由M.Bushnell-Watson和S.S.Panesar在the Society of Petroleum Engineers，Paper SPE22549上所著的的“Differential Sticking Laboratory Tests can improve Mud Design”可知(它公开于1991年10 月6日至9日在Dallas，Texas举办的the Society of Petroleum Engineers的第66届年度技术会议和展览上)，当钻管或钻孔测量工具嵌 入到泥浆滤后沉淀中和当钻管或过滤工具被过量泥浆压力堵住时，就会发 生差动粘结。一旦发生粘结，即使除去了过量泥浆，也需要一个大的作用 力来清理钻管。这些粘结使得运行时间中的几个小时用于清理钻管。在严 重的情况下，钻管不能被清理，钻井不得不改道或放弃。在这个文献中， 公开了一种实验室方法，利用铲子来清理差动粘结管，并对泥浆化学法提 出了改进。正如在the Society of Petroleum Engineers，Paper SPE14244 上由J.M.Courteille和C.Zurdo所著的“A New Approach to Differential Sticking”(它公开于1985年9月22日至25日在Las Vegas， Nevada举办的the Society of Petroleum Engineers的第60届年度技 术会议和展览上)，差动粘结在斜钻井具有高危险发生率，该论文描述了 在一个实验装置的管/饼和饼/形成物界面的不同点记录压力。也已知通过 例如US-A-4811800来制备一个挠性钻具组构件以用于定向钻孔，其中该 构件具有螺旋形外表面，以便使该构件在钻孔的横向弯曲处更有柔性。这 种构件由一个钢管制成，所述钢管具有一个在其中加工形成螺旋的外表 面。因此，壁厚是变化的。
US-A-6012744公开了一种重型钻管，它也可以包括具有螺旋形的外表 面的管状构件，在管以高角或水平管孔使用时，该螺旋形的构件可用于减
发生管的差动压力粘结的可能性。
发生差动粘结时包含的作用力基本与在滤后沉淀内所嵌入的钻具组 构件的面积成比例。本领域的技术人员可以理解，当通过可渗透形成物钻 孔时，在钻孔壁上形成滤后沉淀。因此，在滤后沉淀和钻具组构件之间的 接触面积的减少是在US-A-6012744内公开的构件的螺旋形外表面的主要 目的。
通过使用具有右手螺纹的螺旋形成物，在高角的孔内，切屑被输送至 流动泥浆的主流，通过向钻头端“拧金”钻具组，这些右手螺旋设计提高 了钻头上的有效负载，同时未被输送至主流泥浆的切屑以阿基米德 (Archimedian)螺旋泵的方式沿孔的低侧被向上推送。
现有技术的这些螺旋成型的构件具有圆筒形的内部横截面和具有沿 钻具组纵轴变化的不同直径的外表面。钻具组构件，比如钻管，中型钻具 组构件和重型钻管构件，以及在他们的轴向长度的至少一部分具有非圆形 横截面的钻环，需要利用研磨以从外部除去金属，这使得成本增加和费时 较多。另外，当使用一个初使固体棒料来制备上述装置时，也可能需要在 最后钻一个长圆柱形孔。
本发明试图提供一种更容易制造的具有不同直径外表面的钻具组构 件。

本发明提供了一种钻具组构件，该组件设置成在以高度角和水平管孔 的至少一个方式使用时至少能减少差动粘结以加速切屑输送，所述钻具组 构件包括一个管状构件(1)，该管状构件包括带非圆形的内部和外部横截 面的部分和所述非圆形部分的相对端部分(8)，所述相对端部分具有一个 基本为圆形的横截面，所述非圆形部分具有波形内表面和外表面，所述波 形内表面和外表面上带有穿过所述管状构件的纵轴延伸的波峰和波谷，由 此提供了一个在其周围基本恒定的壁厚。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一 步实现。
上述的钻具组构件，其中所述的波峰和波谷在所述构件的壁上形成一个螺 旋槽。
上述的钻具组构件，其中所述的螺旋槽为右手螺旋。本发明的目的及 解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
上述的钻具组构件，其中所述的波峰和波谷在所述构件的壁上形成一个螺 旋槽。
上述的钻具组构件，其中所述的螺旋槽为右手螺旋。
上述的钻具组构件，其中所述的波峰和波谷沿所述构件的纵轴延伸。
上述的钻具组构件，其中所述的钻具接头(5)通过摩擦熔接而固定 到所述圆形端部。
上述的钻具组构件，其中所述的管状构件具有两个或更多个波峰。
上述的钻具组构件，其中所述的管状构件具有3到8个波峰。
上述的钻具组构件，其中所述的管状构件在一个横切经过所述非圆形 部分的纵轴的平面内具有6个波峰。
上述的钻具组构件，其中所述的凸形和凹形钻具接头(7)被固定在 所述构件两端的圆形端部，并且钻具组中安装有多个所述管状构件，它们 通过所述凸形和凹形钻具接头的内部接合而互相连接。
上述的钻具组构件，其中所述的钻具组构件用作钻管、中型钻管、重 型钻管、钻环和冲洗管中的一个。
上述的钻具组构件，其中所述的钻具接头的外部直径与所述非圆形部 分的外部直径基本相同。
上述的钻具组构件，其中所述的非圆形部分的横截面中内接圆直径不 小于钻具接头的内径。
上述的钻具组构件，其中所述的至少在波峰的某些外表面上涂敷硬金 属保护层以增加耐磨性。
上述的钻具组构件，其中所述的管状构件在所述非圆形部分和一个端 部的钻具接头之间有一个形成升降式和滑动式凹槽的圆形横截面部分。
按照本发明的一个方面，提供了一种制造钻具组构件的方法，包括如 下步骤：提供一个成形件；提供一个与所述成形件的形状相对应的圆筒形 构件；提供在圆筒形构件和形件的相对端处的密封装置；以及施加足够的 压力以使所述圆筒形构件相对于所述成形件产生塑性变形，由此提供了一 个在圆筒构件周围基本恒定的壁厚。
按照本发明的一个特征，提供了一种制造钻具组构件的方法，包括如 下步骤：提供一个外圆筒；在一个圆筒形管状构件内插入一个模芯，所述 模芯具有用于所述管状构件的壁所需形状的外表面；将圆筒形管状构件和 模芯安置在外部圆筒内；在其远端密封该管状构件；向在圆筒和管状构件 之间形成的一个环形区域施加足够的压力，以使管状构件相对于模芯的外 部成形的表面产生塑性变形，由此管状构件的壁在其外围具有基本恒定的 厚度；然后除去密封件和模芯。
按照本发明的另一个特征，提供了一种制造钻具组构件的方法，包括 如下步骤：提供一个具有相应于要形成的形状的内部表面的成形件；提供 一种要在所述成形件内部形成的圆筒形管状构件；在该管状构件的相对端 上提供密封装置；向所述管状构件的内部施加足够的压力，以使所述管状 构件相对于所述成形件的内表面产生塑性变形，由此所述变形管状构件在 其周围具有基本恒定的壁厚。
优选地，具有圆形横截面的部分位于塑性变形的管状构件的相对端。
优选地，施加的压力由液压成形或爆炸成形中的一个产生。
有利地是，在塑性变形所述管状构件后，进行热处理以释放应力。
按照本发明的另一个方面，提供了一种钻头组构件，钻头组构件被设 置成在以一个高角和水平管孔内中的至少一个方式使用时至少能减少差 动粘结和/或促进切屑传输，所述钻具组构件包括至少一个管状构件，所 述管状构件具有带有一个非圆形的内部和外部横截面的部分，由此提供了 一个在其周围基本恒定的壁厚。
优选地，提供所述非圆形部分的相对端部分，其具有基本圆形的横截 面。
有利地是，所述非圆形部分具有一个带有波峰和波谷的穿过所述构件 的一个纵轴延伸的波形外表面。
在一个优选实施例中，所述波峰和波谷在所述构件的壁上形成一个螺 旋槽。
优选地，所述螺旋槽为右手螺旋。
或者，所述波峰和波谷沿所述构件的一个纵轴延伸。
有利地是，钻具接头通过例如摩擦熔接而固定到所述圆形端部。
有利地是，所述构件具有两个或多个波峰，有利地为3到8个波峰， 优选在横切经过所述非圆形部分的一个纵轴的表面内提供6个波峰。
有利地是，在一个钻具组中提供多个所述管状构件，各个构件通过一 个具有基本恒定的外径的连接部件相互连接。
按照本发明的另一个特征，所述钻具组构件用作钻管、中型钻管、重 型钻管、钻环和冲洗管中的一个。
按照本发明的另一个方面，提供了一个钻具组构件，按照如上所述方 法制成，用于至少能减少差动粘结，所述构件与所述另一方面相对应。
按照本发明的另一方面，提供了一种包括至少一个管状构件的钻具组 构件，所述管状构件具有一个带有非圆形的内部和外部横截面的部分，由 此提供了一个在其周围基本恒定的壁厚。
本发明的钻具组构件改进了在以高角和水平管孔中的至少一种方式 从井下传输尤其是以螺旋构型形成的切屑传输。
附图说明
下面参照附图以示例的方式描述本发明，其中：
图1示出了在按照本发明的第一个成形步骤中通过一个用于制造钻具 组构件的装置的横向剖视图；
图2示出了按照本发明制造钻具组构件的另一个步骤；
图3示出了按照本发明制造钻具组构件的还一个步骤；
图4示出了按照本发明形成的一个钻具组构件的横截面视图；
图5示出了在按照本发明的第一个成形步骤中通过另一个用于形成钻 具组构件的装置的横向剖视图；
图6示出了使用图5的装置制造钻具组构件的另一步骤；
图7示出了在钻具组内就地安装的根据本发明形成的多个钻具组构件 的侧视图；
图8示出了按照本发明形成的另一种钻具组构件的侧视图；
图9示出了根据本发明形成的另一种钻具组构件；
图10示出了图4中所示的组件的纵向横截面。
在图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1、2和3示出了根据本发明的第一实施例制造钻具组构件的步骤。
图1示出了要变形的圆筒形管状构件，一个轴向切开的模芯2插入到 构件1中，作为成形件的模芯具有形成构件1的所需的外部形状。模芯2 具有所需构型的形成部分，所述构型带有圆形横截面的相对端部，其外径 与构件1的内径基本相对应。模芯的成形部分具有以与模芯/管状构件的 纵向基本平行延伸的波峰和波谷，或优选波峰和波谷以螺旋形式、优选为 右手螺旋沿着并穿过模芯/管状构件的纵轴延伸。将模芯2设置成适合构 件1的内径，但设置成使成型的非圆筒段不会延伸到构件1的末端，以使 得末端不变形。构件1和模芯2插入到由厚壁圆筒3和密封件16(在图 10中示出)形成的压力室中。流体，优选为液体，引入到构件1和圆筒3 之间的环形区域，施加高压使得构件1向内变形，从而得到模芯2的外表 面的形状(如图2所示)。
除去密封件和流体，得到图3中的构型，然后除去模芯得到图4中所 示的构件。
尽管模芯优选为分裂式模芯，本领域的技术人员可知道这样的构型不 是必须的。尽管模芯的六凸起横截面、即具有六个波峰的模芯为优选，但 应知道，如果需要，其它的构型也是可行的。因此，所需要的是提供至少 一个波峰，两个波峰为椭圆形，三个波峰形成一个三角形，四个波峰为正 方形，等等，但希望该成形件具有圆整的边缘。
管状构件1因此发生塑性变形，尽管在上述实施例中，构件1的末端 没有变形，但构件1的整体可以按所需进行变形。
不对管状构件1进行液压成形，可替代地，可利用爆炸成形。
在图3的步骤后，管状构件1具有一个如图4所示的构型，该构件可 进行热处理以释放因成形过程引起的应力。
如果管状构件1的壁非常厚，在室温下的变形就难以进行，或仅利用 非常昂贵的压力泵系统才可以进行。在这些情况下，必须加热构件1以减 少变形所需的作用力。
构件的圆筒端被加工出螺纹，以连接钻具组的其它管状构件。构件1 可用作开孔冲洗操作的冲洗管，以避免差动粘结。传统的冲洗管通常具有 一个非常接近套管直径的直径。因此，管和滤后沉淀之间的接触面积与具 有较小的外径的管状构件相比显著增加了，它是确定管发生差动粘结的可 能性的因素之一。因为按照本发明制备的冲洗管显著减少了接触面积，因 此实际上消除了在冲洗粘结钻具组时发生差动粘结的危险。
为了制备成形的管以进行下一步的制造步骤，管(构件1)的圆筒端 的壁厚可通过外部和/或内部的加厚而增加。这样的一个过程在钻具组制 造工业中是很普通的，然后再对该管进行热处理。加厚的管可以加工出螺 纹，用作专门的无接头钻具的管状构件，比如冲洗管。
在按照本发明的制造钻具组构件的另一个变化的实施例中，如图5和 图6所示，在变形前管状构件1插入到厚壁的成形件5中，所述成形件5 具有一个成形为构件1所需形状的内表面。构件1的端部被密封，液体6 在高压下被泵送至构件1中。由图5可看到，构件1的外径与成形件5的 内部形状的波峰相低靠近。对液体施加高压，使得构件1向外塑性变形， 如图6所示，除去密封件和成形件，得到一个构件，如前面的图4所示。
在本发明的另一个具体实施例中，凸式钻具接头和凹式钻具接头被摩 擦熔接到构件1的圆筒部分的相对端，优选成形管体的加厚端，从而制得 管状钻具组构件，比如钻管、重型管和中型管构件。钻具接头可具有相同 的直径，或为了处理方便，至少比相邻的圆筒管段稍大的直径。对于钻管 和重的厚壁管来说，钻具接头的外径与管体的非圆形部分相比可以为较 大、相同或较小。对于较大的外径钻具组构件，外径应优选与钻具接头的 直径相同，或仅比钻具接头(外压成形的部件)稍小，或比钻具接头(内 压成形的部件)稍大，以减少钻具接头区域的弯曲应力和磨损。
通常，构件1的非圆形段的横截面中内接圆直径不应比钻具接头的内 径小。如果管的制备过程或所需的外部形状使得内接圆的直径较小，就需 要通过钻孔或车床从管的内部除去金属。如此整饰的构件在本发明的范围 之内。
在某些情况下，必须用硬金属保护层来涂敷管的非圆形部分中的某些 部分上的波峰以增加耐磨性。相反，为了得到均匀厚的硬金属层，构件的 外径可用车床稍微减少，然后再涂敷硬金属。以这种方式处理的构件也是 在本发明的范围之内。
参照图7，分别根据本发明所形成的多个构件1在一个钻具组中串连。 最上面的构件1具有一个圆形的横截面部分8，其具有与在变形前的初始 圆筒管状构件相同的构型，变形的构件具有4个凸起9，凸起9各自沿构 件1的纵向延伸。构件1的顶部远端具有一个通过例如摩擦熔接固定在构 件1上的凹式顶端连接点7。中间构件1具有一个带有6个凸起的构型， 各个凸起沿构件1的纵向延伸。底部构件1具有4个凸起11，它们在构 件1的周围螺旋形成，凸式接头12通过例如摩擦熔接与底部构件1的一 端连接。各个构件1通过连接螺旋钻具接头(未示出)而互相连接。构件 1的各个凸起形成物以上述的方式形成。
在图8中，管状构件1具有形成升降式和滑动式(elevator and slip) 凹槽的圆形横截面部分13。构件1具有6个凸起14，它们从初始提供的 圆柱形构件上缩进，并按照本发明形成。
图9中所示的具体实施例具有一个带有6个凸起15的螺旋形式的构 件1，所述凸起从初始提供的圆柱形构件上缩进，并根据本发明所形成。
因此，本发明提供了一个制造钻具组构件的成本较低的方法，所述钻 具组构件用于防止差动粘结。