СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА ВО ВРЕМЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И ОБСЛУЖИВАНИЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2013 года по МПК E21B21/10 E21B19/16 E21B43/12 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для облегчения непрерывной циркуляции бурового раствора во время строительства и обслуживания скважины, предпочтительно, но не только, для нефтяной или газовой скважины. Настоящее изобретение также относится к системе для проведения скважинных операций с непрерывной циркуляцией бурового раствора.

При строительстве нефтяной или газовой скважины бурят ствол скважины. Буровое долото размещают на конце бурильной колонны и вращают, чтобы пробурить ствол скважины. Буровую текучую среду, известную как «буровой раствор», закачивают через бурильную колонну в буровое долото для смазки бурового долота. Буровой раствор также используют для выноса бурового шлама, создаваемого буровым долотом, и других твердых примесей на поверхность через кольцевое пространство, образованное между бурильной колонной и стволом скважины и/или обсадной трубой, облицовывающей ствол скважины. Бурильная колонна обычно выполнена из нескольких секций бурильной трубы, снабженной резьбой.

В одном известном способе бурения ствол скважины с применением буровой установки использует ведущую штангу, имеющую квадратное или другое многостороннее поперечное сечение, соединенную с основной секцией бурильной колонны, которая используется для вращения бурильной колонны. Буровой ротор на уровне пола буровой установки вращает ведущую штангу, которая при этом одновременно способна перемещаться вертикально посредством направляющего вкладыша в буровом роторе на полу буровой установки. В другом известном способе буровая установка с верхним приводом подвешена в зажимных приспособлениях буровой вышки и вращает бурильную колонну, и ведущая штанга не используется. Важно управлять давлением в стволе скважины относительно давления в пласте. В некоторых условиях бурильщик может считать, что требуется бурение при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины, при котором давление, приложенное к пласту, подвергающемуся воздействию в скважине, ниже давления бурового раствора данного пласта. Таким образом, при наличии достаточной пористости и проницаемости буровой раствор пласта проникает в скважину. Скорость бурения обычно увеличивается, когда достигается условие бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины. Однако бурильщик может считать, что требуется бурение при повышенном гидростатическом давлении в стволе скважины, при котором величина давления в скважине превышает давление бурового раствора в пласте. Данное избыточное давление требуется, помимо прочего, для предотвращения проникновения пластовых буровых растворов (нефти, газа или воды) в скважину. Однако избыточное гидростатическое давление может резко замедлять процесс бурения, укрепляя породу рядом со скважиной и ограничивая удаление бурового шлама под долотом. Кроме того, высокие повышенные гидростатические давления в сочетании с низкими свойствами бурового раствора могут вызывать проблемы прихвата под действием перепада давлений. Поскольку пластовые давления изменяются от одного пласта к другому при относительно постоянной плотности бурового раствора, повышенное гидростатическое давление изменяется от одной зоны к другой. Бурильщик может изменять условия бурения от пониженного гидростатического давления до повышенного гидростатического давления в стволе скважины посредством изменения плотности бурового раствора, используя утяжелители для увеличения или уменьшения плотности бурового раствора.

Без надлежащего управления давлением в скважине не может быть обеспечена максимальная скорость бурения. В наихудшем варианте скважина может обвалиться вследствие недостаточного давления в стволе скважины. Это более вероятно при бурении конкретных типов пластов.

Раньше циркуляция бурового раствора прекращалась во время свинчивания или развинчивания одного соединения или свечи бурильной трубы. Наполнительный клапан или отсекающий клапан для бурового раствора используется для сдерживания давления в бурильной колонне во время процедуры свинчивания или развинчивания. Однако данный клапан нужно каждый раз соединять и отсоединять. Таким образом, существует прерывистая циркуляция, и хотя давление по существу сохраняется в скважине, отмечается импульс изменения давления. Циркуляция буровых растворов может быть очень критичной для поддержания устойчивого давления в нисходящей скважине и устойчивой и почти постоянной эквивалентной плотности циркуляции. Когда бурильная колонна опускается в скважину или поднимается из скважины, отсутствие непрерывной циркуляции бурового раствора может вызывать изменения давления в скважине, которые увеличивают вероятность нежелательных "выбросов". Соединение секций обсадной трубы в скважине вызывает аналогичные проблемы с циркуляцией буровых растворов.

Часто предпочтительно поддерживать буровой шлам во взвешенном состоянии в буровом растворе для облегчения его отвода от бурового долота и предотвращения его прохождения обратно в скважину. Прекращение циркуляции бурового раствора может привести к осаждению бурового шлама. Чтобы этого не допустить, во многих известных системах предпринимались попытки дополнительного утяжеления бурового раствора, часто увеличивающие его вязкость. Это приводит к необходимости большей мощности насоса на поверхности для перемещения более густого бурового раствора, однако такое увеличение мощности насоса может привести к повышенному давлению в скважине, которое может вызвать повреждение пласта или потерю буровых растворов.

Разработана система непрерывной циркуляции, описанная в публикации РСТ № WO 98/16716, которая позволяет осуществлять циркуляцию бурового раствора во время свинчивания трубы с и развинчивания трубы от колонны труб. Публикация WO 98/16716 описывает, помимо прочего, использование верхнего комплекта трубных плашек для приложения и уплотнения вокруг одной или свечи труб, которая должна соединяться с колонной, расположенного ниже комплекта трубных плашек для приложения и уплотнения вокруг трубы в верхней части колонны в скважине, чтобы образовать между ними камеру, и глухой плашки для уплотнения камеры между торцевым штифтом трубы, предназначенным для соединения, и раструбом трубы в верхней части колонны для образования верхней и нижней камер. Впускное отверстие для бурового раствора расположено в нижней камере между комплектом глухих плашек и нижним комплектом трубных плашек. Подвод бурового раствора также соединен с верхним концом трубы, предназначенным для соединения, чтобы таким образом образовать соединение, причем нижние трубные плашки приводятся в действие и уплотняют вокруг верхнего конца колонны трубы в скважине, и глухие плашки приводятся в действие и уплотняют для образования нижней камеры вокруг верхней части бурильной колонны. Буровой раствор может перемещаться в нижнюю камеру и циркулировать в верхнюю часть бурильной колонны. Буровой раствор проходит через бурильную колонну в буровое долото и ствол скважины и возвращается через кольцевое пространство, образованное бурильной колонной и стволом скважины. Буровой раствор обрабатывают посредством вибрационных сит, очищают на центрифуге и тому подобное для удаления из него шлам при необходимости добавляют дополнительные компоненты и затем обеспечивают его циркуляцию в нижней камере. Одну бурильную трубу или колонну бурильных труб опускают в верхнюю часть системы непрерывной циркуляции. Верхние трубные плашки приводятся в действие для уплотнения вокруг трубы. Верхний конец одной бурильной трубы или колонны бурильных труб прикрепляют к подводу бурового раствора, и буровой раствор перемещается в верхнюю камеру посредством приведения в действие клапана. В данный момент давления в верхней и нижней камерах являются по существу одинаковыми. Глухая плашка открывается, и конец с наружной резьбой одной или колонны бурильных труб вводят в раструб в верхнем конце колонны труб и закручивают и поворачивают, чтобы образовать соединение. Буровой раствор в камере может выпускаться, и верхние и нижние трубные плашки открываются для опускания бурильной колонны с добавленной одной бурильной трубой или колонной бурильных труб в скважину. Таким образом, осуществляется непрерывная циркуляция через бурильную колонну и кольцевое пространство, когда соединение свинчивается и развинчивается.

В системе непрерывной циркуляции выполнены различные усовершенствования, включая проведение непрерывной циркуляции во время бурения. Это обеспечивает непрерывное вращение бурильной колонны, чтобы продолжать бурение, пока одна бурильная труба или колонна бурильных труб соединяется или отсоединяется от колонны. Это является эффективным для бурения бурильной трубой или при бурении с использованием обсадной колонны.

Опубликованная заявка на патент США № 2003-0221519, опубликованная 4 декабря 2003 г. (заявка 382080, поданная 5 марта 2003 г.), описывает устройство, которое позволяет секциям труб соединяться или отсоединяться от колонны труб во время операции бурения. Данное устройство также обеспечивает вращение и перемещение секций бурильной трубы в осевом направлении во время процесса соединения или отсоединения. Данное устройство также обеспечивает непрерывную циркуляцию бурового раствора в и через трубчатую колонну во время процесса свинчивания или развинчивания. Данное устройство образует узел буровой установки, содержащий механизм верхнего привода, механизм привода ротора и устройство циркуляции бурового раствора. Вращение и осевое перемещение трубчатой колонны попеременно обеспечивается верхним приводом и приводом ротора. Кроме того, непрерывное перемещение бурового раствора в трубчатую колонну обеспечивается через устройство циркуляции и попеременно через трубчатую секцию, когда образуется соединение между верхней трубой, соединенной с механизмом верхнего привода, и трубчатую колонну. Данная заявка также описывает способ соединения верхней трубы с верхней трубой трубчатой колонны при непрерывном бурении, причем данный способ включает следующие этапы: приведение в действие привода ротора для обеспечения вращательного и осевого перемещения трубчатой колонны в скважине, размещение над верхней трубой трубчатой колонны верхней трубы, содержащей нижний резьбовой конец, который соединяется с верхним резьбовым концом верхней трубы, изменение относительной скорости между верхней трубой и верхней трубой для соединения посредством резьбы нижнего резьбового конца верхней трубы и верхнего резьбового конца верхней трубы, так что верхняя труба становится частью трубчатой колонны, высвобождение трубчатой колонны из зацепления с приводом ротора, приведение в действие верхнего привода для обеспечения вращательного и осевого перемещения трубчатой колонны в скважине.

В некоторых известных системах, в которых для бурения используется верхний привод, колонна бурильных труб (например, колонна длиной 27 м (90 футов), содержащая три взаимосвязанные части бурильной трубы) соединена посредством резьбы с и под предохранительным переводником. Предохранительный переводник соединен с частью буровой установки с верхним приводом, и когда бурение продвинулось вниз вплоть до длины свечи, предохранительный переводник вводят и размещают в камере системы непрерывной циркуляции бурового раствора. Для того чтобы добавить новую свечу при данном типе известной системы, развинчивается соединение в системе циркуляции бурового раствора, буровая установка с верхним приводом поднимается, и, вместе с тем, предохранительный переводник поднимается и выходит из верхней части системы непрерывной циркуляции. Затем для подсоединения новой колонны бурильных труб участок буровой установки с верхним приводом (например, подъемник) в некоторых известных способах извлекается из скважины. Подъемник обычно связан с буровой установкой с верхним приводом, однако данный подъемник часто невозможно использовать для приема и поддержки новой колонны, поскольку предохранительный переводник препятствует данной операции.

Во многих случаях, когда буровая установка с верхним приводом поднимается, желательно расширять ствол скважины снизу вверх для обеспечения циркуляции бурового раствора и вращения колонны, выходящей из ствола (скважины), когда буровая установка с верхним приводом поднимается, например, чтобы сглаживать ствол и предотвратить образование желобов.

Другая проблема, связанная с такими буровыми системами, заключается в том, что желательно бурить как можно дальше с каждой новой колонной бурильной трубы, однако детали и устройства (например, подъемники), подвешенные под буровой установкой с верхним приводом, препятствуют дополнительному продвижению вниз буровой установки с верхним приводом, пока они не отведены в сторону от оси скважины, так что буровая установка с верхним приводом может продолжать вращать бурильную колонну, поскольку предохранительный переводник буровой установки с верхним приводом входит с систему непрерывной циркуляции (и верхний привод сближается с системой непрерывной циркуляции). Обычно подъемник отводится в сторону в одном направлении от оси скважины (и используются подъемники известного уровня техники, которые открываются только в одну сторону).

Существует множество известных систем непрерывной циркуляции, например, но не в качестве ограничения, указанные ниже патенты и заявка на патент США представляют примерные системы и их элементы: патенты США 7350587, 7107875, 6412554, 6315051, 6591916, 3298385, 1491986 и заявка на патент США № 11/449662, поданная 9 июня 2006 г.

Существует множество известных переводников для скважин, систем непрерывной циркуляции и соответствующих им элементов, включая, например, патенты США 2102555, 2158356, 4310050, 4448267, 4646844, 6253861, 6688394, 6739397, 7028787, 7134489 и 7281582 и публикация заявок на патент США № 2002/0157838, опубликованная 31 октября 2002 г., и 2006/0254822, опубликованная 16 ноября 2006 г. Упомянутые патенты и заявки включены в полном объеме в данное описание путем ссылки. Различные известные системы имеют множество недостатков и проблем, связанных с их использованием, например, в некоторых системах известного уровня техники клапаны, находящиеся внутри переводника, опускаются в скважину, где они подвержены износу и повреждению. Многие детали (например, ловильный инструмент, каротажное устройство, скважинные инструменты и др.), которые должны размещаться в буровой скважине под переводником, ограничены по диаметру диаметром, который будет проходить через переводник. В некоторых аспектах участок седла клапана переводника будет иметь относительно малый диаметр, который ограничивает размер деталей, которые могут быть введены через переводник.

"Устройства для механизированной подвески и развинчивания труб" объединяют гаечный ключ с ограничением по крутящему моменту и буровой ключ для соединения и отсоединения труб, например, бурильных элементов, например, бурильной трубы, при перемещении колонны труб в скважину и из скважины. Устройства для механизированной подвески и развинчивания труб известного уровня техники показаны, например, в патентах США № 4023449, 4348920, 4765401, 6776070, 7062991, 7188547, 7313986, которые включены в данное описание в полном объеме посредством ссылки. Некоторые устройства для механизированной подвески и развинчивания труб в соответствии с известным уровнем техники содержат буровой ключ и гаечный ключ с ограничением по крутящему моменту, установленные совместно на одной каретке. Для свинчивания или развинчивания резьбовых соединений между двумя трубами, например соединений бурильной трубы, некоторые устройства для механизированной подвески и развинчивания труб содержат гаечный ключ с ограничением по крутящему моменту с двумя уровнями губок. Верхняя губка гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту используется для зажима участка верхней трубы, а нижняя губка зажимает участок нижней трубы, например, верхнего и нижнего элементов бурильной трубы, соединенных посредством резьбы. После зажима трубы верхняя и нижняя губки поворачиваются друг относительно друга, чтобы развинтить или свинтить соединение между верхней и нижней трубами. Буровой ключ, установленный на каретке над гаечным ключом с ограничением по крутящему моменту, входит в зацепление с верхней трубой и вращает ее до тех пор, пока она не отсоединяется от нижней трубы (или во время операции соединения свинчивает две трубы вместе перед окончательным свинчиванием при помощи гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту).

Некоторые устройства для механизированной подвески и развинчивания труб установлены для перемещения от центра скважины в отведенное положение, которое не препятствует или не блокирует выполнение других операций, относящихся к скважине и вращающим или приводным устройствам. Такая система известного уровня техники может быть использована для свинчивания и развинчивания соединений в основной колонне или для соединения с или отсоединения от трубчатой секции, расположенной на расстоянии от центра скважины, например, в шурфе под однотрубку (или шурфе под квадрат) в боковой поверхности скважины.

Некоторые известные системы механизированной подвески и развинчивания труб включают в себя каретку для качения по поверхности пола буровой установки вдоль заранее установленной траектории. В некоторых системах известного уровня техники вращатель и гаечный ключ с ограничением по крутящему моменту установлены для перемещения вверх и вниз относительно каретки, для надлежащего зацепления с трубами и для поворота между положением, в котором их ось продолжается прямо вертикально для зацепления с трубой вертикальной скважины, и положением, в котором ось вращателя и гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту расположена под небольшим углом к строгой вертикали, чтобы входить в зацепление и воздействовать на трубу в наклонном шурфе под однотрубку. В некоторых системах известного уровня техники вращатель выполнен с возможностью вертикального перемещения относительно гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту.

Существует множество известных гаечных ключей с ограничением по крутящему моменту и трубных ключей для использования в скважинных операциях, например, помимо прочих, как описано, включенных в данное описание посредством ссылки. патентах США 3892140, 4221269, 4425827, 4446761, 6684737, 6971283, 5161438, 5159860, 5842390, 5245877, 5259275, 5390568, 4346629, 5044232, 5081888, 5167173, 5207128, 5409280, 5868045, 6966385, 6138529, 4082017, 6082224, 6213216, 6330911, 6668684, 6752044, 6318214 и 6142041, 6253845 и 7000502

В соответствии с настоящим изобретением создан способ обеспечения непрерывной циркуляции бурового раствора во время строительства и обслуживания скважины, содержащий перемещение корпуса инструмента непрерывной циркуляции к переводнику, имеющему канал, проходящий через него, и предназначенному для соединения в колонне труб в скважине и селективного обеспечения перемещения бурового раствора между корпусом и боковым отверстием в переводнике, причем инструмент непрерывной циркуляции дополнительно содержит запорное устройство, и приведения в действие запорного механизма для введения запорного элемента запорного устройства через боковое отверстие в переводнике для изоляции бурового раствора через, по меньшей мере, один участок данного канала. Предпочтительно, запорный механизм размещает запорный элемент под углом к направлению перемещения бурового раствора через канал переводника, причем данный угол не равен 90° и предпочтительно находится в пределах от пяти до восьмидесяти девяти градусов, и предпочтительно в пределах от сорока пяти до восьмидесяти девяти градусов. Предпочтительно, запорный элемент содержит по существу плоскую поверхность, которая предотвращает поток бурового раствора через канал.

Предпочтительно, перемещение бурового раствора в скважине направляется из корпуса посредством запорного элемента. Предпочтительно, запорное устройство содержит канал для направления бурового раствора через запорный элемент и в или из канала переводника. Буровой раствор в канале над запорным элементом может выпускаться через канал и возвращаться в активную систему восстановления бурового раствора или обрабатываться перед возвращением в активную систему восстановления раствора для удаления из него твердых примесей и других загрязнений.

Предпочтительно, данный способ также включает этап удаления заглушки из бокового отверстия перед введением запорного элемента через боковое отверстие. Предпочтительно, этап удаления заглушки выполняется посредством введения распорки в заглушку для облегчения удаления заглушки. Предпочтительно, распорка вводится между, по меньшей мере, двумя элементами для их раздвижения, чтобы обеспечить удаление заглушки из бокового отверстия. Предпочтительно, переводник дополнительно содержит две разнесенные выемки бокового отверстия, сообщенные с боковым отверстием, и механизм для крепления, включающий в себя одну или две собачки, каждая из которых выполнена с возможностью селективного перемещения в или из одной из двух разнесенных выемок бокового отверстия. Предпочтительно, данный способ дополнительно включает этап приведения в действие устройства для перемещения заглушки для удаления и возвращения на место. Предпочтительно, данный способ дополнительно включает этапы удаления запорного элемента из канала через боковое отверстие и возвращения на место заглушки. Предпочтительно, переводником является колонна труб, такая как бурильная труба. Предпочтительно, когда заглушка возвращена на место, переводник перемещается вниз по скважине в колонне труб.

Предпочтительно, запорный механизм содержит, по меньшей мере, один селективно выдвижной элемент. Предпочтительно, запорный механизм содержит выдвижной элемент с приводом. Предпочтительно, выдвижным элементом с приводом является, по меньшей мере, одно из: поршня с гидравлическим приводом и цилиндра, поршня с пневматическим приводом и цилиндра, зубчатой рейки с шестерней, линейного исполнительного механизма. Предпочтительно, выдвижной элемент содержит первый и второй конец, и выдвижной элемент с приводом содержит проксимальный и дистальный конец, причем первый конец содержит запорный элемент, второй конец прикреплен с возможностью перемещения к дистальному концу, а проксимальный конец прикреплен к корпусу. Предпочтительно, проксимальный конец выдвижного элемента с приводом прикреплен к корпусу на штифте, причем выдвижной элемент выполнен с возможностью перемещения на штифте. В качестве альтернативы может быть использовано шаровое шарнирное соединение. Предпочтительно, по меньшей мере, часть выдвижного элемента расположена внутри корпуса инструмента непрерывной циркуляции, а часть - за пределами корпуса. Предпочтительно, выдвижной элемент проходит через корпус в поворотном уплотнении. Предпочтительно, выдвижной элемент с приводом расположен за пределами корпуса.

Предпочтительно, переводник содержит выступ, и способ включает поджатие запорного элемента к выступу. Предпочтительно, между запорным элементом и выступом образовано уплотнение. Предпочтительно, канал содержит участок, имеющий увеличенный диаметр, в области, примыкающей к боковому отверстию, причем выступ образован переходной зоной между упомянутым участком и каналом.

Предпочтительно, инструмент непрерывной циркуляции расположен на консоли для облегчения его перемещения к или от переводника. Предпочтительно, другой конец консоли посажен на стойку, соединенную с полом буровой установки.

Предпочтительно, устройство для манипулирования трубами расположено над устройством непрерывной циркуляции, причем способ включает этап использования устройства для манипулирования трубами для облегчения соединения переводника с трубой, предпочтительно, одной трубой или колонной из двух, трех или более труб. Трубами могут быть бурильная труба, труба для инструмента, обсадная труба, внутренняя труба, первая труба или любой инструмент или скважинный инструмент для соединения с колонной труб. Предпочтительно, устройство для манипулирования трубами размещено на консоли. Предпочтительно, инструмент непрерывной циркуляции перемещается совместно с устройством трубного ключа. Предпочтительно, устройством для манипулирования трубами является, по меньшей мере, одно из: приводного трубного ключа, удерживающего ключа, вращателя для труб, бурового ключа, устройства для механизированной подвески и развинчивания труб.

Настоящее изобретение также обеспечивает устройство для осуществления способа согласно данному изобретению, содержащее переводник для соединения в колонне труб и инструмент непрерывной циркуляции, причем переводник содержит корпус, содержащий канал, проходящий через него, и боковое отверстие, инструмент непрерывной циркуляции содержит корпус, сообщенный с боковым отверстием, и запорное устройство, содержащее запорный механизм и запорный элемент, выполненный с возможностью селективного введения в и удаления из бокового отверстия для селективной изоляции потока бурового раствора через, по меньшей мере, один участок канала.

Предпочтительные признаки устройства изложены в пунктах 19-32 и выше для осуществления способа настоящего изобретения.

Настоящее изобретение также обеспечивает систему для скважинных операций с непрерывной циркуляцией, содержащую инструмент непрерывной циркуляции, сообщенный с колонной труб скважины, содержащий переводник, предназначенный для селективного перекрытия потока бурового раствора в колонну труб скважины, устройство для манипулирования трубами рядом с переводником, содержащее одно из: трубного ключа, трубных ключей, трубного ключа и удерживающего ключа, трубного ключа и бурового ключа и устройства для механизированной подвески и развинчивания труб. Предпочтительно, переводник содержит боковое отверстие. Предпочтительно, инструмент непрерывной циркуляции размещен на консоли.

Настоящее изобретение в различных аспектах описывает систему, которая включает в себя устройство для манипулирования трубами (например, трубный ключ или трубные ключи, трубный ключ и удерживающий ключ, трубный ключ и вращатель или устройство для механизированной подвески и развинчивания труб) и устройство непрерывной циркуляции. В некоторых таких системах устройство непрерывной циркуляции установлено под устройством для механизированной подвески и развинчивания труб и выполнено с возможностью выдвижения вместе с ним по направлению к устройству для манипулирования трубами, например, к или от трубы или колонны труб и/или к и от центра скважины.

Переводник обеспечивает непрерывную циркуляцию бурового раствора, и инструмент непрерывной циркуляции обеспечивает селективное открытие бокового отверстия переводника и селективное предотвращение потока бурового раствора из верхней части переводника в и через переводник, при этом буровой раствор может перемещаться из стенки переводника вниз в колонну труб под переводником; и любая такая система и способ используются с устройством для манипулирования трубами, например, помимо прочих, трубным ключом, трубными ключами, трубным ключом и удерживающим ключом, трубным ключом и вращателем или устройством для механизированной подвески и развинчивания труб.

Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже будет сделана ссылка, в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.

Фиг.1А представляет собой перспективный вид устройства в соответствии с настоящим изобретением, содержащего переводник и инструмент непрерывной циркуляции.

Фиг.1В представляет собой вид сбоку с разрезе устройства, показанного на фиг.1А.

Фиг.2А представляет собой вид сверху в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на первом этапе работы.

Фиг.2В представляет собой увеличенный вид части устройства на этапе, показанном на фиг.2А.

Фиг.3А представляет собой вид сверху в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на втором этапе работы.

Фиг.3В представляет собой увеличенный вид части устройства на этапе, показанном на фиг.3А.

Фиг.3С представляет собой вид в разрезе части переводника, показанного на фиг.1А.

Фиг.3D представляет собой вид в разрезе части переводника, показанного на фиг.1А.

Фиг.4А представляет собой вид сверху в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на третьем этапе работы.

Фиг.4В представляет собой увеличенный вид части устройства на этапе, показанном на фиг.4А.

Фиг.5 представляет собой вид сбоку в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на четвертом этапе работы.

Фиг.6 представляет собой вид сбоку в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на пятом этапе работы.

Фиг.7 представляет собой вид сбоку в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на пятом этапе работы.

Фиг.8 представляет собой вид сбоку в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на шестом этапе работы.

Фиг.9 представляет собой вид сбоку в разрезе устройства, показанного на фиг.1А, на седьмом этапе работы.

Фиг.10 представляет собой увеличенную часть устройства на этапе, показанном на фиг.9.

Фиг.10А представляет собой вид в разрезе части, показанной на фиг.10, с зафиксированным запорным элементом.

Фиг.11А представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий устройство в соответствии с настоящим изобретением, причем данное устройство содержит устройство для механизированной подвески и развинчивания труб.

Фиг.11В представляет собой вид сбоку, изображающий устройство, показанное на фиг.11А, в выдвинутом положении.

Фиг.11С представляет собой перспективный вид устройства, показанного на фиг.11В.

Фиг.11D представляет собой перспективный вид устройства, показанного на фиг.11В, с удаленным устройством для механизированной подвески и развинчивания труб.

Фиг.12А представляет собой схематичный вид сверху устройства в соответствии с настоящим изобретением в невыдвинутом "исходном" положении.

Фиг.12В представляет собой вид сверху, показывающий первый этап в способе использования устройства, показанного на фиг.12А.

Фиг.12С представляет собой вид сверху, показывающий второй этап в способе использования устройства, показанного на фиг.12А.

Фиг.12D представляет собой вид сверху, показывающий третий этап в способе использования устройства, показанного на фиг.12А.

Фиг.13А представляет собой перспективный вид части устройства, показанной на фиг.12А, на первом этапе работы.

Фиг.13В представляет собой перспективный вид части устройства, показанной на фиг.12А, на втором этапе работы.

Фиг.1А и 1В изображают устройство 1 для непрерывной циркуляции бурового раствора в скважине, содержащее переводник 10 и инструмент 100 непрерывной циркуляции. Переводник 10 содержит корпус 12 с каналом 14 для потока, проходящим сверху донизу, конец 16 с наружной резьбой и конец 18 с внутренней резьбой. Переводник 10 соединен с колонной TS труб (на фиг.1В схематично показаны части TS1 и TS2; например, колонна буровой трубы, из буровой установки или платформы, продолжающаяся вниз в землю). Инструмент 100 непрерывной циркуляции содержит корпус 102.

Заглушка 20 закреплена с возможностью удаления в отверстии 13 корпуса 12 переводника 10. Когда устройство 20 заглушки закреплено на месте, оно препятствует перемещению бурового раствора через отверстие 13 (например, см. фиг.1В, 2В, 3В). Устройство 15 для перемещения заглушки (показанное схематично на фиг.1А, 1В) селективно приводит в движение и перемещает устройство 20 заглушки. Система 17 управления управляет устройством 20 заглушки и запорным устройством 40 (описанным ниже). Система 17 управления в некоторых аспектах ориентирована на тип средств управления, используемый для данной системы; например, а не в качестве ограничения, система управления может включать в себя: средства управления для системы гидравлического клапана с ручным управлением, которая приводит в действие устройство 20 заглушки и запорное устройство 40, электрогидравлическую систему управления и механическую систему управления. В некоторых аспектах система управления может использовать устройства линейного перемещения (гидравлические, пневматические, электрические), которые воздействуют на запорное устройство 40 и устройство 20 заглушки и другие элементы системы. Данные устройства могут работать с ручным управлением и/или посредством компьютерной системы. Любая такая система управления может содержать один или более компьютеров, программируемые логические контроллеры (ПЛК) и/или отдельно взятые одноплатные компьютеры.

Как показано на фиг.1В и 2А, устройство 15 для перемещения заглушки перемещает распорную конструкцию 19 к и от устройства 20 заглушки. Распорная конструкция 19 содержит корпус 19а и распорку 19b с концом 19с.

Устройство 20 заглушки содержит заглушку 21 с вогнутым участком 21а корпуса, который не содержит части, которая выступает в канал 14 (он может быть углубленным из внутренней поверхности канала заподлицо с ней). Уплотнения 22 (выполненные, например, из резины или из любого пригодного материала уплотнения) уплотняют поверхность контакта отверстия 13 с устройством 20 заглушки. Стальное устройство 23 для предотвращения вытеснения находится на каждой стороне уплотнений и помогает удерживать уплотнения на месте, когда к ним прикладывается давление. Давление бурового раствора, давящее на заглушку 21, давит на стальные устройства 23, которые в свою очередь давят на уплотнения 22, усиливая уплотнение на поверхности контакта отверстия 13 с устройством 20 заглушки. В одном аспекте наружная поверхность заглушки 21 находится заподлицо с внутренней поверхностью канала (т.е. кривизна наружной поверхности заглушки соответствует кривизне внутренней поверхности канала).

Две разнесенные фиксирующие собачки 24 выполнены с возможностью перемещения в или из соответствующих выемок 13а бокового отверстия. При нахождении собачек 24 в выемках 13а устройство 20 заглушки закреплено на месте. Отвод собачек 24 из выемок 13а при помощи устройства 25 для перемещения собачек высвобождает устройство 20 заглушки, так что оно может быть удалено из отверстия 13 (как на фиг.4А, 4В, 5).

Заглушка 21 содержит наружную деталь 21о и деталь 21b с каналом 21r, через которую может проходить распорка 19b. Фиксирующие штифты 21с удерживают детали заглушки вместе.

Запорное устройство 40 содержит запорную конструкцию 42, подробно описанную ниже.

Как показано на фиг.4А и 4В, распорная конструкция 19 выдвинута таким образом, что распорка 19b с кончиком 19с приводит в движение устройство 25 для перемещения собачек, отводящее собачки 24 из выемок 13а. Распорная конструкция 19 выполнена с возможностью перемещения относительно устройства 20 заглушки. При устройстве 20 заглушки, высвобожденном из корпуса 12 переводника 10 непрерывной циркуляции, устройство 15 для перемещения заглушки может удалять устройство 20 заглушки из отверстия 13, как показано на фиг.5.

Как показано на фиг.6, устройство 20 заглушки поворачивается из отверстия 13 посредством устройства 15 для перемещения заглушки и, как показано на фиг.7, устройство 20 заглушки повернуто в сторону из отверстия 13, например, примерно на девяносто градусов от его положения, показанного на фиг.5, и отведено таким образом, что часть его находится в камере 102а корпуса 102 системы 100 непрерывной циркуляции. После удаления устройства 20 заглушки из отверстия 13 (например, см. фиг.5) буровой раствор способен перемещаться через отверстие 13 в канал 14 корпуса 12 переводника 10 непрерывной циркуляции.

Отверстие 13 обеспечивает доступ к каналу 14, так что запорная конструкция 42 может перемещаться в положение, чтобы перекрывать перемещение через канал 14. Как показано на фиг.8, запорное устройство 40 приведено в действие и переместило ось 41 (выдвижную ось, например телескопическую ось или другую выдвижную ось) по направлению к отверстию 13, так что запорная конструкция 42 проходит через отверстие 13. Поршень 43 узла 44 поршня и цилиндра отводится, чтобы осуществить данное перемещение оси 41. Ось 41 перемещается в канале 44а корпуса 44. Канал 44а сообщается с внутренней частью корпуса 102. Поверхность контакта оси 41 с корпусом 44 уплотнена при помощи уплотнений 45, и конец 44е корпуса 44 закреплен с возможностью уплотнения в уплотнении 45 в отверстии 102b корпуса 102. Конец 41е оси 41 прикреплен к поворотному элементу 46, который соединен с возможностью поворота с концом 44g узла 44 поршня и цилиндра. Другой конец 44f узла 44 поршня и цилиндра соединен с возможностью поворота с корпусом 102. Запорная конструкция 42 прикреплена или выполнена как одно целое с осью 41 для вращения вместе с ней. Механизм 49 поворота, схематично показанный на фиг.1В, поворачивает запорное устройство 42 посредством поворота оси 41 запорного устройства 42.

Как показано на фиг.9, запорное устройство 42 повернуто, и поршень и цилиндр 44 отведены, чтобы перемещать запорное устройство 42 вдоль внутренней стенки канала 14t, чтобы зафиксировать его к выступу 12s корпуса 12 переводника 10. Во время данного этапа ось 41 немного изменяет угол, что обеспечивает подвижное уплотнение 45.

В пределах объема настоящего изобретения ось 41 (и ее части или элементы) должны быть сплошными, так чтобы перемещение бурового раствора через ось 41 было невозможно. По желанию ось 41 содержит канал 41r, проходящий через нее с одного конца до другого; при этом отверстие 41t верхнего конца и через отверстие 46p в поворотном элементе 46 и линию 51, сообщается по буровому раствору с системой 50 резервуара или системой подачи бурового раствора (как, например, система восстановления бурового раствора, фиг.1А). Вентильное устройство 52 селективно управляет потоком в линии 51. Вентильным устройством 52 может управлять любая пригодная система управления, в том числе, помимо прочих, система 17 управления. Любой буровой раствор, например буровой раствор, который поступает в верхнюю часть переводника 10 непрерывной циркуляции, выпускается в резервуар 50.

Для уплотнения запорного устройства 42 к выступу 12s корпуса 12 переводника 10 непрерывной циркуляции может быть использовано любое пригодное уплотнение или уплотнительное устройство. По желанию, как показано на фиг.9 и 10, может быть использовано уплотнительное устройство 54, приводимое в действие под давлением, которое включает в себя уплотнительный элемент 56 (выполненный, например, из резины или из любого пригодного материала уплотнения), на верхней части которого находится твердый элемент 57 (например, выполненный из металла, стали, твердой пластмассы, композиционного материала и др.). Давление бурового раствора на твердый элемент 57 прижимает и тем самым приводит в действие уплотнительный элемент 56. Стопорное кольцо 59 поддерживает элемент 57 и уплотнительный элемент 56 на месте. По желанию, как показано на фиг.10А, запорный элемент, такой как заглушка, уплотнение или вентильный элемент 60, может быть выполнен с возможностью уплотнения к седлу 62 уплотнения корпуса 12 переводника 10, так что в корпусе 12 образуются два барьера. Элемент 60 можно вводить сверху или через боковое отверстие.

Для непрерывной циркуляции бурового раствора вниз по буровой скважине WB (показанной схематично на фиг.1В), например, когда требуется добавить новый элемент или свечу трубы над переводником 10, заглушка 21 удаляется из отверстия 13 и затем (при заглушке 21, убранной в сторону, и запорном устройстве 42, расположенном, как показано на фиг.9) буровой раствор закачивается из активной системы ARS подачи бурового раствора буровой установки (показанной схематично на фиг.1А) в корпус 102 системы 100 через канал 11а, через отверстие 13 и на глубину скважины WB, таким образом обеспечивая непрерывную циркуляцию.

В пределах объема настоящего изобретения, помимо прочего, использование устройства в соответствии с настоящим изобретением (как, например, устройства 1) в комбинации с переводником в соответствии с настоящим изобретением (как, например, переводник 10) с трубным ключом (понятие «трубный ключ» включает в себя трубные ключи и вращатели), с трубными ключами или с устройством для механизированной подвески и развинчивания труб. В одном аспекте система в соответствии с настоящим изобретением содержит независимую опору и независимое устройство перемещения для перемещения системы относительно трубы или колонны труб и относительно трубного ключа, трубных ключей или устройства для механизированной подвески и развинчивания труб. В других аспектах система в соответствии с настоящим изобретением поддерживается из той же опоры или рамы, которая поддерживает трубный ключ, трубные ключи или устройство для механизированной подвески и развинчивания труб, и выдвижное устройство, соединенное с опорой или рамой, перемещает систему в соответствии с настоящим изобретением с устройством для механизированной подвески и развинчивания труб или независимо от него.

Система 200 в соответствии с настоящим изобретением, показанная на фиг.11А и 11В, содержит показанное схематично устройство 202 для манипулирования трубами (которым может быть любое такое устройство, включая, помимо прочих, трубный ключ, трубные ключи, трубный ключ и удерживающий ключ, трубный ключ и буровой ключ или вращатель, или устройство для механизированной подвески и развинчивания труб), которым в одном конкретном аспекте является устройство для механизированной подвески и развинчивания труб (любая пригодная известная система или устройство для механизированной подвески и развинчивания труб) с выдвижным устройством 204 (показанным схематично на фиг.11В) для выдвижения и отвода устройства 202 относительно опорной рамы 206.

Устройство 100а непрерывной циркуляции в соответствии с настоящим изобретением (такое как, помимо прочих, устройство 100 непрерывной циркуляции, описанное в данном документе) соединено с выдвижным устройством 210 для выдвижения и отвода устройства 100а непрерывной циркуляции относительно рамы 206. Трубопроводное устройство 220 сообщается с устройством 100а непрерывной циркуляции и с активной системой подачи бурового раствора буровой установки (например, такой как система, показанная на фиг.1А).

Переводник 10а (как, например, переводник 10, описанный выше) используется с системой 200. Переводник 10а соединен с колонной SG, продолжающейся вниз в скважину. Как показано на фиг.11В и 11С, устройство 202 для механизированной подвески и развинчивания труб и устройство 100а непрерывной циркуляции смещено по направлению к и затем рядом с переводником 10а. Устройство 100а непрерывной циркуляции в рабочем состоянии соединено с устройством 202 для механизированной подвески и развинчивания труб, которое выполнено с возможностью производить действия над трубой над переводником 10а. Устройство 202 для механизированной подвески и развинчивания труб может перемещаться вместе с или независимо от устройства 100а непрерывной циркуляции.

Фиг.12А-12D изображают различные этапы в выдвижении системы 300 для перемещения устройства 100b непрерывной циркуляции (такого как устройство 100а непрерывной циркуляции или устройство 100 непрерывной циркуляции). Выдвижное устройство 230, соединенное с опорной рамой, коробчатым профилем или двутавровой балкой 228, содержит задний рычаг 232, соединенный с возможностью поворота на одном конце с рамой 228, а на другом конце с передним рычагом 236. Передний рычаг 236 соединен с возможностью поворота с устройством 100b непрерывной циркуляции. Трубопроводное устройство 250 соединяет устройство 100b непрерывной циркуляции с системой подачи бурового раствора. Опорная рама 228, такая как рама 206, способна поддерживать устройство 100b непрерывной циркуляции и устройство для механизированной подвески и развинчивания труб или трубный ключ (трубные ключи) и вращатель (вращатели). Устройство 100b непрерывной циркуляции может перемещаться при помощи отдельной системы 100с перемещения (показанной схематично на фиг.12А) или может селективно соединяться с устройством для механизированной подвески и развинчивания труб и перемещаться, когда перемещается устройство для механизированной подвески и развинчивания труб. При введенном в зацепление фиксаторе 238, описанном ниже, рычаг 232 не способен перемещаться, а рычаг 236 способен перемещаться.

Фиксатор 238, удерживаемый в зацепленном положении фиксатора с фиксирующим элементом 238m на раме 228 усилием пружины 234, предотвращает перемещение заднего рычага 232, когда устройство 100b непрерывной циркуляции находится в «исходном» положении. Фиксатор 238 содержит один конец, соединенный с возможностью поворота с задним рычагом 232, и другой конец, соединенный с возможностью поворота с соединительным элементом 240, который соединен с рычагом 236. Пружина 234 расположена в соединительном элементе 240. До перемещения рычага 236 при зацепленном фиксаторе 238 рычаг 232 предохранен от перемещения, и пружина 234 поджимает концевой стержень 240а к фиксатору 238.

Как показано на фиг.12С, фиксатор отсоединен, и устройство 100b непрерывной циркуляции начало свое перемещение по направлению к входу скважины. Продолжающееся перемещение устройства 100b непрерывной циркуляции показано на фиг.12С.

Фиг.12D показывает выдвижное устройство 230, полностью выдвинутое, и устройство 100b непрерывной циркуляции в центре скважины, входящее в зацепление с переводником 10b (таким как переводник 10а, таким как переводник 10).

Посредством устройства 100d селективного соединения (показанного схематично на фиг.12А), устройство 100b непрерывной циркуляции селективно соединяется с устройством для механизированной подвески и развинчивания труб, расположенным над системой 100b (как, например, устройство 202 для механизированной подвески и развинчивания труб, показанное на фиг.11А). Между устройством 100b непрерывной циркуляции и устройством для механизированной подвески и развинчивания труб может быть использовано любое пригодное соединение или соединения, например, помимо прочих, фиксатор или фиксаторы, селективно выступающие штифты и/или поршни, которые выступают из одного из устройства 100b непрерывной циркуляции и устройства для механизированной подвески и развинчивания труб в соответствующие отверстия и/или выемки в другом, магнитные устройства, валик или валики на одной из деталей, селективно заходящие в соответствующие пазы на другой детали, соединяющий с возможностью отсоединения крепежный материал.

Фиг.13А и 13В иллюстрируют работу фиксатора 238. Пружина 234 прикладывает давление фиксации для удерживания фиксатора в замкнутом, зацепленном "исходном" положении (как на фиг.12А и 13В). Как показано на фиг.13А (фиг.12В), при расцепленном фиксаторе рычаг 232 способен перемещаться.

Трубопроводное устройство 250 выдвигается и отводится с системой 100b. Трубопроводное устройство 250 включает в себя уплотненные, соединенные с возможностью поворота трубы 252, 254 и поточную линию 256, сообщенную с системой подачи бурового раствора.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает в некоторых, но необязательно во всех, вариантах осуществления систему для скважинных операций с непрерывной циркуляцией, содержащую систему переводника, содержащую переводник, выполненный с возможностью нахождения в сообщении с трубчатой колонной скважины и содержащий: корпус, предпочтительно цилиндрический, имеющий первый конец, второй конец и наружную поверхность, причем второй конец выполнен с возможностью соединения с трубчатой колонной скважины, канал через корпус, проходящий от первого конца до второго конца и имеющий внутреннюю границу, образованную внутренней поверхностью корпуса, и сообщенный с трубчатой колонной скважины, боковое отверстие в корпусе, проходящее с наружной поверхности корпуса до внутренней поверхности, причем система переводника дополнительно включает в себя запорное устройство, имеющее корпус, сообщенный с боковым отверстием корпуса переводника, причем запорное устройство включает в себя запорный механизм, расположенный за пределами корпуса и включающий в себя запорный элемент в корпусе, выполненный с возможностью селективного введения в боковое отверстие и удаления из канала корпуса и возможностью перемещения для селективного перекрытия потока из первого конца корпуса. Такая система может содержать одно или несколько, в любой возможной комбинации, из следующего: устройство для манипулирования трубами рядом с системой переводника; устройство для манипулирования трубами, которое является одним из: трубного ключа, трубных ключей, трубного ключа и удерживающего ключа, трубного ключа и бурового ключа или устройства для механизированной подвески и развинчивания труб; система переводника, выполненная с возможностью селективного перемещения с устройством для манипулирования трубами; переводник, дополнительно содержащий заглушку, закрепленную с возможностью удаления и уплотнения в боковом отверстии и содержащую корпус заглушки и механизм закрепления, соединенный с корпусом заглушки для закрепления с возможностью отсоединения заглушки в боковом отверстии; устройство для перемещения заглушки, соединенное с заглушкой, для удаления заглушки из бокового отверстия; устройство для перемещения заглушки, включающее в себя распорную конструкцию, выполненную с возможностью перемещения для соединения с заглушкой и приведения в действие механизма закрепления для удаления заглушки из бокового отверстия; переводник, дополнительно содержащий две разнесенные выемки бокового отверстия, сообщенные с боковым отверстием, и механизм закрепления, включающий в себя одну или две собачки, каждая из которых выполнена с возможностью селективного перемещения в и из одной из двух разнесенных выемок бокового отверстия; внутренняя поверхность корпуса переводника, являющегося криволинейной, и заглушка, имеющая наружную криволинейную поверхность, которая находится по существу заподлицо с внутренней поверхностью корпуса; корпус запорного устройства, содержащий внутреннее пространство, при этом буровой раствор может перемещаться через внутреннее пространство корпуса в канал корпуса переводника и выходить через второй конец канала корпуса, так что в трубчатой колонне скважины может поддерживаться непрерывная циркуляция бурового раствора; запорное устройство, включающее в себя выдвижную ось, причем выдвижная ось выполнена с возможностью выдвижения для размещения запорного элемента относительно канала корпуса, причем выдвижная ось содержит канал оси, проходящий чрез нее, запорный элемент на конце выдвижной оси, запорный элемент содержит канал элемента, проходящий через него, сообщенный с каналом оси, так что при запорном элементе, блокирующем перемещение бурового раствора до второго конца переводника, буровой раствор может перемещаться из первого конца переводника к и через канал элемента запорного элемента и затем к и через канал оси; буровой раствор закачивается в переводник и перемещается вниз через первый конец корпуса, и канал оси сообщен с системой подачи бурового раствора буровой установки, так что буровой раствор, выходящий через канал оси, перемещается в систему подачи бурового раствора буровой установки.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает систему для проведения скважинных операций с непрерывной циркуляцией, буровой раствор, содержащий систему переводника, имеющий переводник, сообщенный с трубчатой колонной скважины, и содержащий корпус, преимущественно цилиндрический и имеющий один конец, второй конец и наружную поверхность, причем второй конец выполнен с возможностью соединения с трубчатой колонной скважины, канал, проходящий через корпус от первого конца до второго конца, имеющий внутреннюю границу, образованную внутренней поверхностью корпуса, и сообщенный с трубчатой колонной скважины, боковое отверстие в корпусе, проходящее от наружной поверхности корпуса до внутренней поверхности, при этом система переводника дополнительно включает в себя запорное устройство, имеющее корпус, сообщенный с боковым отверстием корпуса переводника, и включающее в себя запорный механизм за пределами корпуса, который включает в себя запорный элемент, расположенный в корпусе и выполненный с возможностью введения в боковое отверстие и удаления из канала корпуса и с возможностью перемещения для селективного перекрытия потока из первого конца корпуса, устройство заглушки, содержащее корпус заглушки, закрепленный с возможностью удаления и уплотнения в боковом отверстии, механизм закрепления, соединенный с корпусом заглушки для закрепления с возможностью отсоединения заглушки в боковом отверстии, устройство для перемещения заглушки, соединенное с заглушкой, для удаления заглушки из бокового отверстия и включающее в себя распорную конструкцию, выполненную с возможностью перемещения для соединения с заглушкой и приведения в действие механизма закрепления для удаления заглушки из бокового отверстия, причем корпус запорного устройства содержит внутреннее пространство, и буровой раствор способен перемещаться через внутреннее пространство корпуса в канал корпуса переводника и выходить через второй конец канала корпуса, так что в трубчатой колонне скважины может поддерживаться непрерывная циркуляция бурового раствора, причем запорное устройство включает в себя выдвижную ось, которая выдвигается для размещения запорного элемента относительно канала корпуса и содержит канал оси, проходящий через нее, запорный элемент на конце выдвижной оси, имеющий канал, проходящий через него и сообщенный с каналом оси, так что при запорном элементе, блокирующем перемещение бурового раствора до второго конца переводника, буровой раствор может перемещаться из первого конца переводника к и через канал элемента запорного элемента и затем к и через канал оси, причем буровой раствор закачивается в переводник и перемещается вниз через первый конец корпуса; канал оси сообщен с системой подачи бурового раствора буровой установки, так что буровой раствор, выходящий через канал оси, перемещается в систему подачи бурового раствора буровой установки, устройство для манипулирования трубами рядом с системой переводника. В такой системе устройством для манипулирования трубами является одно из: трубного ключа, трубные ключи, трубных ключей и удерживающего ключа, трубного ключа и бурового ключа или устройства для механизированной подвески и развинчивания труб.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает систему для проведения скважинных операций с непрерывной циркуляцией, содержащую: систему переводника, сообщенную с трубчатой колонной скважины и предназначенную для селективного перекрытия потока в трубчатую колонну скважины, устройство для манипулирования трубами рядом с переводником, содержащее одно из трубного ключа, трубных ключей, трубного ключа и удерживающего ключа, трубного ключа и бурового ключа, устройства для механизированной подвески и развинчивания труб.

Группа изобретений относится к способу и устройству для облегчения непрерывной циркуляции бурового раствора во время строительства и обслуживания скважины. Способ заключается в перемещении корпуса инструмента непрерывной циркуляции к переводнику, имеющему канал, проходящий через него, и предназначенному для соединения в колонне труб в скважине и селективного обеспечения перемещения бурового раствора между корпусом и боковым отверстием в переводнике, причем инструмент непрерывной циркуляции дополнительно содержит запорное устройство, и приведении в действие запорного механизма для введения запорного элемента запорного устройства через боковое отверстие в переводнике для изоляции потока бурового раствора через, по меньшей мере, один участок канала. Система для проведения скважинных операций с непрерывной циркуляцией бурового раствора, содержащая инструмент непрерывной циркуляции, сообщенный с трубчатой колонной скважины, содержащий переводник и предназначенный для селективного перекрытия потока бурового раствора в трубчатую колонну скважины, устройство для манипулирования трубами рядом с переводником, содержащее одно из: трубного ключа, трубных ключей, трубного ключа и удерживающего ключа, трубного ключа и бурового ключа и устройства для механизированной подвески и развинчивания труб. Обеспечивает максимальную скорость бурения. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 27 ил.

1. Способ обеспечения непрерывной циркуляции бурового раствора во время строительства и обслуживания скважины, содержащий перемещение корпуса (102) инструмента (100) непрерывной циркуляции к переводнику (10), имеющему канал (14), проходящий через него и предназначенному для соединения в колонне труб в скважине и селективного обеспечения перемещения бурового раствора между корпусом (102) и боковым отверстием (13) в переводнике (10), причем инструмент (100) непрерывной циркуляции дополнительно содержит запорное устройство (40), и приведение в действие запорного механизма (41, 44) для введения запорного элемента (42) запорного устройства (40) через боковое отверстие (13) в переводник (10) для изоляции потока бурового раствора через, по меньшей мере, один участок канала (14).

2. Способ по п.1, в котором перемещение бурового раствора в скважину направляется из корпуса (102) посредством запорного элемента (42).

3. Способ по п.1 или 2, в котором запорное устройство (42) содержит канал (44а) для направления бурового раствора через запорный элемент (42) и в или из канала (14) упомянутого переводника (10).

4. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий удаление заглушки (21) из бокового отверстия (13) перед введением запорного элемента (42) через боковое отверстие (13).

5. Способ по п.4, в котором удаление заглушки (21) осуществляется посредством введения распорного элемента (19b) в заглушку (21) для облегчения ее удаления.

6. Способ по п.5, в котором распорный элемент (19b) вводится между, по меньшей мере, двумя элементами (24) для их раздвижения с целью удаления заглушки (21) из бокового отверстия (13).

7. Способ по п.4, дополнительно содержащий приведение в действие устройства (15) для перемещения заглушки для удаления и возвращения на место.

8. Способ по п.4, дополнительно содержащий удаление запорного элемента (42) из канала через боковое отверстие (13) и возвращения на место заглушки (21).

9. Способ по п.1 или 2, в котором запорный механизм (41, 44) содержит, по меньшей мере, один элемент (41), выполненный с возможностью селективного выдвижения.

10. Способ по п.1, в котором запорный механизм (41, 44) содержит выдвижной элемент (44) с приводом.

11. Способ по п.10, в котором выдвижным элементом (41) с приводом является, по меньшей мере, одно из: поршня с гидравлическим приводом и цилиндра, поршня с пневматическим приводом и цилиндр, зубчатой рейки и шестерни линейного исполнительного механизма.

12. Способ по п.10 или 11, в котором выдвижной элемент (41) содержит первый и второй концы, и выдвижной элемент (44) с приводом содержит проксимальный и дистальный концы, причем первый конец содержит запорный элемент (42), второй конец прикреплен с возможностью перемещения к дистальному концу, и проксимальный конец прикреплен к корпусу (102).

13. Способ по п.1 или 2, в котором переводник (10) содержит выступ (12s), и способ включает прижатие запорного элемента (42) к выступу (12s).

14. Способ по п.1 или 2, в котором инструмент непрерывной циркуляции размещается на консоли (210) для обеспечения перемещения к и от переводника (10).

15. Способ по п.1 или 2, в котором устройство (202) для манипулирования трубами размещается над инструментом (100) непрерывной циркуляции, причем способ включает использование устройства (202) для манипулирования трубами для обеспечения соединения переводника с трубой.

16. Способ по п.15, в котором устройство (202) для манипулирования трубами расположено на консоли (204).

17. Способ по п.15, в котором устройством (202) для манипулирования трубами является одно из: приводного трубного ключа, удерживающего ключа, трубного механического ключа, бурового ключа, устройства для механизированной подвески и развинчивания труб.

18. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-17, содержащее переводник (10) для соединения в колонне труб и инструмент (100) непрерывной циркуляции, причем переводник (10) содержит корпус (12), имеющий канал (14), проходящий через него, и боковое отверстие (13), инструмент (100) непрерывной циркуляции содержит корпус (102), сообщенный с боковым отверстием (13), и запорное устройство (40), содержащее запорный механизм (41, 44) и запорный элемент (42), выполненный с возможностью селективного введения в и удаления из бокового отверстия (13) для селективной изоляции потока бурового раствора через, по меньшей мере, один участок канала (14).

19. Устройство по п.18, в котором переводник (10) содержит наружную поверхность, расположенную, по существу, заподлицо с наружной поверхностью трубы в колонне труб, с которой соединен переводник (10).

20. Устройство по п.18, в котором запорное устройство (42) содержит канал (44а) для направления бурового раствора через запорный элемент (42) и в или из канала (14) переводника (10).

21. Устройство по п.18 или 19, в котором переводник (10) дополнительно содержит заглушку (21) для закупоривания бокового отверстия (13).

22. Устройство по п.21, в котором инструмент (100) непрерывной циркуляции дополнительно содержит распорный элемент (19b) для введения в заглушку (21) с целью облегчения удаления заглушки (21).

23. Устройство по п.22, в котором заглушка (21) содержит, по меньшей мере, два элемента (24), и распорный элемент (19b) предназначен для их раздвижения для удаления заглушки (21) из бокового отверстия (13).

24. Устройство по п.21, дополнительно содержащее устройство (15) для перемещения заглушки.

25. Устройство по п.18 или 19, в котором запорный механизм (41, 44) содержит, по меньшей мере, один элемент (41), выполненный с возможностью селективного выдвижения.

26. Устройство по п.18 или 19, в котором запорный механизм (41, 44) содержит выдвижной элемент (44) с приводом.

27. Устройство по п.26, в котором выдвижным элементом (41) с приводом является, по меньшей мере, одно из: поршня с гидравлическим приводом и цилиндра, поршня с пневматическим приводом и цилиндра, зубчатой рейки с шестерней, линейного исполнительного механизма.

28. Устройство по п.26, в котором выдвижной элемент (41) содержит первый и второй конец, и выдвижной элемент (44) с приводом содержит проксимальный и дистальный конец, причем первый конец содержит запорный элемент (42), второй конец прикреплен с возможностью перемещения к дистальному концу, и проксимальный конец прикреплен к корпусу (102).

29. Устройство по п.18 или 19, в котором переводник (10) содержит выступ (12s) для прижатия запорного элемента (42).

30. Устройство по п.18 или 19, в котором инструмент (100) непрерывной циркуляции размещен на консоли (210) для обеспечения его перемещения к и от переводника (10).

31. Устройство по п.18 или 19, которое содержит устройство (202) для манипулирования трубами, размещенное над инструментом (100) непрерывной циркуляции для обеспечения соединения переводника с трубой.

32. Устройство по п.31, в котором устройство (202) для манипулирования трубами размещено на консоли (204).

33. Устройство по п.30, в котором устройством (202) для манипулирования трубами является, по меньшей мере, одно из: приводного трубного ключа, удерживающего ключа, трубного механического ключа, устройства для механизированной подвески и развинчивания труб.

34. Система для проведения скважинных операций с непрерывной циркуляцией бурового раствора, содержащая инструмент (100) непрерывной циркуляции, сообщенный с трубчатой колонной скважины, содержащий переводник (10) и предназначенный для селективного перекрытия потока бурового раствора в трубчатую колонну скважины, устройство (202) для манипулирования трубами рядом с переводником, содержащее одно из: трубного ключа, трубных ключей, трубного ключа и удерживающего ключа, трубного ключа и бурового ключа и устройства для механизированной подвески и развинчивания труб.