[發(fā)明專利]加強(qiáng)型定向鉆井組件及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280066601.1
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN104080996A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·阿克巴里;G·約內(nèi)斯
• 申請（專利權(quán)）人: 普拉德研究及開發(fā)股份有限公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;E21B17/01
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新;蔡洪貴

背景技術(shù)

定向鉆井涉及通過有意地偏移或轉(zhuǎn)向鉆頭，以形成一個沿所需路徑的井孔。定向鉆井組件的所述所需路徑可以是豎直、水平或兩者間的任何角度，或者上述三者的各種組合?？赏ㄟ^使用井下可轉(zhuǎn)向泥漿馬達(dá)中的鉆頭附近的永久的或可調(diào)節(jié)的彎頭來實現(xiàn)使鉆頭指向人們期望的鉆進(jìn)方向，所述可轉(zhuǎn)向泥漿馬達(dá)又被稱為螺桿正排量泵，其連接鉆柱和鉆頭。泥漿馬達(dá)通常包括包含轉(zhuǎn)子和定子的動力部分，以及動力傳遞部分。鉆井液，也稱為泥漿，通過鉆柱被從地面泵送，鉆井液的壓力在所述泥漿馬達(dá)的動力部分中產(chǎn)生偏心運動，此偏心運動通過動力傳遞部分以同心動力被傳遞至鉆頭。通過使用鉆柱向井下泥漿馬達(dá)泵送鉆井泥漿，鉆頭轉(zhuǎn)動而鉆柱不轉(zhuǎn)動，從而允許鉆頭在其指向的方向上鉆孔。

在泥漿馬達(dá)中，轉(zhuǎn)子通常在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生使轉(zhuǎn)頭在井下方向自旋的動力。泥漿馬達(dá)可以使用不同的轉(zhuǎn)子、定子的構(gòu)造以優(yōu)化定向鉆井組件的性能。非金屬材料(例如復(fù)合材料)和/或彈性材料(例如彈性體)已經(jīng)被用來制造泥漿馬達(dá)內(nèi)的構(gòu)件。例如，泥漿馬達(dá)的定子可以使用內(nèi)襯彈性材料(例如彈性體)的復(fù)合材料形成。然而，與可以利用定向鉆井組件的油田應(yīng)用相關(guān)的惡劣的操作和環(huán)境條件，容易使構(gòu)成泥漿馬達(dá)構(gòu)件的材料老化或誘導(dǎo)這些材料產(chǎn)生機(jī)械故障。而且，當(dāng)動力部分發(fā)生故障時，這種故障通常在動力部分結(jié)構(gòu)性斷裂前不會被發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的實施例總體上提供了一種加強(qiáng)型定向鉆井組件，可包括：具有至少一加強(qiáng)材料的至少一個構(gòu)件，所述加強(qiáng)材料被施加于至少一個彈性層的一部分，以形成至少一個加強(qiáng)彈性層；和加強(qiáng)型聚合物復(fù)合材料，其可粘附于所述至少一個加強(qiáng)部分。至少一種聚合物也可以以下形式固化于所述至少一個彈性層的所述一部分上：液體、糊狀物、槳料、粉末和/或顆粒。所述至少一種聚合物可通過如下工藝被固化于所述至少一個彈性層的所述一部分上：使用化學(xué)添加劑，使用紫外線輻射，使用電子束，加熱，暴露于部分微波頻譜，暴露于全微波譜，蒸汽固化，固化/凝固，和/或冷卻。

所述至少一個彈性層可包括：含氟彈性體、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、合成橡膠、合成聚異丙烯、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、聚丁二烯、腈基丁二烯橡膠、羧基化氫化丁腈橡膠、氯丁橡膠、碳氟橡膠、全氟彈性體和/或天然橡膠。所述增強(qiáng)型聚合物復(fù)合材料可以是環(huán)氧樹脂、金屬填充環(huán)氧樹脂、無機(jī)填充環(huán)氧樹脂、聚合物纖維填充環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚酮、酚醛樹脂和/或聚苯硫醚。所述至少一加強(qiáng)材料可以包括：纖維、簾線、碳、玻璃、聚合物纖維、芳綸、尼龍、短或長纖維、微纖維、納米纖維、織物、片材、網(wǎng)絲、紡織加強(qiáng)布、三維結(jié)構(gòu)纖維、金屬絲、導(dǎo)電聚合物、雙絲材料、多絲材料和/或光纖材料。在本公開的一個實施例中，所述至少一個彈性層可選自氫化丁腈橡膠或丁腈橡膠，所述至少一加強(qiáng)材料可以是纖維簾線，所述加強(qiáng)型聚合物復(fù)合材料可以是環(huán)氧樹脂。所述至少一加強(qiáng)材料和/或所述至少一個彈性層可以被形成為多層或者以多個區(qū)段形成。

本公開的實施例還總體上提供了形成加強(qiáng)型定向鉆井組件的方法，其包括：對于所述組件的構(gòu)件，向彈性層施加至少一加強(qiáng)材料，以形成加強(qiáng)彈性層；形成具有至少一加強(qiáng)材料的聚合物基復(fù)合材料；和將所述加強(qiáng)彈性層粘附于所述聚合物基復(fù)合材料。所述彈性層可以通過擠出成型、共擠出成型以形成具有多層的管、共擠出成型以形成具有多個區(qū)段的管、纏繞、注射成型、模壓成型、傳遞成型、和/或在心軸上成型而形成。所述粘附步驟還可以包括在所述加強(qiáng)彈性層和所述聚合物基復(fù)合材料之間嵌入至少一加強(qiáng)材料，并且通過澆鑄或注射填充空腔。形成聚合物基復(fù)合材料可以包括將聚合物基復(fù)合材料與至少一加強(qiáng)材料混合。所述至少一加強(qiáng)材料可以包括：纖維、簾線、碳、玻璃、聚合物纖維、芳綸、尼龍、短或長纖維、微纖維、納米纖維、織物、片材、網(wǎng)絲、紡織加強(qiáng)布、三維結(jié)構(gòu)纖維、金屬絲、導(dǎo)電聚合物、雙絲材料、多絲材料和/或光纖材料。所述聚合物基復(fù)合材料可以是環(huán)氧樹脂、金屬填充環(huán)氧樹脂、無機(jī)填充環(huán)氧樹脂、聚合物纖維填充環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚酮、酚醛樹脂和/或聚苯硫醚。