钻井方法和井筒钻井系统

摘要

本发明涉及一种钻井方法，其中通过钻井单元(90)在钻井井筒(10)的井筒端部处产生剥离岩石。剥离岩石借助于液体被转移到在所述钻井井筒(10)内设置的容器(30、40)中。因此，由剥离岩石和液体构成的混合物位于所述容器(30、40)中。通过借助于液体进一步转移剥离岩石，所述容器(30、40)被淹没，其中，至少过量的液体溢出。残余混合物保留在所述容器(30、40)中。溢出的液体被引回到井筒端部中。残余混合物通过所述钻井井筒(10)被输送出去。通过这种特殊的分离方法，在所述钻井单元(90)的区域中产生自由空间，其即使在较小的井筒直径的情况下，也能首次地实现在全井筒钻井模式下的有效的、安全的和商业上更有利的钻井作业。本发明此外涉及一种井筒钻井系统，该井筒钻井系统适合用于实施所述钻井方法。

权利要求

1.一种钻井方法，包括以下步骤：

-在钻井井筒(10)的井筒端部处布置钻井单元(90)；

-借助于所述钻井单元(90)产生剥离岩石；

-在所述钻井井筒(10)内部设置用于剥离岩石的容器(20)；

-借助于液体将剥离岩石转移到所述容器(20)中，使得在所述容器(20)中存在由剥离岩石和液体构成的混合物；

-通过借助于液体进一步转移剥离岩石淹没所述容器(20)，其中，至少过量的液体溢出并且具有高的剥离岩石比例的残余混合物保留在所述容器(20)中；

-将溢出的液体引回到所述井筒端部中；

-通过所述钻井井筒(10)将残余混合物输送出去。

2.根据权利要求1所述的钻井方法，还包括步骤：

-将溢出的液体收集在溢流槽(25)中，所述溢流槽(25)布置在所述容器(20)中。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的钻井方法，其中，溢出的液体的引回通过下流管(22)来实施。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的钻井方法，其中，所述容器是固定的收集容器(30)，并且还包括以下步骤：-将残余混合物从所述收集容器(30)转移到附加的输送容器(40)中，所述输送容器(40)布置在所述钻井井筒(10)中并且能够通过所述钻井井筒(10)输送出去。

5.根据权利要求1或2中任一项所述的钻井方法，其中，所述容器是能够通过所述钻井井筒(10)输送出去的输送容器(40)。

6.根据权利要求4所述的钻井方法，其中，将残余混合物输送出去是在所述输送容器(40)中实施。

7.根据权利要求4所述的钻井方法，还包括步骤：

-在所述钻井井筒(10)的外部排空所述输送容器(40)。

8.根据权利要求7所述的钻井方法，还包括步骤：

-将排空的所述输送容器(40)引回到所述钻井井筒(10)中。

9.根据权利要求1或2中任一项所述的钻井方法，其中，将残余混合物输送出去是借助于牵拉绳索(70)来实施。

10.一种井筒钻井系统，包括：

-用于布置在钻井井筒(10)中的钻井单元(90)，所述钻井单元(90)设计用于剥除在所述钻井井筒(10)的井筒端部处的剥离岩石，-容器(20)，所述容器(20)布置在所述钻井井筒(10)中并且适合用于接收由剥离岩石和液体构成的混合物，-转移系统，用于借助于液体将剥离岩石转移到所述容器(20)中，其中，所述容器(20)被淹没并且在所述容器(20)中保留残余混合物，-升降系统(80)，所述升降系统(80)适合用于通过所述钻井井筒(10)输送残余混合物。

11.根据权利要求10所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述转移系统是泵送系统(50)。

12.根据权利要求10所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述容器(20)包括溢流槽(25)。

13.根据权利要求12所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述溢流槽(25)通入一下流管(22)中。

14.根据权利要求13所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述下流管(22)沿着井筒壁引导。

15.根据前述权利要求10至14中任一项所述的井筒钻井系统，其特征在于，至少用于升降所述钻井单元(90)的中心引导轨道和/或升降轨道(60)沿着所述钻井井筒(10)的中心纵轴线延伸。

16.根据前述权利要求10至14中任一项所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述容器(40)布置成围绕所述钻井井筒(10)的中心纵轴线。

17.根据权利要求16所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述容器(20)设计和布置成使得它的重心在所述容器(20)为空的状态下，不处在所述钻井井筒(10)的中心纵轴线上。

18.根据权利要求16所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述容器(20)具有在横截面上为U形的凹口(26)，所述凹口从容器开口延伸到容器底部。

19.根据前述权利要求10至14中任一项所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述容器(20)是所述升降系统(80)的一部分并且能够通过所述钻井井筒(10)被输送出去，由此所述容器用作输送容器并且用作收集容器。

20.根据权利要求15所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述容器(20)附接到所述中心引导轨道(60)上和/或在所述中心引导轨道(60)上被引导。

21.根据前述权利要求10至14中任一项所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述容器是固定的收集容器(30)，并且在所述钻井井筒(10)中布置有一附加的输送容器(40)。

22.根据权利要求21所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述收集容器(30)布置在附加的所述输送容器(40)的上方。

23.根据权利要求21所述的井筒钻井系统，其特征在于，所述收集容器(30)具有在底部中的活门(35)。

说明书

钻井方法和井筒钻井系统

[0001] 本发明涉及一种借助于液体实施的剥离岩石剥除的钻井方法以及一种用于实施这种钻井方法的井筒钻进系统。

[0002] 已知的钻井方法一般地包括以下的步骤。提供在要钻进的钻井井筒中布置在该钻井井筒的井筒端部处的钻井单元，该钻井单元被设计用于，通过剥除岩石和土壤，基本上通过钻凿产生剥离岩石。所述剥除例如附加地借助于爆破或通过其它的用于扩展或加深钻井井筒的合适的技术来进行。

[0003] 在已知的方法中，产生的剥离岩石借助于液体(如水)来接收并且所形成的混合物被运送到一表面上，也就是说，被运送到围住钻井井筒开口的区域中。这一般地借助于泵送系统或空气升降系统来完成。偶尔也会使用刮板系统或真空抽吸系统。这具有缺点，即，随着钻井井筒的深度不断增加，泵送系统的输送能力必须高并且此外存在该泵送系统堵塞的风险。这种运行故障只有在付出大的努力下才能够被再次消除。如果由于3m至8m的很小的井筒直径而使进入井筒变得困难，那么尤其难以进行这种故障消除。刮板系统在磨蚀性的岩石条件下经受到非常高的磨损并且此外需要太大的空间。真空系统具有非常高的能量需求并且在井筒中需要大容量的装置，例如干法分离装置。产生了高的废热值，这又需要大容量的冷却设备。在涌水的情况下例如刮板系统和真空系统是不起作用的。

[0004] 在所述表面上，从混合物中一般地再次抽出液体，该液体然后被引回到井筒端部中，因为在那里一直需要液体，用以将剥离岩石输送出去。

[0005] 在大多数情况下，通过剥离岩石经由已经存在的先导钻孔和/或井筒被排出，具有3m至8m的小直径的井筒被扩展，其具有所有上述的缺点。此外，为了尤其能够有效地扩展钻井井筒，先导钻孔的必要性总是意味着额外的劳动力成本、时间消耗并且因此也意味着额外的成本费用。这意味着需要很大的费用来提供用于将剥离岩石输送出去的井下物流。

[0006] 在没有先导钻孔的情况下，在指定的直径范围内的井筒的掘进通常在传统的爆破操作中或借助于所谓的空气升降方法来进行。两种方法在掘进速度、项目持续时间、安全性和成本方面都具有非常显著的缺点。

[0007] 在空气升降方法的情况下，出于方法相关的原因，被钻进的井筒在钻井作业期间被完全用液体充满直至井筒颈口。掘进速度非常低，特别是在硬的地质层系中并且方向性精度受到限制。必须在困难的、脆性的地质层系中将添加剂加入到液柱中，以防止液体不受控制地流入周围的岩体层系中。这常常是非常耗时的、昂贵的并且仅仅被不充分地控制。井筒壁衬砌只能够在以后被引入。

[0008] 备选地，井筒也采用爆破方法来挖掘。相应的缺点已是众所周知的。因此，随着井筒深度的增加，掘进速度减小。由于爆炸裂缝的形成可能导致对周围的地质构造的破坏并且对处于井筒底部的人员存在增大的安全风险。

[0009] 因此，在考虑不断严格化的国际安全法规的情况下，特别是在采矿业中也存在对更有效的、更安全的钻井方法和可以被更有效地使用的井筒钻井系统的需求。这个目的就钻井方法而言通过权利要求1的特征来实现并且就井筒钻井系统而言通过权利要求10的特征来实现。有利的实施例分别是从属权利要求的主题。

[0010] 根据本发明，在一种钻井方法中，钻井单元被布置在钻井井筒的井筒端部处。所述钻井井筒例如具有3m至8m，优选5m的最小直径。

[0011] 根据本发明，借助于所述钻井单元通过钻进式的剥除来产生剥离岩石。可选地，可以附加地通过爆破产生剥离岩石。

[0012] 根据本发明，在所述钻井井筒内设置有用于所述剥离岩石的容器，所述容器尤其地适合用于接收由剥离岩石和液体构成的混合物。根据本发明，所述剥离岩石借助于液体被转移到所述容器中，由此在所述容器中聚集由剥离岩石和液体构成的混合物。为此，设置一种转移系统，例如一种泵送系统。

[0013] 不仅所述钻井单元而且所述容器都被布置在所述钻井井筒的内部。在钻井井筒的内部的布置，应理解为一种布置，在该布置中所述容器持久地或至少在填充过程的持续时间期间位于通过井筒的中空容积存在的容积中。所述容器优选地被布置成与靠近钻井井筒开口相比更靠近井筒端部。例如，在所述钻井单元和所述容器之间的间距为小于10m。通过这种布置，大大地减少了必要的泵送能力。

[0014] 优选地，在通过所述钻井单元进行移除之后在所述井筒端部的底部区域中累积的剥离岩石被浸泡，从而在那里产生由剥离岩石和作为液体的水构成的混合物。例如，所述由剥离岩石和液体构成的混合物被从所述井筒端部(从井筒底部)泵入到所述容器中。

[0015] 根据本发明，所述容器被用所述混合物淹没，其中，至少过量的液体从所述容器中溢出。优选地，溢出的液体被布置在所述容器中或处的溢流槽或溢流口接收。通过借助于载有剥离岩石的液体将剥离岩石进一步转移到所述容器中来进行所述淹没。在所述容器内，较重的剥离岩石至少部分地沉降在下面并且液体漂浮在顶部。例如，较粗大的剥离岩石在所述容器中比细粒度的剥离岩石下沉得更快。通过淹没所述容器，也就是说通过超过最大填充高度(也称为最大容量)的填充，过量的液体被从所述容器中排挤出来并且其它的剥离岩石在容器中沉积下来。由此在保留在所述容器中的残余混合物中的液体比例减小。通过沉积，在所述容器中的剥离岩石比例增加，而在所述容器中的液体比例减小。此外，由于剥离岩石不具有均匀的成分，而通常具有较粗的和较细的组成部分，因此剥离岩石的较大的组成部分的松散的散积物形成间隙，其中剥离岩石的较小的组成部分可以嵌入到这些间隙里面，从而在整体上进一步实现一种更稠密的混合物，其中较细的组成部分在所述容器中可以积聚在较粗的组成部分之间。

[0016] 剥离岩石的沉降需要一定的时间，该一定的时间由填充过程的持续时间给出。可以说，填充过程持续的时间越长，混合物就可以变得越稠密，因为剥离岩石可以有更多的时间进行沉淀。填充操作的持续时间通过转移速度和通过容器的最大容量来决定。理想地，这两个参量彼此是相协调的，以便从在钻井过程的效率和混合物的性质中获得良好的折衷。

[0017] 根据本发明，在所述钻井过程中，过量的液体或溢出的液体被引回到井筒端部中(引回到井筒底部)，特别是引回到底部区域中，以便在那里浸泡进一步产生的剥离岩石。

[0018] 根据本发明，所述钻井方法此外包括通过钻井井筒将残余混合物输送出去的步骤。

[0019] 本发明的一个突出的优点是，在容器中的粗的剥离岩石的空腔中载有细粒部分的液体也被从井筒底部输送出去。由此避免了液体在井筒底部上的不断增加的淤积，该淤积否则可能至少显著地影响对液体混合物的可泵送性。本发明不需要设置通常的大容量的分离元件，这又在较小的井筒直径的情况下产生在井筒底部处的决定性的空间优势。在井筒底部处的液位可以通过中空的引导轨道供应清洁的/分离的液体来控制。如果没有这种优势，具有较小直径的盲井的有效的且安全的机器钻井将仍然无法得到解决。

[0020] 在所述钻井方法的一个有利的实施方式中，过量的液体在它被引回之前首先被在容器中或容器处布置的溢流槽接收。例如，所述溢流槽环绕地形成在所述容器的边缘上。

[0021] 在所述钻井方法的另一个有利的实施方式中，过量的液体的引回通过下流管来实施。例如，所述下流管沿着井筒壁延伸，特别是从在所述钻井单元的上端部处的填充平台在内部沿着与机器相关的井筒壁支撑装置延伸。特别地，必要时存在的溢流槽通入所述下流管中。

[0022] 在所述钻井方法的另一个实施方式中，(从井筒底部被泵送的液体混合物的)残余混合物被从所述容器转移到分开的(附加的)输送容器中，所述输送容器同样被布置在所述钻井井筒中。所述容器此时执行收集容器的功能，特别是固定的收集容器的功能。在所述收集容器中，首先通过过量的液体的溢出和引回产生具有高的剥离岩石比例的残余混合物。所述转移例如是这样地实施的，即所述收集容器被布置在所述输送容器的上方并且通过打开在所述收集容器的底部中的活门形成斜坡。所述残余混合物经由这个斜坡被从所述收集容器输送到所述输送容器中。

[0023] 所述钻井方法的另一个实施方式包括在所述钻井井筒外部将混合物卸载或将所述输送容器排空以及将所述输送容器输送回到所述钻井井筒中，特别是进入到装载位置上，以便重新开始各个方法步骤。

[0024] 这个实施方式实现了，在所述输送容器将残余混合物输送出去期间，其它的剥离岩石可以借助于液体被转移到所述收集容器中。将残余混合物的输送出去的效率并且因此井筒掘进速度也被如此显著地提高。

[0025] 在全部上述的方法步骤的过程中存在可能性，即所述钻井单元剥除其它的剥离岩石并且所述钻井井筒的掘进与所述容器的输送循环相独立地推进。备选地，剥离岩石的剥除可以在所有的方法步骤的过程中或者也仅仅在各个方法步骤的过程中暂停，例如用以保护其它的布置在井筒端部中的设备。

[0026] 在本发明的另一个有利的实施例中，所述容器本身是可通过所述钻井井筒输送出去的输送容器。备选地，所述输送容器也可以是另一个(附加的)元件，如上面所述有关的设计为固定的收集容器的容器。

[0027] 如已经在更上面描述的那样，根据本发明的方法包括通过钻井井筒将残余混合物输送出去的步骤。特别地，在此情况下在所述输送容器中将所述残余混合物输送出去。

[0028] 在本发明的另一个有利的实施例中，所述方法还包括在所述钻井井筒外部将所述输送容器排空的步骤。这例如在收集料仓中进行，在所述收集料仓中所述混合物的剥离岩石可以继续沉降。漂浮在顶部的液体然后也可以在进行处理之后被再次引回到井筒底部。可以设想用于使混合物脱水的其它的措施，例如筛分方法。

[0029] 在本发明的又另一个有利的实施例中，所述方法还包括将被排空的输送容器引回到所述钻井井筒中的步骤。

[0030] 所述残余混合物的输送出去可以例如通过牵拉绳索和升降系统来完成。所述升降系统被布置在钻井井筒的外部并且包括绞盘，所述牵拉绳索被卷绕在所述绞盘上，由此通过钻井井筒输送所述输送容器。同样可以设想不同地设计的升降系统并且将其包括在本发明的意义内。在本发明的意义内的升降系统适合用于通过钻井井筒，特别是在所述输送容器中，输送混合物，也称为残余混合物。此外，所述升降系统优选地也适合用于将所述输送容器引回到所述钻井井筒中。

[0031] 优选地，所述输送容器围绕钻井井筒的中心纵轴线布置。特别地，在具有小于4米(<4m)的相当小的直径的钻井井筒中以及具有在钻井井筒内的相应有限的空间范围的钻井井筒中，这种布置是合适的。因此，所述容器和所述井筒壁接触的风险被最小化和被避免。所述容器的容积运载能力被最大化。

[0032] 特别地，所述容器可以被这样地设计和布置，即它的重心，特别是在空的状态下并且附加地也在均匀填充的填充状态下，不位于钻井井筒的中心纵轴线上。由于它的位于井筒轴之外的重心，用于输送所述容器的引导力被最大限度地减小。

[0033] 优选地，中心引导轨道和/或升降轨道沿着所述钻井井筒的中心纵轴线延伸，所述中心引导轨道和/或升降轨道至少用于升降所述钻井单元，并且例如此外作为支撑附件用于设置用于对布置在所述钻井单元中的设备进行供给的那些装置，如电气线路和/或液体供给管线和/或液体排出管线。供给管线等等优选地通过附接到引导轨道上的盖板来保护。这些盖板优选地被如此设计，即它们在输送过程期间同时作为用于容器的导轨。

[0034] 所述容器优选地具有凹口，所述凹口被这样地设计，即中心引导轨道可以在所述凹口中延伸。例如，所述容器具有在容器的纵向方向上从容器开口延伸到容器底部的凹口。特别地，所述凹口在横截面上设计为是U形的。

[0035] 在钻井井筒中，通过所述凹口导致所述容器有效地填充空间地围绕所述中心引导轨道进行布置。此外，所述凹口的设置用于使重心相对于没有被留出凹口的容器移位。由此实现了，所述容器可以沿着引导轨道在牵引系统如牵拉绳索上稳定地输送自身。引导力由此被在最大程度上减小并且可以实现非常有利的更高的输送速度。这就是说，输送容器的重心，特别是在空的状态下以及在均匀填充的填充状态下，不位于所述钻井井筒的中心纵轴线上，这有利于在相对于中心引导轨道偏移地延伸的牵拉绳索上的提升并且允许相应地更高的输送速度；相应地也提高了井筒掘进速度。

[0036] 通过相对于中心引导轨道进行倾倒来排空所述输送容器也可以通过所述凹口来实现，而不需要将所述输送容器完全地从所述引导轨道上拆卸下来。优选地，保持元件被布置在所述输送容器上，所述输送容器被铰接地并且因此可围绕枢转轴倾斜地固定在所述保持元件上。

[0037] 所述根据本发明的钻井方法特别地适合于在基本上竖直地构造成的钻井井筒中使用。

[0038] 根据所述容器的一个有利的实施方式，由剥离岩石和液体构成的混合物被泵送到所述容器中，所述容器的上部的横截面开口具有格网。优选地，所述格网布置在溢流口的下方。所述格网用作粗过滤器并且相应于网眼尺寸防止较粗的钻屑再次从所述容器出去。网眼尺寸可以优选地相应于钻屑情况进行改变。为了供应由液体和剥离岩石构成的混合物，在格网中设置有相应的开口。备选地，所述开口也可以如此地构造成，即所述格网不覆盖所述容器的整个横截面开口。一旦混合物的供应被中断或停止，该粗过滤器就会自行清洁。

[0039] 根据一个优选的实施方式，所述网格被如此地设计，即至少单个的格网肋条被延长地设计并且突入到所述容器中。由此使通过填充操作造成的紊流状的液体混合物附加地平静下来并且使剥离岩石的沉降的过程加速。

[0040] 在本发明的又另一个有利的实施例中，在钻井井筒内设置有至少一个工作平台。从工作平台出发，人员可以在钻井井筒内进行工作并且不必进入钻井井筒的被淹没的底部区域中。优选地，所述工作平台围绕中心引导轨道地被布置在钻井井筒内。通过这种方式，可以实现具有被相应地优化的工作空间范围的工作平台的最大尺寸。通过经由引导轨道的自由的内部横截面进行相应的供给，确保对人员供应足够的呼吸空气。

[0041] 根据另一个有利的实施例，所述平台沿着所述中心引导轨道可运动地进行布置。特别地，所述平台被布置在围绕所述中心引导轨道的容器的下方。特别优选地，所述平台由所述容器保持。例如，所述工作平台通过支柱与所述容器相连接。出于空间的原因，如果所述容器既是输送容器又是收集容器，则是有利的。但是，在所述容器的由两个部分构成的实施方式中，所述工作平台也可以被布置在输送容器的下方。如果所述容器被沿着所述中心引导轨道运动，那么所述工作平台也运动。

[0042] 在另一个实施中，所述工作平台被设计用于运输和保持在钻井井筒内的其它的设备。例如，另一个钻井单元被布置在所述工作平台的底侧面上。特别地，所述工作平台因此适合用于从那里将井筒衬砌安装在井筒壁上。例如所述井筒衬砌由预安装的板件(所谓的衬板)组成，该预安装的板件可以扩展成圆柱形的管件。所述预安装的板件从围绕所述中心引导轨道的表面被输送到所述钻井井筒中的工作平台上。在那里，所述井筒衬砌借助于合适的工具被扩展并且被挤压到所述井筒壁上。该系统也可以是自动化的而不需要在钻井井筒中的人员。在所述表面上预先安装的井筒壁支撑板的使用和它们的可能的自动化的安装仅仅在所描述的钻井系统中是可能的，因为在所述中心引导轨道的外部没有安装任何类型的其它产生干扰的供给管线。

[0043] 优选地，在所述工作平台和所述容器之间布置有保护盖板，用以保护位于所述工作平台上的人员和设备。

[0044] 由于将在钻井井筒内的空间范围有利地用于布置输送容器和收集容器和已经在钻井井筒中对由剥离岩石和液体构成的混合物进行的部分的脱水，所描述的钻井方法特别适合用于井筒的掘进，而不需要将已经存在的空腔作为井下目标。这种钻井方法也可以称为全井筒钻井或盲井钻井。

[0045] 所描述的井筒钻井系统实现一种创新的钻井方法，借助于该钻井方法，特别地在大约3m和8m直径之间的较小的全井筒钻井或盲井钻井可以被更高效、更快速并且对于人员来说安全地向下掘进。与以前的所有系统相比较，该系统提供对钻屑的简单的分离和输送。同时，钻机或钻井单元、钻屑分离装置和在井筒中被中心地引导的钻屑运出装置的特殊的布置允许直接地在钻机/钻井单元上方的有效的井筒壁构造。所述井筒壁通过相应的构造被永久地主动地支撑，直到稳定。创新的组件的特殊的布置即使是在较小的钻井直径情况下也提供了足够的自由空间，用以在钻机上方在井筒中临时地安装钻进机组，以实施勘探钻进或锚固和固结工作。所述钻机优选地经由分段的引导轨道与在井筒颈口处的升降机构连接起来并且因此在需要时可以在不事先拆卸的情况下被牵拉到井筒颈口处，例如在可能的涌水、其它的紧急情况和在井筒完工之后为了拆除目的的情况下。相应的连接部分也用作用于输送筐的引导件以及用作供给管线的引导件和支撑件。经由引导轨道的敞开的内横截面可以在需要时向在井筒底部的钻机的区域不仅供应水而且供应空气。只有机器元件的所述特殊的布置才允许在较小的井筒直径情况下可以直接地在钻机的上方安装预制的井筒壁衬砌，因为在引导轨道外部的井筒横截面可以被完全地保持畅通(也就是说，没有供给管线等等)。

[0046] 本发明将借助于以下的附图更详细地进行解释。附图应被理解为仅仅是示例性的并且仅仅表示优选的实施方案变型，这些实施方案变型将在下面参考附图更详细地进行解释并且它们不应该限制本发明。本发明不限于所描述的实施例，本发明还可以包括利用本发明的其它的实施方案变型。在附图中示意性地示出：

[0047] 图1显示了根据本发明的井筒钻井系统的一实施例在纵向截面图中的部分视图，该井筒钻井系统位于钻井井筒内，用于实施根据本发明的钻井方法的一实施例；

[0048] 图2显示了根据本发明的井筒钻井系统的另一个实施例在纵向截面图中的部分视图，该井筒钻井系统位于钻井井筒内，用于实施根据本发明的钻井方法的另一个实施例；

[0049] 图3显示了图1的井筒钻井系统的收集容器和输送容器的布置的俯视图；

[0050] 图4显示了图2的井筒钻井系统的收集容器和输送容器的布置的俯视图；

[0051] 图5显示了在钻井井筒的外部的一表面上图2的井筒钻井系统的部分视图；

[0052] 图6显示了根据本发明的井筒钻井系统的又一个实施例在纵向截面图中的部分视图，该井筒钻井系统位于钻井井筒内，用于实施根据本发明的钻井方法的另一个实施例；

[0053] 图7显示了用于钻井井筒的井筒衬砌在安装在钻井井筒上之前的俯视图；

[0054] 图8显示了图7的井筒衬砌在其安装在钻井井筒上之后的俯视图。

[0055] 在不同的图中，在它们的功能方面等同的部件总是配设有相同的附图标记，因此这些部件一般地也仅仅被描述一次。

[0056] 图1显示了一种根据第一实施例的用于实施根据本发明的钻井方法的井筒钻井系统。下面对所述井筒钻井系统的各个元件和各个方法步骤更详细地进行解释。

[0057] 显示的是通过竖直的钻井井筒10的井筒端部的横截面图。在钻井井筒10内沿着它的中心纵轴线布置有中心引导轨道60。

[0058] 此外，在井筒端部中布置有钻井单元90，该钻进单元被设计用于进一步推进对钻井井筒10的钻进并且剥除剥离岩石。这例如借助于旋转的钻头或通过用于使钻井井筒10扩展和/或加深的任何其它合适的机械化技术来完成。被剥除的剥离岩石聚集在井筒端部的底部区域12中。钻井井筒10在井筒端部的底部区域12中被浸泡，从而在那里存在由剥离岩石和液体构成的混合物。

[0059] 容器20被布置在钻井单元90的上方。在所示的实施例中，容器20被设计为收集容器30。该收集容器适合用于接收底部区域12的由剥离岩石和液体构成的混合物。

[0060] 输送容器40被布置在钻井井筒10中，位于钻井单元90和收集容器30之间。该输送容器40优选地围绕中心引导轨道60进行设计和/或布置。

[0061] 在井筒端部中还布置有泵送系统50。泵送系统50包括泵、管子54和输送管线52。管子54延伸到井筒端部的底部区域12，由剥离岩石和液体构成的混合物位于该底部区域中。输送管线52与收集容器30连通。例如，输送管线52被沿着井筒壁引导。由剥离岩石和液体构成的混合物借助于泵送系统50经由输送管线52被转移到收集容器30中。在那里通过沉淀作用，至少一部分剥离岩石向下沉积在收集容器30中并且液体基本上漂浮在顶部。

[0062] 围绕收集容器30并且与井筒壁相邻接构造有溢流槽25。当达到收集容器30的最大容量时，过量的液体从收集容器30流入溢流槽25中。从那里，溢出的液体再次被引导到井筒端部的底部区域12。这通过下流管22来完成，该下流管沿着井筒壁布置。备选地，溢出的液体例如可以从溢流槽25中流出。

[0063] 收集容器30在它的底部中具有活门35。通过打开活门35，在收集容器30和输送容器40之间形成斜坡，残余混合物经由该斜坡从收集容器30进入输送容器40中。这在泵送暂停期间或当液体混合物被泵送到在这个区域中布置的另一个容器30中时发生，即当剥离岩石借助于液体到收集容器30中的转移停止时并且在收集容器30被淹没之后。

[0064] 输送容器40然后被沿着中心引导轨道60引导，并且优选地通过该中心引导轨道引导并且在上部的井筒开口的方向上被输送出去。这通过牵拉绳索70来完成。优选地，牵拉绳索70此外被设计成用于保持输送容器40。

[0065] 借助于这样的布置实施的钻井方法包括在下面描述的步骤。

[0066] 优选地，通过在井筒底部上钻进来产生液体-剥离岩石混合物。由剥离岩石和液体构成的混合物被从井筒端部的底部区域12泵送或转移到收集容器30中。进行泵送，直到达到并且超过收集容器30的最大容量。通过进一步泵送，收集容器30被淹没。过量的液体从收集容器30流出到溢流槽25中并且从那里被再次引回到井筒端部的底部区域12中。在收集容器30中留下有残余混合物。

[0067] 如果仅仅存在一个收集容器30，那么必须至少暂时中断泵送，以便将残余混合物从收集容器30转移到输送容器40中。导致泵送中断的这个或这些参数可以是不同类型的。例如，随着时间的推移确定将被泵送多长时间。备选地，可以检测已经通过淹没而从收集容器30中流出的液体量。如果该液体量已达到预先规定的量，则中断泵送操作。备选地或补充地，可以确定被填充的收集容器30的重量。例如规定一个最大重量。

[0068] 在泵送暂停期间，在收集容器30的底部中的活门35被打开，使得在那里收集的残余混合物被转移到输送容器40中。被打开的活门35在此情况下在收集容器30和输送容器40之间形成斜坡。

[0069] 如果布置有至少两个收集容器30，那么泵送管线被枢转到第二收集容器30上方并且填充该第二收集容器，同时第一收集容器30的内容物被转移到输送容器中。由此避免和/或减少泵送暂停并且提高井筒掘进速度。

[0070] 作为进一步的方法步骤，被填充的输送容器40借助于牵拉绳索70在上部的井筒开口的方向上被输送出去。

[0071] 如果如在图1中所示的实施例中那样，收集容器30和输送容器40是两个不同的单元，那么当输送容器40在上部的井筒开口的方向上被输送时，就已经可以实施借助于液体重新转移剥离岩石。由此提高了将剥离岩石或残余混合物输送出去的效率。

[0072] 在图2中示出的实施例中，容器20既是收集容器30又是输送容器40。所示的其它元件基本上对应于在图1中示出和描述的元件。容器20的实施方式使得它被设计成同时是收集容器30和输送容器40，这意味着在钻井井筒10中节省空间并且特别适合用于具有较小直径，尤其是具有小于四米(4m)的直径的钻井井筒10。如所描述的那样，可能的并且有利的是，在较大的井筒直径的情况下布置一个或多个收集容器30(作为剥离岩石中间储存处)，其在对应于该直径的更大的剥离岩石产量情况下允许具有相应更高的掘进速率的更连续的钻井循环。

[0073] 借助于这样的布置实施的钻井方法包括以下步骤：通过随后将剥离岩石/液体混合物从钻井井筒10的底部泵送到收集容器30中或输送容器40中，直到达到并且超过它的最大容量为止来进行钻井；将溢流到溢流槽25中的液体引回到井筒端部的底部区域12中；并且在将设计成收集容器30和/或输送容器40的容器20通过钻井井筒10输送出去期间中断泵送操作。当容器20被再次布置在钻井井筒10的适当的位置上时，可以重新开始该方法。

[0074] 图3示出了图1的井筒钻井系统的收集容器30和输送容器40的布置的俯视图。收集容器30被布置在井筒壁处的钻井井筒10的侧向区域中。在收集容器30的中心上形成有溢流槽25，过量的液体可以经由该溢流槽流出。此外可以看见的是中心引导轨道60，该中心引导轨道沿着钻井井筒10的中心纵轴线延伸。围绕该中心引导轨道60布置有输送容器40。在所示的实施例中，输送容器40的底面设计为基本上是矩形。输送容器40此外具有U形的凹口26，该凹口围绕中心引导轨道60延伸。凹口26从容器开口延伸到容器底部。

[0075] 图4显示了来自图2的井筒钻井系统的在钻井井筒10中布置的容器20的俯视图。容器20同时被设计成收集容器30并且也被设计成输送容器40。该容器具有基本上圆形的底面，该底面具有U形的凹口26。容器30或40与钻井井筒10的纵轴线同轴布置。中心引导轨道60在容器20的U形的凹口26内延伸。

[0076] 由于U形的凹口26，容器30或40的重心从中心位置上偏移，特别是当该容器被填充时。这就是说，容器30或40的重心不处在钻井井筒10的中心纵轴线上，而是在输送索的牵拉中心上。由此便于提升在牵拉绳索70上的容器30或40，该牵拉绳索相对于中心引导轨道60偏移地延伸，并且在容器30或40与牵拉绳索70之间的引导力被在最大程度上减小。

[0077] 容器30或40通过相对于钻井井筒10的纵轴线倾斜进行的排空也可以通过U形的凹口26来实现。

[0078] 在图5中示出了如何可以在所述表面上进行排空。此外，示出了升降系统80的一个实施例，该升降系统被布置在所述表面上。容器30或40在牵拉绳索70上通过钻井井筒10进行输送。为此目的，牵拉绳索70被卷绕到绞盘上或从绞盘上卷下。在容器30或40上布置有可拆除的引导元件/保持元件72，该引导元件/保持元件允许容器30和40倾斜以便进行排空。容器30或40在此情况下不需要从中心引导轨道60上拆下。

[0079] 在图6中示出了图2中的井筒钻井系统的另一个有利的改进方案。为了将剥离岩石输送出去，仅仅设置了一个容器20，该容器同时是输送容器40也是收集容器30。在容器30或40的下方布置有工作平台100。工作平台100借助于支柱102与容器30或40相连接。如果容器
30或40沿着中心引导轨道60运动，那么工作平台100也运动。容器30或40在沿着中心引导轨道60的多个位置上示出，工作平台100也在沿着中心引导轨道60的多个位置上示出。工作平台100与容器30或40间隔一定间距布置。特别地，该间距大于1.50m，由此人可以至少弯下腰地站立在工作平台100上。在工作平台100和容器30或40之间，附加地还布置有保护盖板
105，用以保护在工作平台100上的人员或设备。从工作平台100出发可以安装井筒衬砌110。
平台100的工作高度优选如此地进行尺寸设计，即使得工作人员要完成的工作可以舒适地并且在直立的姿势下实施。

[0080] 图7示出了在最终安装之前在钻井井筒10内的井筒衬砌110的俯视图。井筒衬砌110是预安装的板件。这些板件彼此上下螺旋地延伸并且可以扩展成具有钻井井筒10的直径的圆筒。在管或井筒衬砌110的外侧面上设置有柔性的间隔件112，该间隔件确保即使在产生的井筒直径公差下也与井筒壁可靠地接触。井筒衬砌110可以借助于合适的工具108(例如液压缸)进行扩展。井筒衬砌110被挤压到井筒壁上。在井筒壁处设置有支撑结构115。
支撑结构115用于保持井筒衬砌110。侧壁和纵向连接部被彼此连接起来，以确保稳定的井筒衬砌。

[0081] 在图8中示出了图7中的井筒衬砌110被完全安装之后的图示。在此情况下，柔性的间隔件112与井筒壁直接的接触。备选地或补充地，它们也可以与支撑结构115接触。