稳定器安装芯轴以及在钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件上形成稳定器安装芯轴的方法

申请号 CN201480046180.5 申请日 2014-08-19 公开(公告)号 CN105579658A 公开(公告)日 2016-05-11
申请人 TD技术有限公司; 发明人 库尔特·里安·多伊奇; 杰弗雷·内尔·默里;
摘要 一种用于将稳定器安装至钻探管件或 套管 钻探管件或下放套管管件(7)的芯轴(1)。芯轴可以由为弹性体、半晶质 聚合物 或无定形聚合物、热固性材料或交联材料中的一者的基本成分形成。芯轴可以通过如下方式形成或维修:将基本材料 熔化 成高温熔融物并且将基本材料输送至围绕 钻杆 管等安置的模具。通过使可溶解物质 覆盖 套筒、将稳定器模制在套筒上而使得稳定器可以形成在套筒上,并且将套筒与稳定器分离来使得稳定器可以相对于套筒自由旋转。用于钻井管件的稳定器具有筒形本体和突出环,筒形本体围绕钻井管件,稳定器具有从筒形本体径向地向 外延 伸的偏距肋,并且突出环构造成围绕本体环绕地延伸并且从本体径向地向外延伸。
权利要求

1.一种用于将稳定器安装至钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的芯轴,所述芯轴包括模制的筒形本体,形成所述芯轴的材料具有为弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料中的一者的基本成分。
2.根据权利要求1所述的芯轴,其中,所述基本成分可以是如下材料中的任一者:丁腈橡胶橡胶、聚酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚以及/或这些材料中的一者或更多者的共混物。
3.根据权利要求1或2所述的芯轴,其中,所述基本成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
4.根据权利要求3所述的芯轴,其中,所述基本成分还包括介于2%与20%之间的聚四氟乙烯粉末。
5.根据权利要求3或4所述的芯轴,其中,所述基本成分还包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的芯轴,其中,形成所述芯轴的所述材料还具有与所述基本成分混合在一起的如下材料中的一者或更多者的纤维或粉末:芳族聚酰胺、玻璃、纤维、纳米金刚石、电气石、化硅、二硫化钼。
7.根据权利要求6所述的芯轴,其中,所述纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
8.根据权利要求6或7所述的芯轴,其中,所述基本成分还包括介于0.5%与5%之间的二硫化钼。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的芯轴,其中,形成所述芯轴的所述材料具有与所述基本成分混合的有助于消散静电的类型的添加物。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的芯轴,其中,形成所述芯轴的所述材料还具有与所述基本成分混合的有色的染料以对所述芯轴着色。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的芯轴,其中,所述芯轴的外径与介于钻柱中的物件之间的连接器的外径类似。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的芯轴,其中,所述芯轴在每个端部处具有从所述筒形本体径向地向外延伸的止推台面部。
13.根据权利要求12所述的芯轴,其中,所述止推台面部向下且向外渐缩以在使用中在每个端部处与钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的外表面结合。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的芯轴,还包括配置成提供准确的设备识别的至少一个射频识别标签。
15.根据权利要求14所述的芯轴,其中,所述射频识别标签根据固定有所述芯轴的杆管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
16.根据权利要求14或15中的芯轴,其中,所述射频识别标签构造成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码。
17.根据权利要求16所述的芯轴,其中,可编码的所述数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的芯轴,还包括构造成提供在所述设备中积累的应的准确历史的一个或更多个就地模制的应变计。
19.根据权利要求18所述的芯轴,其中,所述应变计配置成沿至少两个方向测量应变并且通过所述聚合物传递该数据。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的芯轴,其中,所述芯轴的形状为使得当模制所述芯轴时所述材料的流动是最优的。
21.一种形成安装芯轴的方法,所述方法包括如下步骤:
围绕钻杆管钻具接头、钻杆管或套管安置模具;
加热所述模具;
将模制用基本材料处理成高温熔融物;
将所述模制用基本材料输送至所述模具。
22.根据权利要求21所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将所述模制用基本材料输送至所述模具的步骤中,所述输送经由螺旋和/或推压装置来执行。
23.根据权利要求21或22的形成安装芯轴的方法,其中,在将所述模制用基本材料输送至所述模具的步骤中,所述输送经由加热的筒件或绝缘的管线来执行。
24.根据权利要求21至23中的任一项所述的形成稳定器[y1]的方法,还包括在加热所述模具和输送所述模制用基本材料之前的确保所述模具被适当地开口的附加的初始步骤。
25.根据权利要求21至24中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,还具有在输送所述模制用基本材料期间的对所述模具中的开口应用抽真空以有助于所述基本成分的流动和布置的附加的步骤。
26.根据权利要求21至25中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,还包括从如下中的一者选择用于所述基本材料的主要成分的附加的初始步骤:弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料。
27.根据权利要求21至26中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,还具有从如下中的任一者选择用于所述基本材料的主要成分的附加的初始步骤:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一者或更多者的共混物。
28.根据权利要求26或27所述的形成安装芯轴的方法,其中,在选择用于所述基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
29.根据权利要求28所述的形成安装芯轴的方法,其中,在选择用于所述基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分包括介于2%与20%之间的聚四氟乙烯粉末。
30.根据权利要求28或29所述的形成安装芯轴的方法,其中,在选择用于所述基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
31.根据权利要求21至30中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,所述方法具有在处理所述基本材料之前将专用的纤维与所述主要成分混合以形成所述基本材料的附加的初始步骤,所述纤维选自如下中的任一者或更多者:芳族聚酰胺、玻璃或碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅或二硫化钼。
32.根据权利要求31所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将专的纤维或粉末与所述主要成分混合的步骤中,所述纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
33.根据权利要求31或32所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将专门的纤维或粉末与所述主要成分混合的步骤中,二硫化钼占所述主要成分的0.5%与5%。
34.根据权利要求21至33中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,还包括在处理所述基本材料之前添加有助于对所述基本材料进行消散静电的类型的添加物的附加的初始步骤。
35.根据权利要求21至34中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,还包括在处理所述基本材料之前对所述基本材料添加有色的染料的附加的初始步骤。
36.根据权利要求21至35中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,其中,在处理和输送所述模制用基本材料的步骤中,所述模具和所述基本材料的温度被选择为使得所述管件的内部塑料涂层的整体性不受到影响。
37.根据权利要求21至36中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,其中,多次应用所述方法以在一个或更多个钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上形成多个安装芯轴,所述安装芯轴被间隔开以改变钻杆管或套管、或者钻杆管或套管柱的第一阶固有频率
38.根据权利要求21至37中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,包括将射频识别标签安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的初始步骤,使得所述射频识别标签在所述模制用基本材料被输送时被嵌入到所述模制用基本材料内。
39.根据权利要求38所述的形成安装芯轴的方法,其中,所述射频识别标签被选择为能够配置成提供准确的设备识别。
40.根据权利要求39所述的形成安装芯轴的方法,其中,所述射频识别标签在被嵌入之前根据所述钻杆管钻具接头、钻杆管或套管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
41.根据权利要求39或40所述的形成安装芯轴的方法,其中,所述射频识别标签被选择为能够配置成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码的类型的射频识别标签。
42.根据权利要求41所述的形成安装芯轴的方法,其中,可编码的所述数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
43.根据权利要求21至42中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,包括将配置成提供了在设备中积累的应力的准确历史的一个或更多个应变计安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的另一初始步骤,使得所述应变计在所述模制用基本材料被输送时嵌入在所述模制用基本材料中。
44.根据权利要求43所述的形成安装芯轴的方法,其中,所述应变计选自能够配置成沿至少两个方向测量应变并且通过所述聚合物传递该数据的类型。
45.根据权利要求21至44中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,所述方法包括如下另外的步骤:
用可溶解物质至少部分地覆盖所述安装芯轴的外表面;
将外套筒模制在所述安装芯轴上;
将所述安装芯轴与所述外套筒分离使得所述外套筒与所述安装芯轴能够相对于彼此自由旋转。
46.根据权利要求45所述形成安装芯轴的方法,其中,所述可溶解物质选自如下中的一者或更多者:溶解纸、聚乙烯丙酮、聚乙烯醇、聚己酸内酯、聚丙烯、苯乙烯、蜡、蜡纸烘焙纸。
47.根据权利要求45或46所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将所述安装芯轴与所述外套筒分离的步骤中,所述安装芯轴与所述外套筒通过施加热而分离。
48.根据权利要求45或46所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将所述安装芯轴与所述外套筒分离的步骤中,所述安装芯轴与所述外套筒通过以溶解可溶解物质而分离。
49.根据权利要求45或46所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将所述安装芯轴与所述外套筒分离的步骤中,所述安装芯轴与所述外套筒通过以溶解剂溶解可溶解物质而分离。
50.根据权利要求49所述的形成安装芯轴的方法,其中,所述溶解剂选自丁酮、丙酮或汽油中一者或更多者。
51.根据权利要求21至50中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,其中,所述芯轴的形状为使得当模制所述芯轴时所述材料的流动是最优的。
52.根据权利要求21至51中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将模具围绕钻杆管钻具接头、钻杆管或套管安置的步骤中,所述模具被选择为具有突出环的模具,所述突出环围绕所述模具的本体环绕地延伸并且从所述模具的本体径向地向外延伸。
53.根据权利要求52所述的用于钻井管件的稳定器[y2],其中,所述突出环是圆弯的。
54.根据权利要求52或53所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述环定位在大致中央处。
55.一种修理或恢复安装芯轴的方法,所述方法包括如下步骤:
围绕现有的稳定器的顶部或在所述现有的稳定器的顶部上围绕钻杆管或套管安置模具;
加热所述模具;
将模制用基本材料处理成高温熔融物;
将所述模制用基本材料输送至所述模具。
56.根据权利要求55所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在将所述模制用基本材料输送至所述模具的步骤中,所述输送经由螺旋和/或推压装置来执行。
57.根据权利要求55或56所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在将所述模制用基本材料输送至所述模具的步骤中,所述输送经由加热筒或绝缘管线来执行。
58.根据权利要求55至57中的任一项所述的修理或恢复稳定器的方法,还包括在加热所述模具以及输送所述模制用基本材料之前确保所述模具被适当地开口的附加的初始步骤。
59.根据权利要求55至58中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,还具有在输送所述模制用基本材料期间对所述模具中的开口应用抽真空以有助于基本成分的流动和布置的附加的步骤。
60.根据权利要求55至59中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,还包括从如下中的一者选择用于所述基本材料的主要成分的附加的初始步骤:弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料。
61.根据权利要求55至60中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,还具有从如下中的任一者选择用于所述基本材料的主要成分的附加的初始步骤:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一者或更多者的共混物。
62.根据权利要求60或61所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在选择用于所述基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
63.根据权利要求62所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在选择用于所述基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分包括介于2%与20%的聚四氟乙烯粉末。
64.根据权利要求62或63所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在选择用于所述基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
65.根据权利要求55至64中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,所述方法具有在处理所述基本材料之前将专用的纤维与所述主要成分混合以形成所述基本材料的附加的初始步骤,所述纤维选自如下中的任一者或更多者:芳族聚酰胺、玻璃或碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅或二硫化钼。
66.根据权利要求65所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在将专门的纤维或粉末与所述主要成分混合的步骤中,所述纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
67.根据权利要求65或66所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在将专门的纤维或粉末与所述主要成分混合的步骤中,二硫化钼占所述主要成分的0.5%与5%。
68.根据权利要求55至67中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,还包括在处理所述基本材料之前添加有助于对所述基本材料进行消散静电的类型的添加物的附加的初始步骤。
69.根据权利要求55至68中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,还包括在处理所述基本材料之前对所述基本材料添加有色的染料的附加的初始步骤。
70.根据权利要求55至69中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,在处理和输送所述模制用基本材料的步骤中,所述模具和所述基本材料的温度被选择为使得所述管件的内部塑料涂层的整体性不受到影响。
71.根据权利要求55至70中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,多次应用所述方法以在一个或更多个钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上形成多个安装芯轴,所述安装芯轴被间隔开以改变所述钻杆管或套管、或者钻杆管或套管柱的第一阶固有频率。
72.根据权利要求55至71中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,包括将射频识别标签安置在所述现有的稳定器上的初始步骤,使得所述射频识别标签在所述模制用基本材料被输送时被嵌入在所述模制用基本材料内。
73.根据权利要求72所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,所述射频识别标签被选择为能够配置成提供准确的设备识别。
74.根据权利要求73所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,所述射频识别标签在被嵌入之前根据所述现有的稳定器的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
75.根据权利要求73或74所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,所述射频识别标签被选择为能够构造成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码的类型的射频识别标签。
76.根据权利要求75所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,可编码的所述数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
77.根据权利要求55至76中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,包括将配置成提供了积累在设备中的应力的准确历史的一个或更多个应变计安置在所述现有稳定器上的另一初始步骤,使得所述应变计在所述模制用基本材料被输送时嵌入在所述模制用基本材料中。
78.根据权利要求77所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,所述应变计选自能够配置成沿至少两个方向测量应变并且通过所述聚合物传递该数据的类型。
79.根据权利要求55至78中的任一项所述的修理或恢复安装芯轴的方法,其中,所述芯轴的形状为使得当模制所述芯轴时所述材料的流动是最优的。
80.根据权利要求55至79中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将模具围绕钻杆管钻具接头、钻杆管或套管安置的步骤中,所述模具被选择为具有突出环的模具,所述突出环围绕所述模具的本体环绕地延伸并且从所述模具的本体径向地向外延伸。
81.根据权利要求80所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述突出环是圆弯的。
82.根据权利要求80或81所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述环定位在大致中央处。
83.一种用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,所述芯轴包括模制的筒形本体,形成所述芯轴的材料具有为弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料中的一者的基本成分。
84.根据权利要求83所述的用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,所述基本成分能够是如下材料中的任一者:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一者或更多者的共混物。
85.根据权利要求83或84所述的用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,所述基本成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
86.根据权利要求85所述的用于安装稳定器的钻杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,所述基本成分还包括介于2%与20%的聚四氟乙烯粉末。
87.根据权利要求85或86所述的用于安装稳定器的钻杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,所述基本成分还包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
88.根据权利要求83至87中的任一项所述的用于安装稳定器的钻杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,形成所述芯轴的所述材料还具有与所述基本成分混合在一起的如下材料中的一者或更多者的纤维或粉末:芳族聚酰胺、玻璃、碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅、二硫化钼。
89.根据权利要求88所述的用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,所述纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
90.根据权利要求88或89所述的用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,所述基本成分还包括介于0.5%与5%之间的二硫化钼。
91.根据权利要求83至90中的任一项所述的用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,形成所述芯轴的所述材料还具有与所述基本成分混合的有助于消散静电的类型的添加物。
92.根据权利要求83至91中的任一项所述的用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,形成所述芯轴的所述材料还具有与所述基本成分混合的有色的染料以对所述芯轴着色。
93.根据权利要求83至92中的任一项所述的用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,其中,所述芯轴的外径与介于钻柱中的物件之间的连接器的外径类似。
94.根据权利要求83至93中的任一项所述的芯轴,其中,所述芯轴在每个端部处具有从所述筒形本体径向地向外延伸的止推台面部。
95.根据权利要求94所述的芯轴,其中,所述止推台面部向下且向外渐缩以在使用中在每个端部处与钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的外表面结合。
95.根据权利要求83至95中的任一项所述的芯轴,还包括配置成提供准确的设备识别的至少一个就地模制的射频识别标签。
96.根据权利要求95所述的芯轴,其中,所述射频识别标签根据固定有所述芯轴的杆管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
97.根据权利要求85或96所述的芯轴,其中,所述射频识别标签配置成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码。
98.根据权利要求97所述的芯轴,其中,可编码的所述数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
99.根据权利要求83至98中的任一项所述的芯轴,还包括配置成提供在所述设备中积累的应力的准确历史的一个或更多个就地模制的应变计。
100.根据权利要求99所述的芯轴,其中,所述应变计配置成沿至少两个方向测量应变并且通过所述聚合物传递该数据。
101.根据权利要求83至100中的任一项所述的芯轴,其中,所述芯轴的形状为使得当模制所述芯轴时所述材料的流动是最优的。
102.一种在内套筒上形成外稳定器的方法,所述方法包括如下步骤:
用可溶解物质至少部分地覆盖所述内套筒的外表面;
将所述外稳定器模制在所述内套筒上;
将所述内套筒与所述外稳定器分离使得所述外稳定器与所述内套筒能够相对于彼此自由旋转。
103.根据权利要求102所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,所述可溶解物质选自如下中的一者或更多者:溶解纸、聚乙烯丙酮、聚乙烯醇、聚己酸内酯、聚丙烯、苯乙烯、蜡、蜡纸、烘焙纸。
104.根据权利要求102或103所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,在将所述安装芯轴与所述外套筒分离的步骤中,所述安装芯轴与所述外套筒通过施加热而分离。
105.根据权利要求102或103所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,在将所述安装芯轴与所述外套筒分离的步骤中,所述安装芯轴与所述外套筒通过以水溶解可溶解物质而分离。
106.根据权利要求102或103所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,在将所述安装芯轴与所述外套筒分离的步骤中,所述安装芯轴与所述外套筒通过以溶解剂溶解可溶解物质而分离。
107.根据权利要求106所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,所述溶解剂选自丁酮、丙酮或汽油中一者或更多者。
108.根据权利要求102至107中的任一项所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,所述方法包括将射频识别标签安置在所述内套筒上的初始步骤,使得所述射频识别标签在所述模制用基本材料被输送时嵌入在所述模制用基本材料内。
109.根据权利要求108所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,所述射频识别标签被选择为能够配置成提供准确的设备识别。
110.根据权利要求109所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,所述射频识别标签在被嵌入之前根据所述钻杆管钻具接头、钻杆管或套管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
111.根据权利要求109或110所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,所述射频识别标签被选择为能够配置成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码的类型的射频识别标签。
112.根据权利要求111所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,可编码的所述数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
113.根据权利要求102至112中的任一项所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,包括将配置成提供了在设备中积累的应力的准确历史的一个或更多个应变计安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的另一初始步骤,使得所述应变计在所述模制用基本材料被输送时被嵌入在所述模制用基本材料中。
114.根据权利要求113所述的在内套筒上形成外稳定器的方法,其中,所述应变计选自能够配置成沿至少两个方向测量应变并且通过所述聚合物传递该数据的类型。
115.根据权利要求102至114中的任一项所述的形成安装芯轴的方法,其中,在将所述外稳定器模制在所述内套筒上的步骤中,用于所述外稳定器的所述模具被选择为具有突出环的模具,所述突出环围绕所述模具的本体环绕地延伸并且从所述本体径向地向外延伸。
116.根据权利要求115所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述突出环是圆弯的。
117.根据权利要求115或116所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述环定位在大致中央处。
118.一种用于钻井管件的稳定器,所述稳定器包括:
筒形本体,所述筒形本体构造成接触钻井管件的外表面并且围绕所述钻井管件的所述外表面延伸;
多个偏距肋,所述多个偏距肋围绕所述筒形本体布置并且从所述筒形本体径向地向外延伸;
突出环,所述突出环构造成围绕所述本体环绕地延伸并且从所述本体径向地向外延伸。
119.根据权利要求118所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述突出环是圆弯的。
120.根据权利要求118或119所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述环定位在大致中央处。
121.根据权利要求118至120中的任一项所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述偏距肋在其端部之间渐缩,每个肋具有厚的端部和薄的端部,所述肋围绕主体交替设置成使得在所述主体的每个端部处所述肋的端部在厚的端部与薄的端部之间交替。
122.根据权利要求118至121中的任一项所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述肋围绕所述本体成螺旋形。
123.根据权利要求118至122中的任一项所述的用于钻井管件的稳定器,其中,所述肋的端部向内或向后倾斜,使得所述稳定器的所述端部是渐缩的。

说明书全文

稳定器安装芯轴以及在钻探管件或套管钻探管件或下放套管

管件上形成稳定器安装芯轴的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于将稳定器安装至在用于石油、天然气、地热以及其他应用的钻井的构造中使用的管件和设备的安装芯轴。更特别地,本发明涉及用以安装用于钻探和完成的管件稳定作用且可以适于用作旋转类型或非旋转类型的稳定器的安装芯轴,并且其降低了钻台的高度和硬度同时还减小了摩擦、管件本体磨损、应集中以及振动。

背景技术

[0002] 当钻探涉及石油、天然气、地热或类似物的井孔时,会遇到很大程度上取决于钻井几何形状和所使用的钻探流体类型的多个问题。可能遇到的问题的示例包括但不限于:高转矩、高拖曳力、套管磨损、钻杆管本体以及钻杆管钻具接头磨损以及热裂纹、振动、关于高应变率变形的旋转粘滑以及过大的环形钻探流体摩擦压力。
[0003] 目前,使用旋转钻杆管橡胶以有助于解决这些问题中的某些问题。然而,这些橡胶的使用会加剧其他问题,例如,钻杆管橡胶易于具有一定程度上的受限的滑动阻力,并且当针对每个钻杆管接头使用两个或更多个钻杆管橡胶时,这些钻杆管结构会聚成一团并且出现钻探问题。非旋转类型的钻杆管保护器也可以被使用并且在减小转矩以及套管和钻杆管钻具接头磨损方面是有效的,然而该非旋转类型的钻杆管保护器易于滑动并且会在通常使用的金属止挡衬圈处产生应力集中。
[0004] 直接安装到钻杆管上的非旋转钻杆管保护器还会在钻杆管上产生应力集中,因为钻杆管在保护器内侧旋转时,磨料使钻杆管的外径磨损。另外,非旋转钻杆管保护器具有夹具,该夹具在使用中会变松并且甚至掉落到井孔中。此外,这些工具会在其所安装至的管件上滑动并且卡住井孔中的组件。
[0005] 能够使用的另一产品是提高性能的钻杆管附属件。该钻杆管附属件具有在一定程度上与金属阿基米德螺旋类似的外观并且被旋拧到钻杆管上。尽管该产品总体上具有良好的多面性能,但是极其昂贵的,并且该产品具有增大了钻杆管钻台的高度和硬度的主要缺点,因此限制了在钻柱中能够使用的这种工具的数量。
[0006] 为了降低在钻探管件上的中间管本体壁减小量,可以使用局部施用陶瓷涂层或抗磨结。陶瓷涂层的问题是在使用中会裂开同时金属抗磨结具有增大环形流体摩擦的缺点。金属抗磨结也是昂贵的,并且抗磨结的截面形状为使得金属抗磨结产生高的不连续应力,从而增大了钻探管件疲劳失效的险。
[0007] 其他各种转矩和/或拖曳力减小类型的钻探工具是基于附属类型的并且因此增大了钻杆管钻台的高度和硬度。这限制了能够使用的工具的数量。这会损害用以实现用于钻探或完成钻井所需的转矩和/或拖曳力减小的能力。
[0008] 对于钻探或操作承包商而言,通常的且理想的是在钻柱内再次定位钻探管件以便分配钻探管件的特定段所经受的疲劳状态。目前这是难以实现的,因为识别标记难以定位并且几乎总是无法阅读。
[0009] 本发明的目的是提供用于钻探和完成管件稳定设备的安装芯轴,该安装芯轴在某种程度上克服上文提到的缺点,或至少对公共或工业应用提供一种有用的选择。
[0010] 本发明的另一目的是提供就地模制安装系统的方法,独立的钻探和完成管件设备能够配装到安装系统上,这种方法在某种程度上克服了上文提到的缺点,或至少对公共或工业应用提供一种有用的选择。

发明内容

[0011] 在第一方面中,本发明广义地包括用于将稳定器安装至钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的芯轴,所述芯轴包括模制的筒形本体,形成芯轴的材料具有基本成分,该基本成分是弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料中的一者。
[0012] 优选地,基本成分可以是如下材料中的任一者:丁腈橡胶、橡胶、聚酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚以及/或这些材料中的一个或更多个材料的共混物。
[0013] 优选地,基本成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
[0014] 优选地,基本成分还包括介于2%与20%的聚四氟乙烯(PTFE)粉末。
[0015] 优选地,基本成分还包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
[0016] 优选地,形成芯轴的材料还具有与基本成分混合在一起的如下材料中的一者或更多者的纤维或粉末:芳族聚酰胺、玻璃、碳纤维、纳米金刚石、电气石、化硅、二硫化钼。
[0017] 优选地,纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
[0018] 优选地,基本成分还包括介于0.5%与5%之间的二硫化钼。
[0019] 优选地,形成芯轴的材料还具有与基本成分混合的有助于消散静电的类型的添加物。
[0020] 优选地,形成芯轴的材料还具有与基本成分混合的有色的染料以对芯轴着色。
[0021] 优选地,芯轴的外径与介于钻柱中的物件之间的连接器的外径类似。
[0022] 优选地,芯轴在每个端部处具有从筒形本体径向地向外延伸的止推台面部。
[0023] 优选地,止推台面部向下且向外渐缩以在使用中在每个端部处与钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的外表面结合。
[0024] 优选地,芯轴还包括配置成提供准确的设备识别的至少一个射频识别标签。
[0025] 优选地,射频识别标签根据固定有芯轴的杆管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
[0026] 优选地,射频识别标签配置成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码。
[0027] 优选地,可编码的数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
[0028] 优选地,芯轴还包括构造成提供在设备中积累的准确的应力历史的一个或更多个就地模制的应变计。
[0029] 优选地,应变计配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物传递该数据。
[0030] 优选地,芯轴的形状为使得当模制芯轴时材料的流动是最优的。
[0031] 在第二方面,本发明广义地包括形成安装芯轴的方法,该方法包括如下步骤:围绕钻杆管钻具接头、钻杆管或套管安置模具;加热所述模具;将模制用基本材料处理成高温熔融物;将所述模制用基本材料输送至所述模具。
[0032] 优选地,在将模制基本材料输送至模具的步骤中,输送经由螺旋和/或推压装置来执行。
[0033] 优选地,在将模制用基本材料输送至模具的步骤中,输送经由加热的筒件或绝缘的管线来执行。
[0034] 优选地,形成稳定器的方法还包括在加热模具以及输送模制用基本材料之前的确保了模具被适当地开口的附加的初始步骤。
[0035] 优选地,形成稳定器的方法还包括在输送模制基本材料期间的附加的步骤,所述附加的步骤为对模具中的开口应用抽真空以有助于基本成分的流动和布置。
[0036] 优选地,形成稳定器的方法还包括附加的初始步骤,所述附加的初始步骤选择如下中的一者作为用于基本材料的主要成分:弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料。
[0037] 优选地,形成稳定器的方法还包括具有附加的初始步骤,所述附加的初始步骤为用于基本材料的主要成分选自如下中的任一者:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一个或更多个材料的共混物。
[0038] 优选地,在选择用于基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
[0039] 优选地,在选择用于基本材料的主要成分的步骤中,所选择的所述主要成分包括介于2%与20%的聚四氟乙烯粉末。
[0040] 优选地,在选择用于基本材料的主要成分的步骤中,所选择的所述主要成分包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
[0041] 优选地,形成稳定器的方法还包括在处理所述基本材料之前将专用的纤维与主要成分混合以形成基本材料的附加的初始步骤,所述纤维选自如下中的任一者或更多者:芳族聚酰胺、玻璃、碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅、二硫化钼。
[0042] 优选地,在将专的纤维或粉末与主要成分混合的步骤中,纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
[0043] 优选地,在将专门的纤维或粉末与主要成分混合的步骤中,二硫化钼占主要成分的0.5%与5%。
[0044] 优选地,形成稳定器的方法还包括添加如下类型的添加物的附加的初始步骤,所述类型的添加物有助于在处理基本材料之前对基本材料进行消散静电。
[0045] 优选地,形成稳定器的方法还包括在处理基本材料之前对基本材料添加有色的染料的附加的初始步骤。
[0046] 优选地,在处理和输送模制基本材料的步骤中,模具和基本材料的温度被选择为使得管件的内部塑料涂层的整体性不受到影响。
[0047] 优选地,多次应用该方法以在一个或更多个钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上形成多个安装芯轴,所述安装芯轴被间隔开以改变钻杆管或套管、或钻杆管或套管柱的第一阶固有频率
[0048] 优选地,该方法包括将射频识别标签安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的初始步骤,使得射频识别标签当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料内。
[0049] 优选地,射频识别标签被选择为能够配置成提供准确的设备识别。
[0050] 优选地,射频识别标签在被嵌入之前根据钻杆管钻具接头、钻杆管或套管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
[0051] 优选地,射频识别标签被选择为能够构造成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码的类型的射频识别标签。
[0052] 优选地,可编码的数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
[0053] 优选地,该方法包括将配置成提供了在设备中积累的应力的准确历史的一个或更多个应变计安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的另一初始步骤,使得应变计当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料中。
[0054] 优选地,应变计选自能够配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物传递该数据的类型。
[0055] 优选地,该方法包括如下另外的步骤:通过可溶解物质至少部分地覆盖安装芯轴的外表面;将外套筒模制在安装芯轴上;将安装芯轴与外套筒分离使得外套筒与安装芯轴能够相对于彼此自由旋转。
[0056] 优选地,可溶解物质选自如下中的一者或更多者:溶解纸、聚乙烯丙酮、聚乙烯醇、聚己酸内酯、聚丙烯、苯乙烯、蜡、蜡纸烘焙纸。
[0057] 优选地,在将安装芯轴与外套筒分离的步骤中,安装芯轴与外套筒通过施加热而分离。
[0058] 替代性地,在将安装芯轴与外套筒分离的步骤中,安装芯轴与外套筒通过以溶解可溶解物质而分离。
[0059] 替代性地,将安装芯轴与外套筒分离的步骤中,安装芯轴与外套筒通过以溶解剂溶解可溶解物质而分离。
[0060] 优选地,溶解剂选自MEK(丁酮)、丙酮或汽油中一者或更多者。
[0061] 优选地,芯轴的形状为使得当模制芯轴时材料的流动是最优的。
[0062] 优选地,在将模具围绕钻杆管钻具接头、钻杆管或套管安置的步骤中,模具被选择为具有突出环的模具,突出环围绕模具的本体环绕地延伸并且从本体径向地向外延伸。
[0063] 优选地,突出环是圆弯的。
[0064] 优选地,环基本上定位在中央。
[0065] 在第三方面,本发明广义地包括一种修理或恢复安装芯轴的方法,所述方法包括如下步骤:围绕现有的稳定器的顶部或在所述现有的稳定器的顶部之上、围绕钻杆管或套管安置模具;加热模具;将模制基本材料处理成高温熔融物;将模制基本材料输送至模具。
[0066] 优选地,在将模制基本材料输送至模具的步骤中,所述输送经由螺旋和/或推压装置来执行。
[0067] 优选地,在将模制基部材料输送至模具的步骤中,所述输送经由加热筒或绝缘管线来执行。
[0068] 优选地,该方法还包括在加热模具以及将模制基本材料输送之前确保模具被适当地开口的附加的初始步骤。
[0069] 优选地,该方法还包括在输送模制基本材料期间的附加的步骤,所述附加的步骤为对模具中的开口应用抽真空以有助于基本成分的流动和布置。
[0070] 优选地,该方法还包括附加的初始步骤,所述附加的初始步骤选择如下中的一者作为用于基本材料的主要成分:弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料。
[0071] 优选地,该方法还包括附加的初始步骤,所述附加的初始步骤为从如下中的任一者选择用于基本材料的主要成分:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一个或更多个材料的共混物。
[0072] 优选地,在选择用于基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
[0073] 优选地,在选择用于基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分包括介于2%与20%的聚四氟乙烯粉末。
[0074] 优选地,在选择用于基本材料的主要成分的步骤中,所选择的主要成分包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
[0075] 优选地,该方法具有在处理基本材料之前将专用的纤维与主要成分混合以形成基本材料的附加的初始步骤,所述纤维选自如下中的任一者或更多者:芳族聚酰胺、玻璃、碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅、二硫化钼。
[0076] 优选地,在将专门的纤维或粉末与主要成分混合的步骤中,纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
[0077] 优选地,在将专门的纤维或粉末与主要成分混合的步骤中,二硫化钼占主要成分的0.5%与5%。
[0078] 优选地,该方法还包括在处理基本材料之前添加有助于对基本材料进行消散静电的类型的添加物的附加的初始步骤。
[0079] 优选地,该方法还包括在处理基本材料之前对基本材料添加有色的染料的附加的初始步骤。
[0080] 优选地,在处理和输送模制基本材料的步骤中,模具和基本材料的温度被选择为使得管件的内部塑料涂层的整体性不受到影响。
[0081] 优选地,多次应用该方法以在一个或更多个钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上形成多个安装芯轴,安装芯轴被间隔开以改变钻杆管或套管、或者钻杆管或套管柱的第一阶固有频率。
[0082] 优选地,修理或恢复安装芯轴的方法包括将射频识别标签安置在所述现有的稳定器上的初始步骤,使得射频识别标签当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料内。
[0083] 优选地,射频识别标签被选择为能够配置成提供准确的设备识别。
[0084] 优选地,射频识别标签在被嵌入之前根据现有的稳定器的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
[0085] 优选地,射频识别标签被选择为能够构造成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码的类型的射频识别标签。
[0086] 优选地,可编码的数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
[0087] 优选地,方法包括将配置成提供了积累在设备中的应力的准确历史的一个或更多个应变计安置在现有稳定器上的另一初始步骤,使得应变计当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料中。
[0088] 优选地,应变计选自能够配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物传递该数据的类型。
[0089] 优选地,芯轴的形状为使得当模制芯轴时材料的流动是最优的。
[0090] 优选地,在将模具围绕钻杆管钻具接头、钻杆管或套管安置的步骤中,模具被选择为具有突出环的模具,突出环围绕模具的本体环绕地延伸并且从本体径向地向外延伸。
[0091] 优选地,突出环是圆弯的。
[0092] 优选地,环基本上定位在中央。
[0093] 在第四方面中,本发明广义地包括用于安装稳定器的杆管、套管或管件以及整体式芯轴,芯轴包括模制的筒形本体,形成芯轴的材料具有基本成分,该基本成分是弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料中的一者。
[0094] 优选地,基本成分能够是如下材料中的任一者:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一个或更多个材料的共混物。
[0095] 优选地,基本成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
[0096] 优选地,基本成分还包括介于2%与20%的聚四氟乙烯粉末。
[0097] 优选地,基本成分还包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
[0098] 优选地,形成芯轴的材料还具有与基本成分混合在一起的如下材料中的一者或更多者的纤维或粉末:芳族聚酰胺、玻璃、碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅、二硫化钼。
[0099] 优选地,纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
[0100] 优选地,基本成分还包括介于0.5%与5%之间的二硫化钼。
[0101] 优选地,形成芯轴的材料还具有与基本成分混合的有助于消散静电的类型的添加物。
[0102] 优选地,形成芯轴的材料还具有与基本成分混合的有色的染料以对芯轴着色。
[0103] 优选地,芯轴的外径与介于钻柱中的物件之间的连接器的外径类似。
[0104] 优选地,芯轴在每个端部处具有从筒形本体径向地向外延伸的止推台面部。
[0105] 优选地,止推台面部向下且向外渐缩以在使用中在每个端部处与钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的外表面结合。
[0106] 优选地,芯轴还包括配置成提供准确的设备识别的至少一个就地模制的射频识别标签。
[0107] 优选地,射频识别标签根据固定有芯轴的杆管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
[0108] 优选地,射频识别标签构造成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码。
[0109] 优选地,可编码的数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
[0110] 优选地,芯轴还包括构造成提供在设备中积累的应力的准确历史的一个或更多个就地模制的应变计。
[0111] 优选地,应变计配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物传递该数据。
[0112] 优选地,芯轴的形状为使得当模制芯轴时材料的流动是最优的。
[0113] 在第五方面中,本发明广义地包括在内套筒上形成外稳定器的方法,所述方法包括如下步骤:通过可溶解物质至少部分地覆盖内套筒的外表面;将外稳定器模制在内套筒上;将安装芯轴与外稳定器分离使得外稳定器与内套筒能够相对于彼此自由旋转。
[0114] 优选的,可溶解物质选自如下中的一者或更多者:溶解纸、聚乙烯丙酮、聚乙烯醇、聚己酸内酯、聚丙烯、苯乙烯、蜡、蜡纸、烘焙纸。
[0115] 优选地,在将安装芯轴与外套筒分离的步骤中,安装芯轴与外套筒通过应用热而分离。
[0116] 优选地,在将安装芯轴与外套筒分离的步骤中,安装芯轴与外套筒通过以水溶解可溶解物质而分离。
[0117] 替代性地,在将安装芯轴与外套筒分离的步骤中,安装芯轴与外套筒通过以溶解剂溶解可溶解物质而分离。
[0118] 优选地,溶解剂选自MEK(丁酮)、丙酮或汽油中一者或更多者。
[0119] 优选地,该方法包括将射频识别标签安置在内套筒上的初始步骤,使得射频识别标签当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料内。
[0120] 优选地,射频识别标签被选择为能够配置成提供准确的设备识别。
[0121] 优选地,射频识别标签在被嵌入之前根据所述钻杆管钻具接头、钻杆管或套管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
[0122] 优选地,射频识别标签被选择为能够构造成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码的类型的射频识别标签。
[0123] 优选地,可编码的数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
[0124] 该方法包括将配置成提供了积累在设备中的应力的准确历史的一个或更多个应变计安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的另一初始步骤,使得应变计当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料中。
[0125] 优选地,应变计选自能够配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物传递该数据的类型。
[0126] 优选地,在将外稳定器模制在内套筒上的步骤中,用于外稳定器的模具被选择为具有突出环的模具,突出环围绕模具的本体环绕地延伸并且从本体径向地向外延伸。
[0127] 优选地,突出环是圆弯的。
[0128] 优选地,环基本上定位在中央。
[0129] 在第六方面中,本发明广义地包括用于钻井管件的稳定器,所述稳定器包括:筒形本体,该筒形本体构造成接触钻井管件的外表面并且围绕钻井管件的外表面延伸;多个偏距肋,所述多个偏距肋围绕筒形本体布置并且从筒形本体径向地向外延伸;突出环,该突出环构造成围绕本体环绕地延伸并且从本体径向地向外延伸。
[0130] 优选地,突出环是圆弯的。
[0131] 优选地,环基本上定位在中央。
[0132] 优选地,偏距肋在所述偏距肋的端部之间渐缩,每个肋具有厚的端部和薄的端部,所述肋围绕主体交替使得在所述主体的每个端部处肋的端部在厚的端部与薄的端部之间交替。
[0133] 优选地,肋围绕本体成螺旋形。
[0134] 优选地,肋的端部向内或向后倾斜,使得稳定器的端部是渐缩的。附图说明
[0135] 现在参照附图仅通过示例描述本发明的各实施方式,在附图中:
[0136] 图1示出了本发明的安装芯轴的优选实施方式的侧视图,该安装芯轴附接至钻井管件并且用于非旋转稳定器的应用;
[0137] 图2示出了本发明的安装芯轴的第二实施方式的侧视图,该安装芯轴附接至钻井管件并且用于旋转稳定器的应用,该安装芯轴具有多个抗剪键连接器;
[0138] 图3示出了图1的安装芯轴的立体图;
[0139] 图4示出了图2的安装芯轴的立体图;
[0140] 图5示出了配装有直叶片分体式稳定器并且安装在钻井构造管件上的图1的安装芯轴的侧视图;
[0141] 图6示出了图1的安装芯轴的侧视图,其中,稳定器安装在安装芯轴上且围绕安装芯轴安装使得安装芯轴能够在稳定器保持非旋转时而在稳定器内旋转,稳定器具有从稳定器的筒形本体大致径向地延伸的偏距叶片,叶片围绕主轴线略微地倾斜或成螺旋形;以及[0142] 图7示出了能够就地直接模制在钻井管件上的旋转钻杆管稳定器的实施方式。

具体实施方式

[0143] 本发明使用专门定制的工程聚合物来制造安装芯轴。与现有的芯轴相比,由这些聚合物制造的安装芯轴总体上呈现低磨损率同时聚合物还有助于显著地减小摩擦、转矩和拖曳力。工程聚合物的使用还显著地减小了抵抗相邻表面的磨损的潜能同时具有有助于减小管件振动的回弹系数。在本发明的优选的实施方式中,工程聚合物还应用于采用就地应用过程的杆管和管件。相对于通常使用的金属夹持件,该过程使得局部应力显著地减小;从而减小了疲劳失效的风险。而在模制的聚合物中的残余应力提供了非常好的轴向滑动阻力和旋转滑动阻力。
[0144] 本发明适用于非旋转稳定器或旋转稳定器。两种类型的稳定器主要用于钻该钻探钻杆管、重型钻杆管、钻探钻铤、套管、管道和相关联的钻井构造管件。本发明可应用于新管件和使用过的管件。如下描述安装芯轴、非旋转稳定器和旋转稳定器。
[0145] 安装芯轴
[0146] 在图1至图4中示出了安装芯轴的两种优选的实施方式。在图1和图3中示出了芯轴1的第一变型,并且图2和图4中示出了芯轴3的第二变型。图1和图2中所示的安装芯轴1具有大致筒形本体,大致筒形本体通过关于钻探管件7或类似物同中心地模制而形成。在芯轴1的两个端部处的圆形台面部2用于在使用中适当地定位稳定器并且防止稳定器相对于芯轴
1a轴向地移动。在截面图中,台面部在向下渐缩以每个端部处与管件7的直径结合。
[0147] 图2至图4中示出了安装芯轴3的另一优选的实施方式。非旋转安装芯轴3具有关于钻探管件同中心地模制的大致筒形本体,其中,在芯轴的每个端部处具有圆形台面部4,该圆形台面部4用于适当地定位稳定器并且防止稳定器相对于芯轴轴向地移动。抗剪键连接器5模制至芯轴3中。在截面图中,台面部4向下渐缩以在每个端部处与管件7的直径结合。
[0148] 芯轴1、3的形状为使得当模制芯轴时材料的流动是最优的。即,用于芯轴的模具具有设计成当芯轴被模制时使聚合物的流动最优化的形式,以便提供良好的焊接线整体性,根据需要还包括提供沿着焊接线的长度的冷料。
[0149] 分体式稳定器
[0150] 图5中所示的稳定器6是独立制造的分体式物件,该稳定器6围绕参照图1至图4上文所述的旋转型安装芯轴1或非旋转型安装芯轴3安装。
[0151] 稳定器6的特征在于安装至筒形本体的外侧的偏距叶片8。叶片可以如图5中所示平行于管件7的中心线轴向地延伸,或叶片可以围绕管件7相对于中心线形成为成螺旋形。螺旋线的不同的节距或紧密度可以更适于不同的应用。比如,如果特别的应用或钻探状况需要特别的环形钻探速度,(例如,以使得能够以常规的钻探旋转速度进行一定程度的泵送),那么可以建立具有适当节距的叶片的稳定器。还可以改变安装在杆管的每个接头处的稳定器的数量,以实现所需的支承点的数量,其中管被支承的越密集,则第一阶固有频率越高。此外,稳定器可以以不规则的间距或间隔定位在管件上以便阻止产生各种谐波,否则各种谐波会在钻柱中传播。
[0152] 为了改进便利性并且降低杆管运输成本,稳定器和磨损带将优选地能够使用自包含式设备而安全地并且有效地就地安装在钻探位置处。下文描述该过程。
[0153] 就地模制聚合物稳定器
[0154] 如图6中所示,稳定器9形成外套筒,该外套筒围绕内套筒——比如上文描述的旋转安装芯轴1——安装,安装芯轴1安装在如上文描述的管件7或类似物上。
[0155] 稳定器9是就地模制的物件的聚合物,其具有主筒形本体10,稳定器9具有从筒形本体10大致径向地延伸的偏距叶片11。如图6中所示,叶片11围绕主轴线略微倾斜或成螺旋形。然而,叶片也可以形成为平行于管件的中心线轴向地延伸,或叶片可以相对于中心线围绕管件形成为更紧凑的螺旋形。
[0156] 外套筒或稳定器9以与芯轴1、3类似的方式形成,并且由与芯轴1、3类似的材料形成。所使用的模具优选地为低压力分体型的,该模具紧紧地夹持内套筒或芯轴1。在优选的实施方式中,模具(未示出)被分离成两个半部以使得能够围绕芯轴1安装。模具被加热以确保用于形成稳定器9的材料将适当地流动并且没有冷隔的风险。模具和稳定器材料加热装置可以是电感应式的、射频式、微波式、流体通道式或其他装置。模制材料被处理成高温熔融物的形式,使得模制材料以高流状态被输送至铸造模具。输送是经由螺旋和/或推压装置,并且经由加热的筒件或绝缘的管线。模具被适当地开口并且可以在开口上抽吸成真空以有助于芯轴材料的流动和布置。
[0157] 稳定器9形成为使得在安装/模制到内套筒或芯轴1上之后,稳定器9能够与芯轴1分离使得在杆管/管件7和芯轴1在使用中旋转时,而稳定器9将保持不旋转。为了便于将稳定器9与芯轴1分离,在形成内套筒或芯轴1期间,内套筒或芯轴1首先覆盖有可溶解物质,该可溶解的物质用于将外套筒或稳定器9与内套筒或芯轴1分离。可溶解的物质可以是溶解纸、聚乙烯丙酮、聚乙烯醇、聚己酸内酯、聚丙烯、苯乙烯、蜡、蜡纸、烘焙纸、或这些材料的任意组合。外套筒或稳定器9随后被模制在内套筒或芯轴1之上。当外套筒已经模制到内套筒上(如下文描述的)时,内套筒和外套筒通过热分离或通过溶解于水或一些其他合适的溶解剂或其组合来进行分离。
[0158] 能够观察到的是,第一步骤是将内套筒(芯轴1)模制到钻杆管。随后,内套筒被包绕有如上文列出的蜡纸、蜡、聚乙烯醇、聚乙烯丙酮中的任一者或组合,并且随后,外套筒被包覆模制到内套筒上。外套筒随后通过热和/或溶解剂——溶解剂可以是MEK(丁酮)、丙酮、汽油或甚至水——从内套筒释放。在使用中,钻杆管与所附接的内套筒一起旋转,同时外套筒保持静止或不旋转。
[0159] 螺旋形的不同的节距或紧密度可以更适于不同的应用。例如,如果特别的应用或钻探条件需要特别的环形钻探速度(例如,能够以常规的钻探旋转速度进行一定程度的泵送),随后,具有合适的节距的叶片的稳定器能够被建立。还可以改变在杆管的每个接头安装的稳定器的数量,以实现所需的支承点的数量,其中,杆管被支承地越紧密,第一阶固有频率越高。另外,稳定器可以在管件上以不规则的间距或间隔定位以便阻止产生各种谐波,否则各种谐波会在钻柱中传播。
[0160] 为了改进便利性并且降低杆管运输成本,稳定器和磨损带将优选地能够使用自包含式设备而安全地并且有效地就地安装在钻探位置处。下文描述该过程。
[0161] 模具和材料
[0162] 旋转或非旋转稳定器本体6安装在安装芯轴1或3上,安装芯轴1或3围绕杆管或管件7就地模制。用于构造芯轴1、3的模具优选地为低压力分体型的,该模具紧紧地夹持钻杆管或套管7。在优选的实施方式中,模具(未示出)被分离成两个半部以使得能够围绕杆管7安装。模具被加热以确保用于形成芯轴的材料将适当地流动并且没有冷隔的风险。模具和芯轴材料加热装置可以是电感应式的、射频式、微波式、流体通道式或其他装置。模制材料被处理成高温熔融物的形式,使得模制材料以高流态被输送至铸造模具。输送是经由螺旋和/或推压装置,并且经由加热的筒件或绝缘的管线。模具被适当地开口并且可以在开口上抽吸成真空以有助于芯轴材料的流动和布置。
[0163] 用于模制芯轴1或3的基本材料为弹性体或半晶质的或无定形的聚合物。所选择的基本材料基于应用可以是如下材料中的任一者:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚或聚醚醚酮以及/或这些材料中的一个或更多个材料的共混物(alloy)。聚合物优选地为具有达15%的比如聚氨酯或聚乙烯的效果增强添加物、介于2%与20%之间的PTFE粉、介于0.5%与5%之间的硅酮油、介于0.5%与5%之间的二硫化钼。然而可以使用许多其他类型的热固性交联的产品或其他产品。惊奇地且反直觉地,已经发现,这些聚合物的使用提供了能够经受用于钻杆管和套管应用两者所需的条件的安装芯轴。
[0164] 为了提高模制材料的性能并且特别地提高热变形温度,模制材料通过适当类型的纤维——比如芳纶纤维、玻璃纤维或碳纤维或类似物——来加强。为了提高磨料寿命、减小摩擦并且提高材料的硬度,可以添加专用的材料,比如纳米金刚石、二硫化钼、电气石、二氧化硅或其他粉末。在优选的形式中,添加介于0至30%之间的芳组聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
[0165] 此外,基本材料可以包括用于辅助静电的消散的添加物,从而降低了火花的风险并且减少了在井或钻探管件中的磁力的形成。
[0166] 模制的旋转稳定器
[0167] 能够在管件7上直接形成稳定器,使得稳定器与管件7一起旋转。现在参照图7将描述就地模制的旋转钻杆管稳定器12的特别的实施方式。
[0168] 稳定器12具有主体13,该主体13具有总体大致筒形形式,主体13的内表面形成在管件7的外表面上并且与管件7的外表面接触。多个肋14从主体13向外延伸并且围绕主体13从一个端部向另一端部成螺旋形。对于垂直于主轴线穿过稳定器12截取的任意平面截面而言,肋14中的任一者的本体基本上径向地延伸。肋14也是成螺旋形的,从主体的一个端部朝向另一端部渐缩,每个肋14具有厚的端部和薄的端部。肋围绕主体交替,使得在主体的每个端部处,肋的端部在厚的端部与薄的端部之间交替。肋的端部向内或向后倾斜,使得如图7所示的侧视图中,稳定器12的端部是渐缩的。
[0169] 本体13还具有凸起环或隆起部15。环15具有圆弯的突出部的形式,该圆弯的突出部从本体13径向地向外延伸,并且环15围绕本体环绕地延伸、被肋14打断。环基本上位于中央(介于稳定器12的两个端部的中间)。
[0170] 模制过程和所使用的材料与标题为“模具和材料”的部分中的上文描述的模制过程和所使用的材料相同或非常类似。模具以与用于构造芯轴的过程类似的形式被夹持到管件7上。使用螺旋和/或推压装置以及加热的筒件或绝缘的管线,材料以高流状态被输送至铸造模具。
[0171] 当形成稳定器12时,模具的形成环15的一部分辅助熔体流动,该熔体优选地沿两个方向围绕通道流动,该通道形成模具的中央环或隆起部15,随后,该熔体在相对于喷射点的远侧上汇集,并且随后向外流动至模具的每个端部。
[0172] 优点
[0173] 钻探稳定器——或者旋转钻探稳定器或非旋转钻探稳定器——用于使钻探或完成的管件稳定。钻探稳定器还用于减小转矩、拖曳力、旋转和轴向粘性/滑动以及相关联的振动。在本发明中,该优点主要通过使用具有低摩擦系数的材料(如上文列出的)来实现。装置的各种叠代可以替换钻具接头环形加硬层并且提高钻探管件寿命。
[0174] 现有技术中公知的目前的旋转稳定器和非旋转稳定器可以是分装式的,在这种情况下,稳定器使得钻柱不必要地刚硬,增大了立架的高度并且通常将摩擦减小工具的数量限制至每个钻杆管的立架具有一个摩擦减小工具。现有技术中公知的其他类型的稳定器可以直接地安装到钻探管件上。然而,如果直接地安装,由于止挡衬圈夹持力和/或在钻杆管的外径上的磨损,稳定器会在钻杆管管体上产生应力集中。如目前使用的金属夹持件还具有可以变松并且甚至掉落在井孔中的夹具。
[0175] 本发明的就地模制的安装芯轴由于高模制温度而实现了在由于模制的聚合物材料中的高残余应力。这种应力导致在芯轴与管件本体之间的非常高的滑动阻力,其中,在5″(英寸)杆管上进行经验测试,示出了大于13,000磅力(lbf)的轴向滑动阻力和大于5,000英尺磅(ft lbs)的旋转滑动阻力。
[0176] 稳定器——如图5中所示的和上文描述的稳定器6——的非旋转的形式具有基本上直的肋并且主要意在提供最优的转矩和钻柱振动减小。该装置还减小了套管和/或钻杆管的磨损、裸井钻具卡槽现象以及差压卡钻。该装置允许更紧密的间隔开的钻探管件支承点。这使得钻柱变硬,从而延迟正弦屈曲并且使得管件能够与钻柱一起以比可能的压缩更大的压缩来使用。
[0177] 如上文描述的稳定器的优选的旋转形式具有成螺旋形的肋,该成螺旋形的肋有助于减小环形压降,从而减小岩屑压持压力并且提高钻探穿透率。该装置还减小套管和/或钻杆管磨损、裸孔钻具卡槽现象、差压卡钻,同时移送岩屑并且从而提高井眼清洁。该装置允许钻探管件的更紧密的间隔开的支承点。这使得钻柱变硬,从而延迟正弦屈曲并且使得管件能够与钻柱一起以比可能的压缩更大的压缩来使用。
[0178] 在服务一定时间段之后,各种磨损表面将磨损使得其不再有效。在半晶质或无定形材料的情况下,可以选择通过新材料来包覆模制偏距肋,尽管件优选地是聚合物将被全部地移除和替换。对于金属稳定器而言,偏距肋可以通过焊接金属来构造,焊接金属可以是抗磨损表面淬火材料,或者完整的稳定器本体使用适当的过程进行热处理,比如碳氮共渗或渗处理。在钻杆管上使用旋转稳定器和非旋转稳定器两者可以用于提供益处的最优的混合或可以独立于彼此使用。
[0179] 在安装芯轴中使用的聚合物可以是有色的以使得能够进行快速和有效的识别,从而还使得更易于旋转或切换钻探管件。
[0180] 在上文描述的所有各实施方式中,稳定器还可以配装有射频标签以提供准确的设备识别。射频(RFID)标签使得能够对管件进行快速和容易的识别,射频标签附接至管件(经由稳定器附接)。这有助于并且使得易于旋转或切换钻探管件。RFID标签通过将其定位而就地模制,使得RFID标签当模制基本材料被输送时将被嵌入模制基本材料中。并且因此以被嵌入稳定器中的方式被终止。RFID标签构造成使得能够根据与RFID标签所终结附接至的管件或杆管相关的数据——例如,芯轴所固定至的杆管的长度、重量和级别——来编码。在优选的实施方式中,RFID标签还配置成使得使用者根据需要以附加的数据或修改附加的数据——例如所使用的聚合物的类型、检测数据等——来编码。图3和图4中示出的RFID标签16,该RFID标签16分别定位在芯轴1和芯轴3上并且准备被包覆模制。
[0181] 稳定器的优选的实施方式还配装有应变计,以允许使用者追踪可能的疲劳累积,并且提供在附接有稳定器的管件中积累的应力的准确历史。在优选的实施方式中,应变计配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物将该数据传送至阅读者。在图3和图4中示出了应变计17,应变计17分别定位在芯轴1和芯轴3上,准备被包覆模制。
[0182] 上文描述的发明在减小在上文部分中列出的现有技术中的所有钻探问题方面是有效的。这还是成本效益最大的使用。此外,如果一件芯轴掉落,该芯轴如其他旋转设备和非旋转设备一样不会损害钻井。
[0183] 如上文概述的,运营公司倾向于优选水基的钻探泥浆系统,因为该水基的钻探泥浆系统是便宜的并且还通常与油基的系统相比较轻地损害含碳氢化合物的岩石。然而,实际上,水基的泥浆不会提供润滑能力以成功地钻探钻井。如上文描述的本发明通过减小摩擦而有效地扩展了水基的钻探泥浆系统的用途。
QQ群二维码
意见反馈