專利名稱：一種利用置換工具的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止隔水管中液體混合的方法，所述隔水管應(yīng)用在海洋石油開采中。本發(fā)明還包括一種實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
在海洋石油開采鉆探工作初期，井口通常設(shè)置在海底井的開口上方。井口和井套管密封相通，井口裝有必要的防噴器(BOPs)和連接器，用于其他物體中的連接井口和海洋表面鉆井船的隔水管。在鉆探階段，井和隔水管中充滿鉆井泥漿。
鉆桿/鉆柱的下末端部分設(shè)有鉆頭，所述鉆桿/鉆柱通過隔水管從鉆井船、井口以及再往井下面的井套管直到鉆探發(fā)生的井底運(yùn)動。鉆井泥漿從鉆桿往鉆頭下循環(huán)，從它流經(jīng)的地方將鉆粉送回到位于鉆桿和套管/隔水管之間環(huán)狀區(qū)域內(nèi)的鉆井船中。
隔水管通常設(shè)有若干外部的較小的管子(阻塞和截斷管子)，所述管子平行延伸向隔水管并且它們的上部末端部分連接到鉆井船的處理設(shè)備上，它們的下部末端部分在防噴器之間連接到井口。管子可以用于例如置換井內(nèi)的鉆井泥漿。隔水管表面通常為大氣壓，當(dāng)井壓增加到隔水管必須要關(guān)閉以阻止不期望的鉆井泥漿流出時，可以采用例如管子來代替井中的鉆井泥漿。
在鉆探中遇到例如不好的天氣，必然使鉆井船與井?dāng)嚅_連接。在這種斷開的情況下，通常需要依靠適當(dāng)?shù)墓ぞ邅韺@井船位于井口以下的部分吊出來。位于吊架工具以上的鉆桿部分從它斷開連接并且被拔起。井口閥門關(guān)閉，因此將井內(nèi)鉆桿的下部關(guān)閉。因此，沒有必要將整個鉆桿拔出來，那樣很費(fèi)時間。
在鉆桿的下部被拔出和在井內(nèi)關(guān)閉后，鉆桿的上部從井口拔出。然而，在隔水管從井口斷開以前，存在于隔水管內(nèi)的鉆井泥漿必須用水來置換。置換泥漿的目的是為了保護(hù)井內(nèi)泥漿和防止污染環(huán)境。通常通過外部的較小的管子向井口下注入水來實(shí)現(xiàn)，因此水將隔水管內(nèi)的鉆井泥漿置換到鉆井船的收集容器中。然后隔水管和井口斷開。
在隔水管中的流體置換中存在一個問題，在兩種流體的接觸區(qū)域存在相當(dāng)?shù)牧黧w混合物。因此鉆井泥漿污染水體。凈化或者銷毀這種污染了的鉆井泥漿相對昂貴。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有方法的缺陷。
該目的依照下面說明書和如下權(quán)利要求書中描述的特征來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)鉆井船和井口分離時，可能在吊架工具附近，鉆柱設(shè)有活塞或者其他裝置來保持流體分開?；钊赡芙M成吊架工具的一部分。活塞的外徑適應(yīng)于隔水管的內(nèi)徑，活塞上、優(yōu)選沿外圍裝有材料，當(dāng)隔水管內(nèi)進(jìn)行置換時用來阻止流體流過活塞。當(dāng)帶有所述活塞的鉆桿和隔水管下面的吊架工具進(jìn)行置換時，活塞置換存在于隔水管內(nèi)的鉆井泥漿。置換出來的鉆井泥漿從一個或多個隔水管上的向外定位的較小管子流出?；钊陨系墓茏尤莘e用水來補(bǔ)充。當(dāng)鉆桿的下部從井口中拔出、鉆桿上部與吊架工具斷開時，可能存在于鉆桿上部的鉆井泥漿也可以一次一個的通過同一較小的管子與水進(jìn)行置換。因此，較小的管子也被水充滿。井口的關(guān)閉裝置之一關(guān)閉吊架工具上部和鉆桿下部。然后將活塞連同鉆桿上部拔出。接著隔水管和較小的管子與井口斷開連接。
當(dāng)鉆井船和井口重新連接時，隔水管和較小的管子連接到井口，井口后面的活塞重新裝到井口以及吊架工具的連接器裝置。吊架工具的連接器裝置然后連接到吊架工具。存在于隔水管和井口連接區(qū)域之間的水進(jìn)出循環(huán)導(dǎo)致鉆井泥漿被向下泵到與井口最底下部分相連的較小的管子中，然后通過其他較小的管子向上返回到鉆井船中。然后當(dāng)活塞和吊架工具以及鉆桿從隔水管中拔出時，對隔水管補(bǔ)充鉆井泥漿。存在于隔水管中的清水流出，沒有被進(jìn)入的鉆井泥漿污染。在鉆探繼續(xù)之前，在鉆桿拔出到鉆井船之后，將活塞和吊架工具拆除。用來保持液體分開的活塞或另外的裝置當(dāng)然可以相應(yīng)的方式應(yīng)用在沒有吊架工具的場合。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，活塞本身組成一個密封的元件。例如，除了活塞本體以外，活塞可以包括一個相對短的鉆桿，從活塞本體延伸出去，在它的末端部分設(shè)有和鉆桿相配的螺紋。在活塞外圍設(shè)有彈性材料，用來保證隔水管內(nèi)進(jìn)行密封的置換。
如果需要，活塞上可以設(shè)有一個或多個流量控制閥門和/或檢測閥門。
下面參照附圖，說明一個優(yōu)選實(shí)施例的非限制的例子，其中，

圖1是鉆井船通過隔水管和海底的井口連接的鉆井船的示意圖；圖2是井口的剖面示意圖，其中吊架工具和這種正被討論的活塞與鉆桿相連，并且位于井口正上方的隔水管內(nèi)；圖3是圖1井口的剖面示意圖，但是這里的吊架工具已經(jīng)和井口毗鄰；圖4是圖1井口的剖面示意圖，但是那里的活塞和鉆桿的上部已經(jīng)和吊架工具斷開連接；圖5是圖1井口的剖面示意圖，但是這里井口的一個關(guān)閉門已經(jīng)關(guān)閉井口的上開口、隔水管和較小的管子已經(jīng)和井口斷開連接。
圖中，附圖標(biāo)記1表示位于海洋表面2的鉆井船。井口4位于海底6，并且和井8的套管10密封連接。隔水管12和井口密封連接，并且向上穿過海水延伸到鉆井船1的連接器/處理裝置14。較小的管子16，16′(阻塞和壓井管子)從鉆井船1的連接器/處理裝置14平行隔水管12向下延伸到井口4，在井口較小的管子在適當(dāng)?shù)奈稽c(diǎn)(可能通過沒有顯示出來的閥門)穿過孔16，16′和井口的內(nèi)腔相連接。井口設(shè)有多個閥門，顯示出來的是其中的一個關(guān)閉閥門18，18′。井口4進(jìn)一步設(shè)有底盤20。
從鉆井船1向下延伸的鉆桿22位于隔水管12和井8內(nèi)。吊架工具24通過連接器26，26′安裝在鉆桿22上。
到目前為止，說明書描述的所有裝置本身都是公知的。
活塞30包括相對短的鉆桿32，活塞本體34通過連接器26′，26′安裝在鉆桿22上?；钊?4的外徑適應(yīng)于隔水管12的內(nèi)徑，可以設(shè)有彈性材料密封墊36，36′，當(dāng)活塞30移動到隔水管12內(nèi)時用來密封隔水管12的內(nèi)徑。
當(dāng)隔水管12和較小的管子16，16′與井口4斷開連接時，鉆桿被拔出，拔出的長度至少與鉆探地點(diǎn)的海洋深度相對應(yīng)。吊架工具24和活塞30安裝在鉆桿22的兩個區(qū)域之間。然后放下帶有連接的吊架工具24和活塞30的鉆桿22，參見圖2。在放下活塞30的過程中，隔水管12內(nèi)活塞30以下的鉆井泥漿被置換，通過較小的管子16，16′向上流到鉆井船。對活塞30以上的隔水管部分補(bǔ)充水。
當(dāng)?shù)跫芄ぞ?4接近井口4的底座20時，活塞30位于井口4的正上方，參見圖3。因此，隔水管12內(nèi)鉆井泥漿的主要部分已經(jīng)被置換了。
活塞30和鉆桿22的上部從吊架工具24斷開連接，參見圖4。為了保證鉆桿22的上部末端沒有鉆井泥漿，如果需要的話可以向下泵水，然后首先通過一根較小的管子16然后通過另外一根較小的管子16′流回。可選的，可以通過一根較小的管子16′向下泵水并且通過另外一根較小的管子16返回，由此存在于較小的管子16，16′和井口4中的鉆井泥漿被返回到鉆井船1。
然后井口4的關(guān)閉閥門18，18′關(guān)閉，隔水管和較小的管子16，16′與井口8斷開連接，參見附圖5。
如上所述，當(dāng)鉆探重新開始時，液體替換又開始進(jìn)行，不過是相反的順序，其中鉆井泥漿通過較小的管子16′向下泵，在那里較小的管子16，16′和井口4中的水通過較小的管子16向外循環(huán)。循環(huán)重新開始，所以在活塞30被移動到隔水管12上部的時候補(bǔ)充鉆井泥漿。
根據(jù)本發(fā)明的方法大幅度的減少了凈化和銷毀污染的鉆井泥漿需要。因此本申請方法具有可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
權(quán)利要求
1.一種用于置換隔水管(12)內(nèi)液體的方法，所述隔水管(12)應(yīng)用于海洋石油開采中，隔水管(12)在海底(6)表面或者上方的井口(4)與鉆井船(1)之間形成連接，鉆桿(22)從鉆井船(1)向下延伸，可能穿過井口(4)，其特征在于，用來保持液體分開并且連接到鉆桿(22)上的主體(30)連同鉆桿(22)的至少一個部分一起沿隔水管(12)的縱向移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由主體(30)從隔水管(12)中置換出來的液體通過一根或多根管子(16，16′)流到鉆井船(1)中。
3.一種利用隔水管(12)的裝置，所述隔水管(12)應(yīng)用于海洋石油開采中，隔水管(12)在海底(6)表面或者上方的井口(4)與鉆井船(1)之間形成連接，其特征在于，主體(30)可移動地密封隔水管(12)的內(nèi)壁，主體(30)位于隔水管(12)上并且和鉆桿(22)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于主體(30)和鉆桿相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4中一個或多個所述的的裝置，其特征在于主體(30)和吊架工具(24)連接，和/或組成吊架工具(24)的一個部分。
全文摘要
一種用于置換隔水管(12)內(nèi)液體的方法和裝置，所述隔水管(12)應(yīng)用于海洋石油開采中，其中隔水管(12)在海底(6)表面或者上方的井口(4)與鉆井船(1)之間形成連接，其中主體(30)用來保持液體分開，主體(30)沿隔水管(12)縱向移動。
文檔編號E21B17/01GK1688790SQ02829788
公開日2005年10月26日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者O·霍蘭德 申請人:O·霍蘭德