專利名稱：：一種鉆具的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種鉆具。
背景技術：
：為了獲取原油、天然氣、水、水蒸氣或其他類似物質需要鉆探地殼表面。鉆探的典型方法是連接帶螺紋管狀的鉆桿成所謂鉆柱，并將鉆柱鉆入地層。每一根管狀鉆桿在其端部的接頭都有帶螺紋的加厚段。這些加厚的接頭的目的是為了保證當整根鉆柱懸掛于鉆井平臺時，鉆桿結構足以承受下方鉆柱的重量而不被破壞。同時，加厚的接頭的存在也可以防止當鉆桿被置于裸井環(huán)境下，并在鉆進過程中與裸井壁產生接觸時鉆桿壁被磨穿。在鉆進過程中，鉆桿在和高度磨損性的裸井井壁接觸，鉆桿壁會減薄，如果磨損過度，可能導致鉆柱斷裂，甚至發(fā)生鉆柱落井事故。由于自然資源的埋深變得越來越深，而且經常在水平方向遠離鉆井平臺，鉆柱長度越來越長，尤其在石油天然氣行業(yè)，對于如何保護鉆柱中的鉆桿接頭以保證鉆柱的結構完整性，在過去己經有多個解決方案被提出。本領域已公知，可以通過給鉆桿增加部件或附加物來改善這種由于材料缺陷而導致的鉆柱自身的完整性缺陷。幾十年來，其中的一種改善方法是在鉆桿加厚段的表面焊接一層耐磨帶(HardBanding)。這種耐磨帶是由多種碳鎢化合物或其他類似的硬質合金組成的。這種耐磨帶的制作通常要在將鉆柱拆離作業(yè)現(xiàn)場并到專門的加工地點進行，并且需要昂貴的技術人員和設備的投入，成本很高。由于在所有的鉆井工程中，鉆柱是資金投入最多的設備，將鉆柱拆離現(xiàn)場將導致鉆探過程的中斷直到耐磨帶制作完成并將鉆桿運回作業(yè)現(xiàn)場為止。鉆探行業(yè)都希望能夠連續(xù)作業(yè)，如果要維持連續(xù)作業(yè)，而又要將鉆柱拆離現(xiàn)場制作耐磨帶，就必須要兩套鉆柱，僅此就將鉆柱的投資加倍。如果在海洋鉆探作業(yè)中，還需要承擔將整根鉆柱用船運到岸上的加工維修基地的高昂費用和時間損失。只使用耐磨帶的方案的另外一個缺陷是構成耐磨帶的硬質碳鴇化合物足以在鉆井作業(yè)過程中將與井壁地層接觸的套管磨穿，尤其是在鉆井由垂3直轉為水平的區(qū)域這種現(xiàn)象更容易發(fā)生。.所謂套管是一種被布設井內的較大的管子，并在鉆井到達一定的深度時用混凝土固定。在大多數(shù)情況下，隨著鉆井深度的增加，尺寸由大到小的套管會依次沿深度放置。當針對某一深度的一段套管布設完成后，會采用一個更小直徑的鉆柱在已經用混凝土永久固定的套管內進行下一輪的鉆進。因此，雖然在鉆垂直井的應用中，耐磨帶在本領域被認為對減少鉆柱的磨損有重要的作用，但是耐磨帶也可以對套管造成嚴重的破壞，尤其是在鉆井由垂直轉為水平的區(qū)域，經常由于被永久固定的套管被磨穿而導致毀滅性的失效而不得不棄井。在所謂巖屑床的區(qū)域鉆桿和套管的磨損也存在很多問題。所謂的巖屑床是指鉆井由垂直轉為水平的區(qū)域，在這段區(qū)域內，套管可能已經被布設，也可能沒有布設。巖屑在這個區(qū)域沉積而且不容易被鉆井液帶到井面。由于鉆桿自身的重量，在鉆進過程中，鉆桿臥在碎石之上并旋轉，如果碎石或者巖屑不被松動并推到井面，鉆桿和套管的磨損的將會加劇。碎石和巖屑集聚也足以提高鉆井液的當量循環(huán)密度(ECD)，從而影響正常的作業(yè)進程。我們之前描述的這種耐磨損，降低扭力和拉力的材料可以確保鉆柱的安全和保持其結構完整性，而且這種材料在需要檢査，保養(yǎng)和/或更換之前有一定的耐磨壽命。目前在本領域中的使用情況是在任何鉆柱上需要布置的鉆桿的數(shù)目以及相應的安全檢査信息仍然通過紙和筆記錄，每增加和布置在鉆井的一根鉆桿都記錄在由鉆井平臺制作的表格上。.這種記錄或跟蹤的方法可以在任何鉆井作業(yè)中數(shù)出已經使用了的鉆桿的總長度，但是不能非常詳細的辨別某一根鉆桿被使用的次數(shù)，也不能排除現(xiàn)有記錄系統(tǒng)中的潛在的人為錯誤。.
發(fā)明內容本實用新型就是為了克服以上的不足，提出了一種鉆具，不易損壞。本實用新型的技術問題通過以下的技術方案予以解決一種鉆具，包括鉆桿接頭，所述鉆桿接頭的加厚段處設有至少一個底切，所述底切的中軸線與鉆桿接頭的軸線相平行，各個底切上可拆卸地固定有至少一個鑲件，所述鑲件與底切緊密配合。還包括壓緊器，所述底切為燕尾槽，所述鑲件位于燕尾槽內，所述鑲件由所述壓緊器鎖定。所述鑲件的外表面高度比壓緊器外表面高度高。所述鑲件背面設有沉孔。所述沉孔內置有用于對鉆桿接頭進行編號、定位及記錄鉆桿接頭進出鉆井次數(shù)射頻識別器。所述鑲件外表面設有攪拌肋，所述攪拌肋外表面為潤滑保護覆蓋件。所述底切是在作業(yè)現(xiàn)場由氣壓、液壓或電力驅動的便攜式銑床在鉆桿接頭表面加工而成的。每個底切內的鑲件包括相鄰放置的第一鑲件和第二鑲件，所述第一鑲件在其與第二鑲件相接觸的面上設有錐孔，所述第二鑲件在其與第一鑲件相接觸的面上設有錐銷，所述錐孔與錐銷相適配。所述鑲件外表面為硬質材料或潤滑保護材料。所述鑲件的設計尺寸小到可被鉆具可鉆碎。本實用新型與現(xiàn)有技術對比的有益效果是本實用新型在鉆桿接頭上設置有鑲件，在鉆進過程中，鑲件將承受由于鉆柱和井壁或者套管壁的接觸產生的扭矩和拉力，以及由此產生的磨損。本實用新型可在鉆桿軸向、側向以及旋轉運動過程中對鉆桿和套管進行保護。圖1是本實用新型具體實施方式的立體結構示意圖；圖2是本實用新型具體實施方式的正視示意圖；圖3是圖2的A-A剖視示意圖；圖4是圖3的B-B剖視示意圖；圖5是第一鑲件的俯視示意圖；圖6是圖5的B-B剖視示意圖7是第一鑲件的側視示意圖；圖8是第二鑲件的俯視示意圖9是圖8的C-C剖視示意圖IO是第二鑲件的側視示意圖；圖11是第三鑲件的俯視示意圖12是圖11的D-D剖視示意圖13是第三鑲件的側視示意圖14是外表面為潤滑保護材料的鑲件的剖視示意圖；圖15是外表面為潤滑保護材料的鑲件的俯視示意圖；圖16是外表面設有攪拌肋的鑲件的剖視示意圖17是外表面設有攪拌肋的鑲件的俯視示意圖18是背面設有沉孔的鑲件的剖視示意圖19是背面設有沉孔的鑲件的俯視示意圖20是現(xiàn)場安裝本實用新型的銑床的分解結構示意圖21是現(xiàn)場安裝本實用新型的銑床的立體結構示意圖。具體實施方式下面通過具體的實施方式并結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。如圖1所示，一種鉆具，包括鉆桿接頭1，所述鉆桿接頭1的加厚段處設有至少一個底切4，所述底切的中軸線與鉆桿接頭的軸線相平行，各個底切4上可拆卸地固定有至少一個鑲件2，所述鑲件2與底切4緊密配合o如圖1所示，所述鉆具還包括壓緊器，所述壓緊器包括壓緊塊3和螺釘5。在圖1中所述底切4為燕尾槽，所述鑲件2位于燕尾槽4內，所述鑲件2由所述壓緊器鎖定。如圖3所示，所述鑲件2的外表面高度比壓緊器外表面高度高。在鉆進過程中，鑲件2將承受由于鉆柱和井壁或者套管壁的接觸產生的扭矩和拉力，以及由此產生的磨損。本實用新型可在鉆桿軸向、側向以及旋轉運動過程中對鉆桿和套管進行保護。壓緊塊3和螺釘5的外表面比鑲件2的外表面低，所以不會承受很大的剪力。在設計時，使鑲件2比壓緊塊3稍厚即可實現(xiàn)鑲件2的外表面高度比壓緊器外表面高度高。如圖1-4所示，所述鑲件2的設計尺寸小到可被鉆具可鉆碎。這樣，即使鉆井本身發(fā)生災難性的失敗事故時(如鉆具落井)，鑲件2也不會造成破壞性的后果。所述鑲件2中也可加入一些功能性材料以用于鉆井、鉆探或者獲取任何形式的自然資源。如圖5-13所示，每個底切內的鑲件包括相鄰放置的第一鑲件21、第二鑲件22和第三鑲件23，所述第一鑲件21在其與第二鑲件22相接觸的面上設有錐孔7，所述第二鑲件22在其與第一鑲件21相接觸的面上設有錐銷6，所述第二鑲件22在其與第三鑲件23相接觸的面上設有錐銷6，所述第三鑲件23在其與第二鑲件22相接觸的面上設有錐孔7，所述錐孔7與錐銷6相適配。這可進一步保證位于燕尾槽內的各個鑲件能夠緊密配合，不會掉出。所述錐銷6可為圓錐銷，所述錐孔7可為圓錐孔，這樣方便加工。上面以一個底切內放置三個鑲件為例進行說明，但本領域技術人員可以清楚地了解根據需要，一個底切內放置兩個、四個、五個或更多鑲件都可以。如圖1-13所示，所述鑲件2外表面可為硬質材料。所述硬質材料可由鎢炭化合物組成，或由聚晶金剛石復合材料(PolycrystallineDiamondCompact，簡稱PDC)組成，或者由熱穩(wěn)定聚晶金剛石復合材料(ThermallyStablePolycrystallineCompact,簡稱TSP)組成，或者其他類似的硬質材料。這種帶硬質表面的鑲件2比較耐磨，可由操作人員選擇用于鉆柱在尚沒有布設套管的裸井段。本實用新型可以降低鉆柱承受的扭矩和拉力，所以在使用同樣的力時可實現(xiàn)最長的鉆程。本實用新型對鉆柱和套管造成的磨損和破壞最小，并延長鉆柱及套管的使用壽命。如圖14、15所示，所述鑲件2外表面也可為潤滑保護材料。所述潤滑保護材料為高度潤滑耐磨聚合物材料，所述潤滑保護材料也可為高度潤滑粉末金屬基體耐磨材料。這種外表面為潤滑保護材料的鑲件2具有很好的抗摩擦功能，最好是由操作人員選擇用于鉆柱在已經布設套管的鉆井段。如圖14、15所示，外表面為潤滑保護材料的鑲件2可以采用如下的加工方法高度潤滑支承材料12通過包覆成型嵌入金屬底座13中，從而形成外表面為潤滑保護材料的鑲件。如圖16、17所示，所述鑲件2外表面設有攪拌肋11。設有攪拌肋ll的鑲件可以用于巖屑床井段，這種鑲件可以將巖屑床的巖屑攪拌起來使之更容易和鉆井液混合并被帶到井面而不至于沉積成凝滯的碎石。所述攪拌肋11外表面還可設置潤滑保護覆蓋件15。這種鑲件最好是由操作人員選擇用于鉆柱在已經布設套管并由垂直向水平過渡的鉆井段。高度潤滑保護覆蓋件15可以使鉆柱和套管之間的扭矩和磨損最小從而保護套管及鉆柱。隨著鉆進的推進，這些鑲件會進入裸井段或者鉆井由垂直過渡為水平的區(qū)域。這種鑲件表面的高度潤滑聚合物覆蓋件15會很快被磨掉，這時，裸露的攪拌肋11不但對鉆桿接頭起抗磨保護作用，還可以將沉積的巖屑攪拌起來，并使得巖屑與鉆井液很好的混合，并很容易地被帶到井面。如圖18、19所示，所述鑲件2背面還可設有沉孔14。所述沉孔14內可以放置任意類型的傳感器或者檢測裝置。如用于探測石油的傳感器、用于檢測巖石化學成分的檢測裝置。這些傳感器和檢測裝置將方便鉆井、鉆探或者獲取任何形式的自然資源。在本具體實施方式中，所述沉孔14內置有用于對鉆桿接頭進行編號、定位及記錄鉆桿接頭進出鉆井次數(shù)射頻識別器(RadioFrequencyIdentifier,簡稱RFID)。如圖20、21所示，所述底切是在作業(yè)現(xiàn)場由一般的技工通過使用氣壓、液壓或電力驅動的便攜式銑床16在鉆桿接頭表面加工而成的。具體加工方法如下首先在鉆桿接頭1的加厚段處沿鉆桿接頭表面法向用銑刀進給形成法向沉孔(所述法向沉孔與壓緊塊3的位置相對應)，然后再沿鉆桿軸向進給(銑出鑲件的位置)形成燕尾槽。銑床16通過由銑床平臺17、夾管18及法蘭盤19組成的夾具工裝架設在鉆桿上。通過輪換法蘭盤上的三個螺栓，可以將銑床16定位在不同的位置以便加工一系列的沿鉆桿軸線的平行燕尾槽4。所述手動銑床16可由氣壓、液壓或者電力驅動。如圖1-21所示，所述鑲件2能放進所述法向沉孔，然后滑進燕尾槽的前端，然后再將壓緊塊3置于法向沉孔處，并用螺釘5鎖定。鑲件2和燕尾槽都通過手動工具進行安裝，而且鑲件2還可在鉆井現(xiàn)場拆除。所述鑲件2可由鉆井平臺的裝卸工人使用手動工具在作業(yè)現(xiàn)場安裝和拆卸。由于鑲件2可以在起鉆或下鉆進行更換鉆頭的過程中在現(xiàn)場進行更換，因此而無須將鉆柱拆離現(xiàn)場將或者中斷鉆井作業(yè)。本實用新型可以用于所有的鉆井，而且在作業(yè)現(xiàn)場即可安裝和拆除而無需將鉆桿及接頭從作業(yè)現(xiàn)場取走或者中斷鉆井工作。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。8權利要求1.一種鉆具，其特征在于包括鉆桿接頭，所述鉆桿接頭的加厚段處設有至少一個底切，所述底切的中軸線與鉆桿接頭的軸線相平行，各個底切上可拆卸地固定有至少一個鑲件，所述鑲件與底切緊密配合。2.根據權利要求1所述的鉆具，其特征在于還包括壓緊器，所述底切為燕尾槽，所述鑲件位于燕尾槽內，所述鑲件由所述壓緊器鎖定。3.根據權利要求2所述的鉆具，其特征在于所述鑲件的外表面高度比壓緊器外表面高度高。4.根據權利要求1所述的鉆具，其特征在于所述鑲件背面設有沉孔。5.根據權利要求4所述的鉆具，其特征在于所述沉孔內置有用于對鉆桿接頭進行編號、定位及記錄鉆桿接頭進出鉆井次數(shù)射頻識別器。6.根據權利要求1所述的鉆具，其特征在于:所述鑲件外表面設有攪拌肋，所述攪拌肋外表面為潤滑保護覆蓋件。7.根據權利要求l-6任一所述的鉆具，其特征在于所述底切是在作業(yè)現(xiàn)場由氣壓、液壓或電力驅動的便攜式銑床在鉆桿接頭表面加工而成的。8.根據權利要求l-6任一所述的鉆具，其特征在于每個底切內的鑲件包括相鄰放置的第一鑲件和第二鑲件，所述第一鑲件在其與第二鑲件相接觸的面上設有錐孔，所述第二鑲件在其與第一鑲件相接觸的面上設有錐銷，所述錐孔與錐銷相適配。9.根據權利要求l-6任一所述的鉆具，其特征在于所述鑲件外表面為硬質材料或潤滑保護材料。10.根據權利要求l-6任一所述的鉆具，其特征在于所述鑲件的設計尺寸小到可被鉆具可鉆碎。專利摘要本實用新型公開了一種鉆具，包括鉆桿接頭，所述鉆桿接頭的加厚段處設有至少一個底切，所述底切的中軸線與鉆桿接頭的軸線相平行，各個底切上可拆卸地固定有至少一個鑲件，所述鑲件與底切緊密配合。本實用新型在鉆桿接頭上設置有鑲件，在鉆進過程中，鑲件將承受由于鉆柱和井壁或者套管壁的接觸產生的扭矩和拉力，以及由此產生的磨損。本實用新型可在鉆桿軸向、側向以及旋轉運動過程中對鉆桿和套管進行保護。文檔編號E21B17/043GK201273149SQ20082013392公開日2009年7月15日申請日期2008年9月16日優(yōu)先權日2008年9月16日發(fā)明者斯蒂芬,斯高特,翰林,麥克·賽威斯特申請人:斯高特