34相对于外壳32旋转或者使钻柱12旋转，而在其它示例中，外壳可以相对于内部芯轴旋转。因此，本发明的范围不局限于图2中所示和/或在此描述的钻井工具26的任何具体细节。

刀片30只是可用于减小钻屑20尺寸的多种不同设备中的一个示例。例如，该设备可以代替地包括滚轴以打碎或粉碎钻屑20。

现在再参考图3，其代表性地示出了钻井工具28的剖视图。在该视图中，可以看出工具28包括从大体管状的芯轴40向外延伸的多个翼板(flap)38。

借助离心力可以使翼板38偏斜而与钻孔14的壁接触。以这种方式，翼板38可用于对变小的钻屑20施力为压靠于钻孔14的壁，从而在钻孔壁上形成相对稳定且不渗透的层42。

在其它示例中，翼板38或衬垫等可借助致动器或其它装置而向外延伸和向内收缩。因此，将理解的是，本发明并不局限于附图中所示和/或在此描述的钻井工具28的任何具体特征。

现在再参考图4，其代表性地示出了钻井工具26的另一个示例。在该示例中，刀片30以大体矩形块的形式固定到外壳32和内部芯轴34，或与外壳32和内部芯轴34一体成型。当钻井流体22和钻屑20在外壳32与内部芯轴34之间流动时，彼此经过的刀片30将钻屑切碎成越来越细的颗粒。

现在再参考图5，其代表性地示出了钻井工具26的另一个示例。在这个示例中，刀片30在内部芯轴34上螺旋地延伸。刀片30被成形为，使得钻屑20在螺旋刀片30与外壳32之间的紧密环形空间中被压碎或粉碎。当然，在其它示例中，螺旋刀片可以被设置在外壳32上。

现在可充分地理解，上述发明提供了钻孔的现有技术的重要进步。在上述系统10中，在借助钻井工具28对钻屑20施力为压靠于钻孔14的壁之前，钻屑20能够被钻井工具26限制。这可以在钻井作业中提供充分改进的施抹效果。

以上描述了钻出钻孔14的方法。在一个示例中，该方法可以包括：采用连接在钻柱12中的第一钻井工具26来切碎钻屑20，第一钻井工具26从钻头18接纳钻屑20；以及之后对已切碎的钻屑20施力为压靠于钻孔14的壁。

切碎步骤可以包括采用第一钻井工具26的至少一个刀片30切碎钻屑20。刀片30可以被定位在第一钻井工具26的外壳32与内部芯轴34之间。

该方法可以包括限制外壳32与钻孔14之间的相对旋转。

钻屑施力步骤可以包括使翼板38从连接在钻柱12中的第二钻井工具28的芯轴40向外延伸。该延伸步骤可以包括使翼板38向外偏斜的离心力。

第一钻井工具26可以被连接在钻头18与第二钻井工具28之间的钻柱12中。

以上还描述了钻井系统10。在一个示例中，系统10还包括切碎钻屑20的第一钻井工具26，以及对钻屑20施力为压靠于钻孔14的壁的第二钻井工具28。

钻出钻孔14的另一个方法可包括采用连接在钻柱12中的第一钻井工具26来切碎钻屑20；以及之后采用连接在钻柱12中的第二钻井工具28对已切碎的钻屑20施力为压靠于钻孔14的壁。

另一个钻井系统10可包括连接在钻柱12中的钻井工具26，钻井工具26包括外壳32、内部芯轴34、以及减小在外壳32与内部芯轴34之间的钻屑20的平均尺寸的至少一个设备(比如刀片30、滚轴，等)。

虽然以上已经描述了多个示例，并且每个示例都具有某些特征，但是应该认识到一个示例的具体特征没有必要仅仅与该示例一起使用。替代地，除了那些示例的任何其它特征之外或者作为那些示例的任何其它特征的代替，以上所述和/或附图中所示的任何特征都可以与任何示例相结合。一个示例的特征与另一个示例的特征并不是相互排斥的。相反地，本发明的范围包括任何特征的任何组合。

虽然上述每个示例都包括特征的某种结合，但应理解的是，没有必要使用示例的所有特征。替代地，在仍没有使用任何其它具体特征的情况下，可以使用上述的任何特征。

应理解的是，在不违背本发明原理的情况下，这里描述的多个实施例可沿多个方向，比如倾斜的、颠倒的、水平的、竖直的等，并且以多种构造被使用。实施例仅仅作为本发明原理的有用的应用的示例被描述，而不局限于这些实施例的任何具体细节。

在代表性示例的上述描述中，为了方便起见，参考附图使用方向术语(比如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)。然而，应清楚地理解的是，本发明的范围并不局限于在此描述的任何具体方向。

术语“包括”、“包含”以及类似术语在该说明书中以非限制的意义使用。例如，如果系统、方法、装置、设备等被描述为“包括”某个特征或元件，那么系统、方法、装置、设备等可以包括该特征或元件，并且还可以包括其它特征或元件。相似地，术语“包含”被认为是指“包含，但是不局限于”。

当然，当仔细考虑本发明的代表性实施例的以上描述时，本领域技术人员可以很容易地理解到，很多改型、添加、替换、删除、以及其它改变可对特定的实施例做出，并且这样的改变可被本发明的原理考虑在内。例如，在其它示例中，公开为被单独形成的结构在其他示例中能够被一体成形，并且反之亦然。因此，上述详细描述被清楚地理解为仅经由说明和示例给出，本发明的实质和范围仅由所附的权利要求书和其等价文件所限制。

Claims (30)

1.一种钻井系统，包括：

连接在钻柱中的第一钻井工具，所述第一钻井工具包括外壳、内部芯轴、以及减小在所述外壳与所述内部芯轴之间的钻屑的平均尺寸的至少一个设备。

2.根据权利要求1所述的钻井系统，其中所述第一钻井工具从钻头接纳钻屑。

3.根据权利要求1所述的钻井系统，其中所述设备包括切碎钻屑的至少一个刀片。

4.根据权利要求1所述的钻井系统，还包括限制所述外壳与钻孔之间的相对旋转的至少一个抓取设备。

5.根据权利要求1所述的钻井系统，还包括对钻屑施力为压靠于钻孔壁的第二钻井工具。

6.根据权利要求5所述的钻井系统，其中所述第一钻井工具被定位在钻头与所述第二钻井工具之间。

7.根据权利要求1所述的钻井系统，其中所述设备包括粉碎钻屑的至少一个刀片。

8.一种钻出钻孔的方法，该方法包括：

采用连接在钻柱中的第一钻井工具来切碎钻屑，所述第一钻井工具从钻头接纳钻屑；以及

之后对已切碎的钻屑施力为压靠于所述钻孔的壁。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述切碎还包括采用所述第一钻井工具的至少一个刀片切碎钻屑。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述刀片被定位在所述第一钻井工具的内部芯轴与外壳之间。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括限制所述外壳与钻孔之间的相对旋转。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述施力还包括使多个翼板从连接在所述钻柱中的第二钻井工具的芯轴向外延伸。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述延伸还包括使所述翼板向外偏斜的离心力。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一钻井工具被连接在所述钻头与所述第二钻井工具之间的所述钻柱中。

15.一种钻井系统，包括：

第一钻井工具，所述第一钻井工具切碎钻屑；以及

第二钻井工具，所述第二钻井工具对钻屑施力为压靠于钻孔壁。

16.根据权利要求15所述钻井系统，其中所述第一钻井工具被定位在钻头与所述第二钻井工具之间。

17.根据权利要求15所述的钻井系统，其中所述第一钻井工具从钻头接纳钻屑。

18.根据权利要求15所述的钻井系统，其中所述第一钻井工具包括切碎钻屑的至少一个刀片。

19.根据权利要求18所述的钻井系统，其中所述刀片被定位在所述第一钻井工具的内部芯轴与外壳之间。

20.根据权利要求19所述的钻井系统，还包括限制所述外壳与所述钻孔之间相对旋转的至少一个抓取设备。

21.根据权利要求15所述的钻井系统，其中所述第二钻井工具包括从所述第二钻井工具的芯轴向外延伸的翼板。

22.根据权利要求21所述的钻井系统，其中离心力使所述翼板向外偏斜。

23.一种钻出钻孔的方法，该方法包括：

采用连接在钻柱中的第一钻井工具来切碎钻屑；以及

之后采用连接在钻柱中的第二钻井工具对已切碎的钻屑施力为压靠于所述钻孔壁。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括所述第一钻井工具从钻头接纳钻屑。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一钻井工具被连接在所述钻头与所述第二钻井工具之间的所述钻柱中。

26.根据权利要求23所述的方法，其中所述切碎还包括采用所述第一钻井工具的至少一个刀片切碎钻屑。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述刀片被定位在所述第一钻井工具的内部芯轴与外壳之间。

28.根据权利要求27所述的方法，还包括限制所述外壳与所述钻孔之间的相对旋转。

29.根据权利要求23所述的方法，其中所述施力还包括使多个翼片从所述第二钻井工具的芯轴向外延伸。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述延伸还包括使所述翼片向外偏斜的离心力。