带有流体激活区的钻杆柱元件制造技术

一种管形钻杆柱元件（3），包括大致柱形的主体（12）和两个接头（4、5），每个接头布置在柱形的主体的一端并配设有能够与互补元件连接的螺纹部分（18、19），这两个接头的至少一个具有能够与管形钻杆柱元件的提升工具配合的提升表面（22），以便管形钻杆柱元件组装在钻杆柱中，其特征在于，提升表面具有形成用于钻井流体的激活区（24）的非圆形的横截面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及油气藏勘探和开发领域，在油气藏中使用旋转钻杆柱。钻杆柱可以包括钻杆、重泥浆钻杆、钻铤、稳定器和接头。钻杆通过旋拧一个接一个地组装成抽油杆柱，抽油杆柱构成钻杆柱长度的很大甚至主要部分。本专利技术更特别涉及用于旋转钻井设备的型材件，如位于旋转钻井抽油杆柱中的钻杆。
技术介绍
钻杆柱并更广泛地说钻杆柱元件的特征在钻井阶段本身或井下和地面之间的实施阶段承担着整个钻井过程的质量、性能和安全。油气勘探的发展要求在越来越极端的地质条件下形成越来越复杂的轨迹剖面。现在在深度通常在4km以上的深度寻找油气，并且相对固定设备的偏离可能超过十千米。本专利技术的目的是用于斜井钻井的钻杆柱元件，即钻井过程中可以使相对竖直方向或方位角的倾斜度变化的钻井。现在，斜井钻井可以达到约2km-8km的深度，并且水平距离约为2km-15km。在包括几乎水平段的斜井钻井情况下，由于抽油杆柱在井中的转动产生的摩擦扭矩在钻井过程中可能达到非常高的值。摩擦扭矩可能与使用的设备或钻井目标有关。另外，由于产生的碎屑沉积在钻孔中，钻井产生的碎屑上升常常非常困难，特别是在钻孔的相对竖直方向倾斜度很大的部分中。随之而来的是钻孔清洗不好，并同时使钻孔内的抽油杆柱的钻杆与钻杆和钻孔壁之间接触表面的摩擦系数增加。从文件FR2824104已知一旋转钻井设备的型材元件，该型材元件包括支撑在钻孔壁上的支撑区、使钻孔中的钻井流体产生围绕钻井设备流动的湍流区、以及与支撑区和湍流区相邻的偏斜区，该偏斜区沿型材元件的轴向延伸，并且包括至少一相对钻井轴线倾斜的表面，该倾斜表面在轴向平面中的经线在型材元件在钻孔中的使用位置在从下向上方向上远离型材元件的轴线。还从文件WO-2009-115687已知一种钻杆柱元件，该钻杆柱元件包括支撑在钻孔壁上的至少一支撑区，支撑区设有外径大于钻杆柱元件其它部分的直径的至少一支撑段；该钻杆柱元件还包括与支撑区基本相邻并位于支撑区上游和下游的两个激活区。此类装置至今令人满意。但是，需要减轻钻柱重量并且伴随的刚性较小，同时保持甚至改进钻井流体和形成钻井时产生的碎屑的上升。尤其是需要改进现有钻杆柱，使钻井流体中观察到的负荷损失保持在可接受的阈值以下，以避免钻孔与钻杆柱之间被大量碎屑堵塞。还需要降低钻杆柱的制造成本，特别是简化钻杆柱的制造。最后还需要使钻井流体沿整个钻杆柱的速度均匀，以最大程度地防止钻孔堵塞。
技术实现思路
通过提出一种管形钻杆柱元件，本专利技术将改进这种状况，该管形钻杆柱元件包括大致柱形的主体和两个接头，每个接头位于主体的一端并配设有能够与互补元件连接的螺纹部分，这两个接头的至少一个具有能够与元件的提升工具配合的提升表面（surface de levage），以便所述管形钻杆柱元件组装在钻杆柱中，其特征在于，提升表面具有形成用于钻井流体的激活区的非圆形的横截面。本专利技术的提升表面可以包括相对柱形的主体的外周沿径向延伸的至少一表面部分。提升表面的方向使其可以悬挂钻杆柱元件，使得钻杆柱元件的纵向轴线基本竖直。提升表面可以接合在提升工具中，使得钻杆柱元件的重量将提升表面保持在提升工具中。当在钻杆柱中使用时，本专利技术的元件允许减少静态负荷和转动动态负荷，减少钻杆柱下降和上升的轴向负荷，增加重量在钻井工具上的传输能力，更好的钻井岩屑的上升能力，更好的过拉伸和过扭曲的安全边界，降低临界扰曲条件，降低钻杆柱的磨损和侵蚀，可以降低堵塞危险的更好的碎屑提升工作能力，减少水力负荷损失，泥浆和碎屑围绕钻杆的更好流动，减少钻井内壁侵蚀产生的磨损，大大减少压差造成的粘接危险，尤其是钻井过程中泥浆静水压大于材料例如岩石中的压力时，大大减少起钻时抽油杆柱被卡住的危险，并且改善钻孔壁的表面状态。特别是，两个接头中的每一个可以包括提升表面，每个提升表面的横截面是非圆形的，以便分别在其中形成用于钻井流体的激活区。因此，当这些元件互相组装时，两个接头之间的连接部分在激活区两侧互相对称。如此，这样设置的每个连接部分有利于沿钻杆柱流动的均质性。根据本专利技术的钻杆柱在钻井底部元件与地面之间优选地包括大比例的上述的本专利技术的元件，例如至少80%甚至95%以上。特别是，钻杆柱包括至少一个并优选地多个根据本专利技术的三个元件的系列。有利地，非圆形的横截面可以包括空腔和平表面中的至少一个。因此，非圆形的横截面可以具有至少一棱边或前缘（bord d’attaque），以便刮除碎屑堆积，并使它们重新悬浮在钻井流体中。特别是，提升表面可以具有设有至少一空腔的截锥形包络面。截锥形包络面可以与柱形的主体的纵向轴线形成包括在10°-100°之间并优选在18°-90°之间的角度。空腔可以限定有利于钻井流体流动的补充空间。例如，接头的空腔可以形成朝所述接头的自由端的方向延伸到提升表面以外的槽。因此，可以增加有利于钻井流体流动的空间。有利地，提升表面可以在圆周方向包括多个分开的空腔。这样提升表面可以具有多个用于刮除碎屑堆积的棱边或前缘。该构型还允许增加有利于钻井流体流动的空间，因此有利于地层钻孔的清洗。例如，提升表面可以包括2-8个空腔，优选4个空腔。有利地，这些分开的空腔可以布置在与接头的纵向轴线垂直的同一确定段中。特别是，接头的激活区可以布置在所述接头的唯一环形段中。有利地，激活区的总体形状可以是围绕所述钻杆柱元件的轴线的螺旋形，螺旋形相对所述轴线的倾斜度优选为0°-60°，最好地为10°-30°。因此改善流体的湍流动态和舀起的碎屑的再流动。根据本专利技术的元件可以包括用于与钻井壁接触的支撑区，使得激活区布置在支撑区与柱形的主体之间。因此避免激活区改变钻井壁。有利地，提升表面可以通过第一柱形部分与支撑区连接，支撑区朝接头的自由端的方向与第二柱形部分连接。因此支撑表面可以保护形成与相邻元件的连接的第二柱形部分。因此可以增加相邻元件之间连接部分的寿命。在激活区朝所述接头的自由端的方向延伸到提升表面以外的情况下，激活区特别是可以从提升表面延伸到第一柱形部分。例如，支撑区和第一柱形部分中的至少一个可以包括例如通过附加硬度大于接头的硬度的材料或者通过所述接头的表面的热处理或机械处理而形成的硬化表面。更特别的是，接头可以通过摩擦焊接在柱形的主体的轴向端，使得空腔在距接头与柱形的主体之间连接部分的不为零的距离上形成。特别是，设有根据本专利技术的提升表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管形钻杆柱元件（3），其包括大致柱形的主体（12）和两个接头（4、5），每个接头布置在所述柱形的主体的一端并配设有能够与互补元件连接的螺纹部分（18、19），这两个接头的至少一个具有能够与所述管形钻杆柱元件的提升工具配合的提升表面（22、42），以便所述管形钻杆柱元件组装在钻杆柱中，其特征在于，所述提升表面具有形成用于钻井流体的激活区（24）的非圆形的横截面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.22 FR 1255967;2012.10.03 US 61/709,2711.一种管形钻杆柱元件（3），其包括大致柱形的主体（12）和两
个接头（4、5），每个接头布置在所述柱形的主体的一端并配设有能够
与互补元件连接的螺纹部分（18、19），这两个接头的至少一个具有能
够与所述管形钻杆柱元件的提升工具配合的提升表面（22、42），以便
所述管形钻杆柱元件组装在钻杆柱中，其特征在于，所述提升表面具
有形成用于钻井流体的激活区（24）的非圆形的横截面。
2.根据权利要求1所述的管形钻杆柱元件，其特征在于，两个接
头（4、5）中的每一个都包括一提升表面（22、42），每个提升表面的
横截面是非圆形的，以便分别在其中形成用于钻井流体的激活区（24）。
3.根据权利要求1或2所述的管形钻杆柱元件，其特征在于，所
述非圆形的横截面包括空腔或平表面中的至少一个。
4.根据上述权利要求中任一项所述的管形钻杆柱元件，其特征在
于，所述提升表面（22、42）具有设有空腔的截锥形包络面。
5.根据权利要求3或4所述的管形钻杆柱元件，其特征在于，接
头的空腔形成朝接头的自由端的方向延伸到所述提升表面以外的槽。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的管形钻杆柱元件，其特征
在于，所述提升表面在圆周方向包括多个分开的空腔。
7.根据上述权利要求中任一项所述的管形钻杆柱元件，其特征在
于，激活区（24）的总体形状为围绕所述管形钻杆柱元件的轴线的螺
旋形，螺旋形相对于纵向轴线的倾斜角优选在0°-60°之间，最好地在
10°-30°之间。
8.根据上述权利要求中任一项所述的管形钻杆柱元件，其特征在
于，接头的激活区（24）布置在接头的唯一环形段中。
9.根据上述权利要求中任一项所述的管形钻杆柱元件，其特征在
于，所述管形钻杆柱元件包括用于与钻孔壁接触的支撑区（20、40），
使得激活区...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·罗阿尔，T·迪德里，
申请(专利权)人：瓦卢莱克钻孔产品法国公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR