[發明專利]整體式耐磨墊及制造方法

有效

• 申請號: 201180057718.9
• 申請日: 2011-03-14
• 公開（公告）號: CN103781988A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: T·H·昂;R·G·加爾扎;A·J·艾倫;R·T·摩爾
• 申請（專利權）人: 旋轉鉆井工具美國公司
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張文達

背景技術

鉆井作業使鉆桿遭受各種應力、摩擦力以及環境的影響。在定向鉆井期間，鉆桿會彎曲，從而導致井眼接觸（well?bore?contact）。其結果是，鉆桿的中心部分會磨損，并最終導致鉆桿的故障或過早更換。所涉及的術語“鉆桿”和“標準重量鉆桿”在本文中可以互換。

為減輕在定向鉆井過程中產生的一些損害，耐磨墊可安裝在鉆桿上的選定位置處。標準重量鉆桿目前所使用的耐磨墊，通常為安裝在鉆桿外表面上的圓柱形套筒狀設備。這些套筒狀耐磨墊中很多都卡在鉆桿的外表面上。不幸的是，卡箍式耐磨墊趨于滑動而使目標易磨損區暴露。此外，對卡箍式耐磨墊的必要的安裝及其后的維護將使鉆井作業減慢。

標準重量鉆桿具有諸如柔性、韌性和耐疲勞性等機械性能，而這些性能使得它特別適合用在鉆柱的中心部。特定的鉆柱可包括各種部件，諸如通常用在鉆柱中的鉆頭和鉆桿之間的鉆鋌（drill?collar）和中間配重構件。這些部件由比標準重量鉆桿更厚、更硬且更重的材料制成。因此，鉆鋌和中間配重構件被用作從鉆頭到鉆桿的過渡部分，以減少鉆桿上的沖擊載荷。至少自1960年以來，便已能獲得具有機加工的耐磨墊的鉆鋌和中間配重構件。但是，鉆鋌和中間配重構件并不具備鉆桿的所述機械性能。此外，這些更重的部件使用更大量的有限的鉆機功率，而且缺乏柔性。其他限制阻礙鉆鋌和中間配重構件充當上述鉆桿和耐磨墊的可行性替代。

雖然目前可獲得的用于標準重量鉆桿的耐磨墊提供一些保護和功能，但業內還期望有所改進。業界希望在井場增強性能并減少維護，以便提高安全性并最小化作業成本。

發明內容

本發明提供一種改進的標準重量鉆桿。該改進的鉆桿包括整體式耐磨墊，所述耐磨墊適合用于在定向鉆井過程中保護鉆桿免遭侵蝕。通常，所述整體式耐磨墊在鉆桿上居中地定位，但是，整體式耐磨墊的位置也可以不同。此外，所述改進的鉆桿可具有一個或更多整體式耐磨墊。

此外，本發明提供一種制造具有整體式耐磨墊的標準重量鉆桿的方法。根據一個實施例，在第一長度的標準重量鉆桿的第一端上形成第一墩鍛部。在第二長度的標準重量鉆桿的第一端上形成第二墩鍛部。通過將第一和第二墩鍛部彼此整體地結合而接合第一長度和第二長度的鉆桿，藉此產生單個鉆桿，其具有對應于第一和第二墩鍛部的整體式耐磨墊。

在替代性實施例中，本發明的方法在單獨的鉆桿柄上形成第一和第二墩鍛部端。所述方法還提供一段鉆桿，其具有與第一和第二墩鍛部對應的外徑和橫截面厚度。根據該實施例，在第一和第二墩鍛部之間結合一段短的鉆桿，以產生一定長度的單個鉆桿，其具有與第一和第二墩鍛部對應的整體式耐磨墊和所述一段短的鉆桿。

另外，在替代性實施例中，本發明的方法在單獨的鉆桿柄上形成第一和第二墩鍛部。相應的墩鍛部適宜地形成，以連接常規的外、內螺紋鉆桿接頭。常規的外螺紋鉆桿接頭固定至一個鉆桿，而同時內螺紋鉆桿接頭固定至另一鉆桿。此后，將外、內螺紋鉆桿接頭螺紋固定在一起。其后，焊接由外、內螺紋鉆桿接頭形成的接頭，以提供具有整體式耐磨墊的鉆桿。可選地，耐磨帶材料（或耐磨環材料）可施加至耐磨墊。

在另一替代性實施例中，本發明提供形成耐磨損鉆桿的方法。在該方法中，本發明最初在單獨的鉆桿柄上形成第一和第二墩鍛部。所述方法還提供一段短的管，其具有形成于所述短的管段的兩端之間的耐磨墊，其中所述耐磨墊具有與第一、第二墩鍛部和單獨的鉆桿對應的外徑和橫截面厚度。根據該實施例，在第一和第二墩鍛部之間結合一段短的管，以產生一定長度的單個鉆桿，其具有形成于所述一段短的管上的整體式耐磨墊。

在又一實施例中，本發明提供一種方法，用于制造在井下環境中使用的耐磨損鉆桿。該方法提供標準重量鉆桿的兩個柄部件，其中每個鉆桿具有第一外徑。所述方法在第一標準重量鉆桿的至少一端上形成第一墩鍛部，并且在在第二標準重量鉆桿的至少一端上形成第二墩鍛部。所述墩鍛部具有第二外徑。第二墩鍛部的第二外徑與第一墩鍛部的第二外徑基本相等。所述方法還提供第三管狀構件，其包括具有第三外徑的耐磨墊、具有第四外徑的第一端、和具有第四外徑的第二端，其中第三管狀構件的第一端和第二端的第四外徑彼此基本相等，并且基本等于第一和第二墩鍛部的第二外徑。耐磨墊的第三外徑大于第一和第二標準重量鉆桿的第一外徑以及第一和第二墩鍛部的第二外徑。所述耐磨墊定位在第三管狀構件的第一端和第二端之間。根據當前發明的該方法，將第一墩鍛部接合至第三管狀構件的第一端。接合的方法使第一標準重量鉆桿保持與第三管狀構件基本同心。其后，所述方法將第二墩鍛部接合至第三管狀構件的第二端。接合的方法使第二標準重量鉆桿保持與第三管狀構件和第一標準重量鉆桿基本同心。