通过电流体动力学推进力来泵送泥浆制造技术

在双梯度钻井操作中，一段立管套管推动钻泥从海底向上，以减小与泵送钻泥通过立管套管(102)相关的排出压力。这段立管套管(130)可使用电磁体(132)、两个或更多电极(134)或者电磁体与电极的组合来推动具有电流体动力学性质的钻泥通过该立管套管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及使用电流体动力学(electrohydrodynamic)泵送材料通过管状件且特别是使用电流体动力学泵送钻泥通过管状件的方法和设备。
技术介绍
在地球钻探操作(如用于矿物开采的钻井)中，钻泥通过钻柱泵送出且从钻头附近的点进入井眼中。钻泥润滑钻头的切割表面，并且还将废石从钻头向上通过井眼朝着表面移动。当钻泥上升至表面时，石块和其它磨料悬浮在钻泥中。对于海上井而言，在钻井期间将材料(如钻泥和悬浮在钻泥中的切屑)从地球深处上移需要将该材料上移通过两个梯度。第一梯度是从钻头到海底的距离，并且第二梯度是从海底向上通过立管或套管到钻机。深水中的钻井操作有时被称为“双梯度钻井”。在双梯度钻井操作中，随着钻泥被泵送到表面，静态排出压カ(head pressure)逐渐増大。需要很大的压カ来逆着钻头移动钻泥向上通过井眼。在深水钻井操作中排出压カ进ー步増加，因为当泥浆从泥水分界线(mudline)井口罩向上移至水面上的钻机时，钻泥还必须克服立管中的静态排出压力。克服排出压カ所需的高注入压カ可能导致对立管的破坏或对岩层的破坏。双梯度钻井操作可以使用単独的泥浆返回线来移动钻泥通过海向上到达钻机，并因此减小立管上的排出压カ。如果钻泥从海底通过立管或通过旁路向上泵送到钻机，则岩层中的排出压カ可能减小。已经尝试了各种常规的泵送技木，以泵送钻泥向上通过立管，或者以泵送钻泥通过平行于该立管延伸的外部旁通管。不幸的是，钻泥中的岩石和磨料对与常规泵相关的密封件和移动零件有非常大的破坏性，导致了频繁的泵失效。不需要常规泵的泵送钻泥通过立管的方法是所期望的。
技术实现思路
一段立管可具有一个或更多电磁体、一个或更多电极或者它们的组合，其可用于从海底井口罩朝着海面泵送钻泥向上通过立管柱。在一示例性实施例中，一段立管上配置有电绝缘村里和卷绕铁套筒的圆形铜线圈，当用电流供能时，其围绕流体柱(如钻泥)形成磁场。这段立管还具有水平相対的电极，用于在磁场部位向流体(如钻泥)提供电荷。当用电充电并经受磁场时，流体可能表现为电枢，并且因此，该组件可起到连续线性电动机的作用，推着流体柱向上通过立管。 由于流体中的电流体动力学性质，诸如钻泥的流体可以由磁场和电荷来推进。钻泥可由膨润土构成。膨润土粘土化学性质在三铝水矿层中具有电不平衡，其导致薄片像磁体ー样，在其中心有较强的正(+)电荷，而在薄片表面上有负(-)电荷。脉冲电可能导致卷绕铁套筒的铜线圈产生磁场，该磁场可能对钻泥(电流体动カ学流体)施力并因此推进钻泥通过立管。钻泥的推进可以释放岩层上的至少其中ー些井下压力。附图说明为了获得且能够更详细地理解其中本专利技术的特征、优点和目的以及其它将变得显而易见的方式，通过參照本专利技术的实施例而可能具有上文简要概括的本专利技术的更加特定的描述，这些实施例图示在形成该说明书的一部分的附图中。然而，要注意的是，附图仅仅示出本专利技术的优选实施例，并且因此不应被视为其范围的限制，因为本专利技术可承认其它同样有效的实施例。图I是具有磁电驱动器(magneto drive)的泵送设备的示例性实施例的局部截面图。图2是图I的泵送设备的磁电驱动器的实施例的详细截面图。图3是图2的磁电驱动器的电极的示例性实施例的沿着3-3线截取的横截面图。 图4是具有磁电驱动器的泵送设备的备选实施例的局部截面图。图5是图4的磁电驱动器的沿着5-5线截取的截面图。图6是图4的磁电驱动器的线圈的从6-6线显示的侧视图。图7是图6的线圈的沿着7-7线截取的截面图。图8是在双梯度钻井应用的単独泥浆返回线中使用的磁电驱动器的示例性实施例的局部截面图。具体实施例方式现在，将參照示出本专利技术的实施例的附图在下文中更加完整地描述本专利技术。然而，本专利技术可能以很多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的所示实施例。而是，提供这些实施例，使得该公开将是详尽和完整的，并且将把本专利技术的范围完整地传达给本领域技术人员。相似的数字始終指示相似的元件，并且，如果使用的话，则最初符号表示备选实施例中的类似元件。參照图I，立管连接器100形成立管102的下端。立管102从海底通过海向上上升到終点(未显示)。終点(未显示)通常在表面钻机(未显示)上，但是可以在其它部位。井眼导管104附接至外井口罩105并与其连通。井眼导管104延伸至外井口罩105之下的地中。内井口罩107处于井眼套管109的上端。立管连接器100紧固至内井口罩107的上端。一个或更多定心器106可能在立管连接器100处位于立管102的孔内。一个或更多防喷器108可能包括在立管102中，并且在该示例中，它们处于下端。位于钻柱120的一端的钻头118穿过立管102、泥水分界线套管挂100以及井眼套管109，以将井眼进ー步钻入地球深处。钻头118的旋转从地球切割岩石。钻柱120是具有钻柱孔122的导管，其形成在钻柱120的长度上延伸的通道。钻泥124从表面钻机(未显示)被泵送通过钻柱孔122到达钻头118。钻泥124在钻头118处离开钻柱孔122，并用于冷却和润滑钻头118的切割表面。钻泥在压カ下通过钻柱孔122被注入。当额外的钻泥124通过钻柱孔122被泵送吋，钻泥124通过井眼套管109上升且然后通过立管102，当它朝表面移动时在钻柱的外部行迸。当钻泥124通过井眼和立管102上升吋，它携带着切屑和其它固体(如岩石和废石)朝着表面通过井眼套管109和立管102。钻泥124可为具有电流体动力学性质的胶状悬浮体。由于其电流体动力学(“EHD”)性质，钻泥124可由磁场或电流来推进。在一示例性实施例中，钻泥124是包括膨润土(bentonite)和水的膨润土基楽;料。膨润土可具有其原始体积的10倍到20倍的膨胀特性。在一示例性实施例中，钻泥124中使用的膨润土包括29. 8%的硅、10. 6%的铝、2. 6%的铁、I. 45%的镁、O. 69%的钙、I. 80%的钠、O. 42%的钾、I. 19%的氢、51. 5%的氧，以及92. 0%的钠蒙脱石、4. 0%的石英，3. 0%的长石(钠长石)和I. 0%的黑云母的矿物成分。膨润土粘土化学性质可能具有电流体动力学性质，其中，三水铝矿层中的电不平衡导致固体物质(薄片)像磁体那样，在其中心有较强正(+)电荷且在薄片表面有负(_)电荷。具有电流体动力学性质的其它胶状悬浮体可用于钻泥124。重晶石和其它重金属也可出现在钻泥124中。因此，钻泥124可为用作电流体动力学活性组分的胶状流体。參照图2，磁电驱动器130是立管套管的一段，其可使用电磁体132和电极134来产生磁场和电荷。由于钻泥124的EHD性质,磁场和电荷可在特定方向上推进钻泥124。由于它的重金属含量，因而钻泥124内的重晶石也可由磁场或电流推进，并且因此有助于钻泥124的推进。 磁电驱动器130可能是形成立管102的一部分的管状区段，并且可以沿着立管102位于任何位置，包括例如在立管连接器100的正上方。沿着套管102可使用多个磁电驱动器130。磁电驱动器130可以为任何长度。在一示例性实施例中，磁电驱动器130可以为10英尺长。假设立管102的标准段为70英尺长，当立管套管从井口罩107 (图I)上升至海面(未显示)时，磁电驱动器130可以沿着立管套管例如每7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.02 US 12/629,6471.一种用于泵送电流体动力学(EHD)流体的设备，所述设备包括 管状区段，其具有中心孔，EHD流体适于穿过该中心孔而流动； 线圈，其安装至所述管状区段，并且适于在电通过所述线圈时产生电磁场，其中，所述电磁场的至少一部分位于所述管状区段的所述中心孔内；以及 阳极和阴极，其安装至所述管状区段的所述孔，用于将电压电势施加至流动通过所述孔的所述EHD流体。2.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述电磁场垂直于所述管状区段的轴线。3.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述线圈并未径向地横过大于所述管状区段的周线的180度。4.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述管状区段是适于在海底环境中使用的一段立管。5.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述线圈与所述管状区段的轴线是同心的，并且所述阴极和阳极从所述线圈径向向内定位。6.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，还包括位于所述线圈与所述阴极和阳极之间的电绝缘材料。7.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述阴极和阳极具有周向中点，并且所述阴极的中点从所述阳极的中点为180度。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述阴极和所述阳极是部分圆筒形的，适干与所述EHD流体接触，并且位于所述孔的相对侧。9.一种用于泵送电流体动力学(EHD)流体的设备，所述设备包括 管状区段，其具有中心通道，EHD流体适于穿过该中心通道而流动； 阴极，其连接到所述管状区段并形成所述中心通道的内径表面的一部分； 阳极，其连接到所述管状区段，与所述阴极在周向上间隔开，并且形成所述中心通道的内径表面的一部分，用于将电压电势施加至流动通过所述通道的所述EHD流体； 电线圈，其位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：CE詹宁斯，
申请(专利权)人：韦特柯格雷公司，
类型：发明
国别省市：