[發明專利]環形加硬層移除裝置和方法

有效

• 申請號: 201780076114.6
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN110073072B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 埃利奧特·摩根·斯塔米
• 申請（專利權）人: ATT技術有限公司
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10;B24B21/02;B24B21/18;E21B17/12;F16L57/06
• 代理公司: 北京允天律師事務所 11697
• 代理人: 青煒;高源

本公開涉及用于油田管件和井下工具的環形加硬層移除設備和方法。該設備包括可傾斜框架、支承臂、聯接至支承臂的磨削輪、以及通過支承臂向磨削輪提供機械反饋的惰輪組件。該機械反饋允許磨削輪精確且均勻地將偏心的、彎曲的、或具有偏心環形加硬層的管件上的環形加硬層移除。可傾斜框架使得能夠在無需將管件重新定向的情況下磨削管件的漸縮部分。該方法包括使用該設備移除環形加硬層。

技術領域

本公開涉及用于地下鉆探操作的鉆管的制備，并且具體地涉及環形加硬層材料從鉆管和其他井下部件的表面的移除。

背景技術

在地下操作中使用的鉆管在鉆探期間經受來自對鉆孔的硬壁的沖擊以及遇到的碎屑的磨損、侵蝕和損壞。為了保護鉆管的外表面，可以向外表面添加稱為表面硬化(hardfacing)(或表面硬化合金)的硬質材料的保護層，以防止或減少對鉆管和其他井下部件的磨損。用作保護層的硬質材料、比如碳化鎢一旦被施加至鉆管就被稱為環形加硬層(hardbanding)。環形加硬層保護鉆管或其他井下部件的較軟表面的面。

在鉆探操作期間，先前施加的環形加硬層可能被損壞或磨損并且需要更換或修理。為了施加新的環形加硬層，必須將一些或全部現有的環形加硬層從鉆管和其他井下部件移除。為了使環形加硬層被移除，必須將鉆管從鉆孔中移除，以使得磨削系統能夠觸及環形加硬層。

當針對環形加硬層對鉆管和其他井下工具進行修復時由于現有環形加硬層的不均勻侵蝕、原始環形加硬層期間的不適當施加、以及因制造或操作損壞導致的鉆管或其他井下工具的偏心而會出現問題。

現有的環形加硬層移除系統的缺點在于，由于磨損或原始安裝引起的不均勻的環形加硬層導致鉆管表面上有高點和低點，使得通過圍繞鉆管的周緣磨削相同深度的環形加硬層不能容易地將環形加硬層移除。磨削相同的深度導致：對高點的欠磨削使鉆管具有未被完全移除的環形加硬層、或者對低點的過度磨削將鉆管損壞。

現有的環形加硬層移除系統的另一個缺點在于，管件偏心可能導致環形加硬層的不均勻移除，這是因為鉆管的表面在圍繞其縱向軸線旋轉時導致鉆管的表面與磨削輪之間的距離隨著鉆管旋轉而改變，從而導致不完全移除、鉆管損壞、或者不完全移除和鉆管損壞兩者。當鉆管的表面從直的管件彎曲而失去正常形狀時也會出現問題。

現有的環形加硬層移除系統的另一個缺點在于，現有的環形加硬層移除系統在旋轉的管件于環形加硬層移除期間暴露于磨削力時不能補償管“行走”。由于磨削壓力，鉆管可能相對于磨削機縱向移動，這降低了精度、導致不均勻的環形加硬層移除、并導致延遲和返工。

現有的環形加硬層移除系統的另一個缺點在于，可以手動地或用手持磨削機進行欠磨削和過度磨削的校正，這增加了移除環形加硬層的時間、成本和均勻性。此外，手動和手磨削在切削深度方面具有低精度，并且具有沿著環形加硬表面的長度的低的一致性。

所需要的是一種這樣的環形加硬層移除系統，該環形加硬層移除系統在不均勻的環形加硬層沉積和管件偏心呈現時在沒有欠磨削或過度磨削的情況下移除環形加硬層。

發明內容

在各個方面，本公開涉及用于制備鉆管的設備和方法，并且特別地涉及從鉆管的表面移除環形加硬層材料。