[发明专利]用于从钻井井筒中回收碎物和碎屑的工具

说明书

技术领域

本发明涉及用于从钻井中回收碎屑和其他物体以便于通过井筒对钻井进行清扫的工具。

背景技术

在钻井过程中，在安装固体可膨胀衬套或进行智能完井之前，通常需要进行彻底的井筒清扫操作。总的来说，智能完井涉及井下井筒完井设备或工具，其配备有能够关闭或部分关闭生产层段的流量控制装置。这种装置经由来自地面的液压控制线路或电子控制线路进行操作。目前，在本领域中，它们大部分是以液压的方式操作。

对于任何类型的钻井，井筒都必须尽可能地清洁。首当其冲的要求便是井筒要没有碎屑或任何外来物体，从而降低完井时的失效风险，或者降低对储层的潜在破坏，或者避免在生产阶段堵塞生产管件。因此，尤其重要的是从生产套管清除井下物体例如金属、黄铜、铝、水泥块、橡胶片或碎屑。在下文，这些物质被称为“碎物”。

封隔器卡瓦是一组悬吊装置，它们通常被设计成延伸出并在封隔器坐封力作用下咬入或陷入基部套管中，从而它们能够承载封隔器以及在封隔器下方的任何已附装生产油管柱的重量。

总的来说，生产封隔器是指通过用作物理隔离阻挡件以将暴露于储层流体的生产层段与其上方的层段分开的装置或井下工具。它通常包括封隔器卡瓦和通常由弹性条带或者在一些情况下由提供金属对金属表面的条带构成的封隔器元件。封隔器元件大体上在装置所在地从上而下地提供压力密封。通常地，通过移动内置心轴来设置封隔器元件，从而使得该元件的外径变大并压靠在套管壁上。封隔器元件是用于分隔储层的器件。它有助于从带有一个或多个生产层位的钻井中有效地生产出油或气。封隔器的作用在于，在油管外侧与套管内侧之间形成了密封，以便防止流体运动经过这个端口。虽然术语“生产封隔器”有时仅被称为“封隔器”，但是不用作生产封隔器的封隔器通常不包含封隔器卡瓦。这种封隔器可以布置在生产封隔器下方作为裸眼井段或者装套管井封隔器，以便用作带状隔离装置。

典型地，重碎物由在磨铣生产封隔器之后产生的大的封隔器卡瓦片、或者在切割窗出口之后产生的小的金属片、或者早先钻探BHA（即，井底钻具组合）留下的碎物构成。这些碎物通常下落或位于井筒下侧上，难以从井筒循环出来，因为它们通常留在高度歪斜或水平的生产套管/衬套区段中，或者留在套管鞋下方的裸眼井段中。

目前，市面上有许多类型的能够用来执行碎物清除操作的井下工具，包括：

a）岩心筒型碎物抓取器；

b）反循环碎物打捞篮；

c）套管清刮器；

d）套管刷；

e）钻柱磁铁；

f）Well

g）Well Flow International的Junk以及

h）各种其它系统。

本文所提到的前两种工具通常用于“打捞”操作，其中“落鱼”（即碎物）可以是来自三牙轮钻头的掉牙轮、或者失效的稳定器或牙轮扩眼器的一部分、或者BHA的其它某些部分。这种“落鱼”的尺寸在直径上通常大于数英寸。这些类型的“打捞”工具包括首先将“落鱼”推至井筒底部，然后试图通过从地面转动工具来切割岩层使“落鱼”被迫进入到工具筒中来套洗或吞没“落鱼”。在采用反循环碎物打捞篮的情况下，将球体落入到钻柱中，并且将它向下泵送直到它着陆在其位于工具内的底座上，从而循环流体被转向进入到工具与岩层之间的环形空间中。然后，流体经由内部碎物打捞篮返回。流体压力（如果有的话）会帮助将“落鱼”推入到打捞篮中。在一些工具中，打捞篮的前部具有一种抓取器装置，其试图将大型碎物保持关在其中。上面所描述的多种工具没有要有效地抓取小型或中型碎物或碎屑。

典型地，上面所描述的一些工具被设计用于井筒清扫操作，其试图从装套管井筒中清除大量的小型至中型碎物或碎屑。

目前的井筒清扫操作实践往往需要多次往返行程。然而，对于该清洁操作却无法给出任何保证，直到进行适当的通径测量以证明井筒确实是清洁的。还有，当前所采用的井筒清扫BHA通常不太有效，尤其在脏的井筒中。

普遍采用的工具例如Well或Junk总是被设计成井筒清扫BHA的一部分，并通常在BHA顶部处或其附近间隔开。

Well是英国的Specialized Petroleum Services Group Limited Corporation为用于进行油气钻探的动力操作井下工具使用的商标。Junk为Well Flow International为用于将留在井下的各种材料加以回收的多功能工具使用的商标。总的来说，两种工具都是在本领域所普遍采用的井下过滤器类型的碎物或碎屑抓取器。