[发明专利]井用多用途充注和循环工具

说明书

技术领域

本发明公开的内容通常涉及在井中使用的多用途充注和循环工具（“FAC工具”），更具体而言，涉及一种在高压状况期间使用的、包括封隔器元件系统的多用途充注和循环工具。

背景技术

从烃储层开采油气的钻地下井的过程包括：在土地中将孔下钻到石油聚集层；以及，安装从储层到地表的管道。使用套管作为井眼内的防护管衬。每次可以将套管的一段送入井眼中。有时，套管会被卡住，从而不能被下放到井眼中。出现这种情况时，通常的做法是增加套管柱上的载荷以迫使套管进入井眼中，或者钻井流体可在套管内径部分中向下流动并从套管流出进入环形空间中而进行循环，从而将套管从井眼中释放出来。为了实现该过程，传统的做法是，安装特殊索具来增加作用到套管柱的轴向载荷和/或便于使钻井流体循环。例如，可使用一种能施加转矩和机械载荷这两者的顶驱而迫使套管进入井眼内。

下放套管过程中，通常各个管段被下送到井中时，将钻井流体添加到该管段中。执行该过程以防止套管由于井眼内的高压而被破坏。钻井流体也能起到润滑剂的作用以有利于在井眼内下放套管。在将套管下放到井眼中的过程中遇到阻力时，钻井流体通常在套管和井眼内循环。为了循环钻井流体，密封套管顶部从而套管可被加压。

将钻井流体添加到井眼中时可使用多用途充注和循环工具密封套管顶部，这在本领域是公知的。在将套管下放到井中时，多用途充注和循环工具被插入套管的顶部。顶驱装置连接到多用途充注和循环工具顶端并用于将多用途充注和循环工具和套管驱入井中。钻井流体，如钻井泥浆，通过多用途充注和循环工具中的轴向流道被注入井套管内。多用途充注和循环工具通常包括密封元件（如封隔器皮碗），该密封元件为多用途充注和循环工具和套管之间提供了了低压密封。这可以防止钻井流体从套管顶部溢出或至少减少溢出量，并允许套管被加压以循环钻井流体。

在将套管下送到井内期间，多用途充注和循环工具承受的压力通常较低（例如大致小于1000psi）。但是，井压可周期性地增加至超过1000psi，如5000psi或更高。出现此情况时，对于低压密封而言，多用途充注和循环工具上的高压过大，另外，多用途充注和循环工具上的高压会引起钻井流体从井眼过量泄露，这会造成成本高昂并对环境和钻井装置操作者均造成损害。在某些情况下，高压状况会将多用途充注和循环工具完全推出井眼，从而可能会损害到多用途充注和循环工具或钻探设备，或对钻井装置操作者造成危害。

当感测出高压状况时，钻井装置操作者通常将遵照一套安全规定来降低此状况造成危害的风险。但是，感测出高压状况的时刻和多用途充注和循环工具上的封隔器皮碗出现故障的时刻之间的时差可能比较短暂。在某些情况下，钻井操作者在损害出现之前并没有充足时间执行合适的安全规定。

本发明公开内容的目的在于，克服或至少降低上述一个或多个问题造成的影响。

发明内容

本发明公开的实施例涉及一种在包括井套管的井中使用的多用途充注和循环工具。该多用途充注和循环工具包括顶驱连接件、推板、伸缩部分、封隔器皮碗、封隔器元件系统和卡瓦装置。顶驱连接件用于将所述多用途充注和循环工具连接到顶驱；伸缩部分将推板连接到顶驱连接件；封隔器皮碗被构造为：在该封隔器皮碗受激励时密封多用途充注和循环工具和井套管之间的环形空间；封隔器元件系统包括能够在锁定位置和激励位置之间运动的至少一个封隔器，在锁定位置该至少一个封隔器未被激励。所述该封隔器元件系统被构造为：当处于激励位置时密封所述多用途充注和循环工具和井套管之间的环形空间；所述卡瓦装置包括至少一个卡瓦，该卡瓦装置被构造为将封隔器元件锁定在激励位置。

本发明公开的另一实施例提供了一种用于操作多用途充注和循环工具的方法，该多用途充注和循环工具接合在井眼的井套管中。该多用途充注和循环工具包括顶驱连接件、推板、封隔器皮碗、封隔器元件系统和卡瓦装置。顶驱连接件用于将所述多用途充注和循环工具连接到顶驱；封隔器皮碗被构造为：在该封隔器皮碗受激励时密封多用途充注和循环工具和井套管之间的环形空间；封隔器元件系统包括能够在锁定位置和激励位置之间运动的至少一个封隔器，在锁定位置该至少一个封隔器未被激励，所述封隔器元件系统被构造为：在处于激励位置时密封所述多用途充注和循环工具和井套管之间的环形空间；卡瓦装置包括至少一个卡瓦，该卡瓦装置被构造为将封隔器元件锁定在激励位置。其中该方法包括：感测高压状况；解锁封隔器元件系统；使所述至少一个封隔器运动到激励位置；以及扩展所述至少一个卡瓦而将所述至少一个封隔器锁定在激励位置。