CN112204222A - 井筒钻头喷嘴 - Google Patents
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Abstract
一种井筒钻头组件，包括：钻头，该钻头包括钻井流体通路，所述钻井流体通路具有入口和出口，该入口以流体连通的方式连接到钻头的钻井流体进入口，该出口以流体连通的方式连接到钻头的钻井流体离开口；以及喷嘴，该喷嘴定位在钻井流体通路中，其中喷嘴的至少一部分包括可移除材料，可移除材料被配置成在与钻井流体添加剂接触时溶解或受到腐蚀。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月4日提交的美国专利申请第15/944,957号的优先权，该美国专利申请的全部内容由此通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种用于井筒钻头的喷嘴。
背景技术
在钻井操作期间，由于围绕井筒的地层的不稳定性或其他因素，钻井流体可能会“漏失”到地层中。在一些情况下，大量的堵漏材料(LCM)被添加到钻井流体中，以帮助阻止钻井流体到地层中的漏失。通常，在从井中抽出并然后通过另一底部钻具组合(BHA)(例如，用于挤注水泥的敝口管)下入返回到井中之前，漏失液必须被固化。可替代地，井段可以被钻出有漏失液(例如，盲目地)；然而，一旦钻头到达目标深度，漏失液在从井筒中抽出之前必须被固化，从而下放套管。当前的实践涉及通过钻头的喷嘴泵送浓度较小的LCM，直到漏失液完全固化或从井筒中起出)(如果可以的话)。这导致花费大量的时间、金钱和钻井流体量。在一些方面，钻头喷嘴可能不足以通过该钻头喷嘴有效地泵送LCM以固化漏失液。
发明内容
在示例性实施方式中，一种井筒钻头组件包括：钻头，该钻头包括钻井流体通路，所述钻井流体通路包括入口和出口，该入口以流体连通的方式连接到钻头的钻井流体进入口，该出口以流体连通的方式连接到钻头的钻井流体离开口；以及喷嘴，该喷嘴定位在钻井流体通路中，喷嘴的至少一部分包括可移除材料，所述可移除材料被配置成在与钻井流体添加剂接触时溶解或受到腐蚀。
在可与示例性实施方式结合的一方面中，钻井流体通路包括由第一直径限定的第一直径部分和由第二直径限定的第二直径部分。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，第二直径大于第一直径。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，第一直径部分包括入口，而第二直径部分包括出口。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，第二直径部分包括凹槽表面，所述凹槽表面被构造成容纳喷嘴的螺纹部分。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，喷嘴包括螺纹部分和文丘里部分。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，螺纹部分包括可移除材料。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，文丘里部分包括出口。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，可移除材料包括金属合金或塑料材料中的至少一种。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，金属合金包括镁或铝中的至少一种。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，钻井流体添加剂包括酸、盐水或氯化物流体中的至少一种。
在另一示例性实施方式中，一种井筒钻头喷嘴包括：主体，该主体包括被构造成与钻头的一部分配合的外表面；以及孔，该孔延伸穿过主体，该孔包括入口和出口，其中主体的至少一部分包括可移除材料，该可移除材料被配置成在与钻井流体添加剂接触时溶解或受到腐蚀。
在可与示例性实施方式结合的一方面中，主体包括螺纹部分和文丘里部分，孔延伸穿过螺纹部分和文丘里部分。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，螺纹部分或文丘里部分中的至少一个包括可移除材料。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，孔包括与螺纹部分相邻的第一直径和与文丘里部分相邻的第二直径，第二直径小于第一直径。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，可移除材料包括金属合金或塑料材料中的至少一种。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，金属合金包括镁或铝中的至少一种。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，钻井流体添加剂包括酸、盐水或氯化物流体中的至少一种。
在另一示例性实施方式中，一种用于调节钻井流体流的方法包括：使钻井流体在管件中循环到井筒钻头，所述井筒钻头包括喷嘴，所述喷嘴定位在钻头的钻井流体通路中；使钻井流体循环通过钻井流体通路并循环通过喷嘴；将钻井流体添加剂添加到钻井流体；使钻井流体和钻井流体添加剂循环通过钻井流体通路并循环通过喷嘴；以及利用钻井流体添加剂移除喷嘴的包括可移除材料的至少一部分。
在可与示例性实施方式结合的一方面中，喷嘴包括螺纹部分和文丘里部分，所述文丘里部分定位在螺纹部分内。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，利用钻井流体添加剂移除喷嘴的包括可移除材料的至少一部分包括：移除文丘里部分的至少一部分。
可与前述方面中的任一个结合的另一方面还包括：使钻井流体循环通过钻井流体通路并循环通过喷嘴的螺纹部分；将堵漏材料添加到钻井流体；以及使钻井流体和堵漏材料循环通过钻井流体通路并循环通过喷嘴的螺纹部分。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，可移除材料包括金属合金或塑料材料中的至少一种。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，金属合金包括镁或铝中的至少一种。
在可与前述方面中的任一个结合的另一方面中，钻井流体添加剂包括酸、盐水或氯化物流体中的至少一种。
根据本公开的井筒钻头喷嘴的实施方式可以包括以下特征中的一个或更多个。例如，井筒钻头喷嘴可以具有可调节的流动路径尺寸(例如直径)，从而允许根据钻井操作使堵漏材料循环通过该喷嘴。井筒钻头喷嘴可以具有可调节流动路径尺寸，可调节流动路径尺寸在不从井筒起出井筒钻头的情况下可调节。作为另一示例，可以通过使钻井流体添加剂或某种活化流体循环到井筒钻头中来调节井筒钻头喷嘴的流动路径尺寸。
在附图和以下描述中阐述了本公开中描述的本主题的一种或多种实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求书，本主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的包括井筒钻头喷嘴的示例性井筒系统的示意图；
图2是根据本公开的包括井筒钻头喷嘴的井筒钻头的示意性局部横截面图；
图3A是根据本公开的井筒钻头喷嘴的示例性实施方式的示意图；
图3B是根据本公开的井筒钻头喷嘴的另一示例性实施方式的示意图；以及
图3C是根据本公开的井筒钻头喷嘴的另一示例性实施方式的示意图。
具体实施方式
图1是根据本公开的包括井筒钻头喷嘴的示例性井筒系统10的示意图。总体地，图1示出了根据本公开的井筒系统10的一个实施例的一部分，其中井筒钻头(“钻头”)包括喷嘴，所述喷嘴用于接收并在一些方面加快在钻井操作期间使用的钻井流体的流量。如在本公开中更充分地描述的，喷嘴包括由可溶解的、易受腐蚀的或以其他方式可移除的材料(例如，在不需要起出的情况下在井筒中可原位移除)构成的一个或更多个部分。在一些方面，当可溶解材料被放置以与(例如，钻井流体中的)溶解液接触时，可溶解材料可以(至少部分地)从喷嘴溶解，或者以其他方式受到腐蚀。
如图所示，井筒系统10访问地下地层40，并提供对位于该地下地层40中的烃的访问。在系统10的示例性实施方式中，系统10可以用于钻井操作，在所述钻井操作中，井下工具55可以包括钻头或与钻头联接。如图1所示，井筒系统10的实施方式包括部署在地表12上的钻井组件15。钻井组件15可以用于形成从地表12延伸并穿过陆地中的一个或更多个地质地层的井筒20。一个或更多个地下地层(例如地下层带40)位于地表12的下方。如将在下面更详细地解释的，一个或更多个井筒套管(例如井口套管30和中间套管35)可以安装在井筒20的至少一部分中。
在一些实施例中，钻井组件15可以部署在水体上而不是部署在地表12上。例如，在一些实施例中，地表12可以是海洋、海湾、大海或可以在其下发现含烃地层的任何其他水体。简而言之，所提到的地表12包括陆地表面和水表面两者，并且预期从一个或两个位置形成和开发一个或更多个井筒系统10。
总体上，作为钻井系统，钻井组件15可以是用于在陆地中形成井筒或井眼的任何适当的组件或钻机。钻井组件15可以使用传统技术来形成诸如井筒20的这种井筒，或者可以使用非传统技术或新颖技术。在一些实施例中，钻井组件15可以使用旋转钻井设备来形成这种井筒。旋转钻井设备是已知的，并且可以由钻柱17和井下工具55(例如，底部钻具组合和钻头)组成。在一些实施例中，钻井组件15可以由旋转钻机组成。这种旋转钻机上的旋转设备可以由用于使钻头旋转的部件组成，其中该钻头继而形成进入地面中的越来越深的井筒，例如井筒20。旋转设备由多个部件(此处未全部示出)组成，这些部件有助于将动力从原动机传递到钻头本身。原动机向旋转台或顶部直接驱动系统供应动力，旋转台或顶部直接驱动系统又向钻柱17供应旋转动力。钻柱17典型地附接到井下工具55(例如，底部钻具组合)内的钻头。附接到提升设备上的转环承载了钻柱17的大部分重量(如果不是全部的话)，但可以允许所述钻柱自由地旋转。
钻柱17典型地由多段重型钢管组成，这些重型钢管段带有螺纹，使得所述重型钢管段可以互锁在一起。在钻杆下方是一个或更多个钻铤，所述钻铤比钻杆更重、更粗且更坚固。带螺纹的钻铤有助于将重量添加到钻头上方的钻柱17，以确保在钻头上存在足够的下向力从而允许钻头钻穿一个或更多个地质地层。在任何特定的旋转钻机上的钻铤的数量和性质可以根据钻井时所经历的井下条件而改变。
旋转钻井操作的循环系统(例如钻井组件15)可以是钻井组件15的额外部件。通常，循环系统可以冷却和润滑钻头，从而从钻头和井筒20移除钻屑(例如，通过环空60)，并用泥浆型饼块覆盖井筒20的壁。循环系统由钻井流体组成，所述钻井流体在整个钻井过程中向下循环通过井筒。通常，循环系统的部件包括钻井流体泵、压缩机、相关的管道设备以及用于向钻井流体中添加添加剂的专用注入器。在一些实施例中，例如在水平或定向钻井过程期间，井下马达可以与井下工具55结合使用或用在井下工具55中。这种井下马达可以是具有涡轮装置或螺杆(progressive cavity)装置的泥浆马达，例如Moineau马达。在钻井操作期间，这些马达通过钻柱17接收钻井流体并旋转以驱动钻头或改变方向。
在许多旋转钻井操作中，钻井流体沿着钻柱17被向下泵送并通过钻头中的端口或喷口被泵出。流体然后在井筒20与钻柱17之间的环空60内向上朝向地面12流动，从而将悬浮的钻屑携带到地面。非常类似于钻头，可以根据地表12下发现的地质条件的类型来选择钻井流体。
在井筒系统10的一些实施例中，井筒20可以被下有一个或更多个套管。如图所示，井筒20包括导体套管25，该导体套管25从地表12较短地延伸到陆地中。井筒20的被导体套管25包围的一部分可以是较大直径的井眼。另外，在一些实施例中，井筒20可以相对于竖直方向偏移(例如，倾斜井筒)。更进一步地，在一些实施例中，井筒20可以是阶梯形井筒，使得一部分被竖直向下钻出，然后弯曲成基本上水平的井筒部分。可以根据例如地表12的类型、一个或更多个目标地下地层的深度、一个或更多个生产性地下地层的深度或其他标准来增加另外的基本上竖直和水平的井筒部分。
导体套管25的沿井身向下端可以是井口套管30。井口套管30可以包围稍小的井眼，并保护井筒20免受例如位于地表12附近的淡水层的侵入。井筒20然后可以竖直地向下延伸。井筒20的该部分可以被中间套管35包围。
在一些方面，钻井组件15(或钻井系统10的其他部分)可以包括例如基于微处理器的、机电的或以其他方式可以控制包括钻头的井下工具55的控制系统19。在一些方面，控制系统19可以控制一个或更多个泵、一个或更多个阀以及作为钻井流体循环系统的一部分或连接到钻井流体循环系统的其他设备。例如，控制系统19可以控制钻井流体的流量、压力或其他循环标准。在一些方面，控制系统19还可以控制钻井流体的成分(例如，钻井流体的含水百分比)，或者可以与钻井流体混合的添加剂。
图2是包括井筒钻头喷嘴212的井筒钻头200的示意性局部横截面图。在一些方面，井筒钻头200可以是图1所示的井下工具55(例如，底部钻具组合或BHA)的一部分。如图2所示，井筒钻头200总体上包括主体202，该主体由顶部部分206和钻头部分208构成。顶部部分206例如提供到井下工作管柱或工具(例如BHA)的连接机构(例如螺纹或其他方式)。钻头部分208总体上包括多个切割位置，当井筒钻头200在钻柱上旋转时，所述多个切割位置压碎、切割或以其他方式移除岩石地层的一部分以形成井筒。井筒钻头200可以例如是钢齿旋转钻头、具有硬质合金刀片的惰性钻头、多晶金刚石复合片(PDC)钻头、或多种类型的钻头的混合钻头。
井筒钻头200包括钻井流体孔204，该钻井流体孔204具有在顶部部分206的顶部边缘处的入口214和在主体202的钻头部分208内的出口218。如图所示，孔204在钻井操作期间接收钻井流体流，并且将钻井流体从入口214通过主体202引导至钻井流体通路210的流体入口218。孔204的出口216位于钻井流体通路210的与入口214相反的端部上。
如图所示，喷嘴212在流体通路210中安装在通路210的流体入口218和流体出口220之间。通常，喷嘴212在钻井操作期间接收钻井流体流并加速被接收到井筒钻头200中的钻井流体流。在由喷嘴212(以及由井筒钻头200本身通过出口216)产生的增加的速度下，钻井流体可以更好地移除和夹带由井筒钻头200产生的岩石钻屑，因此这些颗粒可以被循环到地面。
在一些方面，喷嘴212可以具有如参照图3A至图3C所描述的可调节孔口尺寸。因此，在一些方面，喷嘴212可以通过原始孔尺寸(例如，孔径)来产生针对典型或常规钻井操作设计的钻井流体排出速度。喷嘴212还可以通过调整后的孔尺寸(例如，孔径)来产生针对堵漏操作设计的钻井流体排出速度，其中调整后的孔尺寸大于原始孔尺寸以容纳添加到钻井流体中的堵漏材料。可以例如通过利用添加到钻井流体中的添加剂溶解、腐蚀或移除喷嘴212的至少一部分来进行从喷嘴212的原始孔尺寸到调整后的较大孔尺寸的调整，该添加剂被化学设计成溶解、腐蚀或移除喷嘴212的该部分。
图3A是井筒钻头喷嘴300的示例性实施方式的示意图。在一些方面，喷嘴300可以与图2的井筒钻头200中所示的喷嘴212相同或用作喷嘴212。如图3A所示，喷嘴300被示出为安装在流体通路210中，该流体通路包括流体入口218和流体出口220。如该示例中所示，流体通路210包括第一部分222和第二部分224，且第二部分224比第一部分222大(例如，更大的直径测量值)。在该示例中，喷嘴300安装在流体通路210的较大的第二部分224中。
如该示例中所示，喷嘴300包括螺纹304，该螺纹304与形成在流体通路210的第二部分224中的凹槽226配合(例如，通过旋转)。因此，在该示例中，喷嘴300通过螺纹连接连接到流体通路210(和井筒钻头200)。在可替代的实施方式中，由于喷嘴300与流体通路210的第二部分224之间的摩擦界面，喷嘴300可以压配合到流体通路210中以进行保持。
如该示例中所示，喷嘴300具有文丘里形状，在该文丘里形状中，螺纹部分302围绕文丘里部分306。螺纹部分302包括螺纹304，并在文丘里部分306和流体通路210之间提供界面。如该示例所示，螺纹部分302具有直径D1，该直径D1大于文丘里部分306的直径D2。
在该示例性实施方式中，所有喷嘴300都可以由以下材料制成或包括以下材料：当该材料与钻井流体中的特定添加剂接触时，该材料可以通过该添加剂溶解、受到腐蚀或以其他方式被移除到钻井流体中。因此，在一些示例中，在常规钻井操作期间，循环通过喷嘴300的钻井流体可以循环通过第一部分222和螺纹部分302的由D1限定的横截面区域。钻井流体然后循环通过文丘里部分306的由D2限定的横截面区域以增大速度。在将堵漏材料添加到钻井流体中的堵漏操作期间，并且在溶解、腐蚀或以其他方式移除整个喷嘴300之后，具有堵漏材料的钻井流体循环通过流体通路210的第一部分222的横截面区域并然后通过流体通路210的第二部分224的由直径D3限定的横截面区域。如图所示，D3大于D1和D2。因此，当钻井流体排出速度降低时，添加到钻井流体中的堵漏材料更好地并且更容易地离开井筒钻头200(相对于溶解、腐蚀或移除喷嘴300之前的喷嘴350而言)。
喷嘴300的示例性材料可以包括金属合金或塑料。金属合金可以包括例如镁、铝或可以在例如存在酸作为钻井流体的添加剂的情况下溶解或受到腐蚀的其他金属。其他示例性添加剂包括盐水、氯化钾或其他高氯化物液体。在一些方面，可以选择喷嘴材料和添加剂以使得喷嘴材料和钻井流体添加剂之间的接触产生电化反应或以其他方式引起材料的快速溶解。
在一些方面，图3A所示的喷嘴300可以在相对较浅的井筒中使用或在使用低钻井流体固体的井筒中使用。例如，该喷嘴300可以防止过快地移除材料，并且由于所有喷嘴主体都是可移除的，因此可以允许快速地溶解材料。在一些方面，可完全溶解、易受腐蚀或以其它方式可移除的喷嘴300可以是钻井操作的默认选择。因此，如果正在形成的井筒遭受漏失，并且需要在不堵塞喷嘴300的情况下沿钻柱向下泵送高浓度的LCM(连同钻井流体一起)，则可以将活化流体泵送到钻井流体内(或所述活化流体本身)以溶解整个喷嘴300。
图3B是井筒钻头喷嘴350的另一示例性实施方式的示意图。在一些方面，喷嘴350可以与图2的井筒钻头200中所示的喷嘴212相同或用作喷嘴212。如图3B所示，喷嘴350被示出为安装在流体通路210中，该流体通路包括流体入口218和流体出口220。如该示例中所示，流体通路210包括第一部分222和第二部分224，且第二部分224比第一部分222大(例如，更大的直径测量值)。在该示例中，喷嘴350安装在流体通路210的较大的第二部分224中。
如该示例中所示，喷嘴350包括螺纹354，该螺纹354与形成在流体通路210的第二部分224中的凹槽226配合(例如，通过旋转)。因此，在该示例中，喷嘴350通过螺纹连接连接到流体通路210(和井筒钻头200)。在可替代的实施方式中，由于喷嘴350与流体通路210的第二部分224之间的摩擦界面，喷嘴350可以压配合到流体通路210中以进行保持。
如该示例中所示，喷嘴350包括文丘里形状，在该文丘里形状中，螺纹部分352围绕文丘里部分356。螺纹部分352包括螺纹354，并在文丘里部分356和流体通路210之间提供界面。如该示例所示，螺纹部分352具有直径D1，该直径D1大于文丘里部分356的直径D2。
在该示例性实施方式中，喷嘴350的文丘里部分356可以由以下材料制成或包括以下材料：当该材料被钻井流体中的特定添加剂接触时，该材料可以通过该添加剂溶解、受到腐蚀或以其他方式被移除到钻井流体中。因此，在一些示例中，在常规钻井操作期间，循环通过喷嘴350的钻井流体可以循环通过第一部分222和螺纹部分352的由D1限定的横截面区域。钻井流体然后循环通过文丘里部分356的由D2限定的横截面区域以增大速度。在将堵漏材料添加到钻井流体中的堵漏操作期间，并且在溶解、腐蚀或移除文丘里部分356之后，具有堵漏材料的钻井流体循环通过喷嘴350的第一部分222的横截面区域并然后通过螺纹部分352的横截面区域，上述两个横截面区域均由直径D1限定。如图所示，D1大于D2。因此，当钻井流体排出速度降低时，添加到钻井流体中的堵漏材料更好地并且更容易地离开井筒钻头200(相对于溶解、腐蚀或移除文丘里部分356之前的喷嘴350而言)。
文丘里部分356的示例性材料可以包括金属合金或塑料。金属合金可以包括例如镁、铝或可以在例如存在酸作为钻井流体的添加剂的情况下溶解或受到腐蚀的其他金属。其他示例性添加剂包括盐水、氯化钾或其他高氯化物液体。在一些方面，可以选择喷嘴材料和添加剂以使得喷嘴材料和钻井流体添加剂之间的接触产生电化反应或以其他方式引起材料的快速溶解。
在一些方面，图3B所示的喷嘴350可以在相对较浅的井筒中使用或在使用低钻井液固体的井筒中使用。例如，使文丘里部分356是可移除的可以在存在沿钻柱泵送过多的添加剂的问题(例如，出于对过多的酸被泵送到酸反应地层中的考虑)的情况下防止过快地腐蚀喷嘴350。在一些方面，被循环以溶解、腐蚀或以其他方式移除喷嘴350的至少一部分的活化流体可能以不期望的方式与邻近正在形成的井筒的地质地层反应。例如，如果酸是活化流体，则所述酸可能会损害地层。此外，在这种情况下，可能期望快速地溶解、腐蚀或以其他方式移除喷嘴350的至少一部分。在这样的情况下，使文丘里部分356是可移除的(如使喷嘴350的两个部分中较小的一个被移除)可以加快移除过程并减少移除喷嘴300的该部分所需的活化流体的量。
图3C是井筒钻头喷嘴380的另一示例性实施方式的示意图。在一些方面，喷嘴380可以与图2的井筒钻头200中所示的喷嘴212相同或用作喷嘴212。如图3C所示，喷嘴380被示出为安装在流体通路210中，该流体通路包括流体入口218和流体出口220。如该示例中所示，流体通路210包括第一部分222和第二部分224，且第二部分224比第一部分222大(例如，更大的直径测量值)。在该示例中，喷嘴380安装在流体通路210的较大的第二部分224中。
如该示例中所示，喷嘴380包括螺纹384，该螺纹304与形成在流体通路210的第二部分224中的凹槽226配合(例如，通过旋转)。因此，在该示例中，喷嘴380通过螺纹连接连接到流体通路210(和井筒钻头200)。在可替代的实施方式中，由于喷嘴380与流体通路210的第二部分224之间的摩擦界面，喷嘴380可以压配合到流体通路210中以进行保持。
如该示例中所示，喷嘴380包括文丘里形状，在该文丘里形状中，螺纹部分382围绕文丘里部分386。螺纹部分382包括螺纹384，并在文丘里部分386和流体通路210之间提供界面。如该示例所示，螺纹部分382具有直径D1，该直径D1大于文丘里部分386的直径D2。
在该示例性实施方式中，喷嘴380的螺纹部分382可以由以下材料制成或包括以下材料：当该材料被钻井流体中的特定添加剂接触时，该材料可以通过该添加剂溶解、受到腐蚀或以其他方式被移除到钻井流体中。因此，在一些示例中，在常规钻井操作期间，循环通过喷嘴380的钻井流体可以循环通过第一部分222和螺纹部分382的由D1限定的横截面区域。钻井流体然后循环通过文丘里部分386的由D2限定的横截面区域以增大速度。在溶解、腐蚀或以其他方式移除螺纹部分382之后，喷嘴380的文丘里部分386也从流体通路210中掉出(因为所述文丘里部分不再联接到流体通路210)。在将堵漏材料添加到钻井流体中的堵漏操作期间，具有堵漏材料的钻井流体循环通过流体通路210的第一部分222的(直径为D1处的)横截面区域并然后通过流体通路210的第二部分224的由直径D3限定的横截面区域。如图所示，D3大于D1。因此，当钻井流体排出速度降低时，添加到钻井流体中的堵漏材料更好地并且更容易地离开井筒钻头200(相对于溶解、腐蚀或移除螺纹部分382之前的喷嘴380而言)。
螺纹部分382的示例性材料可以包括金属合金或塑料。金属合金可以包括例如镁、铝或可以在例如存在酸作为钻井流体的添加剂的情况下进行溶解或受到腐蚀的其他金属。其他示例性添加剂包括盐水、氯化钾或其他高氯化物液体。在一些方面，可以选择喷嘴材料和添加剂以使得喷嘴材料和钻井流体添加剂之间的接触产生电化反应或以其他方式引起材料的快速溶解。
在一些方面，图3C所示的喷嘴380可以用于需要相对较高的钻井泥浆密度(这导致了较高的固体密度)的井筒。例如，由于文丘里部分386由相对于螺纹部分382不可溶解的材料制成，因此文丘里部分386可以承受与高密度钻井流体相关联的高钻井流体腐蚀速度。一旦将添加剂添加到钻井流体中并溶解或腐蚀螺纹部分382，喷嘴380的其余部分就会从井筒钻头200中掉出。例如，在正在形成的井筒的相对较深的部分中，可能需要较高的钻井流体密度(例如，具有较高固体百分比的钻井流体)。这些固体具有溶解或以其他方式腐蚀喷嘴380的一部分的风险。因此，在该示例中，使螺纹部分382是可移除的部分可以允许喷嘴380具有在确定应当循环活化流体以移除螺纹部分382(由此导致喷嘴380从钻头200中掉落)之前承受(相对)更浓密的钻井流体的更大的能力。
在喷嘴300、350或380中的任一个的示例性操作中，在常规的钻井操作期间，钻井流体可以循环通过钻柱并进入到包括该喷嘴的井筒钻头中。在常规的钻井操作期间，井筒钻头中的喷嘴可以用于增加钻井流体在离开钻头时的速度。
如果在钻井操作期间的某个时刻，检测到钻井流体的循环漏失(例如，基于井筒中的压力降低)，则可以确定应当开启堵漏操作以将堵漏材料引入到井筒中，从而防止或有助于防止钻井流体漏失到地层。在不从井筒中起出井筒钻头不改变钻头或喷嘴的情况下，将添加剂添加到钻井流体。添加剂可以被选择或设计成腐蚀、溶解或以以他方式移除喷嘴的至少一部分(例如，整个喷嘴、喷嘴的螺纹部分、喷嘴的文丘里部分或喷嘴的其他部分)。添加剂可以与钻井流体一起循环，直到喷嘴的可移除部分被移除。这可以例如通过井筒中的添加剂-钻井流体混合物的压力的变化来确定。
在移除喷嘴的该部分时，堵漏材料可以被添加到钻井流体中，并循环通过钻柱、井筒钻头和喷嘴的其余部分(如果存在的话)。因此，可以在不从井筒起出钻柱或井筒钻头的情况下开启堵漏操作。
已经描述了许多实施方式。然而，应当理解，可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行各种修改。例如，本文描述的示例性操作、方法或过程可以包括比所描述的步骤更多或更少的步骤。此外，可以以与附图中描述或示出的顺序不同的顺序来执行这种示例性操作、方法或过程中的步骤。因此，其他实施方式落在所附权利要求的范围内。
Claims (23)
1.一种井筒钻头组件，包括：
钻头，所述钻头包括钻井流体通路，所述钻井流体通路包括入口和出口，所述入口以流体连通的方式连接到所述钻头的钻井流体进入口，所述出口以流体连通的方式连接到所述钻头的钻井流体离开口；和
喷嘴，所述喷嘴定位在所述钻井流体通路中，所述喷嘴的至少一部分包括可移除材料，所述可移除材料被构造成在与钻井流体添加剂接触时溶解或受到腐蚀。
2.根据权利要求1所述的井筒钻头组件，其中，所述钻井流体通路包括由第一直径限定的第一直径部分和由第二直径限定的第二直径部分，所述第二直径大于所述第一直径。
3.根据权利要求2所述的井筒钻头组件，其中，所述第一直径部分包括所述入口，而所述第二直径部分包括所述出口。
4.根据权利要求2所述的井筒钻头组件，其中，所述第二直径部分包括凹槽表面，所述凹槽表面被构造成容纳所述喷嘴的螺纹部分。
5.根据权利要求1所述的井筒钻头组件，其中，所述喷嘴包括螺纹部分和文丘里部分。
6.根据权利要求5所述的井筒钻头组件，其中，所述螺纹部分包括可移除材料。
7.根据权利要求5所述的井筒钻头组件，其中，所述文丘里部分包括所述出口。
8.根据权利要求1所述的井筒钻头组件，其中，所述可移除材料包括金属合金或塑料材料中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的井筒钻头组件，其中，所述金属合金包括镁或铝中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的井筒钻头组件，其中，所述钻井流体添加剂包括酸、盐水或氯化物流体中的至少一种。
11.一种井筒钻头喷嘴，包括：
主体，所述主体包括被构造成与钻头的一部分配合的外表面；和
孔，所述孔延伸穿过所述主体，所述孔包括入口和出口，
其中所述主体的至少一部分包括可移除材料，所述可移除材料被配置成在与钻井流体添加剂接触时溶解或受到腐蚀。
12.根据权利要求11所述的井筒钻头喷嘴，其中，所述主体包括螺纹部分和文丘里部分，所述孔延伸穿过所述螺纹部分和所述文丘里部分。
13.根据权利要求12所述的井筒钻头喷嘴，其中，所述螺纹部分或所述文丘里部分中的至少一个包括所述可移除材料。
14.根据权利要求12所述的井筒钻头喷嘴，其中，所述孔包括与所述螺纹部分相邻的第一直径和与所述文丘里部分相邻的第二直径，所述第二直径小于所述第一直径。
15.根据权利要求11所述的井筒钻头喷嘴，其中，所述可移除材料包括金属合金或塑料材料中的至少一种。
16.根据权利要求14所述的井筒钻头喷嘴，其中，所述金属合金包括镁或铝中的至少一种。
17.根据权利要求11所述的井筒钻头喷嘴，其中，所述钻井流体添加剂包括酸、盐水或氯化物流体中的至少一种。
18.一种用于调节钻井流体流的方法，包括：
使钻井流体在管件中循环到井筒钻头，所述井筒钻头包括喷嘴，所述喷嘴定位在所述钻头的钻井流体通路中；
使所述钻井流体循环通过所述钻井流体通路并循环通过所述喷嘴；
向所述钻井流体添加钻井流体添加剂；
使所述钻井流体和所述钻井流体添加剂循环通过所述钻井流体通路并循环通过所述喷嘴；和
利用所述钻井流体添加剂移除所述喷嘴的包括可移除材料的至少一部分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述喷嘴包括螺纹部分和文丘里部分，所述文丘里部分定位在所述螺纹部分内，并且
利用所述钻井流体添加剂移除所述喷嘴的包括所述可移除材料的至少一部分包括：
移除所述文丘里部分的至少一部分。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
使所述钻井流体循环通过所述钻井流体通路并循环通过所述喷嘴的所述螺纹部分；
将堵漏材料添加到所述钻井流体；和
使所述钻井流体和所述堵漏材料循环通过所述钻井流体通路并循环通过所述喷嘴的所述螺纹部分。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述可移除材料包括金属合金或塑料材料中的至少一种。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述金属合金包括镁或铝中的至少一种。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述钻井流体添加剂包括酸、盐水或氯化物流体中的至少一种。
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