径向夹持/密封系统和设有其的钻进系统，包括此种系统的钻机，和用于其的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于连续和/或半连续钻进钻孔的系统和相关联的方法，包括：‑第一固定的壳体；‑可旋转的壳体，其包括用于接纳钻柱的纵向开口；以及‑径向夹持系统，其配置成用于相对于可旋转的壳体在大体上径向的方向保持和夹持钻柱的内螺纹端；‑第一直接密封系统，其在使用中布置在钻管和可旋转的壳体之间；‑第二间接密封系统，其在使用中布置在可旋转的壳体和固定的壳体之间；‑机械的和/或液压的传动装置，其配置成用于径向地激活径向夹持系统；以及‑第一驱动器，其配置成用于使可旋转的壳体与钻柱一起旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】径向夹持/密封系统和设有其的用于(半)连续的钻进钻孔的钻进系统，包括此种系统的钻机，和用于其的方法本专利技术涉及用于钻进系统的径向夹持/密封系统，该钻进系统用于(半)连续的钻进钻孔。这样的钻进系统在与海上或陆上的油和气生产有关的勘探钻进和生产钻进中使用。常规的钻进系统以方钻杆驱动(Kelly-drive)旋转方法为基础。该方法在实践中被良好地接受。在该方法中钻机的顶部连接至悬挂在动滑轮中的转环。该动滑轮通过钢缆悬挂至在所谓的井架的顶部处的定滑轮。提升系统用于升高和下降钻柱并且用于在钻进期间改变钻头上的重量。钻井液经过鹅颈管进入转环。在转环的下部分中的轴承允许方钻杆和钻柱旋转，同时转环的另一个部分保持固定。所谓的方钻杆节段设置在钻柱的顶部和转环之间。方钻杆的外表面用于把转矩施加到钻柱上并且可以具有各种形状，包括正方形和六边形的形状。方钻杆节段能够竖直地移动穿过匹配的衬套，衬套把旋转功率传输至方钻杆。该衬套被锁定入被液压地或电气地供能的回转台中。当需要新的钻管或钻管段时，方钻杆需要从钻柱分离连接并且必须连接至新的节段，在这之后该新的管段连接至钻柱。因此，由螺纹连接部连接至钻柱的顶部的方钻杆执行用于钻进操作的全部所需要的功能。这种断开连接和再连接在现场需要另外的劳动并且导致操作的停顿。另一个常规的系统使用顶部驱动器旋转钻进方法。在该方法中顶部驱动器由螺纹连接部/套管轴连接至钻柱的顶部。顶部驱动器用于旋转，施加转矩和吊起钻柱。此外，钻井液可以注射入到钻柱中。在需要新的管段的情况下顶部驱动器需要被断开连接，并且作为下一个步骤，需要被连接至新的管段。在把新的管段连接至钻柱之后，可以继续钻进操作。除了与在现场需要另外的劳动和在新的管段的连接期间操作的停顿相关联的问题之外，在这样的停顿期间可能发生其它的问题。例如，钻柱由于停顿可能在钻孔中卡住。此外，在新的管段的连接期间钻井液的中断限制了对井下压力和掉落的岩肩的控制。例如，这些问题限制了能够被勘探油和气的岩层的区域和类型。WO 2011/093716公开了使用连续的工具旋转和连续的流体供应用于钻进的装置和方法。该专利技术包括顶部驱动的钻孔机和布置在顶部驱动的钻进机和钻孔之间的第二钻孔机。该第二钻孔机沿着导轨是竖直地可运动的并且包括能够承担钻柱的重量的转台以及用于钻柱的连续旋转的旋转驱动单元。流体室由直接地把钻管与固定的第二钻进壳体密封在一起的压力密封件密封。由于钻井液压力、钻管表面的粗糙度和钻管段相对于管密封至其上的固定的壳体在径向和轴向方向的相对运动，密封腐蚀和寿命是挑战性的。此外，该文献描述了多边形的驱动管段的使用以用于执行把转矩施加至钻柱的功能，这需要非标准的钻管段。US 2739790描述了旋转油井钻进设备。其由驱动的可旋转的壳体组成，驱动的可旋转的壳体放置在固定的壳体中。在可旋转的壳体中夹持系统能够夹持钻柱，使得其相对于可旋转的壳体在径向方向被固定。该装置能够联接和脱离钻管段，然而，流体注射必须使用另外的装置来完成。该设备不适合使用流体注射的连续的钻进。WO 99/51852描述了放置在海床上的井口处的水下分流器和旋转钻头的专利技术。该专利技术使用了在分流器壳体组件的顶部上在漏斗形校直承口中的安装期间下降的上壳体。在操作期间钻柱竖直地移动穿过主要的密封系统和辅助的密封系统二者，从而导致密封腐蚀。该设备不能够吊起钻柱或不能够联接和/或脱离钻管段。US5178215公开了旋转防喷器，其适合于与方钻杆和高架驱动机构二者一起使用，高架驱动机构具有带有环形的密封系统的可旋转的壳体，环形的密封系统设计成用于以使得钻管的竖直运动在操作期间保持可能的方式把钻管与可旋转的壳体一起密封。该防喷器不适合于吊起钻柱或不适合于联接和/或脱离钻管段。US6315051公开了连续的循环钻进方法的专利技术。该专利技术包括使用位于彼此上方的多个密封系统的方法，该多个密封可以交替地把钻管段与周围的壳体一起密封。在US6591916中公开了基于所描述的连续的循环钻进方法的在技术上更详细的专利技术。该连续的循环系统本身不旋转、施加转矩或吊起钻柱，而是纯粹地集中于钻井液的连续的循环和注射。其它的功能由外部的现有的钻进系统例如转盘卡瓦和动力大钳执行。因为密封在轴向方向被固定，所以在联接和脱离期间，粗糙的钻管相对于密封在轴向和径向方向运动，导致密封腐蚀。所描述的设备提供了用于连续钻进系统的设计的部分的解决方案。然而，由于密封设计，其必须对付相对于密封移动并且侵蚀密封的粗糙的钻管表面，这些常规的设备和方法将仍然经历比较大的密封腐蚀和低的密封寿命。一些常规的设备甚至需要使用定制的多边形的管段，以便代替标准的圆形的管段来发挥作用，并且它们中的一些将需要用于执行钻进功能中的一个或多个的另外的设备，这限制了在钻台上的空间。上文的系统中没有一个能够以这样的方式，即使用标准钻管设备并具有高的密封寿命使得连续的钻进和连续的起下钻(tripping)是可能的方式组合主要的钻进功能。对于起下钻过程，当钻柱必须从钻井孔被拉出来时，相似的问题随着该技术产生。本专利技术为了其的目的必须消除或至少减少以上陈述的问题。本专利技术提供了用于钻进系统的径向夹持/密封系统，根据本专利技术的钻进系统用于连续和/或半连续地钻进钻孔，该钻进系统包括:-第一固定的壳体；-可旋转的壳体，其包括用于接纳钻柱的纵向开口；-径向夹持系统，其配置成用于相对于可旋转的壳体在大体上径向的方向保持和夹持钻柱的内螺纹端；-第一直接密封系统，其在使用中布置在钻管和可旋转的壳体之间；-第二间接密封系统，其在使用中布置在可旋转的壳体和固定的壳体之间；-机械的和/或液压的传动装置，其配置成用于径向激活径向夹持系统；以及-第一驱动器，配置成用于使可旋转的壳体与钻柱一起旋转。为了在地下中钻进钻孔，需要执行四个主要的功能，这四个主要的功能是吊起钻柱，旋转钻柱，把转矩施加至钻柱以及把钻井液注射入钻柱中。钻头上的重量由吊起功能调节，并且为了钻进穿过岩层，需要一定的旋转速度和转矩。最后，钻井液把岩肩运输至表面，在井中提供一定的液体静学压力并且润滑和冷却钻头。为了设计钻进系统，该系统必须至少能够执行这些功能。当使用根据本专利技术的系统钻进钻孔时，所有的四个基本的钻进功能以使得连续和/或半连续钻进是可能的方式实现。本专利技术能够吊起和旋转钻柱的以及施加转矩和连续注射钻井液。本专利技术的一个另外的优点是由于本专利技术的相对于其它专利技术和常规钻进设备的紧凑性，该系统在目前的钻机上是可安装的并且提供在到达钻台之前的更多的用于钻进的空间。通过使至少第一夹持工具在钻柱的大体上径向的方向夹持和保持钻柱的内螺纹端使得钻柱的上端部对于其它的设备是可接近的，包括另外的管段的定位，使用连续的钻井液注射，实现了连续的或半连续的/接近连续的操作。通过在径向方向，而不是在其上端部夹持钻柱，不需要用于另外的钻管段的连接的停顿。常规的系统需要用于吊起钻柱的轴向的(有螺纹的)连接部，使得需要具有上文提到的问题的停顿，本专利技术消除或至少减少了该问题。根据本专利技术的系统能够连续的钻进和连续的起下钻，同时消除常规的钻进方法的上文提到的缺点。优选的系统能够以使得使用连续的流体注射的连续的钻进是可能的方式执行所有的四个主要的钻进功能。因此在根据本专利技术的一个目前优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连续和/或半连续钻进钻孔的系统，包括：‑第一固定的壳体；‑可旋转的壳体，其包括用于接纳钻柱的纵向开口；以及‑径向夹持系统，其配置成用于相对于所述可旋转的壳体在大体上径向的方向上保持并夹持所述钻柱的内螺纹端；‑第一直接密封系统，其在使用中布置在钻管和所述可旋转的壳体之间；‑第二间接密封系统，其在使用中布置在所述可旋转的壳体和所述固定的壳体之间；‑机械的和/或液压的传动装置，其配置成用于径向地激活所述径向夹持系统；以及‑第一驱动器，其配置成用于使所述可旋转的壳体与所述钻柱一起旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·迈克尔·努德斯特兰德，
申请(专利权)人：西迪斯艾皮有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL