專利名稱：鉆具構(gòu)件、鉆桿和相應(yīng)的鉆桿列組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油藏或氣藏的勘探和開(kāi)采領(lǐng)域，其中根據(jù)鉆井需要使用旋轉(zhuǎn)的鉆具， 所述旋轉(zhuǎn)的鉆具由鉆桿構(gòu)成并且可能地由端對(duì)端地相組裝在一起的其它管狀部件構(gòu)成。本發(fā)明尤其涉及旋轉(zhuǎn)鉆探設(shè)備用的成型元件，例如布置在旋轉(zhuǎn)鉆桿列組內(nèi)的鉆 桿，或者重型鉆桿或鉆鋌(masse-tige)，或者鉆探穩(wěn)定器或具有不同螺紋型式的或不同直 徑的連接件(過(guò)渡接頭)。
背景技術(shù)：
這些與鉆具的其它部件(鉆鋌、穩(wěn)定器等)相關(guān)聯(lián)的鉆桿列組(trainsde tiges) 尤其可實(shí)施斜向鉆探，即在鉆井時(shí)可相對(duì)于垂直方向或水平方向改變鉆探斜度?，F(xiàn)在，斜向 鉆探可達(dá)約2至8千米的深度和約2至15千米的水平距離。在具有一些幾乎水平部分的斜向鉆探的情況下，在鉆井過(guò)程中，鉆桿列組在井內(nèi) 的旋轉(zhuǎn)引起的摩擦力矩可達(dá)非常大的數(shù)值。摩擦力矩可能意味著需要重新審視使所用的設(shè) 備或鉆井目的。此外，鑒于在鉆探井眼內(nèi)、特別是在鉆探井眼的相對(duì)于垂直方向非常傾斜的 部分內(nèi)產(chǎn)生的巖屑發(fā)生沉積，因此往往極難以提升鉆探所產(chǎn)生的巖屑。這樣，井眼的清理不 正常，井眼內(nèi)鉆桿列組的鉆桿以及鉆桿和井眼壁之間接觸面的摩擦系數(shù)同時(shí)增大。文獻(xiàn)FR 2 760 783提出用于鉆桿的型件，其帶有套筒，所述密封套與井眼壁接觸 且可相對(duì)于井壁保持不轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶有可促使鉆探流體循流的開(kāi)槽部分。近來(lái)，文獻(xiàn)FR 2 824 104涉及旋轉(zhuǎn)鉆具用的成型元件，其具有一個(gè)在用于支承在 井眼壁上的支承區(qū)域、一個(gè)促使鉆探流體在井眼內(nèi)圍繞鉆具循流的紊流區(qū)域、以及一個(gè)折 流區(qū)域，所述折流區(qū)域鄰近所述支承區(qū)域和所述紊流區(qū)域，沿所述成型元件的軸向方向延 伸，且具有至少一個(gè)相對(duì)于鉆探軸線傾斜的表面，其在軸向平面中的經(jīng)線在所述成型元件 在井眼內(nèi)的工作位置，沿著自下而上的方向離開(kāi)所述成型元件的軸線。這種裝置直至最近都令人滿意。但是，存在對(duì)特別堅(jiān)固耐用的、多功能的和設(shè)計(jì)用 于進(jìn)行深度鉆探與大傾斜度鉆探的鉆具的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是改善這種情況。對(duì)于利用鉆探流體圍繞鉆具構(gòu)件沿著從井眼底部向地面的方向循流的鉆探來(lái)說(shuō)， 所述鉆具構(gòu)件具有至少一個(gè)在鉆探時(shí)支承在井壁上的支承區(qū)域，所述支承區(qū)域在其外表 面上配有至少一個(gè)支承段部，所述支承段部的外徑大于所述構(gòu)件的其它部分的直徑；和兩 個(gè)作用區(qū)域，所述作用區(qū)域相鄰于所述支承區(qū)域，且布置在所述支承區(qū)域的上游和下游，所 述作用區(qū)域具有多個(gè)凹槽，它們具有圍繞所述構(gòu)件的軸線的總體螺旋形形狀。所述作用區(qū) 域連接于所述支承區(qū)域。所述支承區(qū)域具有兩個(gè)凸圓拱形的回轉(zhuǎn)形式的導(dǎo)向段部，其布置 在支承段部的上游和下游，且相鄰于所述支承段部。所述導(dǎo)向段部相切于所述支承段部和 所述作用區(qū)域。
對(duì)于鉆探流體圍繞所述構(gòu)件且沿著從鉆探井眼底部向地面的方向循流的井眼鉆 探來(lái)說(shuō)，鉆具構(gòu)件在鉆桿列組或重型鉆桿列組與井底組件之間形成聯(lián)接。所述構(gòu)件包括第 一端部，所述第一端部包括一外表面和一陰螺紋，所述外表面具有第一直徑；第二端部，其 包括一外表面和一陽(yáng)螺紋，所述外表面具有第二直徑，所述第一直徑小于或等于所述第二 直徑；至少一個(gè)支承區(qū)域，所述支承區(qū)域在鉆探時(shí)支承在井壁上，所述支承區(qū)域配有至少一 個(gè)支承段部，所述支承段部具有圓柱形外表面，且其外徑大于所述構(gòu)件的其它部分的直徑； 和兩個(gè)作用區(qū)域，所述兩個(gè)作用區(qū)域基本上相鄰于所述支承區(qū)域，且布置在所述支承區(qū)域 的上游和下游。所述作用區(qū)域具有多個(gè)凹槽，所述凹槽具有圍繞所述構(gòu)件的軸線的總體螺 旋形形狀。所述支承區(qū)域具有兩個(gè)導(dǎo)向段部，所述導(dǎo)向段部呈凸圓拱環(huán)形，按位于所述支承 段部的上游和下游、且相鄰于所述支承段部的方式布置。所述導(dǎo)向段部相切于所述支承段 部且相切于所述作用區(qū)域。所謂鉆具構(gòu)件，不僅是指所述鉆具的組成件(鉆桿等等)，而且是指這些組成件的 構(gòu)成零件，例如螺紋連接器(工具聯(lián)接件)，其可通過(guò)任意方法例如焊接而嵌裝在鉆桿的端 部，使所述鉆桿相互旋擰地進(jìn)行連接。用語(yǔ)上游和下游這里涉及鉆探流體在圍繞所述構(gòu)件的環(huán)形空間循流的方向。在沒(méi)有相反指示的情況下，“鉆桿列組”是指同時(shí)包括標(biāo)準(zhǔn)鉆桿和重型鉆桿的鉆具 部分。本申請(qǐng)人注意到轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷減小，鉆具升降時(shí)軸向載荷減小，工具上 的重量傳遞能力增大，具有較好的鉆屑去除能力，發(fā)生過(guò)牽引力和過(guò)扭力時(shí)具有較高的安 全系數(shù)，受壓彎曲的臨界狀態(tài)減少，抗交變彎曲疲勞的強(qiáng)度增大，鉆具的磨損和磨蝕減小， 除屑操作時(shí)巖屑處理能力較好，可降低封堵的危險(xiǎn)，螺紋聯(lián)接件的機(jī)械完整性保持良好，液 力壓力損失降低，泥漿和巖屑圍繞鉆桿的排出較好，鉆井內(nèi)壁的磨蝕磨損減小，由差動(dòng)壓力 引起的粘住危險(xiǎn)減小，當(dāng)泥漿的靜水壓力大于鉆探時(shí)物料例如巖石中的壓力時(shí)，尤其如此， 在除屑操作時(shí)，鉆桿列組被卡住的危險(xiǎn)性大為減少，和井壁的表面狀態(tài)得到改善。鉆桿可具有至少一個(gè)上述的構(gòu)件和一個(gè)在所述構(gòu)件的沒(méi)有螺紋的一端部上端對(duì) 端地相焊接的管子。所述管子在所述構(gòu)件上的焊接可進(jìn)行摩擦焊接。所述構(gòu)件可從一個(gè)直 徑大的短工件加工而成，而所述管子可具有較小的直徑，從而極大地減少要加工金屬的質(zhì) 量和加工廢料的數(shù)量。所述短工件可具有約0. 3米至1米的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，所述鉆桿列組具有大比例的上述鉆桿，例如至少80 %，甚至95 %以上。由 上述鉆桿組成的鉆桿列組具有上面提到的作用。所述鉆桿列組可具有至少兩個(gè)相鄰的鉆 桿。對(duì)于利用鉆探流體圍繞所述構(gòu)件且沿著從井眼底部向地面的方向循流的井眼鉆 探來(lái)說(shuō)，鉆具穩(wěn)定器可具有至少一個(gè)在鉆探時(shí)支承在井壁上的支承區(qū)域和兩個(gè)作用區(qū)域， 所述支承區(qū)域配有至少一個(gè)支承段部，其外徑大于所述穩(wěn)定器的其它部分的直徑，所述兩 個(gè)作用區(qū)域基本上相鄰于所述支承區(qū)域，且布置在所述支承區(qū)域的上游和下游，所述作用 區(qū)域圍繞所述穩(wěn)定器的軸線具有多個(gè)呈一般螺旋形的凹槽。所述作用區(qū)域連接于所述支承 區(qū)域。所述支承區(qū)域具有至少兩個(gè)凸圓拱形的導(dǎo)向段部，其布置在所述支承段部的上游和 下游，且相鄰于所述支承段部。所述導(dǎo)向段部相切于所述支承段部和所述作用區(qū)域。圍繞 所述穩(wěn)定器的軸線的、呈總體螺旋形的循流凹槽，布置在所述支承區(qū)域的外表面上。


通過(guò)閱讀對(duì)根據(jù)附圖所示的幾個(gè)非限制性實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明將得到更 好的理解，附圖如下圖1是鉆桿(鉆具的組成件)的主面視圖，所述鉆桿在其兩個(gè)端部的每個(gè)端部具 有一螺紋連接件；圖2是圖1所示的鉆桿的軸向剖面圖；圖3是沿圖1中3-3線的剖面圖；圖4是沿圖1中4-4線的剖面圖；圖5是沿圖1中5-5線的剖面圖；圖6是沿圖1中6-6線的剖面圖；圖7是圖1中細(xì)部的局部圖；圖8是圖1中細(xì)部的局部圖；圖9是兩個(gè)鉆桿的裝配端部上的兩個(gè)構(gòu)件的局部主面視圖；圖10是兩個(gè)鉆桿的裝配端部上的兩個(gè)構(gòu)件的局部主面視圖；圖11是具有四個(gè)支承段部的鉆鋌的主面視圖；圖12是具有四個(gè)支承段部的重型鉆桿的主面視圖；圖13是具有支承段部的鉆探穩(wěn)定器的主面視圖；圖14是往往稱為“過(guò)渡接頭”的連接件的主面視圖；以及圖15示出裝配好的圖7和8所示的鉆桿。
具體實(shí)施例方式如圖1至12所示，成型鉆桿1具有關(guān)于軸線2的總體回轉(zhuǎn)形狀，當(dāng)鉆桿列組的所 述成型鉆桿1在由布置在鉆具端部的工具例如鉆頭鉆出的井眼內(nèi)處于工作位置時(shí)，所述軸 線2基本上構(gòu)成鉆探軸線。所述軸線2是所述鉆桿列組的旋轉(zhuǎn)軸線。所述成型鉆桿1呈管 形，一個(gè)基本上呈回轉(zhuǎn)圓柱形的導(dǎo)管3布置在所述成型鉆桿1的中央部分。所述鉆具的組成件(尤其是如圖1至12所示的鉆桿列組的鉆桿)被制成管形，彼 此端對(duì)端地相連，以便其中央導(dǎo)管3處于其彼此的延長(zhǎng)線上，構(gòu)成鉆探流體自上而下、如圖 2中箭頭4所示從實(shí)施鉆探的地面直至所述鉆具工作的井眼底部循流的連續(xù)的中央空間。 然后，鉆探流體或泥漿在限定在井眼壁和所述鉆桿列組的外表面之間的環(huán)形空間內(nèi)上升， 參見(jiàn)箭頭5。鉆具可具有鉆桿、重型鉆桿、鉆鋌、穩(wěn)定器或者聯(lián)接件。所述鉆桿用螺栓端對(duì)端 地相連，裝配成一鉆桿列組，其構(gòu)成所述鉆具的長(zhǎng)度很大、甚至主要的一部分。鉆探流體在其在所述鉆桿外部上升的過(guò)程中，從所述鉆具穿過(guò)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)層向?qū)?施鉆井的地面帶走巖屑。所述鉆桿列組設(shè)計(jì)成便于鉆探流體在鉆桿和井壁之間的環(huán)形空間 上行循流。力求有效地帶走鉆屑，且對(duì)所述井眼壁和所述鉆桿列組的支承面清掃，以便鉆桿 列組在井眼內(nèi)的給進(jìn)。鉆桿的特征、更一般地鉆具組成件的特征有助于無(wú)論是在嚴(yán)格意義上的掘進(jìn)過(guò) 程中還是在井底與地面之間的操作過(guò)程中，一般的鉆井作業(yè)在質(zhì)量、性能和安全方面的基 礎(chǔ)特性。碳?xì)浠衔锏目碧阶兓枰谠絹?lái)越極端的地質(zhì)條件下進(jìn)行越來(lái)越復(fù)雜的路徑測(cè)
8井。目前，碳?xì)浠衔锏纳疃瓤碧酵ǔ４笥?千米，相對(duì)于固定設(shè)備的水平距離勘探可超過(guò) 十來(lái)千米。本申請(qǐng)人已意識(shí)到鉆具組成件和鉆出的井眼的壁之間接觸點(diǎn)的機(jī)械特性和液壓 特性是很重要的。實(shí)際上，鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)和平移地在井壁上摩擦。摩擦使鉆具組成件產(chǎn)生緩慢 但是顯著的磨損，使井壁較快地磨損，從而增大井眼的直徑，增加巖屑量，大長(zhǎng)度井眼的巖 屑量很大。此外，應(yīng)該避免巖屑在井眼和鉆具之間結(jié)塊阻塞。本申請(qǐng)人提出一種通用的新式型件，其可極大地減小從井底向地面和從地面向井 底的軸向摩擦系數(shù)、和轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦系數(shù)，同時(shí)可在鉆井期間動(dòng)態(tài)清理整個(gè)井眼，消除在鉆桿列 組操作上升過(guò)程中可能產(chǎn)生的巖屑聚積。所述型件可大大減小鉆具尤其是鉆桿列組的磨蝕 磨損，且減小鉆井眼的壁的磨蝕磨損。所述型件也可避免旋擰聯(lián)接件的最大應(yīng)力區(qū)域之間 的接觸。所述型件可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，在鉆探和操作過(guò)程中在使用期中保持其機(jī)械強(qiáng) 度。所述成型鉆桿1可用具有高機(jī)械強(qiáng)度的鋼制成，按原初整體結(jié)構(gòu)的形式制成，或 者按繼后焊接在一起的多個(gè)段部方式獲得。特別地，所述成型鉆桿1可具有兩個(gè)較短的成 型的端段部6和7，其形成稱為“鉆具接頭”的連接鉆桿的連接器；以及一個(gè)管形的中央段部 8，其長(zhǎng)度可超過(guò)十米，所述端段部6和7與中央段部8焊接在一起。所述中央段部8的外 徑可小于所述端段部的外徑。所述長(zhǎng)的中央段部8與所述短的端段部6、7分開(kāi)制造，可大 大減少?gòu)U料量，尤其是加工屑。這樣，材料利用效率大為提高。所述中央段部8可呈管形， 其具有基本上不變的孔徑和基本上不變的外徑(所述鉆桿的標(biāo)稱直徑)，可選地，朝向所述 端段部6和7的端部留有厚度余量，以方便焊接于所述端段部6和7。一般來(lái)說(shuō)，在下文中，從所述段部6的自由端至所述段部7的自由端地給出下述說(shuō) 明。所述段部6(陰式連接件)具有一個(gè)其環(huán)形外表面呈圓柱狀的陰式連接段部9，所述陰 式連接段部9具有一孔腔，所述孔腔配有陰螺紋9a，用于連接于另一鉆桿1的陽(yáng)螺紋。例 如，根據(jù)API7技術(shù)規(guī)格，或者根據(jù)本申請(qǐng)人的專利之一例如US 7 210 710、US 6 513 840 之一，所述陰螺紋9a可呈截錐形。所述連接段部9構(gòu)成所述端段部6和所述鉆桿1的自由 端。然后，所述端段部6在外表面上具有一作用區(qū)域10，該作用區(qū)域的剖面圖在圖3上 給出。所述作用區(qū)域10的外表面相切于所述連接段部9的圓柱形外表面，同時(shí)可以相對(duì)于 所述連接段部9的外徑具有一個(gè)非常輕度的環(huán)形凹腔，然后，具有越來(lái)越大的外徑。所述作 用區(qū)域10具有多個(gè)呈螺旋狀形成的凹槽11，其具有有利于泥漿沿所述鉆桿列組的旋轉(zhuǎn)方 向上升的總體形狀(包括斜度)，該旋轉(zhuǎn)方向在圖1和3至6上由箭頭91示出。所述凹槽 11從所述連接段部9的圓柱形外表面，軸向延伸至所述作用區(qū)域10的端部附近。所述凹槽 11的螺旋相對(duì)于軸線2的傾斜角可為7度至45度之間。所述凹槽11的底部具有一個(gè)部分11a，其直徑相對(duì)于所述連接段部9逐漸減?。?一個(gè)環(huán)形底部11b，其長(zhǎng)度??；以及一個(gè)傾斜部分11c，其在相對(duì)于所述連接段部9 一側(cè)，直 至相接于所述作用區(qū)域10的外徑。所述作用區(qū)域10的外表面的環(huán)形凹腔基本上位于所述 凹槽11的所述傾斜部分Ila處。如圖3所示，所述凹槽11具有不對(duì)稱的勺狀型面，在一側(cè) 相對(duì)于所述作用區(qū)域10的圓柱形外表面呈鈍角，而在相對(duì)一側(cè)呈銳角。所述銳角可沿所述 鉆桿列組的旋轉(zhuǎn)方向(箭頭91)布置在所述凹槽的后側(cè)或出口側(cè)。這里，應(yīng)當(dāng)指出，鉆桿列組被驅(qū)動(dòng)始終沿相同方向旋轉(zhuǎn)，以避免螺紋聯(lián)接件旋松開(kāi)。布置在所述凹槽的前側(cè)或進(jìn)口 側(cè)的鈍角設(shè)計(jì)成便于流體細(xì)流進(jìn)入所述凹槽11內(nèi)。所述凹槽11借由其不對(duì)稱的型面而確 保排屑作用。特別是，所述作用區(qū)域10可配有凹槽11，其數(shù)量為七至十個(gè)之間，例如九個(gè)。所述 部分Ila的軸向長(zhǎng)度可為10毫米至70毫米之間，優(yōu)選地為35毫米至45毫米之間，例如等 于39毫米。所述中央部分lib的軸向長(zhǎng)度可為5毫米至40毫米之間，優(yōu)選地為10毫米至 15毫米之間，例如等于11毫米。所述第一部分Ila相對(duì)于所述軸線的角度Q1可為10°至 30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間，例如等于20°。所述部分Ilc的角度P1可為30° 至60°之間，優(yōu)選地為40°至50°之間，例如等于45°。所述各部分之間的連接倒圓可為 3毫米至10毫米之間的半徑。所述凹槽11的深度可為5毫米至20毫米之間，優(yōu)選地為10 毫米至15毫米之間。所述凹槽11的下游邊緣的與Y iS補(bǔ)的銳角可為50°至80°之間， 優(yōu)選地為60°至70°之間，例如等于65°。所述作用部分10的外部上的兩個(gè)凹槽11之 間的距離Cl1可為20毫米至40毫米之間，例如為25毫米至30毫米之間。所述作用區(qū)域10 確保鉆井(鉆桿列組旋轉(zhuǎn)下行)時(shí)泥漿和巖屑的循流作用以及鉆桿列組上升時(shí)對(duì)井壁的刮 擦。然后，所述鉆桿1在其外表面上、遠(yuǎn)離開(kāi)所述連接部分9地具有一支承區(qū)域12。所 述支承區(qū)域12具有一導(dǎo)向段部13、一中央支承段部14和一導(dǎo)向段部15。沿著鉆井泥漿在 所述鉆桿1的外流動(dòng)的方向5，所述導(dǎo)向段部13位于下游，而所述導(dǎo)向段部15位于上游。 所述支承區(qū)域12的軸向長(zhǎng)度可約為50毫米至110毫米之間，優(yōu)選地約為70毫米至80毫 米之間。所述中央支承段部14呈回轉(zhuǎn)圓柱形，其外徑大于所述鉆桿1的其它部分的外徑。所述導(dǎo)向段部13和15呈回轉(zhuǎn)圓形外形，例如呈環(huán)形、尖拱形或橢圓形。所述導(dǎo)向 段部13和15外切于所述中央支承段部14。所述導(dǎo)向段部13外切于所述作用區(qū)域10的外 表面。所述導(dǎo)向段部15外切于下面將予以說(shuō)明的所述作用區(qū)域16。所述支承段部14的 長(zhǎng)度可約為所述支承區(qū)域12的長(zhǎng)度的一半。所述導(dǎo)向段部13和15每個(gè)的長(zhǎng)度可約為所 述支承區(qū)域12的長(zhǎng)度的四分之一。所述導(dǎo)向段部13和15在呈環(huán)形的情況下，其曲率半徑 約為50毫米至100毫米之間，優(yōu)選地為70毫米至80毫米之間。所述支承區(qū)域12，特別是 所述支承段部14，可用比所述鉆桿1的其余部分更硬的材料制成覆層或鋪面的形式。所述 硬質(zhì)的材料可包括碳化鎢或碳化鉻。所述硬質(zhì)材料的厚度可為1毫米至10毫米之間，例如 為2毫米至4毫米之間。所述硬質(zhì)材料呈一硬覆層的形式，該覆層可通過(guò)熱焊接或熱噴射 操作(例如使用火焰或等離子體)提供。所述支承區(qū)域12設(shè)置用于在鉆探的井眼的壁上 承受旋轉(zhuǎn)的軸向摩擦。所述支承區(qū)域12，特別是所述導(dǎo)向段部的型面，可使流體產(chǎn)生流體軸 承的作用。所述作用區(qū)域16沿鉆井泥漿在所述鉆桿1外部的流動(dòng)方向布置在所述支承區(qū)域 12的上游，作用區(qū)域16的外徑一般沿箭頭5所示的鉆井泥漿的流動(dòng)方向越來(lái)越大。外形 例如可呈凸卵形。所述作用區(qū)域16在一側(cè)相切地連接于所述支承區(qū)域12的所述導(dǎo)向段部 15，并可在其連接于另一鉆桿1(升降機(jī)錐體)之前，在另一側(cè)連接于所述鉆桿1的垂直支 承錐面。所述作用區(qū)域16具有多個(gè)凹槽17，這些凹槽的總體形狀類似于所述凹槽11的總 體形狀，但具有不同的尺寸。所述凹槽17的數(shù)量可為四至八個(gè)之間，例如為六個(gè)。所述作 用區(qū)域16確保在鉆探(鉆桿列組下行)時(shí)將泥漿和巖屑鏟動(dòng)，使得泥漿循流。為了增大泥
10漿在所述上游作用區(qū)域16和下游作用區(qū)域10之間的軸向速度，由此增大泥漿的循流作用， 位于所述凹槽17下游的所述凹槽11的螺旋相對(duì)軸線的斜度可小于所述凹槽17的斜度。一個(gè)凹槽17具有一個(gè)靠近所述導(dǎo)向段部15的下游部分17a、一個(gè)具有圓柱形底 部的中央部分17b、以及一個(gè)其直徑沿箭頭5的方向逐漸減小的上游部分17c。所述下游部 分17a可相對(duì)于所述軸線2具有角度β2，角度^32為30°至60°之間，優(yōu)選地為40°至 50°之間，例如等于45°。所述上游部分17c可相對(duì)于所述軸線2具有角度Ci2，角度Ci2 為10°至30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間，例如等于20°。所述中央部分17b的軸向 長(zhǎng)度可為20毫米至60毫米之間，優(yōu)選地為30毫米至40毫米之間，例如等于36毫米。所 述上游部分17c的軸向長(zhǎng)度可為10毫米至50毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至30毫米之間， 例如等于24毫米。所述中央部分17b的直徑可小于所述作用區(qū)域10的凹槽11的中央部 分lib的直徑。所述凹槽17的深度可大于所述凹槽11的深度，優(yōu)選地大于兩倍以上。所 述凹槽17的深度可為20至30毫米之間，優(yōu)選地為25至28毫米之間。優(yōu)選地，所述凹槽 的圓柱形底部17b和所述孔徑3之間的材料厚度大于將在后面予以說(shuō)明的所述連接區(qū)域18 的材料厚度。例如，凹槽底部的直徑可大于或等于所述連接區(qū)域18的外徑。圖4上以剖面圖示出的所述凹槽17沿鉆桿列組的旋轉(zhuǎn)方向的上游邊緣相對(duì)于所 述作用區(qū)域16的回轉(zhuǎn)外表面成鈍角，在下游一側(cè)成一銳角，該銳角與Y2互補(bǔ)，例如為50° 至80°之間，優(yōu)選地為60°至70°之間，例如等于65°。兩個(gè)凹槽17之間的距離d2可為 10毫米至50毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至40毫米之間，例如在所述距離最小的區(qū)域等于 30毫米。在所述作用區(qū)域16之外，所述端段部6可具有一錐形升降區(qū)域92 (用于在一鉆 桿連接于另一鉆桿之前該鉆桿由井架升降機(jī)升起和保持時(shí)支承所述鉆桿)，其相切于所述 作用區(qū)域16的外表面；然后，是具有圓柱形外表面的一連接區(qū)域18，直至其焊接于所述中 央段部8的端部。所述上游端段部7 (陽(yáng)式連接件)具有與所述端段部6的形狀極通常地呈對(duì)稱的 形狀。所述端段部7在其外表面上、沿箭頭4的方向具有一個(gè)連接區(qū)域19 ；一個(gè)配有凹槽 21的作用區(qū)域20 ；—個(gè)支承區(qū)域22，其具有一下游導(dǎo)向段部23、一個(gè)中央支承段部24和一 個(gè)上游導(dǎo)向段部25 ；—個(gè)配有凹槽27的作用區(qū)域26 ；和一個(gè)陽(yáng)式連接區(qū)域28。確切地說(shuō)，所述連接區(qū)域19具有回轉(zhuǎn)圓柱形外形，其在一側(cè)焊接固定于所述中央 段部8，且在相對(duì)一側(cè)相切于所述作用區(qū)域20。所述作用區(qū)域20配有凹槽21，凹槽21的數(shù) 量為四至八個(gè)之間，例如等于六個(gè)。所述凹槽21可具有圖5以剖面圖所示的幾何特征，這 些幾何特征接近于所述凹槽17的幾何特征，但深度略微小一些。所述作用區(qū)域20確保鉆 井(鉆桿列組下行)時(shí)泥漿和巖屑的循流作用以及鉆桿列組上升時(shí)對(duì)井眼的刮擦。以軸向剖面來(lái)看，參見(jiàn)圖2和8，所述凹槽21具有兩個(gè)主要部分，替代所述凹槽11 和17有三個(gè)主要部分。所述凹槽21具有一下游部分21a，其位于所述連接區(qū)域19的外表 面的延伸部分中，以便在所述凹槽21的部分21a處保持鉆桿壁厚，該壁厚至少等于所述連 接區(qū)域19的壁厚。換句話說(shuō)，在所述下游區(qū)域21a，所述凹槽21的底部基本上是平面。除 了所述下游部分21a之外，所述凹槽21還具有一傾斜的上游部分21b，用于連接所述作用區(qū) 域20的外徑。所述上游部分21b相對(duì)于所述軸線2可具有傾斜角β 3，其為30°至60°之 間，優(yōu)選地為40°至50°之間，例如等于45°。所述作用區(qū)域20的外表面在所述連接區(qū)域19和所述支承區(qū)域22之間具有一般的隆起形狀，例如尖拱形。所述下游部分21a的軸 向長(zhǎng)度可為50毫米至100毫米之間，優(yōu)選地為60毫米至80毫米之間，更優(yōu)選地小于所述 導(dǎo)向段部的平均半徑。所述凹槽21之間的距離d3可等于所述距離d2。所述支承區(qū)域22可具有與所述支承區(qū)域12相似的幾何、物理和/或化學(xué)特征。所 述下游導(dǎo)向段部23相切于所述作用區(qū)域20的外表面和所述支承段部22的外表面。所述 上游導(dǎo)向段部25相切于所述作用區(qū)域26的外表面和所述支承段部22的外表面。所述作用區(qū)域26具有多個(gè)凹槽27，例如，其數(shù)量為五至十個(gè)之間，例如七個(gè)。所述 作用區(qū)域26的外表面具有一個(gè)沿箭頭5的方向直徑越來(lái)越大的部分，然后是一個(gè)直徑逐漸 減小的部分一該部分連接于所述連接段部28的外徑。所述凹槽27的底部具有一個(gè)沿箭 頭5的方向直徑越來(lái)越大的下游部分27a，一個(gè)具有圓柱形底部的中央部分27b，以及一個(gè) 沿箭頭5的方向直徑逐漸減小的上游部分27c。所述下游部分27a可相對(duì)于所述軸線2具 有角度β4，其為30°至60°之間，優(yōu)選地為40°至50°之間，例如等于45°。所述上游 部分27c可相對(duì)于所述軸線2具有角度Ci4，其為10°至30°之間，優(yōu)選地為15°至25° 之間，例如等于20°。所述中央部分27b的直徑可介于所述凹槽11的中央部分lib的直徑 和所述凹槽17的中央部分17b的直徑之間。所述中央部分27b的軸向長(zhǎng)度可為10毫米至 50毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至30毫米之間。所述上游部分27c的軸向長(zhǎng)度可為20毫米 至80毫米之間，優(yōu)選地為40毫米至60毫米之間，例如等于53毫米。所述作用區(qū)域26確 保鉆井(鉆桿列組下行)時(shí)刮鏟泥漿和巖屑并使其再循流。為了增大泥漿在所述上游作用 區(qū)域26和下游作用區(qū)域20之間的軸向速度，由此增大巖屑的上升排出，位于所述凹槽27 下游的所述凹槽21的螺旋相對(duì)所述軸線的斜度可小于所述凹槽27的斜度。以橫剖面圖所示，參見(jiàn)圖6，所述凹槽27沿鉆桿列組的旋轉(zhuǎn)方向的上游邊緣相對(duì) 于所述作用區(qū)域26的外圓周成鈍角，而在下游邊緣一側(cè)成一銳角，該銳角與￥4互補(bǔ)，例 如，相對(duì)于所述外圓周來(lái)說(shuō)，角度為50°至80°之間，優(yōu)選地為60°至70°之間，例如等于 65°。所述凹槽27的深度可為15毫米至30毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至25毫米之間。 所述凹槽之間的距離d4可為10毫米至40毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至35毫米之間，例 如等于25毫米。位于所述作用區(qū)域26上游的所述連接區(qū)域28具有回轉(zhuǎn)圓柱形外形。所述連接區(qū) 域28也具有陽(yáng)螺紋28a，其設(shè)置用于同相應(yīng)的陰螺紋配合。在所示的實(shí)施方式中，所述成型元件1具有兩個(gè)彼此隔開(kāi)的支承區(qū)域12和22，每 個(gè)支承區(qū)域由兩個(gè)作用區(qū)域10和16、相應(yīng)地20和26圍繞。根據(jù)所述成型元件1的長(zhǎng)度， 所述支承區(qū)域12和22之間的距離可較大，例如約為5至15米之間。有利地，按分開(kāi)的段 部6、7和8的方式制造所述成型鉆桿1。所述中央段部8呈一回轉(zhuǎn)件的形式，該回轉(zhuǎn)件的最 大直徑顯然小于所述端段部6和7 (工具聯(lián)接件)的最大直徑，所述中央段部8可用一管形 坯件制成，所述管形坯件的外徑比所述端段部6和7的外徑小，例如凈小約15%至30%之 間。這樣，相對(duì)于用一整體坯件制造一鉆桿1來(lái)說(shuō)，加工材料量大為減少。在所述作用區(qū)域 的凹槽加工之前或之后，以及在所述支承區(qū)域12和22的硬質(zhì)加強(qiáng)部分形成之前或之后，所 述段部6、7和8例如通過(guò)摩擦焊接方法焊接在一起。鉆具可由一些鉆桿1組成，鉆桿上附加或不附加其它構(gòu)件，例如聯(lián)接件、或重型鉆 桿、鉆鋌或穩(wěn)定器。特別有利地，鉆具尤其是鉆桿列組用大比例的鉆桿1組成，從而確保極好的鉆井特性，尤其是給進(jìn)線速度、小驅(qū)動(dòng)力矩和鉆探井眼的低磨蝕。實(shí)際上，所述作用區(qū) 域10、16、20和26引起位于所述鉆桿1外部的鉆井泥漿和巖屑進(jìn)行具有刮鏟作用的運(yùn)動(dòng)， 在鉆屑趨向于在鉆出井眼中沉積的基本上呈水平的斜井的情況下，則尤其如此。所述作用 區(qū)域鑒于其螺旋形斜度和鉆具的旋轉(zhuǎn)方向，確保鏟除這些沉積物和趨向于使這些沉積物沿 箭頭5的方向上升。一般來(lái)說(shuō)，所述支承區(qū)域12、22用其硬度大于所述鉆桿1的其余部分 的硬度的材料，實(shí)施在徑向厚度上，使得所述支承段部的外徑減去所述徑向厚度的兩倍大 于所述構(gòu)件的螺紋部分的外徑。至少一個(gè)導(dǎo)向段部可呈環(huán)面形，優(yōu)選地，其平均半徑大于20毫米，優(yōu)選地大于60 毫米，以便形成一流體軸承。至少一個(gè)作用區(qū)域可具有朝所述支承區(qū)域增大的外徑。至少一個(gè)導(dǎo)向段部可具有穹隆形或橢圓形形狀。所述支承段部的長(zhǎng)度可為20毫米至50毫米之間，優(yōu)選地為30毫米至40毫米之 間。所述支承區(qū)域的長(zhǎng)度可為50毫米至100毫米之間，優(yōu)選地為70毫米至80毫米之 間，更優(yōu)選地小于所述導(dǎo)向段部的平均半徑。圖15示出兩個(gè)鉆桿1由其螺紋部分9a和28a進(jìn)行組裝。所述鉆桿之一的所述支 承區(qū)域12和所述作用區(qū)域10、16相對(duì)地靠近另一鉆桿的所述支承區(qū)域22和所述作用區(qū)域 20和26 (距離約小于0. 50米)。鑒于泥漿和巖屑在所述鉆桿列組外部的循流方向5，所述 泥漿和巖屑首先遇到所述作用區(qū)域16，然后遇到所述支承區(qū)域12，然后遇到所述作用區(qū)域 10，然后在數(shù)十厘米處遇到所述作用區(qū)域26，然后遇到所述支承區(qū)域22，最后遇到所述作 用區(qū)域20。由于這些區(qū)域的靠近性，可能有利的是，尋求增大泥漿和巖屑沿這些不同區(qū)域的 軸向速度。為此，可選擇所述凹槽的傾斜角，例如，該角度從最上游的凹槽17至最下游的凹 槽21單一地減小。換言之，所述凹槽21的傾斜角可選擇成小于所述凹槽27的傾斜角，所 述凹槽27的傾斜角可選擇成小于所述凹槽11的傾斜角，所述凹槽11的傾斜角可選擇成小 于所述凹槽17的傾斜角。一個(gè)鉆桿41可具有一個(gè)端段部7 (陽(yáng)式工具連接件)，其在一下游支承區(qū)域22的 下游具有一作用區(qū)域20，在一上游支承區(qū)域42的上游具有一作用區(qū)域26，且在所述下游支 承區(qū)域和上游支承區(qū)域之間具有一作用區(qū)域46，參見(jiàn)圖10。所述鉆桿41使泥漿具有加大 的活化作用，使之在井壁上進(jìn)行極佳的滑移運(yùn)動(dòng)。一鉆桿31可具有一個(gè)段部6 (陰式工具連接件)，其在一上游支承區(qū)域12的上游 具有一作用區(qū)域16，且在一下游支承區(qū)域32和所述上游支承區(qū)域12之間具有一作用區(qū)域 11，見(jiàn)圖9。所述部分31具有兩個(gè)支承區(qū)域和兩個(gè)作用區(qū)域。在圖11所示的實(shí)施方式中，所述成型元件1是一鉆鋌(masse-tige)。所述成型元 件1具有四個(gè)支承區(qū)域12、22、52和62，每個(gè)支承區(qū)域被作用區(qū)域10和16、20和26、50和 56、60和66圍繞。在圖12所示的實(shí)施方式中，所述成型元件1是一重型鉆桿。所述成型元件1具有 四個(gè)支承區(qū)域12、22、52和62，每個(gè)支承區(qū)域被作用區(qū)域10和16,20和26,50和56,60和 66圍繞。
在圖13所示的實(shí)施方式中，配置一穩(wěn)定器70，例如，其布置在一鉆桿列組下端的 下面。所述穩(wěn)定器70在一端具有陽(yáng)螺紋，在另一個(gè)端部具有陰螺紋。所述穩(wěn)定器70在其外表面上具有一支承區(qū)域12，所述支承區(qū)域12具有下游支承 段部14和上游支承段部74兩個(gè)支承段部，在所述支承區(qū)域12的下游和上游相應(yīng)地具有兩 個(gè)作用區(qū)域10和16。所述支承區(qū)域12具有兩個(gè)導(dǎo)向段部13、15，所述兩個(gè)導(dǎo)向段部13、 15相應(yīng)地在所述作用區(qū)域10和所述下游支承段部14之間以及在所述作用區(qū)域16和所述 上游支承段部74之間，。所述支承區(qū)域12在所述下游支承段部14和所述上游支承段部74 之間具有一連接段部73。所述連接段部的外徑可小于所述支承段部14和74的外徑。所述 作用區(qū)域10的外徑可不同于所述作用區(qū)域16的外徑。所述穩(wěn)定器70在所述陽(yáng)螺紋和所述支承區(qū)域12之間具有一第一管形部分，且在 所述陰螺紋和所述支承區(qū)域12之間具有一第二管形部分。每個(gè)管形部分的外徑小于所述 支承區(qū)域12的最大直徑，優(yōu)選地，小于所述支承區(qū)域12的最大直徑的65 %。所述第一管形 部分的外徑大于或等于所述第二管形部分的外徑。所述第一管形部分的長(zhǎng)度可為254毫米 至1219毫米之間。所述呈總體螺旋形的凹槽71可至少布置在所述支承區(qū)域12，按在所述凹槽71之 間構(gòu)成穩(wěn)定器的葉片75的方式布置。所述凹槽71至少?gòu)乃鱿掠沃С卸尾?4延伸至所 述上游支承段部74。所述凹槽71的數(shù)量可為兩個(gè)至六個(gè)，例如為三個(gè)。所述凹槽71相對(duì) 于所述軸線2具有15°至35°之間的傾斜角。所述傾斜角可介于所述作用區(qū)域10的凹槽 11的傾斜角和所述作用區(qū)域16的凹槽17的傾斜角之間。所述凹槽71可從所述作用區(qū)域 10延伸至所述作用區(qū)域16。所述凹槽71可在其端部通到凹槽11和17的至少一部分，例 如六個(gè)中的三個(gè)。所述凹槽71確保鉆探泥漿的循流作用，所述穩(wěn)定器的外徑可以接近井眼 的直徑，至少某些葉片75支靠在井眼的內(nèi)表面上。在圖14所示的實(shí)施方式中，一連接件或“過(guò)渡接頭”80沒(méi)有凹槽71。所述連接件 80可具有一個(gè)與圖10所示的支承區(qū)域類似的支承區(qū)域41 ；在一端具有的陽(yáng)螺紋；在另一 端具有的陰螺紋；在所述陽(yáng)螺紋和所述支承區(qū)域41之間具有的一個(gè)第一管形部分；和在所 述陰螺紋和所述支承區(qū)域41之間具有一個(gè)第二管形部分。每個(gè)管形部分的外徑小于所述 支承區(qū)域12的最大直徑，所述支承區(qū)域12的最大直徑可遠(yuǎn)小于鉆探井眼的直徑。所述第 一和第二管狀部分的慣性可接近相鄰組成件的端部的慣性。這樣，如果相鄰于所述第一部 分的所述組成件是一鉆鋌，則所述第一部分的慣性可接近于所述鉆鋌的慣性。如果相鄰于 所述第二部分的所述組成件是一重型鉆桿，則所述第二部分的慣性可接近所述重型鉆桿的 慣性。每個(gè)穩(wěn)定器70或連接件80可用作在一個(gè)井底組件和一個(gè)可在其下端裝有重型鉆 桿的鉆桿列組之間的聯(lián)接件。在一實(shí)施方式中，一個(gè)穩(wěn)定器70或連接件80布置在成為所 述鉆桿列組的組成部分的一個(gè)重型鉆桿(或者如不配置重型鉆桿則為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鉆桿)和一 個(gè)鉆鋌或另一個(gè)成為所述井底組件的組成部分的部件之間。特別是，所述鉆鋌的上管形部 分的外徑可不同于所述穩(wěn)定器70或所述連接件80的第一管形部分的外徑。所述重型鉆桿 的下管形部分的外徑可不同于所述穩(wěn)定器70或所述連接件80的第二管形部分的外徑。應(yīng) 當(dāng)指出，所述穩(wěn)定器通常布置在所述井底組件中(例如朝下端和上端)。一個(gè)穩(wěn)定器70或 一個(gè)連接件80配置在所述鉆桿列組和所述井底組件之間，在進(jìn)行鉆具上升的所謂“回鉆”
14時(shí)，提供特殊的優(yōu)越性。在標(biāo)準(zhǔn)配置中(在所述井底組件和所述鉆桿列組之間無(wú)70、80類 型的組成件)，實(shí)際上，在鉆具處于回鉆(backreaming)上升狀態(tài)時(shí)，趨于在所述井底組件 的上面形成巖屑或“泥沙”積聚。發(fā)明人注意到，特別有益于排出巖屑的作用是在所述井底 組件和所述鉆桿列組之間至少布置一個(gè)組成件70、80。此外，一個(gè)連接件80可在所述井底 組件的一個(gè)鉆鋌的大慣性和一個(gè)重型鉆桿的或一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的較小的慣性之間實(shí)施過(guò)渡?！銇?lái)說(shuō)，所述凹槽11、17、21、27可具有一個(gè)部分，該部分具有沿著相交于所述 軸線的一個(gè)平面傾斜的底部，靠近相鄰支承區(qū)域，該平面相對(duì)于所述軸線的傾斜度為30° 至60°之間，優(yōu)選地為40°至50°之間。至少一部分凹槽11、17、21、27可具有一中央部分，其底部沿著一個(gè)基本上與所述 軸線平行的平面延伸。—個(gè)鉆桿可在一個(gè)第一支承區(qū)域上游的一個(gè)作用區(qū)域和一個(gè)第二支承區(qū)域下游 的一個(gè)作用區(qū)域之間具有一個(gè)基本上呈管形的部分。位于所述第二支承區(qū)域上游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)傾斜部分，其遠(yuǎn)離 相鄰的支承區(qū)域，其底部沿著與所述軸線相交的平面傾斜。該平面相對(duì)于所述軸線的傾斜 度可為10°至30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間。位于所述第二支承區(qū)域上游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)與所述支承區(qū)域 相遠(yuǎn)離的部分，其底部沿著與所述軸線相交的平面傾斜，其長(zhǎng)度為20毫米至80毫米之間， 優(yōu)選地為40至60毫米之間；和一個(gè)中央部分，其底部沿著基本上與所述軸線平行的平面延 伸，其長(zhǎng)度為10毫米至50毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至30毫米之間。位于所述第二支承區(qū)域下游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)其底部沿著基本 上與所述軸線平行的平面延伸的部分，其長(zhǎng)度為50毫米至120毫米之間，優(yōu)選地為70毫米 至80毫米之間。位于所述第二支承區(qū)域下游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)部分，該部分的底 部沿著基本上與所述軸線平行的且相切于基本上呈管形表面的外表面的平面延伸。位于所述第一支承區(qū)域上游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)部分，其底部沿著 與所述軸線相交的平面傾斜，遠(yuǎn)離相鄰的支承區(qū)域。相對(duì)于所述軸線的傾斜度可為10°至 30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間。位于所述第一支承區(qū)域上游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)部分，其底部沿 著與所述軸線相交的平面傾斜，遠(yuǎn)離相鄰的支承區(qū)域，其長(zhǎng)度為10毫米至60毫米之間，優(yōu) 選地為20毫米至30毫米之間；和一個(gè)基本上呈軸向的中央部分，其長(zhǎng)度為10毫米至80毫 米之間，優(yōu)選地為30毫米至40毫米之間。位于所述第一支承區(qū)域下游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)部分，其底部沿 著與所述軸線相交的平面傾斜，該部分遠(yuǎn)離相鄰的支承區(qū)域，相對(duì)于所述軸線的傾斜度為 10°至30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間。位于所述第一支承區(qū)域下游的所述作用區(qū)域的凹槽可具有一個(gè)部分，其底部沿 著與所述軸線相交的平面傾斜，遠(yuǎn)離相鄰的支承區(qū)域，其長(zhǎng)度為10毫米至70毫米之間，優(yōu) 選地為35毫米至45毫米之間；和一個(gè)基本上呈軸向的中央部分，其長(zhǎng)度為5毫米至40毫 米之間，優(yōu)選地為10毫米至15毫米之間。一個(gè)作用區(qū)域的一個(gè)凹槽的深度與凹槽數(shù)量的乘積可為80毫米至200毫米之間，
15優(yōu)選地為100毫米至160毫米之間。所述作用區(qū)域的凹槽按所述作用區(qū)域的外表面的方式可在一個(gè)邊緣上成銳角，且 在按沿著圓周方向且相對(duì)于所述作用區(qū)域的外圓周而言的相對(duì)的邊緣上成鈍角。所述銳角 的數(shù)值可為60°至70°之間。一個(gè)作用區(qū)域的兩個(gè)凹槽之間的距離可為10毫米至50毫米之間，優(yōu)選地為20毫 米至35毫米之間。一個(gè)作用區(qū)域的一個(gè)凹槽的深度可為10毫米至40毫米之間，優(yōu)選地為11毫米至 28毫米之間。所述凹槽呈總體螺旋形，相對(duì)于所述軸線的角度從一個(gè)支承區(qū)域的上游至下游逐 漸減小。一個(gè)上述段部可在其端部之一配有一個(gè)螺紋聯(lián)接件，而在另一端不配有螺紋。因 此，一個(gè)鉆桿可具有至少一個(gè)這種段部(其例如由一個(gè)工具連接件構(gòu)成)和一個(gè)管子，所述 管子的一個(gè)端面焊接在所述段部的沒(méi)有螺紋的端部上(所謂的對(duì)焊)。所述鉆桿可具有兩 個(gè)段部，其由一管子連接，所述管子由其端面焊接在每個(gè)段部的沒(méi)有螺紋的端部處。一個(gè)鉆 桿列組可至少具有80%的本發(fā)明的鉆桿，甚至100%的本發(fā)明的鉆桿。布置一鉆桿元件，可大大改善鉆井性能，尤其是使給進(jìn)速度提高約10%至30%之 間，減小摩擦力矩約10%至60%之間，減小軸向摩擦約10%至50%之間，延長(zhǎng)鉆桿列組的 使用壽命約10%至30%之間，增加鉆井眼全長(zhǎng)約1千米至2千米之間。
權(quán)利要求
鉆具(1)的構(gòu)件(6)，其用于按使鉆探流體圍繞所述構(gòu)件(6)沿著從鉆探井眼的底部朝向地面的循行方向(5)循流的方式鉆井，所述構(gòu)件具有至少一個(gè)支承區(qū)域(12)，其用于在鉆探時(shí)其支承在井眼的壁上，所述支承區(qū)域(12)在外部配有至少一個(gè)支承段部(14)，所述支承段部(14)的外徑大于所述構(gòu)件的其它部分的直徑；和兩個(gè)作用區(qū)域(10，16)，其基本上相鄰于所述支承區(qū)域(12)，且布置在所述支承區(qū)域(12)的上游和下游，術(shù)語(yǔ)上游和下游相對(duì)于流體圍繞所述構(gòu)件的循流方向(5)來(lái)定義，所述作用區(qū)域(10，16)具有多個(gè)凹槽(11，17)，所述多個(gè)凹槽具有圍繞所述構(gòu)件的軸線(2)的總體螺旋形形狀，其特征在于，所述支承區(qū)域(12)具有兩個(gè)導(dǎo)向段部(13，15)，所述導(dǎo)向段部呈凸圓拱形的回轉(zhuǎn)形狀，所述導(dǎo)向段部按位于所述支承段部(14)的上游和下游且相鄰于所述支承段部(14)的方式布置，所述導(dǎo)向段部(13，15)外切于所述支承段部(14)且外切于所述作用區(qū)域(10，16)。
2.鉆具(1)的構(gòu)件，其用于按使鉆探流體圍繞所述構(gòu)件(6)沿著從鉆探井眼的底部朝 向地面的循行方向(5)循流的方式鉆探一井眼，所述構(gòu)件形成在一鉆桿列組(1)或一重型 鉆桿列組和一井底組件之間的聯(lián)接件，所述構(gòu)件包括第一端部，所述第一端部包括一外表 面和一陰螺紋，所述外表面具有第一直徑；第二端部，其包括一外表面和一陽(yáng)螺紋，所述外 表面具有第二直徑，所述第一直徑小于或等于所述第二直徑，其特征在于，所述構(gòu)件包括至少一個(gè)支承區(qū)域(12)，所述支承區(qū)域(12)用于在鉆探 時(shí)支承在井壁上，所述支承區(qū)域(12)配有至少一個(gè)支承段部(14)，所述支承段部(14)具有 圓柱形外表面，且其外徑大于所述構(gòu)件的其它部分的直徑；和兩個(gè)作用區(qū)域(10，16)，所述 兩個(gè)作用區(qū)域(10，16)基本上相鄰于所述支承區(qū)域(12)，且布置在所述支承區(qū)域(12)的上 游和下游；所述作用區(qū)域(10，16)具有多個(gè)凹槽(11，17)，所述凹槽(11，17)具有圍繞所述構(gòu)件 的軸線⑵的總體螺旋形形狀，所述支承區(qū)域(12)具有兩個(gè)導(dǎo)向段部(13，15)，所述導(dǎo)向段 部(13，15)呈凸圓拱環(huán)形，按位于所述支承段部(14)的上游和下游、且相鄰于所述支承段 部(14)的方式布置，所述導(dǎo)向段部(13，15)相切于所述支承段部(14)且相切于所述作用 區(qū)域(10，16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)件，其特征在于，呈總體螺旋形的凹槽(71)—其至少被布 置在所述支承區(qū)域(12)中一至少?gòu)乃鱿掠沃С卸尾?14)至少延伸到所述上游支承段 部(74)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)件，其特征在于，所述凹槽(71)在數(shù)量上具有兩個(gè)至六個(gè) 之間，相對(duì)于所述軸線⑵具有15°至35°之間的傾斜角，從所述作用區(qū)域(10)延伸至所 述作用區(qū)域(16)，且在其端部通到至少一部分的所述凹槽(11，17)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，所述支承區(qū)域(12)用 其硬度大于所述構(gòu)件的其余部分的硬度的材料實(shí)施，并且按一徑向厚度(E)實(shí)施成所述 支承段部(14)的外徑減去所述徑向厚度(E)的兩倍，大于所述構(gòu)件的一螺紋部分(9)的外 徑，至少一個(gè)導(dǎo)向段部(13，15)呈環(huán)面形，其平均半徑為60毫米至100毫米之間，優(yōu)選地 為70毫米至80毫米之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，至少一個(gè)作用區(qū)域(10)具有一外徑，該外徑朝向所述支承區(qū)域(12)增大。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)向段部 (13，15)具有穹隆形或橢圓形的形狀。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，在所述支承區(qū)域(12) 下游的所述作用區(qū)域(10)的凹槽(11)的螺旋相對(duì)于所述軸線(2)的傾斜角小于在所述支 承區(qū)域(12)上游的所述作用區(qū)域(16)的凹槽(17)的螺旋的相應(yīng)的角度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，所述凹槽(11)具有 一個(gè)在相鄰的支承區(qū)域附近的傾斜部分，所述傾斜部分相對(duì)于所述軸線的傾斜度為30°至 60°之間，優(yōu)選地為40°至50°之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，至少一部分的所述凹 槽(11)具有一個(gè)管形的中央部分(lib)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，一個(gè)凹槽(11)的深 度與一個(gè)作用區(qū)域(10)的凹槽數(shù)量的乘積為80毫米至200毫米之間，優(yōu)選地為100毫米 至160毫米之間。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，至少一個(gè)作用區(qū)域 (10)的凹槽(11)在一個(gè)邊緣上成銳角，而且在按圓周方向而言的相對(duì)的邊緣上成鈍角。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的構(gòu)件，其特征在于，相對(duì)于由所述構(gòu)件的軸線(2)和所述邊 緣通過(guò)的一平面來(lái)說(shuō)，所述銳角具有在20°至30°之間的數(shù)值。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，一個(gè)作用區(qū)域(10) 的兩個(gè)凹槽(11)之間的距離為10毫米至50毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至35毫米之間。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，至少一個(gè)作用區(qū)域 (10)的一凹槽(11)的深度為10毫米至40毫米之間，優(yōu)選地為11毫米至28毫米之間。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件具有三個(gè)至 五個(gè)支承區(qū)域。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，所述的構(gòu)件具有在 一個(gè)下游支承區(qū)域(22)的下游的一個(gè)作用區(qū)域(20)，在一個(gè)上游支承區(qū)域(42)的上游的 一個(gè)作用區(qū)域(26)，以及在所述下游支承區(qū)域和上游支承區(qū)域之間的一個(gè)作用區(qū)域(46)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件具有在一 個(gè)上游支承區(qū)域(12)的上游的一個(gè)作用區(qū)域(16)，和在一個(gè)下游支承區(qū)域(32)和所述上 游支承區(qū)域(12)之間的一個(gè)作用區(qū)域(11)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件在其端部之一不配有螺紋，而 在另一端部具有螺紋。
20.鉆桿，其特征在于，所述鉆桿具有兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求19所述的構(gòu)件和一個(gè)基本上 呈管形的部分(8)，所述基本上呈管形的部分(8)在一個(gè)第一支承區(qū)域(12)上游的一個(gè)作 用區(qū)域(16)和一個(gè)第二支承區(qū)域(22)下游的一個(gè)作用區(qū)域(20)之間固定于所述構(gòu)件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的鉆桿，其特征在于，在所述第二支承區(qū)域(22)上游的所 述作用區(qū)域(26)的凹槽(27)具有一個(gè)部分(27c)，該部分遠(yuǎn)離相鄰的支承區(qū)域，具有沿著 與所述軸線相交的平面傾斜的底部，與所述軸線相交的所述平面相對(duì)于所述軸線的傾斜度 (a4)為10°至30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求20至21中任一項(xiàng)所述的鉆桿，其特征在于，在所述第二支承區(qū) 域(22)上游的所述作用區(qū)域(26)的凹槽(27)具有一個(gè)部分(27c)，該部分遠(yuǎn)離相鄰的支 承區(qū)域，具有沿著與所述軸線相交的平面傾斜的底部，所述部分的長(zhǎng)度為20毫米至80毫米 之間，優(yōu)選地為40毫米至60毫米之間；和一個(gè)中央部分(27b)，其具有沿著與所述軸線基 本上平行的平面延伸的底部，所述中央部分(27b)長(zhǎng)度為10毫米至50毫米之間，優(yōu)選地為 20毫米至30毫米之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的鉆桿，其特征在于，在所述第二支承區(qū)域 (22)下游的所述作用區(qū)域(20)的凹槽(21)具有一個(gè)部分(21a)，該部分遠(yuǎn)離相鄰的支承 區(qū)域，具有沿著與所述軸線基本上平行的平面延伸的底部，其長(zhǎng)度為50毫米至120毫米之 間，優(yōu)選地為70毫米至80毫米之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項(xiàng)所述的鉆桿，其特征在于，在所述第二支承區(qū)域 (22)下游的所述作用區(qū)域(20)的凹槽(21)具有一個(gè)部分(21a)，所述部分遠(yuǎn)離相鄰的支 承區(qū)域，所述部分的底部沿著與所述軸線基本上平行的且與一個(gè)基本上呈管形的部分(19) 的外表面相切的平面延伸。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至24中任一項(xiàng)所述的鉆桿，其特征在于，在所述第一支承區(qū)域 (12)上游的所述作用區(qū)域(16)的凹槽(17)具有一個(gè)部分(17c)，所述部分(17c)遠(yuǎn)離相 鄰的支承區(qū)域，具有沿著與所述軸線相交的平面傾斜的底部，所述相交的平面的傾斜度為 10°至30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25中任一項(xiàng)所述的鉆桿，其特征在于，在所述第一支承區(qū)域 (12)上游的所述作用區(qū)域(16)的凹槽(17)具有一個(gè)遠(yuǎn)離部分(17c)，該遠(yuǎn)離部分遠(yuǎn)離相 鄰的支承區(qū)域，具有沿著與所述軸線相交的平面傾斜的底部，所述遠(yuǎn)離部分的長(zhǎng)度為10毫 米至60毫米之間，優(yōu)選地為20毫米至30毫米之間；和一個(gè)中央部分(17b)，其具有沿著與 所述軸線基本上平行的平面延伸的底部，所述中央部分(17b)的長(zhǎng)度為10毫米至80毫米 之間，優(yōu)選地為30毫米至40毫米之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求20至26中任一項(xiàng)所述的鉆桿，其特征在于，在所述第一支承區(qū)域 (12)下游的所述作用區(qū)域(10)的凹槽(11)具有一個(gè)遠(yuǎn)離部分，所述遠(yuǎn)離部分遠(yuǎn)離相鄰的 支承區(qū)域，其具有沿著與所述軸線相交的平面傾斜的底部(11a)，所述相交的平面相對(duì)于所 述軸線的傾斜度為10°至30°之間，優(yōu)選地為15°至25°之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至27中任一項(xiàng)所述的鉆桿，其特征在于，在所述第一支承區(qū)域 (12)上游的所述作用區(qū)域(10)的凹槽(11)具有一個(gè)部分，所述部分遠(yuǎn)離相鄰的支承區(qū) 域，其具有沿著與所述軸線相交的平面傾斜的底部(11a)，所述部分的長(zhǎng)度為10毫米至70 毫米之間，優(yōu)選地為35毫米至45毫米之間；和一個(gè)中央部分(lib)，其具有沿著與所述軸 線基本上平行的平面延伸的底部，該中央部分的長(zhǎng)度為5毫米至40毫米之間，優(yōu)選地為10 毫米至15毫米之間。
29.鉆桿(1)，其特征在于，其具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求19所述的構(gòu)件(6)和一個(gè)管 子(8)，所述管子(8)的一端焊接在所述構(gòu)件的沒(méi)有螺紋的端部上。
30.鉆桿列組，其特征在于，其具有至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求20至29中任一項(xiàng)所述的鉆 桿⑴。
31.鉆具，其特征在于，其具有一個(gè)鉆桿列組，在其下端可選地具有至少一個(gè)重型鉆桿；一個(gè)井底組件；和至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求2至4中之一所述的、如有必要與權(quán)利要求5 至19中至少之一相組合所述的構(gòu)件，其在所述鉆桿列組的鉆桿和所述井底組件之間形成 聯(lián)接件。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉆具(1)的構(gòu)件(6)，其具有至少一個(gè)支承在井壁上的支承區(qū)域(12)和兩個(gè)作用區(qū)域(10，16)，所述支承區(qū)域(12)配有至少一個(gè)支承段部(14)，其外徑大于所述構(gòu)件的其它部分的直徑，所述兩個(gè)作用區(qū)域(10，16)基本上相鄰于所述支承區(qū)域(12)，且布置在所述支承區(qū)域(12)的上游和下游，所述作用區(qū)域(10，16)具有多個(gè)凹槽(11，17)，其具有圍繞所述構(gòu)件的所述軸線(2)的總體螺旋形形狀，所述支承區(qū)域(12)具有兩個(gè)導(dǎo)向段部(13，15)，其呈凸圓形回轉(zhuǎn)形狀，布置在所述支承部分(14)的上游和下游，相鄰于所述支承部分(14)，并相切于所述支承部分(14)和相切于所述作用區(qū)域(10，16)。
文檔編號(hào)E21B7/04GK101946056SQ200980105920
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
發(fā)明者J·布萊 申請(qǐng)人:瓦姆鉆桿鉆具法國(guó)公司