[發明專利]控溫鉆桿及其制造方法

在審

• 申請號: 202011014057.9
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN114251056A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 方太安;韓興;左衛東;楊曉光;吳昌亮;周志雄;陳新欣;湯紅玲
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;北京康布爾石油技術發展有限公司;中國石油集團工程技術研究院有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姜璐璐;趙燕力

本發明提出一種控溫鉆桿及其制造方法，涉及石油鉆井機械設備領域，該控溫鉆桿呈管狀且具有軸向貫通的導流腔，控溫鉆桿包括由內向外依次套設的內管、隔熱層和外管，內管的內腔形成導流腔，隔熱層的導熱系數小于外管的導熱系數。本發明提出的控溫鉆桿及其制造方法能夠減少地層熱量向鉆桿內的鉆井液的傳遞，降低井底溫度。

技術領域

本發明涉及石油鉆井機械設備領域，特別涉及一種控溫鉆桿及其制造方法。

背景技術

鉆桿是鉆柱的基本組成部分，其在石油鉆井中占有十分重要的地位。鉆桿的主要作用是傳遞扭矩和輸送鉆井液，并靠鉆桿的逐漸加長使井眼不斷加深。鉆桿是鉆井液的輸送通道，鉆井液沿著鉆桿內腔下行，到達井底后，通過鉆頭，然后沿著鉆桿外表面與井眼之間形成的環空上行，返回井口。隨著井眼深度加深，地層溫度也在逐步升高，因此，鉆井液在下行過程中，地層熱量通過井眼壁、環空、鉆桿管體傳向鉆桿內腔鉆井液，使得鉆井液溫度逐漸升高。對于一些深井、超深井，井底溫度過高對鉆井液性能、井下工具和儀器都有巨大危害。具體的，鉆井液的粘度、密度和攜巖性能會隨溫度的升高而降低，井壁穩定性下降，井下工具尤其是含橡膠構件的螺桿鉆具的壽命會隨溫度升高而下降，井下儀器的精度和使用壽命也因高溫而降低，最終影響鉆井效率和安全，增加作業成本。并且，對于一些特深井(井底溫度達到260℃以上)、地熱井(干熱巖350℃以上才有開發價值)，井底的超高溫則意味著現有的技術無法實現鉆井作業，是鉆井的瓶頸，從而制約了地下資源的探索、開發及利用。

有鑒于此，本發明人根據多年從事本領域和相關領域的生產設計經驗，經過反復試驗設計出一種控溫鉆桿及其制造方法，以期解決現有技術存在的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種控溫鉆桿及其制造方法，能夠減少地層熱量向鉆桿內的鉆井液的傳遞，降低井底溫度。

為達到上述目的，本發明提出一種控溫鉆桿，其中，所述控溫鉆桿呈管狀且具有軸向貫通的導流腔，所述控溫鉆桿包括由內向外依次套設的內管、隔熱層和外管，所述內管的內腔形成所述導流腔，所述隔熱層的導熱系數小于所述外管的導熱系數。

如上所述的控溫鉆桿，其中，所述隔熱層的導熱系數小于所述內管的導熱系數。

如上所述的控溫鉆桿，其中，所述內管與所述外管之間具有間隔并圍合形成環形的容置空間，所述容置空間的兩端封閉，所述隔熱層填充于所述容置空間內。

如上所述的控溫鉆桿，其中，所述外管包括軸向設置的第一安裝部、外管主體和第二安裝部，所述第一安裝部的內徑和所述第二安裝部的內徑分別小于所述外管主體的內徑，所述內管的兩端分別與所述第一安裝部和所述第二安裝部密封連接，所述內管和所述外管主體之間圍合形成所述容置空間，所述隔熱層填滿所述容置空間。

如上所述的控溫鉆桿，其中，所述第一安裝部具有限位凸臺，所述限位凸臺的內徑小于所述第一安裝部的內徑形成限位臺階，所述內管的一端頂抵在所述限位臺階上，所述第二安裝部內穿設有限位環，所述限位環頂抵在所述內管的另一端上，且所述限位環的外壁與所述第二安裝部的內壁過盈過盈配合。

如上所述的控溫鉆桿，其中，所述外管主體的兩端外壁上開設有與所述容置空間相連通的兩個貫通孔，各所述貫通孔內能拆卸地安裝有封堵件，各所述封堵件能夠封閉對應的所述貫通孔。

本發明還提出一種控溫鉆桿的制造方法，用于制造如上所述的控溫鉆桿，其中，所述控溫鉆桿的制造方法包括：

步驟1，提供一外管和一內管，所述內管穿設于所述外管中，使所述內管和所述外管之間具有間隔并形成兩端封閉的容置空間，在所述外管的兩端外壁上開設與所述容置空間連通的兩個貫通孔；

步驟2，隔熱材料處于流動狀態，并通過一所述貫通孔向所述容置空間內注入所述隔熱材料；

步驟3，待所述隔熱材料填滿所述容置空間后停止注入并封閉兩個所述貫通孔，所述隔熱材料冷卻后逐漸固化形成隔熱層。