與鉆頭接頭一起使用的膨脹式封隔器元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在地下井筒(22)中使用的系統(tǒng)(20)，系統(tǒng)(20)包括位于鉆柱(26)的下端上的鉆地鉆頭(40)和膨脹式封隔器系統(tǒng)。封隔器系統(tǒng)包括壓力致動(dòng)的入口閥(68)，入口閥(68)調(diào)節(jié)從鉆柱(26)內(nèi)部到封隔器(62)的增壓流體以使封隔器(62)膨脹。當(dāng)壓力高于用于鉆井的壓力時(shí)，入口閥(68)打開并且入口閥(68)包括活塞(72)和設(shè)置在圓筒(70)中的彈簧(74)；彈簧(74)提供作用在活塞(72)上的偏置力并且將活塞(72)定位在環(huán)隙與封隔器(62)的入口之間。當(dāng)膨脹時(shí)，封隔器(62)從鉆柱(26)沿徑向向外延伸且與井筒(22)的內(nèi)表面密封接合。
【專利說明】與鉆頭接頭一起使用的膨脹式封隔器元件
[0001]發(fā)明人:ShaohuaZhou
[0002]受讓人:Saudi Arabian Oil Company (沙特阿拉伯石油公司)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種用于鉆地鉆頭組件的膨脹式封隔器。更具體而言，本發(fā)明涉及一種響應(yīng)于被輸送到鉆頭組件的流體的壓力增大而選擇性部署的封隔器；其中膨脹的封隔器形成用于壓裂地下地層的密封空間。
【背景技術(shù)】
[0004]生產(chǎn)烴的井筒在地面下延伸并且與圈閉有烴的地下地層交叉。井筒通常是通過位于鉆柱末端的鉆頭來產(chǎn)生的，通常，位于井筒開口上方的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)。在鉆頭上設(shè)置有切削元件，隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)，切削元件刮除井筒的底部且挖掘材料，從而將井筒加深。鉆井流體通常沿鉆柱向下泵送并且從鉆頭引入井筒。鉆井流體在鉆柱與井筒壁之間的環(huán)隙中沿井筒向上回流。在挖掘時(shí)產(chǎn)生的鉆屑隨著循環(huán)的鉆井流體沿井筒向上載送。
[0005]有時(shí)在井筒壁中形成裂縫，裂縫延伸到與井筒鄰近的地層中。壓裂通常是通過將高壓流體注入井筒中并且密封井筒的一部分來進(jìn)行的。壓裂一般在井筒中的壓力超過地層中的巖石強(qiáng)度時(shí)開始。通常通過注入諸如砂或樹脂涂層顆粒等支撐劑(proppant)支撐裂縫。支撐劑通常還用于阻止從地層向井筒產(chǎn)出砂或其它顆粒物質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文所描述的是一種在地下井筒中使用的系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。在實(shí)例中，系統(tǒng)包括位于一組鉆管的端部上的鉆地鉆頭，其中鉆頭和鉆管的組合限定了鉆柱。系統(tǒng)的該實(shí)例還包括位于鉆柱上的密封組件，所述密封組件由如下部件構(gòu)成:密封元件；流動(dòng)線路，其位于所述鉆柱中的軸向孔與所述密封元件之間；以及入口閥，其位于所述流動(dòng)線路中，當(dāng)所述鉆柱中的壓力超過用于鉆地操作的壓力時(shí)，所述入口閥能夠移動(dòng)到打開構(gòu)造。所述密封元件與所述管柱中的環(huán)形空間流體連通并且所述密封元件沿徑向向外擴(kuò)展成與所述井筒的壁部密封接合。壓裂口位于所述鉆頭的遠(yuǎn)離所述一組鉆管的端部與所述密封元件之間，當(dāng)所述鉆柱中的壓力處于用于壓裂與所述井筒鄰近的地層的壓力時(shí)，所述壓裂口選擇性地移動(dòng)到打開位置。所述入口閥可以包括:軸，其沿徑向形成為從所述鉆柱的側(cè)壁穿過，具有面向所述鉆柱中的孔的端部并且限定了圓筒；活塞，其在所述圓筒中同軸地設(shè)置；通道，其位于所述鉆柱中，與所述圓筒相交并且延伸到所述鉆柱的面向所述密封元件的外表面；以及彈簧，其位于所述圓筒的端部中且朝所述圓筒的面向所述鉆柱中的所述孔的端部偏置所述活塞。當(dāng)所述鉆柱中的壓力高于用于鉆地操作的壓力時(shí)，所述彈簧可以被壓縮。所述活塞能夠在所述圓筒中從位于所述鉆柱中的所述孔與所述通道和所述圓筒相交處之間以限定所述入口閥的閉合構(gòu)造移動(dòng)至位于所述通道與所述圓筒相交處的相反側(cè)以限定所述打開構(gòu)造。系統(tǒng)還可以包括套環(huán)，所述套環(huán)位于安裝在所述鉆頭的鄰接所述一組鉆管的端部上的所述鉆柱上。在該實(shí)例中，所述密封元件包括環(huán)形膜，所述環(huán)形膜具有固定在所述套環(huán)的相反端部上的橫向端部?？蛇x地，入口閥設(shè)置在套環(huán)中。在實(shí)例中，所述圓筒中的位于所述活塞的面向遠(yuǎn)離所述鉆柱中的所述孔的一側(cè)上的壓力基本上小于用于鉆地操作的壓力，使得當(dāng)流體從與所述密封元件鄰近處穿過所述入口閥流動(dòng)到達(dá)所述鉆柱中的所述孔時(shí)，所述入口閥處于所述打開構(gòu)造。
[0007]本文還公開了一種在地下井筒中使用的鉆地鉆頭。在一個(gè)實(shí)例中，鉆頭包括:主體；連接件，其位于所述主體上，所述連接件用于連接在一組鉆管上；封隔器，其位于所述主體上，且與所述連接件鄰近；以及入口閥，其包括如下的元件:所述元件能夠從閉合位置選擇性地移動(dòng)且在所述鉆管的內(nèi)部與所述封隔器之間限定流動(dòng)阻擋物。該元件還能夠移動(dòng)到打開位置，這種情況下鉆管的內(nèi)部與封隔器連通。在一個(gè)實(shí)例中，所述元件是活塞并且能夠在形成于主體內(nèi)的圓柱形空間中移動(dòng)。鉆頭還可以包括彈簧和通道，所述彈簧在所述圓柱形空間內(nèi)位于所述活塞的與所述鉆管的內(nèi)部遠(yuǎn)離的一側(cè)上，所述通道形成在所述主體中且與所述圓柱形空間和所述封隔器的內(nèi)部連通。在一個(gè)可選實(shí)例中，當(dāng)所述鉆管的內(nèi)部中的壓力約為用于鉆井操作的壓力時(shí)，所述彈簧將偏置力施加在所述活塞上，以將所述活塞保持在所述閉合位置，當(dāng)所述鉆管的內(nèi)部中的壓力為比用于鉆井操作的壓力大的指定值時(shí)，所述偏置力被克服。鉆地鉆頭還可以包括位于主體的外表面上的壓裂口和位于主體的外表面上的鉆井噴嘴，其中，當(dāng)入口閥處于打開位置時(shí)，壓裂口與鉆管的內(nèi)部連通，并且當(dāng)入口閥處于閉合位置時(shí)，鉆井噴嘴與鉆管的內(nèi)部連通。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]為了實(shí)現(xiàn)以及能夠具體理解本發(fā)明的上述特征、方案和優(yōu)點(diǎn)以及變得顯然的其他特征、方案和優(yōu)點(diǎn)，下面參考在附圖中圖示說明的本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)上文簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明做更具體的描述，附圖構(gòu)成本說明書的一部分。然而，值得注意的是，附圖僅圖示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，因此，不應(yīng)視為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可容許有其他同等有效的實(shí)施例。
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的使用具有鉆頭組件的鉆井系統(tǒng)來形成井筒的示例性實(shí)施例的側(cè)面局部剖視圖。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖1的具有膨脹式封隔器的鉆頭組件的實(shí)例的側(cè)面剖視圖。
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明的從鉆取井筒轉(zhuǎn)換為壓裂地層的圖1的實(shí)例的側(cè)面局部剖視圖。
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明的在壓裂步驟過程中的圖2的鉆頭的實(shí)例的側(cè)面局部剖視圖。
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明的在壓裂步驟過程中的圖1的具有已膨脹封隔器的鉆井系統(tǒng)的實(shí)例的側(cè)面局部剖視圖。
[0014]圖6是根據(jù)本發(fā)明的井筒中多個(gè)區(qū)域具有裂縫的圖5的鉆井系統(tǒng)和鉆頭的實(shí)例的側(cè)面局部剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1的側(cè)面局部首Ij視圖中提供了鉆井系統(tǒng)20的不例性實(shí)施例。鉆井系統(tǒng)20的實(shí)施例被示出為用細(xì)長(zhǎng)的鉆柱26形成穿過地層24的井筒22。用于驅(qū)動(dòng)鉆柱26的旋轉(zhuǎn)力可以由示意性示出為在地面上并且位于井筒22的開口上方的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)28提供。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)28的實(shí)例包括頂部驅(qū)動(dòng)器以及旋轉(zhuǎn)臺(tái)。螺紋連接在一起的多段鉆管30形成鉆柱26的上部。可選的鉆柱旋轉(zhuǎn)頭32 (swivel master)被示意性示出為位于最下面的鉆管30的下端。鉆柱旋轉(zhuǎn)頭32允許鉆柱26的位于鉆柱旋轉(zhuǎn)頭32上方的部分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而不向鉆柱旋轉(zhuǎn)頭32下方的鉆柱26施加任何旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)矩。鉆柱旋轉(zhuǎn)頭32的下端被示出為連接到定向鉆井組件34的上端；其中定向鉆井組件34可以包括用于使鉆柱26的下端轉(zhuǎn)向的陀螺儀或其他方向型裝置。另外，可選地，提供了與定向鉆井組件34的下端相連的增強(qiáng)器36。
[0016]在一個(gè)實(shí)例中，壓力增強(qiáng)器36在與鉆井組件34鄰近的入口處接收流體，增加流體的壓力，并且從與鉆頭組件38鄰近的端部排出流體，鉆頭組件38顯示為安裝到增強(qiáng)器36的下端上。在實(shí)例中，增強(qiáng)器36所增壓的流體從地面流動(dòng)通過鉆柱26。鉆頭組件38包括顯示為刮板鉆頭或固定鉆頭的鉆頭40，但是還可以包括延伸式計(jì)量器旋轉(zhuǎn)錐型鉆頭(extended gauge rotary cone type bit)。切削刮板42順著鉆頭40的外表面沿軸向延伸并且顯示為具有切削器44。切削器44可以是柱形形狀的部件，或者還可以任選地由多晶金剛石材料形成。在圖1的鉆頭40上還設(shè)置有噴嘴46，噴嘴46散布在切削器44之間并用于在鉆井操作期間從鉆頭40排出鉆井流體。眾所周知的是，從噴嘴46流出的流體不僅對(duì)由于巖石切削動(dòng)作而產(chǎn)生熱量的切削器44提供冷卻而且在鉆屑產(chǎn)生時(shí)水力地沖走鉆屑。鉆井流體還沿井筒22向上再循環(huán)且攜載走在挖掘井筒22時(shí)形成的巖層鉆屑。鉆井流體可以從顯示為位于地面上的存儲(chǔ)罐48提供，存儲(chǔ)罐48經(jīng)由線路50將流體引入鉆柱26中。
[0017]在圖2中以側(cè)面剖視圖更詳細(xì)示出的是圖1的鉆頭組件38和鉆柱26的下部的示例性實(shí)施例。在圖2的實(shí)例中，在鉆柱26中設(shè)置有環(huán)隙52，并且環(huán)隙52被示出為將流體53從存儲(chǔ)罐48 (圖1)引向鉆頭組件38。圖2的鉆頭40包括主體54，在主體54中形成有流體腔室56。腔室56經(jīng)由形成在主體54的上端中的口 58與環(huán)隙52流體連通。在鉆頭40的上端上還設(shè)置有環(huán)狀套環(huán)60，套環(huán)60被示出為具有大致矩形的截面并且與鉆柱26同軸。因此，在一個(gè)實(shí)例中，由套環(huán)60和鉆頭40構(gòu)成的鉆頭組件38可以稱為鉆頭接頭(drill bitsub)。封隔器62被示出為設(shè)置在套環(huán)60的徑向外周上并且是與套環(huán)60大致同軸的環(huán)狀元件。在圖2的實(shí)例中，封隔器62包括可由彈性體類型的材料形成的大致膜狀部件。封隔器安裝件64被示意性地示出在封隔器62的上部末端和下部末端上，封隔器安裝件64用于將封隔器62固定在套環(huán)60上。封隔器安裝件64在圖2中被示出為是大致環(huán)狀部件，封隔器安裝件64的一部分分別沿徑向向內(nèi)懸掛在套環(huán)60和封隔器62的上方和下方。各個(gè)安裝件64均具有與封隔器62的徑向外邊緣互搭的軸向懸掛部。
[0018]利用示出為延伸穿過套環(huán)60的主體的通道66，可以提供環(huán)隙52與封隔器62內(nèi)部之間的選擇性流體連通。封隔器入口閥68被示出為設(shè)置在圓筒70中，圓筒70被示出為形成在套環(huán)60的主體中。在圓筒70中，入口閥68位于通道66的入口與環(huán)隙52之間。封隔器入口閥68選擇性地允許環(huán)隙與封隔器62內(nèi)部之間的流體連通，以使封隔器62膨脹，這將在下面更詳細(xì)地進(jìn)行描述。圓筒70被示出為具有面向環(huán)隙52的開口端和與通道66相交的側(cè)壁。活塞72被示出為設(shè)置在圓筒70中，其中活塞72具有形成為與圓筒70的壁接觸并且形成活塞72與圓筒70之間的密封界面的彎曲外周面。彈簧74被示出為位于圓筒70中并且位于活塞72的與環(huán)隙52相反的一側(cè)上。彈簧74沿著朝向環(huán)隙52的方向偏置活塞72，從而在處于圖2的構(gòu)造時(shí)阻斷從環(huán)隙52到通道66的流動(dòng)。[0019]仍然參考圖2，噴嘴46被示出為經(jīng)由通道75與腔室56流體連通，通道75從腔室56延伸到噴嘴46中。壓裂口 76同樣被示出為與腔室56流體連通。如下面將描述的那樣，壓裂口 76用于將壓裂流體從鉆頭40輸送到井筒22。在腔室56內(nèi)示意性地示出有用于選擇性地向噴嘴46或一個(gè)或多個(gè)壓裂口 76提供流液的閥組件78。更具體而言，閥組件78被示出為具有在腔室56內(nèi)沿軸向滑動(dòng)的環(huán)形套管80。進(jìn)一步示出了形成為沿徑向穿過套管80的孔82。在腔室56中進(jìn)一步示出有細(xì)長(zhǎng)柱塞84，借助從柱塞84沿徑向延伸為與套管80的內(nèi)表面連接的支撐桿85，細(xì)長(zhǎng)柱塞84在套管80中同軸地安裝。在圖2的實(shí)例中，腔室56經(jīng)由從腔室56沿徑向向外延伸穿過主體54的壓裂線路86與壓裂口 76選擇性地流體連通。在圖2的實(shí)例中，套管80定位成與通往壓裂線路86的開口相鄰，從而阻斷從腔室56到壓裂口 76的流動(dòng)。
[0020]在圖2的實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例中，流體53處于典型用于鉆取鉆孔22的壓力。此夕卜，流體53流動(dòng)穿過腔室56、穿過通道75 (由此離開噴嘴76)、以及沿井筒22向上再循環(huán)回到地面。鉆井時(shí)環(huán)隙52中的流體53的示例性壓力可以從約為5，OOOpsi變動(dòng)到約為10，OOOpsi以上。眾所周知，鉆井時(shí)這些壓力取決于許多因素，例如底孔的深度、鉆井泥漿密度和通過鉆頭的壓降。
[0021]現(xiàn)在參考圖3，以側(cè)面局部剖視圖示出的是從井筒底部88被豎直向上拉動(dòng)了小段距離的鉆柱26的實(shí)例；其中該距離可以從小于I英尺變動(dòng)達(dá)到約10英尺。可選地，可以將鉆頭40的下端設(shè)置在底部88上方大于約10英尺的任何距離處。向上拉動(dòng)鉆柱26而使鉆頭40與井筒底部88遠(yuǎn)離地間隔開的可選步驟允許對(duì)井筒22的一部分進(jìn)行增壓，以便能夠在地層24中的與井筒22鄰近的所選擇部分中產(chǎn)生裂縫。
[0022]圖4以側(cè)面剖視圖示出了部署封隔器62的實(shí)例，通過使封隔器62膨脹，使得封隔器62沿徑向向外擴(kuò)展成與井筒22的內(nèi)表面接觸來部署。在圖4的實(shí)例中，增大環(huán)隙52中的流體53A的壓力，使該壓力高于鉆井步驟(圖2)期間的壓力。在一個(gè)實(shí)例中，圖4中的流體53A的壓力可以超過20，OOOpsi。然而，與鉆井時(shí)影響流體壓力的變量類似，壓裂時(shí)的流體壓力可能取決于諸如深度、流體組成和壓裂區(qū)域等因素。在圖4的實(shí)例中進(jìn)一步示出了環(huán)隙52中的壓力充分超過了通道66中的壓力，以便在活塞72上形成壓差并且克服彈簧74施加在活塞72上的力。結(jié)果，活塞72示出為被沿徑向向外推動(dòng)到圓筒70中并且經(jīng)過通道66的入口，使得流體53A通過通道66進(jìn)入到封隔器62中，以使封隔器62膨脹成所示的部署構(gòu)造。當(dāng)被部署時(shí)，封隔器62限定了封隔器62與井筒底部88之間的密封空間90。如上面所指出的那樣，閥組件78選擇性地使從噴嘴46或壓裂口 76流出的流體轉(zhuǎn)向。當(dāng)環(huán)隙52中的壓力超過鉆井操作過程中產(chǎn)生的壓力時(shí)，入口閥68受致動(dòng)。在一個(gè)實(shí)例中，將入口閥68致動(dòng)的壓力大約為2000psi且大于鉆井操作壓力。地面上的泵(未示出)(其對(duì)存儲(chǔ)罐48中的流體或來自增強(qiáng)器36(圖1)的流體增壓)能夠使流體的壓力增大。
[0023]在圖4的實(shí)例中，閥組件78向下移動(dòng)，使柱塞84的下端插入到通道75的入口中。將柱塞84插入到通道75的入口中會(huì)阻斷腔室56與通道75之間的連通。孔82策略性地定位在套管80上，使得當(dāng)柱塞84被設(shè)置在通道75的入口中時(shí)，孔82與壓裂線路86對(duì)準(zhǔn)，以允許流體從腔室56流動(dòng)到空間90中。因此，當(dāng)孔82與壓裂線路86對(duì)準(zhǔn)并且腔室56中的壓力超過空間90中的壓力時(shí)，壓裂流體從腔室56流過孔82和通道86并且從壓裂口 76排出。流體53A填充密封空間90，從而將力施加在地層24上，最終克服地層24中的張應(yīng)力而產(chǎn)生示出為從井筒22的壁延伸到地層24中的裂縫92(圖5)。此外，壓裂流體94(其可以與流體53A相同或不同)被示出為填充裂縫92。在實(shí)例中，壓裂線路86的橫截面積大于噴嘴46和通道75這二者的橫截面積，這意味著與經(jīng)由噴嘴46和通道75相比，經(jīng)由壓裂線路86能夠以更低的壓降將流體輸送到空間90。另外，壓裂流體更適合于更大直徑的通道。如上所述，通過壓裂線路86輸送壓裂流體優(yōu)于通過噴嘴46和通道75輸送壓裂流體。
[0024]可選地，如圖6所示，鉆井系統(tǒng)20 (其還可以稱為鉆井與壓裂系統(tǒng))可以在形成第一裂縫92(圖5)之后繼續(xù)鉆井并且產(chǎn)生額外的裂縫。如上所述，在圖6的實(shí)例中，一系列裂縫921-n被示出為形成在井筒22內(nèi)的沿軸向間隔開的位置處。在圖6的實(shí)例中還示出了封隔器62已經(jīng)縮回并且安放在套環(huán)60附近，從而允許鉆頭40自由地旋轉(zhuǎn)并且使井筒22進(jìn)一步加深。在各個(gè)壓裂操作之后緩慢釋放流體中的壓力能夠允許封隔器62進(jìn)行收縮，這樣鉆頭40能夠在井筒22內(nèi)移動(dòng)。
[0025]因此，本文所描述的本發(fā)明非常適合于實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)以及實(shí)現(xiàn)所提及的目的、優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明所具有的其他目標(biāo)。雖然出于公開的目的給出了本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例，但為了實(shí)現(xiàn)期望結(jié)果，步驟細(xì)節(jié)上可以存在多方面改變。這些以及其他相似的變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，并且應(yīng)被包含在本文披露的本發(fā)明的主旨和隨附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種在地下井筒22中使用的系統(tǒng)20，所述系統(tǒng)20包括: 鉆地鉆頭40，其位于一組鉆管30的端部上，以限定鉆柱26 ； 其特征在于， 位于所述鉆柱26上的密封組件，所述密封組件包括: S封兀件； 流動(dòng)線路，其位于所述鉆柱26中的軸向孔與所述密封元件之間；以及入口閥68，其位于所述流動(dòng)線路中，當(dāng)所述鉆柱26中的壓力超過用于鉆地操作的壓力時(shí)，所述入口閥68能夠移動(dòng)到打開構(gòu)造，使得所述密封元件與所述鉆柱26中的環(huán)形空間流體連通并且所述密封元件沿徑向向外擴(kuò)展成與所述井筒22的壁部密封接合；以及 壓裂口 76，其位于所述鉆頭40的遠(yuǎn)離所述一組鉆管的端部與所述密封元件之間，當(dāng)所述鉆柱26中的壓力處于用于壓裂與所述井筒22鄰近的地層的壓力時(shí)，所述壓裂口 76選擇性地移動(dòng)到打開位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)20，其特征在于，所述入口閥68包括:軸，其沿徑向形成為從所述鉆柱26的側(cè)壁穿過，具有面向所述鉆柱26中的孔的端部并且限定了圓筒70 ;活塞72，其在所述圓筒70中同軸地設(shè)置；通道，其位于所述鉆柱26中，與所述圓筒70相交并且延伸到所述鉆柱26的面向所述密封元件的外表面；以及彈簧74，其位于所述圓筒70的端部中且朝所述圓筒70的面向所述鉆柱26中的所述孔的端部偏置所述活塞72。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)20，其特征在于，當(dāng)所述鉆柱26中的壓力高于用于鉆地操作的壓力時(shí)，所述彈簧74被壓縮。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)20，其特征在于，所述活塞72能夠在所述圓筒70中從位于所述鉆柱26中的所述孔與所述通道和所述圓筒70相交處之間以限定所述入口閥68的閉合構(gòu)造移動(dòng)至位于所述通道與所述圓筒70相交處的相反側(cè)以限定所述打開構(gòu)造。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)20，其特征還在于，套環(huán)60，所述套環(huán)60位于安裝在所述鉆頭40的鄰接所述一組鉆管的端部上的所述鉆柱26上，所述密封元件包括環(huán)形膜，所述環(huán)形膜具有固定在所述套環(huán)60的相反端部上的橫向端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)20，其特征在于，所述入口閥68設(shè)置在所述套環(huán)60中。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)20，其特征在于，所述圓筒70中的位于所述活塞72的背離所述鉆柱26中的所述孔的一側(cè)上的壓力基本上小于用于鉆地操作的壓力，使得當(dāng)流體從與所述密封元件鄰近處穿過所述入口閥68流動(dòng)到達(dá)所述鉆柱26中的所述孔時(shí)，所述入口閥68處于所述打開構(gòu)造。
8.一種在地下井筒22中使用的鉆地鉆頭40，所述鉆地鉆頭40包括: 主體； 連接件，其位于所述主體上，所述連接件用于連接在一組鉆管30上； 封隔器62，其位于所述主體上，且與所述連接件鄰近； 其特征在于， 入口閥68，其包括如下的元件:所述元件能夠從在所述鉆管30的內(nèi)部與所述封隔器62之間限定流動(dòng)阻擋物的閉合位置選擇性地移動(dòng)到使所述鉆管30的內(nèi)部與所述封隔器62連通的打開位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆地鉆頭40，其特征在于，所述元件包括活塞72并且能夠在形成于所述主體內(nèi)的圓柱形空間中移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鉆地鉆頭40，其特征還在于，彈簧74和通道，所述彈簧74在所述圓柱形空間內(nèi)位于所述活塞72的與所述鉆管30的內(nèi)部遠(yuǎn)離的一側(cè)上，所述通道形成在所述主體中且與所述圓柱形空間和所述封隔器62的內(nèi)部連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鉆地鉆頭40，其特征在于，當(dāng)所述鉆管30內(nèi)部的壓力約為用于鉆井操作的壓力時(shí)，所述彈簧74將偏置力施加在所述活塞72上，以將所述活塞72保持在所述閉合位置，當(dāng)所述鉆管30內(nèi)部的壓力為比用于鉆井操作的壓力大的指定值時(shí)，所述偏置力被克服。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的鉆地鉆頭40，其特征還在于位于所述主體的外表面上的壓裂口 76和位于所述主體的外表面上的鉆井噴嘴46，當(dāng)所述入口閥68處于所述打開位置時(shí)，所述壓裂口 76與所述鉆管30的內(nèi)部連通，并且當(dāng)所述入口閥68處于所述閉合位置時(shí)， 所述鉆井噴嘴46與所述鉆管30的內(nèi)部連通。
【文檔編號(hào)】E21B7/00GK104024565SQ201280063921
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】S·周 申請(qǐng)人:沙特阿拉伯石油公司