[发明专利]整体式耐磨垫及制造方法

说明书

背景技术

钻井作业使钻杆遭受各种应力、摩擦力以及环境的影响。在定向钻井期间，钻杆会弯曲，从而导致井眼接触（well bore contact）。其结果是，钻杆的中心部分会磨损，并最终导致钻杆的故障或过早更换。所涉及的术语“钻杆”和“标准重量钻杆”在本文中可以互换。

为减轻在定向钻井过程中产生的一些损害，耐磨垫可安装在钻杆上的选定位置处。标准重量钻杆目前所使用的耐磨垫，通常为安装在钻杆外表面上的圆柱形套筒状设备。这些套筒状耐磨垫中很多都卡在钻杆的外表面上。不幸的是，卡箍式耐磨垫趋于滑动而使目标易磨损区暴露。此外，对卡箍式耐磨垫的必要的安装及其后的维护将使钻井作业减慢。

标准重量钻杆具有诸如柔性、韧性和耐疲劳性等机械性能，而这些性能使得它特别适合用在钻柱的中心部。特定的钻柱可包括各种部件，诸如通常用在钻柱中的钻头和钻杆之间的钻铤（drill collar）和中间配重构件。这些部件由比标准重量钻杆更厚、更硬且更重的材料制成。因此，钻铤和中间配重构件被用作从钻头到钻杆的过渡部分，以减少钻杆上的冲击载荷。至少自1960年以来，便已能获得具有机加工的耐磨垫的钻铤和中间配重构件。但是，钻铤和中间配重构件并不具备钻杆的所述机械性能。此外，这些更重的部件使用更大量的有限的钻机功率，而且缺乏柔性。其他限制阻碍钻铤和中间配重构件充当上述钻杆和耐磨垫的可行性替代。

虽然目前可获得的用于标准重量钻杆的耐磨垫提供一些保护和功能，但业内还期望有所改进。业界希望在井场增强性能并减少维护，以便提高安全性并最小化作业成本。

发明内容

本发明提供一种改进的标准重量钻杆。该改进的钻杆包括整体式耐磨垫，所述耐磨垫适合用于在定向钻井过程中保护钻杆免遭侵蚀。通常，所述整体式耐磨垫在钻杆上居中地定位，但是，整体式耐磨垫的位置也可以不同。此外，所述改进的钻杆可具有一个或更多整体式耐磨垫。

此外，本发明提供一种制造具有整体式耐磨垫的标准重量钻杆的方法。根据一个实施例，在第一长度的标准重量钻杆的第一端上形成第一墩锻部。在第二长度的标准重量钻杆的第一端上形成第二墩锻部。通过将第一和第二墩锻部彼此整体地结合而接合第一长度和第二长度的钻杆，藉此产生单个钻杆，其具有对应于第一和第二墩锻部的整体式耐磨垫。

在替代性实施例中，本发明的方法在单独的钻杆柄上形成第一和第二墩锻部端。所述方法还提供一段钻杆，其具有与第一和第二墩锻部对应的外径和横截面厚度。根据该实施例，在第一和第二墩锻部之间结合一段短的钻杆，以产生一定长度的单个钻杆，其具有与第一和第二墩锻部对应的整体式耐磨垫和所述一段短的钻杆。

另外，在替代性实施例中，本发明的方法在单独的钻杆柄上形成第一和第二墩锻部。相应的墩锻部适宜地形成，以连接常规的外、内螺纹钻杆接头。常规的外螺纹钻杆接头固定至一个钻杆，而同时内螺纹钻杆接头固定至另一钻杆。此后，将外、内螺纹钻杆接头螺纹固定在一起。其后，焊接由外、内螺纹钻杆接头形成的接头，以提供具有整体式耐磨垫的钻杆。可选地，耐磨带材料（或耐磨环材料）可施加至耐磨垫。

在另一替代性实施例中，本发明提供形成耐磨损钻杆的方法。在该方法中，本发明最初在单独的钻杆柄上形成第一和第二墩锻部。所述方法还提供一段短的管，其具有形成于所述短的管段的两端之间的耐磨垫，其中所述耐磨垫具有与第一、第二墩锻部和单独的钻杆对应的外径和横截面厚度。根据该实施例，在第一和第二墩锻部之间结合一段短的管，以产生一定长度的单个钻杆，其具有形成于所述一段短的管上的整体式耐磨垫。

在又一实施例中，本发明提供一种方法，用于制造在井下环境中使用的耐磨损钻杆。该方法提供标准重量钻杆的两个柄部件，其中每个钻杆具有第一外径。所述方法在第一标准重量钻杆的至少一端上形成第一墩锻部，并且在在第二标准重量钻杆的至少一端上形成第二墩锻部。所述墩锻部具有第二外径。第二墩锻部的第二外径与第一墩锻部的第二外径基本相等。所述方法还提供第三管状构件，其包括具有第三外径的耐磨垫、具有第四外径的第一端、和具有第四外径的第二端，其中第三管状构件的第一端和第二端的第四外径彼此基本相等，并且基本等于第一和第二墩锻部的第二外径。耐磨垫的第三外径大于第一和第二标准重量钻杆的第一外径以及第一和第二墩锻部的第二外径。所述耐磨垫定位在第三管状构件的第一端和第二端之间。根据当前发明的该方法，将第一墩锻部接合至第三管状构件的第一端。接合的方法使第一标准重量钻杆保持与第三管状构件基本同心。其后，所述方法将第二墩锻部接合至第三管状构件的第二端。接合的方法使第二标准重量钻杆保持与第三管状构件和第一标准重量钻杆基本同心。