用于通过钻柱取出钻井设备的装置和系统技术领域
本发明涉及取出装置，具体地本发明涉及用于通过钻柱取出井下钻井设备的装
置。
背景技术
在油气工业中，钻出井孔来到达地下含油气地层。传统的钻进需要在地表处向钻
柱施加转动，该转动被传递到安装在钻柱远端处底部钻具组合(BHA)上的钻头。然而，在定
向钻进中，可以使用井下钻进电机来向钻头施加转动。
例如在水平油气井钻进过程中，井孔的轨迹通常不均匀且不稳定。由地质导向、定
向钻进校正过度和/或地层相互作用引起的井孔高弯曲度使得在这些井中下放多阶段扩张
式封隔器组件或套管是极度困难的而且有时是不可能的。在钻进长距离水平井时，由钻柱
和井孔的相互作用产生的摩擦严重限制了向钻头的重量传递，从而降低了钻进速率并且可
能造成许多其他问题，在最坏的情况下，无法达到井的总的计划深度。BHA被粘在其不能被
拉出的点处，操作人员必须沿着钻柱寻找卡住点。为了确定卡住点，使用“自由点”测试。自
由点测试需要钻柱的磁性特征，首先不施加张力或扭矩，然后再次施加张力或扭矩。除了在
卡住部处异常外，两次扫描得到的钻柱的磁力剖面应该是相同的。卡住部处集中的应力改
变了材料的磁性性能曲线，从而确定了自由点。
自由点测试仅可以在净孔中实施。如果中间钻柱设备已就位，那仅能在下送到中
间钻柱设备之前的位置实施自由点测试。通常安装的中间钻柱装置的一个示例是搅拌器。
目前如果不存在净孔而且钻柱被粘住，就要进行冗长的、耗时的、昂贵的操作。第一步是使
用位于中间钻柱设备的井底侧的特殊的拆卸元件将中间钻柱设备“退回”。一旦中间钻柱设
备被退回，则断开从中间钻柱设备到井架的钻柱。接下来将自由点工具送到裸眼井下以将
其插入到敞开的剩余钻柱中，然后传导磁性。一旦确定自由点，就将切割工具、化学物、爆炸
物等插入，并切断从自由点以上的钻柱。中间钻柱设备与自由点之间的钻柱部分被取回。如
果可能，从钻柱取回MWD。最后一步是强行移除卡住的BHA并用新的BHA将其替换。偶尔的情
况下BHA不能取下来。在这种情况下，遗弃所述BHA，就在卡住的BHA上方开始钻出偏离的井
孔以绕开卡住的钻柱。
由于前述的原因，需要一种装置和系统来容易并快速地移除钻井设备而无需破坏
整个钻柱。
发明内容
本发明克服了与当前策略和设计相关的问题和缺点，提供了通过钻柱移除钻井设
备的新工具和新方法。
本发明的一个实施方式涉及一种设备取出装置。该装置包括连接到所述设备的锚
定件。该锚定件包括锚定件取出销以及适于接合钻柱内部的至少一个锚爪。
在一个优选实施方式中，所述设备是涡轮驱动发电机、搅拌器、随钻测量(MWD)装
置、随钻测井(LWD)装置、遥感勘测或井下通讯装置、所述遥感勘测或通讯装置的中继器、测
量钻柱动力(例如扭矩、转速、平移速率)的仪器、涡轮发电机、中间钻柱仪器组、发电机以及
它们的组合中的一个。优选地，该装置还包括剪切销，剪切销适于维持所述至少一个锚爪在
钻柱内部中的接合，直到施加足够大的力来克服剪切销的强度。
优选地，该装置还包括可连接到钻柱的井口部的壳体和可连接到钻柱井底部的定
子管。在一个优选实施方式中，钻柱的内部是定子管的内部。所述至少一个锚爪优选地适于
可拆卸地接合定子管内部上的孔、凹部或开口。优选地，所述锚定件和设备可以从所述壳体
和定子管取出。
在一个优选实施方式中，一旦将锚定件和设备取出，就在壳体和定子管中留下净
孔。优选地，该装置还包括在定子管中的至少一个槽缝，其中钻井流体能够围绕所述锚定件
和设备流动并通过所述至少一个槽缝流入所述定子管中。优选地，所述锚定件取出销适于
从地表抓住。
本发明的另一个实施方式是一种用于从钻柱取出设备的系统。该系统包括设备取
出装置、连接到钻柱井口部的壳体和连接到钻柱井底部的定子管，该设备取出装置具有连
接到所述设备的锚定件，其中所述锚定件包括锚定件取出销和至少一个锚爪。所述设备取
出装置可拆卸地连接到所述定子管。
优选地，所述设备是涡轮驱动发电机、搅拌器、随钻测量(MWD)装置、随钻测井
(LWD)装置、遥感勘测或井下通讯装置、所述遥感勘测或通讯装置的中继器、测量钻柱动力
(例如扭矩、转速、平移速率)的仪器、涡轮发电机、中间钻柱仪器组、发电机以及它们的组合
中的一个。在一个优选实施方式中，所述设备取出装置还包括剪切销，剪切销适于维持所述
至少一个锚爪在定子管内部中的接合，直到施加足够大的力来克服剪切销的强度。
该系统优选地还包括适于连接到锚定件取出销并从钻柱取出所述锚定件和设备
的抓取装置。该系统优选地还包括多个锚定件，每个锚定件连接到设备的不同部件。优选
地，所述至少一个锚爪适于可拆卸地接合定子管内部中的孔、凹部或开口。
在一个优选实施方式中，所述锚定件和设备可以从所述壳体和定子管取出。优选
地，一旦将锚定件和设备取出，就在壳体和定子管中留下净孔。该系统优选地还包括在定子
管中的至少一个槽缝，其中钻井流体能够围绕所述锚定件和设备流动并通过所述至少一个
槽缝流入所述定子管中。优选地，锚定件和设备可以在无需移除钻柱的情况下取出。
本发明的其他实施方式和优点部分地在下面的描述中阐述并且部分地可以从该
描述中显而易见的得出，或者可以从本发明的实施中习得。
附图说明
仅通过示例并参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1是本发明的一个实施方式的剖切侧视图。
图2是本发明的锚定件端部的一个实施方式的放大视图。
图3是本发明的设备端部的一个示例的一个实施方式的放大视图。
具体实施方式
正如这里具体体现并宽泛描述的，本说明书在这里提供了本发明的详细实施方
式。然而，所披露的实施方式仅是本发明的示例，其可以以各种替代性形式体现。因此，具体
的结构上和功能上的细节并不旨在是限定性的，它们提供了权利要求的依据并且作为有代
表性的依据用于教导本领域技术人员多方面实施本发明。
图1示出了用于从钻柱110移除设备105的锚定件100的一个实施方式的剖切侧视
图。在这里示出的实施方式中，所述设备105是涡轮驱动发动机。然而，设备105例如可以是
搅拌器、随钻测量(MWD)装置、随钻测井(LWD)装置、遥感勘测或井下通讯装置、所述遥感勘
测或通讯装置的中继器、测量钻柱动力(例如扭矩、转速、平移速率)的仪器、发电机、中间钻
柱仪器组、涡轮发电机、或其他设备以及它们的组合。虽然描述了一个锚定件100，但是整个
钻柱可以布置多个锚定件100，每个锚定件连接到设备105的不同部件。
在该优选实施方式中，锚定件100和设备105经由朝向井口或地表的壳体110以及
朝向井底或钻头的定子管115而包含在钻柱内。壳体110和定子管115在钻柱中的位置可以
颠倒。优选地，在钻进过程中锚定件100和壳体110均连接到定子管115。优选地，在锚定件
100和设备105取出过程中，锚定件100和设备105与定子管115脱离接合并且穿过钻柱被拉
到地表而不会破坏钻柱且不需要从井孔移除钻柱，并且不会使壳体110与定子管115脱离接
合。优选地，壳体110和定子管115经由压配合的焊接组件连接。然而，壳体110和定子管115
可以用粘结剂、螺纹接头、螺栓、摩擦力、铆钉、卡扣件或其他连接装置连接。优选地，定子管
115的至少一部分插入到壳体110中，而另一部分超出壳体110的端部向井下延伸。
图2示出了该系统的锚定件100端的放大视图。锚定件100的井口端部优选地是由
取出销120构成的。所述取出销120优选地可以被一装置从地表抓住、吊住或以其他方式连
接。锚定件100的井底端部优选地是由连接到锚定件本体130的设备底座125构成的。优选
地，锚定件100和设备105通过锚爪135保持在定子管115内适当位置上。优选地，锚爪135可
拆卸地接合定子管115本体中的孔、凹部或其他开口。此外，剪切销140或弹簧止动器保持锚
爪135与定子管115之间的接合，优选地直到施加在取出销120上的拉力足以克服剪切销140
的强度，从而使锚爪135与定子管115脱离接合。优选地，剪切销140是钢的，然而，剪切销140
可以由其他材料比如塑料、尼龙、其他金属、木头或其他天然形成的或人造的材料制成。在
取出销120上继续施加拉力优选地迫使取出销与锚定盖145接合，从而能够将锚定件100和
设备105拖拽到地表。
图3示出了该系统的设备105端的一个实施方式。正如这里指出的，所示出的该示
例性设备105是涡轮发电机。该涡轮发电机仅是可以连接到锚定件100的可行设备105的一
个示例。在该优选实施方式中，钻井流体150围绕锚定件100(如图2中所示)和设备105(如图
3中所示)流动并通过定子管115中的槽缝155。虽然示出了四个槽缝(顶部两个底部两个)，
但是可以使用其他数量的槽缝，例如两个、六个、八个、十个或十二个槽缝。槽缝155优选地
是椭圆形的，例如槽缝可以是4英寸乘以1/2英寸。然而，槽缝155可以具有另一种形状，比如
圆形或矩形。一旦流体150通过槽缝155进入到定子管115内部中，该流体就可以与设备105
相互作用。例如，在图3中示出的实施方式中，该流体可以使涡轮160转动，该涡轮160连接到
驱动涡轮发动机的轴165。
一旦将锚定件100和设备105移除，钻柱余下的部分就留下净孔，能够进行自由点
测试和随钻测量(MWD)工具的取回。比如，如果钻头被卡住，操作人员可以在锚定件取出销
120上拉拽，以将锚定件100和转子105通过钻柱移除，从而提供通向钻柱井底部的无阻碍路
径，以确定钻柱卡住的位置或钻进停止的位置。
在考虑了这里披露的本发明的说明书和实施方式之后，本发明的其他实施方式和
用途对于本领域技术人员来说将会是显而易见的。这里引用的所有参考文献，包括所有的
公开出版物、US和外国专利和专利申请，通过引用明确并全文并入。本说明书和示例旨在认
为仅是示例性的，本发明的真实范围和精髓由后面的权利要求表示。此外，术语“包括……”
包括“由……构成”和“主要由……构成”。