[发明专利]操作钻柱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一钻柱工具，其用于在大地地层中所形成的一井眼(wellbore)中延伸的一钻柱内，尤其涉及带有流道的井下离合器。

背景技术

在大地构造中所钻进的用于勘探和生产碳氢化合物目的的井眼已变得越来越深和在几何结构上更加复杂了，因为在很多情况下都会包括弯曲的、倾斜的或水平的部分。这种深而复杂的井眼对所使用的钻柱强加了更苛刻的要求。但是一未得以解决的问题是在钻柱与井眼壁之间出现大的摩擦力，这些摩擦力通常会妨碍合适的井眼操作。

例如，经常出现下部钻柱部件、通常是指井底组件(BHA)被粘住在井眼内的情况。为了释放钻柱的被粘住的部件，向上部钻柱部件施加一拉伸或压缩力，以放开被粘住的下部钻柱部件。为了增大这种力的效果，通常在钻柱内、在该钻柱的可能会被粘住在井眼内的部件之上的一位置装入一振动工具。这种振动工具包括例如伸缩的上部和下部部件，其中上部部件被连接到上部钻柱部件上，而下部部件则被连接到下部钻柱部件上。当向上部钻柱部件施加一拉伸或压缩力时，上部伸缩部件首先受到防止其向上或向下运动的一高的阻力(例如通过用于液压油的一狭窄的流动约束)，然后突然受到防止这种运动的一低的阻力，直到一挡块防止其进一步运动。结果，最初聚集于上部钻柱部件上的弹性能量就被突然释放并且在下部钻柱部件上引起一冲击力。

释放一钻柱的传统方法的一问题是在钻柱与井眼壁之间出现大的纵向摩擦力，该摩擦力大大降低了作用于钻柱的被粘住部件上的有效拉伸或压缩力。特别是在较高偏离的井眼中，大部分的拉伸或压缩力被纵向摩擦力抵消了。此外，摩擦力随着钻柱长度的增大而增大，从而对于较深的井眼就更难以释放钻柱。

此外，在井眼钻探中，频繁地要求通过采用一股钻井流体从井眼中去除钻井切屑来清洗井眼。但是，有时不能有效地去除大部分的钻井切屑。

本发明的一目的是提供用于显著地减少由井眼施加于钻柱上的纵向摩擦力的一方法。

本发明的另一目的是提供具有增强的井眼清洗能力的一种方法。

根据本发明的一方面，提供了用于在形成于一大地地层中的一井眼内使用的一种钻柱工具的操作方法，该工具包括可连接到一上部钻柱部件上的一第一元件；可连接到一下部钻柱部件上的一第二元件；允许第一元件相对于第二元件绕钻柱纵向轴线旋转的轴承装置；用于将第一元件绕纵向轴线的转动传递给第二元件的转动传递装置；和用于有选择地分离所述转动传递装置的控制装置，以有选择地允许第一元件利用所述轴承装置而相对于第二元件转动，所述方法包括以下步骤：

a)转动上部钻柱部件，同时转动传递装置将第一元件的转动传递给第二元件，从而转动下部钻柱部件，以钻进所述井眼的一部分；

b)当所述下部钻柱粘在井眼中时，使控制装置分离转动传递装置，从而允许第一元件相对于第二元件利用轴承装置转动；

c)绕其纵向轴线转动上部钻柱部件，同时下部钻柱部件保持静止；以及

d)在步骤c)将纵向力作用于上部钻柱，以使下部钻柱从该井眼释放。

本发明的另一方面，提供了一种操作用于在形成于一大地地层的一井眼内的一钻柱工具的方法，该工具包括被连接到一上部钻柱部件上的一第一元件；被连接到一下部钻柱部件上的一第二元件；允许第一元件相对于第二元件绕钻柱纵向轴线旋转的轴承装置；用于将第一元件绕纵向轴线的转动传递给第二元件的转动传递装置；和用于有选择地分离所述转动传递装置的控制装置，该方法包括以下步骤：a)转动上部钻柱部件，同时转动传递装置将第一元件的转动传递给第二元件，从而转动下部钻柱部件，以钻进所述井眼的一部分；b)当要清洗井眼时，使控制装置分离转动传递装置，从而允许第一元件相对于第二元件利用轴承装置转动；c)绕其纵向轴线转动上部钻柱部件，同时下部钻柱部件保持静止；和d)在步骤c)的过程中或之后促使一井眼流体流经该井眼，从而从井眼中清洗出钻进切屑。

当例如下部钻柱部件被粘住在井眼内时，转动传递装置分离，从而允许井眼内的上部钻柱部件相对于下部钻柱部件旋转。由于由井眼壁施加给钻柱的摩擦力的方向是相对运动的方向，在旋转过程中这些力基本上在上部钻柱部件的圆周方向。作为向钻柱施加纵向力而可能出现的任何附加的纵向摩擦力分量具有一降低的幅度，这是因为总摩擦力的幅度是有限的(例如由库仑摩擦定律所定义的)。因此通过转动上部钻柱部件，同时使下部钻柱部件保持静止，则可获得显著地降低纵向摩擦力分量。在下部钻柱部件被粘住的情况中，在表面上施加的整个纵向力实质上减少了，因此在井眼可获得钻柱的重量，以释放被粘住的下部钻柱部件。