技术摘要：
本发明提供了一种随钻套管系统和方法，本发明系统包括套管钻柱、随钻测量工具、钻头、浮鞋和密封件，还可以进一步包括稳定器。本发明随钻测量工具可移动及取回，并且将钻头留在孔中，而不会损坏工具，且无需将套管抬高到地面。
背景技术：
大多数石油和天然气井通常都用钻杆钻探。还已知不使用钻杆，而是实际使用套 管进行钻探，有时将其称为套管钻或随钻套管(CWD)。套管钻井的主要目的是消除经典套管 运行并在钻井时隔离地层。通过使用标准的套管柱代替常规的钻柱，可以逐段同时进行钻 井和套管。随钻套管也是一种减轻危害的解决方案，它适用于钻探具有较高钻孔不稳定性 和已知损失的浅层浅段。随钻套管的效率更高，因为它实际上是一次进行两次操作，每个流 量计同时钻孔和装箱。此外，它减少了跳闸和跳闸的时间以及由此带来的风险。更进一步， 它减少了钻孔时间，并减少了总的非生产时间。 随钻套管与标准钻井作业相比有许多优点。常规操作中的钻柱有时会从井中拉 出，而钻杆的套管则永远不会被拉起，这意味着钻头永久留在孔中。此外，所有钻孔操作都 需要某种类型的井下工具来确定钻孔的位置和去向。MWD在石油和天然气工业中代表“随钻 测量”。显然，需要确定钻探的轨迹，并需要特定的信息，例如方向，角度和井下条件，并使用 随钻测量工具提供此信息。 在利用钻杆的现有技术中，随钻测量工具被安装在钻头附近的底部钻具组合 (BHA)的一部分。这些工具要么包含在厚壁的钻collar中，要么在到达钻探位置之前在工厂 直接内置在钻collar中。大多数随钻测量工具的直径大约与钻柱的直径相同，尽管已知其 他尺寸，但直径可能约为1.5英寸。钻井完成后，在套管和井开始生产之前，将钻杆与随钻测 量工具一起从井中拆除。不需要将工具永久留在井底。 根据逻辑定义，套管的直径大于钻柱的直径。井底附近的套管至少为5.5英寸，更 通常为6.5英寸，这并不罕见。因此，需要一种系统，该系统允许在钻井操作时将标准的随钻 测量工具放置在套管中，并且允许从井底移除随钻测量工具而不将套管从井中拔出。现有 技术中的上述限制不是详尽的。本发明提供了一种廉价，省时，更可靠的设备和方法。
技术实现要素：
鉴于现有技术中现有的已知类型的设备和使用方法固有的前述缺点，本发明提供 了一种新的和改进的系统和使用方法。本发明的总体目的将在下文中详细描述，其目的是 提供一种新的和改进的随钻套管系统及其使用方法，其具有现有技术装置的所有优点，而 没有缺点。 本发明的目的之一是提供一种随钻套管系统，包括套管钻柱、随钻测量(MWD)工 具、钻头、浮鞋和密封件，所述套管钻柱的长度方向具有中心轴、底部为钻头，所述套管钻柱 的直径垂直于中心轴线；所述随钻测量工具附接至套管钻柱的底部，所述随钻测量工具具 3 CN 111594050 A 说 明 书 2/5 页 有顶部、沿所述中心轴线的长度、底部和垂直于所述中心轴线的直径；所述密封件，具有顶 部、底部和从中穿过的孔口，所述密封件位于所述套管钻柱的所述长度内、钻头上方；所述 浮鞋的一端可移动地定位在所述密封件的所述顶部上，另一端附接至随钻测量工具的底 部，所述浮鞋具有与密封件中的孔口相通的孔和垂直于所述中心轴线的直径。 进一步地，所述随钻套管系统还包括稳定器，所述稳定器的底部可拆卸地连接至 随钻测量工具的顶部，其直径垂直于所述中心轴线。 所述随钻测量工具的直径小于所述套管钻柱的直径；优选的，所述套管钻柱的直 径至少为5.5英寸，所述随钻测量工具的所述直径小于5.5英寸。 优选的，所述稳定器具有定位组件。 进一步优选的，所述定位组件包括至少两个鳍片，特别优选包括3个鳍片，所述鳍 片垂直附接到所述稳定器。 进一步优选的，所述稳定器的顶部与井下回收系统连通。 本发明的另一目的是提供随钻套管系统的使用方法，具体包括以下步骤： 1)将所述套管钻柱的一端固定至凯利接头的底部，并且旋转台用于旋转整个套管 钻柱的组件，同时绞车用于将套管钻柱降低到钻孔中并施加受控的轴向压缩载荷； 2)使用旋转钻机将钻孔钻入地下，所述随钻测量工具能够在钻孔过程中在钻孔的 底部测量期望的参数，并且根据指令，使用循环流体中的一系列压力脉冲将适当编码的这 些参数传递到地面。 进一步地，操作过程中，钻井液通常被存储在泥浆池中，并被泥浆泵吸起，然后泥 浆泵使钻井液依次流过电涌抑制器、凯利软管和旋转接头并进入套管钻柱、随钻测量工具 和钻头及其钻嘴，然后，钻井液返回地面；所述钻井液到达地面时，通过泥浆回流管线循环 至泥浆池。 进一步地，保持钻井液循环所需的压力由方钻杆软管上的压敏传感器测量，测得 的压力作为电信号通过传感器电缆传输到地面计算机，所述计算机解码并显示所传输的信 息给司钻。 本发明随钻测量(MWD)工具可移动及取回，但仍将钻头保留在孔中，而不会损坏工 具，且无需将套管抬高到地面，并可以利用已知的井下取回系统来使随钻测量工具退役；本 发明系统结构持久且可靠，容易且有效地利用，制造和销售，成本低，经济可行；本发明系统 易于使用，而且可以在许多应用中使用，其具有现有技术的所有优点，同时克服了通常与之 相关的一些缺点。 附图说明 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本发明随钻套管系统的优选实施例的总体图示； 图2为本发明随钻测量工具的优选实施例的总体图示； 图3为浮鞋和套管密封件的优选实施例的总体图示； 图4为稳定器在未附接接头的情况下的优选实施例的俯视图； 图5为稳定器的优选实施例的总体透视图； 4 CN 111594050 A 说 明 书 3/5 页 图6为稳定器的顶部与井下回收系统连通的优选实施例的总体侧视图。 附图标记： 附图标记10通常表示新的和改进的套管钻井和/或套管随钻，其设备、系统、套件 和使用根据本发明构造的套管钻井方法用于钻井作业。发明10通常用于油气井作业，例如 但不限于钻井作业。为了方便起见，附图标记10通常可用于表示本发明，本发明的一部分， 本发明的优选实施方式等。 20-钻孔；30-井架，40-钻台，50-绞车，60-行进块，70-吊钩，80-旋转接头，90-凯利 接头，100-旋转工作台，110-套管钻柱，120-随钻测量(MWD)工具和/或MWDmud脉冲工具， 130-钻头，140-泥浆池，150-泥浆泵，160-电涌抑制器，170-凯利软管，180-泥浆回流管线， 190-压敏传感器，200-传感器电缆，210-地面计算机，220～260-随钻测量工具120的组成部 分(220-底部220，230-顶部，240-长度，250-直径，260-长度240方向的中心轴)，270～310- 钻柱110的组成部分(270-底部，280-底部具有内部，290-长度，300-围绕中心轴线310限定 的直径和/或内径，310-中心轴线)，320-浮鞋，330-孔，340-圆锥形底部，325-密封件，335- 孔口，350-锥形凹口，360-稳定器，370～450-稳定器360的组成部分【370-顶部，380-底部， 390-长度，400-沿着长度390方向限定的轴线，420-定位组件，430-鳍片，440-直径和/或外 径，450-配合螺纹(410-随钻测量工具120上对应的螺纹)】，460-附接到回收系统的顶部470 的接头，470-回收系统的顶部，480-附接到回收系统的顶部470的接头。
本发明提供了一种随钻套管系统和方法，本发明系统包括套管钻柱、随钻测量工具、钻头、浮鞋和密封件，还可以进一步包括稳定器。本发明随钻测量工具可移动及取回，并且将钻头留在孔中，而不会损坏工具，且无需将套管抬高到地面。
背景技术：
大多数石油和天然气井通常都用钻杆钻探。还已知不使用钻杆，而是实际使用套 管进行钻探，有时将其称为套管钻或随钻套管(CWD)。套管钻井的主要目的是消除经典套管 运行并在钻井时隔离地层。通过使用标准的套管柱代替常规的钻柱，可以逐段同时进行钻 井和套管。随钻套管也是一种减轻危害的解决方案，它适用于钻探具有较高钻孔不稳定性 和已知损失的浅层浅段。随钻套管的效率更高，因为它实际上是一次进行两次操作，每个流 量计同时钻孔和装箱。此外，它减少了跳闸和跳闸的时间以及由此带来的风险。更进一步， 它减少了钻孔时间，并减少了总的非生产时间。 随钻套管与标准钻井作业相比有许多优点。常规操作中的钻柱有时会从井中拉 出，而钻杆的套管则永远不会被拉起，这意味着钻头永久留在孔中。此外，所有钻孔操作都 需要某种类型的井下工具来确定钻孔的位置和去向。MWD在石油和天然气工业中代表“随钻 测量”。显然，需要确定钻探的轨迹，并需要特定的信息，例如方向，角度和井下条件，并使用 随钻测量工具提供此信息。 在利用钻杆的现有技术中，随钻测量工具被安装在钻头附近的底部钻具组合 (BHA)的一部分。这些工具要么包含在厚壁的钻collar中，要么在到达钻探位置之前在工厂 直接内置在钻collar中。大多数随钻测量工具的直径大约与钻柱的直径相同，尽管已知其 他尺寸，但直径可能约为1.5英寸。钻井完成后，在套管和井开始生产之前，将钻杆与随钻测 量工具一起从井中拆除。不需要将工具永久留在井底。 根据逻辑定义，套管的直径大于钻柱的直径。井底附近的套管至少为5.5英寸，更 通常为6.5英寸，这并不罕见。因此，需要一种系统，该系统允许在钻井操作时将标准的随钻 测量工具放置在套管中，并且允许从井底移除随钻测量工具而不将套管从井中拔出。现有 技术中的上述限制不是详尽的。本发明提供了一种廉价，省时，更可靠的设备和方法。
技术实现要素：
鉴于现有技术中现有的已知类型的设备和使用方法固有的前述缺点，本发明提供 了一种新的和改进的系统和使用方法。本发明的总体目的将在下文中详细描述，其目的是 提供一种新的和改进的随钻套管系统及其使用方法，其具有现有技术装置的所有优点，而 没有缺点。 本发明的目的之一是提供一种随钻套管系统，包括套管钻柱、随钻测量(MWD)工 具、钻头、浮鞋和密封件，所述套管钻柱的长度方向具有中心轴、底部为钻头，所述套管钻柱 的直径垂直于中心轴线；所述随钻测量工具附接至套管钻柱的底部，所述随钻测量工具具 3 CN 111594050 A 说 明 书 2/5 页 有顶部、沿所述中心轴线的长度、底部和垂直于所述中心轴线的直径；所述密封件，具有顶 部、底部和从中穿过的孔口，所述密封件位于所述套管钻柱的所述长度内、钻头上方；所述 浮鞋的一端可移动地定位在所述密封件的所述顶部上，另一端附接至随钻测量工具的底 部，所述浮鞋具有与密封件中的孔口相通的孔和垂直于所述中心轴线的直径。 进一步地，所述随钻套管系统还包括稳定器，所述稳定器的底部可拆卸地连接至 随钻测量工具的顶部，其直径垂直于所述中心轴线。 所述随钻测量工具的直径小于所述套管钻柱的直径；优选的，所述套管钻柱的直 径至少为5.5英寸，所述随钻测量工具的所述直径小于5.5英寸。 优选的，所述稳定器具有定位组件。 进一步优选的，所述定位组件包括至少两个鳍片，特别优选包括3个鳍片，所述鳍 片垂直附接到所述稳定器。 进一步优选的，所述稳定器的顶部与井下回收系统连通。 本发明的另一目的是提供随钻套管系统的使用方法，具体包括以下步骤： 1)将所述套管钻柱的一端固定至凯利接头的底部，并且旋转台用于旋转整个套管 钻柱的组件，同时绞车用于将套管钻柱降低到钻孔中并施加受控的轴向压缩载荷； 2)使用旋转钻机将钻孔钻入地下，所述随钻测量工具能够在钻孔过程中在钻孔的 底部测量期望的参数，并且根据指令，使用循环流体中的一系列压力脉冲将适当编码的这 些参数传递到地面。 进一步地，操作过程中，钻井液通常被存储在泥浆池中，并被泥浆泵吸起，然后泥 浆泵使钻井液依次流过电涌抑制器、凯利软管和旋转接头并进入套管钻柱、随钻测量工具 和钻头及其钻嘴，然后，钻井液返回地面；所述钻井液到达地面时，通过泥浆回流管线循环 至泥浆池。 进一步地，保持钻井液循环所需的压力由方钻杆软管上的压敏传感器测量，测得 的压力作为电信号通过传感器电缆传输到地面计算机，所述计算机解码并显示所传输的信 息给司钻。 本发明随钻测量(MWD)工具可移动及取回，但仍将钻头保留在孔中，而不会损坏工 具，且无需将套管抬高到地面，并可以利用已知的井下取回系统来使随钻测量工具退役；本 发明系统结构持久且可靠，容易且有效地利用，制造和销售，成本低，经济可行；本发明系统 易于使用，而且可以在许多应用中使用，其具有现有技术的所有优点，同时克服了通常与之 相关的一些缺点。 附图说明 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本发明随钻套管系统的优选实施例的总体图示； 图2为本发明随钻测量工具的优选实施例的总体图示； 图3为浮鞋和套管密封件的优选实施例的总体图示； 图4为稳定器在未附接接头的情况下的优选实施例的俯视图； 图5为稳定器的优选实施例的总体透视图； 4 CN 111594050 A 说 明 书 3/5 页 图6为稳定器的顶部与井下回收系统连通的优选实施例的总体侧视图。 附图标记： 附图标记10通常表示新的和改进的套管钻井和/或套管随钻，其设备、系统、套件 和使用根据本发明构造的套管钻井方法用于钻井作业。发明10通常用于油气井作业，例如 但不限于钻井作业。为了方便起见，附图标记10通常可用于表示本发明，本发明的一部分， 本发明的优选实施方式等。 20-钻孔；30-井架，40-钻台，50-绞车，60-行进块，70-吊钩，80-旋转接头，90-凯利 接头，100-旋转工作台，110-套管钻柱，120-随钻测量(MWD)工具和/或MWDmud脉冲工具， 130-钻头，140-泥浆池，150-泥浆泵，160-电涌抑制器，170-凯利软管，180-泥浆回流管线， 190-压敏传感器，200-传感器电缆，210-地面计算机，220～260-随钻测量工具120的组成部 分(220-底部220，230-顶部，240-长度，250-直径，260-长度240方向的中心轴)，270～310- 钻柱110的组成部分(270-底部，280-底部具有内部，290-长度，300-围绕中心轴线310限定 的直径和/或内径，310-中心轴线)，320-浮鞋，330-孔，340-圆锥形底部，325-密封件，335- 孔口，350-锥形凹口，360-稳定器，370～450-稳定器360的组成部分【370-顶部，380-底部， 390-长度，400-沿着长度390方向限定的轴线，420-定位组件，430-鳍片，440-直径和/或外 径，450-配合螺纹(410-随钻测量工具120上对应的螺纹)】，460-附接到回收系统的顶部470 的接头，470-回收系统的顶部，480-附接到回收系统的顶部470的接头。
