[发明专利]用于形成地下井眼的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于从各种地下地层(诸如含烃地层)生产烃、氢和/或其它产品的系统和方法。本发明特别地涉及用于形成地下井眼的系统和方法。

背景技术

从地下地层获得的烃通常用作能量源、用作原料、以及用作消费品。对可用烃资源衰竭的关注和对产出烃的总体质量下降的关注导致开发出用于更有效地回收、处理和/或使用可用烃资源的方法。就地处理可用于从地下地层移出烃材料。可能需要改变地下地层中的烃材料的化学和/或物理性能以使烃材料更容易从地下地层移出。化学和物理变化可包括地层中烃材料的生成可移出流体的就地反应、成分变化、溶解度变化、密度变化、相变和/或粘度变化。流体可以是，但是不限于，气体、液体、乳状液、浆液和/或具有与液体流动类似的流动特性的固体颗粒流。

加热器可设置在井眼中以在就地处理过程中加热地层。热可施加至油页岩地层以热解油页岩地层中的油母。热还可使地层断裂以提高地层的渗透性。增强的渗透性可以使地层流体行进到生产井，在所述生产井流体从油页岩地层中移出。热源可用于加热地下地层。电加热器可用于通过辐射和/或传导加热地下地层。电加热器可通过电阻加热元件。

在注入井与生产井之间的油页岩地层中获得渗透性趋于困难，这是因为油页岩常常是基本上不渗透的。钻这样的井可能费用高而且费时。很多方法已经尝试用于连接注入井和生产井。

用于加热器井、注入井和/或生产井的井眼可通过使钻头抵靠地层旋转而钻出。钻头可通过延伸至地面的钻柱而悬垂在井孔中。在一些情况下，钻头可通过在地面使钻柱旋转而旋转。钻井流体可用于在钻井过程中冲洗井眼。井眼的冲洗可将在钻井过程中产生的碎石和/或金属切屑去除。在一些情况下，钻井流体在井眼中的流体静压力可保持在比地层孔隙压力高的压力下。在其它情况下，井孔裸露部分中的压力可保持低于地层压力，以使得地层流体在钻井过程中流入井眼。

传感器可附连至钻井系统以便在钻井眼过程中协助确定方向、操作参数和/或操作条件。使用传感器可减小确定钻井系统的定位所花费的时间量。例如授予Hansberry的美国专利7,093,370描述了一种井孔导航系统，该井孔导航系统利用多个万向节可在井孔中确定任何方位的位置和高度，该万向节包括装配在小直径井孔钻杆内的固态或其它陀螺仪和加速计。例如Zaeper等人的美国专利申请公开2009-027041描述了一种在钻井同时进行测量的方法，该方法包括将至少一个传感器定位在井下；在钻井同时从所述至少一个传感器传送检测到的数据，而不在井下处理该检测到的数据。

如上所概述的，已经做出大量努力来开发出使用导航系统和/或传感器来在含烃地层中钻出井眼的方法和系统。然而，目前仍然有很多钻出井眼很难、费用高和/或费时的含烃地层。因此，仍然需要一种用于从各含烃地层中钻出生产烃、氢和/或其它产品的改进的方法和系统。

发明内容

在此所描述的实施例总体涉及用于形成地下井眼的系统和方法。在某些实施例中，本发明提供用于处理地下地层的一种或多种系统和一种或多种方法。

在某些实施例中，本发明提供了一种用于形成地下井眼的系统，包括：齿条齿轮系统，所述齿条齿轮系统包括卡盘驱动系统，其中卡盘驱动系统构造用于操作钻柱；自动位置控制系统，所述自动位置控制系统包括至少一个与齿条齿轮系统联接的测量传感器，其中自动位置控制系统构造用于控制齿轮齿条系统以确定钻柱的位置。

在某些实施例中，本发明提供了一种用于形成地下井眼的方法，包括：从与自动位置控制系统联接的至少一个测量传感器接收关于管状物的位置数据；基于来自测量传感器的位置数据使用齿条齿轮系统来控制管状物在地层中的方向。

在某些实施例中，本发明提供了一种用于形成地下井眼的系统，包括：底部驱动系统，该底部驱动系统构造用于与至少部分地位于地下井眼中的钻柱的已有管状物联接并且控制井眼中的钻井操作，底部驱动系统包括构造用于在钻井操作期间接纳新管状物的循环套筒；和顶部驱动系统，该顶部驱动系统与新管状物联接并且在新管状物与已有管状物联接时进行对钻井操作的控制。