專利名稱：鉆桿和對應(yīng)的鉆桿柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田或氣田的勘查和開采領(lǐng)域，在其中使用由管形組件，如標(biāo)準(zhǔn)鉆桿和如有需要厚壁鉆桿，和其它管形元件，特別是在井底鉆具組合(1’ ensemble de fond de trou)處的鉆鋌，所組成的旋轉(zhuǎn)抽油桿柱，這些組件根據(jù)鉆探需要頭尾連接地進行組裝。本發(fā)明更為特別地涉及用于旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)式鉆探設(shè)備的一型件，如布置在一抽油桿柱(train de tiges de forage)的主體中的一鉆桿或一厚壁鉆桿。
背景技術(shù)：
這類鉆桿柱可特別地允許實施斜井鉆探，即在鉆探時可以改變相對于垂線或方位角取向的傾度的鉆探。現(xiàn)今，斜井鉆探可達到大約2km到6km的深度和大約2km到14km的水平移動。在這類斜井鉆探的情形中，包括實際上水平的段，源于抽油桿柱在井中的旋轉(zhuǎn)的摩擦力矩在鉆探過程中會達到非常高的值。摩擦力矩會危害所使用的設(shè)備或鉆探對象。此夕卜，考慮到在鉆孔中產(chǎn)生的碎屑的沉積，特別地在相對于鉆孔的垂線傾斜很大的部分中，由鉆探所產(chǎn)生的巖屑的回升經(jīng)常非常困難。管形組件的機械應(yīng)力因此增大。為了更好地理解在井底發(fā)生的事件，在鉆頭附近井底鉆具組合可以配有測量儀表。不過，對在抽油桿柱中，即在井底鉆具組合和地表之間所發(fā)生的情況的了解仍舊很不完整，這使得對鉆桿柱的結(jié)構(gòu)和鉆探工藝的優(yōu)化仍是有問題的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在改善這種情形。設(shè)置一鉆桿來安裝在一鉆桿柱的抽油桿柱中，來進行鉆孔，一般伴隨有鉆井液圍繞所述鉆桿和在從鉆井底向地表的方向的流動。鉆桿柱包括抽油桿柱和井底鉆具組合。鉆桿包括第一端部，該第一端部包括陰螺紋和具有第一慣性；第二端部，該第二端部包括陽螺紋和具有第二慣性；第一中間區(qū)域，該第一中間區(qū)域位于第一端部附近和具有第三慣性； 第二中間區(qū)域，該第二中間區(qū)域位于第二端部附近和具有第四慣性；和基本管形的中心區(qū)域，該中心區(qū)域的外徑小于至少第一或第二端部的最大外徑和具有第五慣性。第三和第四慣性每個都小于第一和第二慣性以及第五慣性小于第三和第四慣性。鉆桿包括套管，該套管在鉆桿的外表面的一部分上固定在鉆桿上；至少一物理量傳感器，該物理量傳感器布置在套管中；和至少一數(shù)據(jù)傳輸/存儲機件，該數(shù)據(jù)傳輸/存儲機件與傳感器的輸出口連接， 套管與第一和第二端部隔開一距離，套管與中心區(qū)域成整體件與第一和第二中間區(qū)域隔開一距離并且具有小于第一和第二慣性的慣性。鉆桿柱可以包括一抽油桿柱、一井底鉆具組合和一鉆頭，井底鉆具組合與鉆頭連接，抽油桿柱布置在井底鉆具組合和在地表驅(qū)動抽油桿柱的驅(qū)動機件之間，抽油桿柱包括多個如上所述的鉆桿。所述鉆桿安裝在根據(jù)鉆桿柱的機械性能的計算模型的指示值選擇的位置。


通過閱讀對作為非限定性示例給出和通過附圖示意的數(shù)個實施方式的詳細說明， 將更好地理解本發(fā)明，附圖中-圖1是一儀表化鉆桿的軸向剖視圖；-圖IA到IC是圖1的鉆桿在一端部段、一中間區(qū)域和一中心段中的橫向剖視圖；-圖2是圖1的鉆桿沿一徑向平面的剖視圖；-圖3是圖1的鉆桿的另一實施方式沿一徑向平面的剖視圖；-圖4是一儀表化鉆桿的軸向剖視圖；-圖5是一儀表化鉆桿的軸向剖視圖；-圖6是一儀表化鉆桿的軸向剖視圖；-圖7是圖1或圖4到圖6類型的一鉆桿的詳細軸向剖視圖；-圖8是帶有多套管的鉆桿的局部立視圖；-圖9是沿圖8的IX-IX的剖視圖；-圖10是沿圖8的X-X的剖視圖；-圖11和圖12是包括在兩個不同深度布置的儀表化鉆桿的鉆桿柱的示意圖；-圖13是測定儀表化鉆桿在抽油桿柱中的最優(yōu)位置的測定方法的簡圖；-圖14是評估在抽油桿柱中的機械載荷的評估模型的校準(zhǔn)方法的簡圖；-圖15給出根據(jù)鉆桿的行列從離散測量評估的參數(shù)的兩參數(shù)曲線；-圖16是抽油桿柱的機械性能的評估模型的校準(zhǔn)方法的簡圖；-圖17給出根據(jù)深度從離散測量評估的參數(shù)的兩參數(shù)曲線；-圖18是圖1的鉆桿的另一實施方式沿一徑向平面的剖視圖；-圖19到圖22是圖18的鉆桿在一端部段、一中間區(qū)域和一端部段中的橫向剖視圖；-圖23是圖18的細部圖；-圖M是圖20的細部圖；-圖25是圖18的一詳細變型；-圖沈是圖18的一變型；-圖27是對于多個載荷狀態(tài)，根據(jù)在鉆桿軸線上的位置的一彎曲應(yīng)力曲線；和-圖觀是鉆桿的軸向剖視圖。
具體實施例方式附圖包括具有某些特征的元件。因此不僅能用于更好地理解本發(fā)明，如有需要也用于對這些元件進行定義。在鉆井時，鉆探桅塔(mAt de forage)布置在地面或海上平臺上，以在地層中鉆孔。鉆桿柱懸掛在孔中和包括一鉆探工具，如在其下端部的一鉆頭。鉆桿柱可以被一驅(qū)動機件帶動整體轉(zhuǎn)動，驅(qū)動機件被未顯示的部件例如液壓部件致動。驅(qū)動機件從而可以在鉆桿柱的上端部包括一驅(qū)動桿。鉆井液或鉆井泥漿存儲在一容器中。泥漿泵通過注射頭的中心孔口將鉆井液輸送到鉆桿柱的內(nèi)部，迫使鉆井液向下流動經(jīng)過鉆桿柱。鉆井液繼而通過鉆頭的管道離開鉆桿柱，然后在鉆桿柱的外部和孔壁之間形成的總體環(huán)形的空間中回升。鉆井液對鉆探工具進行潤滑并將由鉆頭清理的鉆井巖屑由井底帶至地表。鉆井液繼而被過濾以能夠進行再利用。井底鉆具組合可包括鉆鋌，通過鉆鋌的質(zhì)量保證鉆頭支撐抵靠井底。井底鉆具組合還可以包括組件(MWD，LWD，subs...)，組件配有測量傳感器，例如壓力、溫度、應(yīng)力、傾度、 電阻率傳感器等。來自傳感器的信號可以通過一有線遙測系統(tǒng)回到地表。多個電磁聯(lián)接器可以在鉆桿柱的內(nèi)部互連，以形成通信連接裝置。例如可以參考專利文獻US 6 670 880或 US 6 641 434。一鉆探組件的兩端部配有通信聯(lián)接器。組件的兩聯(lián)接器基本上在組件的長度上通過一電纜連接。通過對鉆桿的機械性能的研究，例如對鉆桿的疲勞性損傷、鉆桿在非常偏斜的管道中的縱向撓曲(flambage)、在套管裝置(tubage)和鉆桿之間的摩擦接觸、振動現(xiàn)象等等的研究，申請人意識到，沿著抽油桿柱對物理參數(shù)的精確監(jiān)測允許使物理模型化有效，特別是機械模型和液壓模型。因此產(chǎn)生從技術(shù)性能、操作安全性和成本的角度對鉆探進程的改善。因此鉆探深的大偏移的鉆探路徑的能力更大。在鉆探非常偏斜(大傾度)的鉆井時，在鉆桿和孔壁之間產(chǎn)生的摩擦非常大，在鉆桿中產(chǎn)生壓縮。這種壓縮是縱向撓曲現(xiàn)象的根源，該縱向撓曲現(xiàn)象會使得抽油桿柱組合在井中卡住，甚至引起鉆桿斷裂。與鉆桿的轉(zhuǎn)動相關(guān)的鉆桿的縱向撓曲實際上引起疲勞現(xiàn)象。 在這兩種情形中，造成鉆探生產(chǎn)率的損失，甚至不能到達油藏?，F(xiàn)有的技術(shù)不能提供在抽油桿柱處的物理數(shù)據(jù)。申請人開發(fā)一種裝置，旨在改進對抽油桿柱的狀態(tài)和/或其環(huán)境的認(rèn)知。許多參數(shù)對由抽油桿柱所經(jīng)受的應(yīng)力有影響，特別是在鉆桿的內(nèi)部和外部的泥漿壓力、溫度、鉆桿對井壁的摩擦、所施加的轉(zhuǎn)動力矩、鉆桿的變形、振動等等。在鉆孔過程中的操作時間(鉆桿柱的完全回升繼而重新下降)可能減少，這就減少鉆井步驟的時間而言顯得特別有利，因此使得經(jīng)濟獲益較大。就此將注意的是，接著其重新下降的鉆桿柱的完全回升是根據(jù)孔的深度大約半個工作日到一個工作日的長時間操作。鉆井時間的減少因此是生產(chǎn)率的重要因素。申請人:還觀察到對鉆探巖屑回升的更好控制、在過度拉伸和過度扭轉(zhuǎn)方面的更好的安全邊際、螺紋連接的機械完整性的良好保持、鉆井內(nèi)壁的摩損減小、和在回升操作時鉆桿柱卡住的風(fēng)險減小。在抽油桿柱中，鉆桿可以包括螺紋元件和一管體，所述螺紋元件和管體頭尾地進行焊接。管體在元件上的焊接可以通過摩擦執(zhí)行。所述元件可以從一大直徑的短構(gòu)件進行機加工，而管體的直徑可以較小，因此待機加工的金屬質(zhì)量和待機加工的廢料數(shù)量極大減少。所述元件的長度可以大約為0. 2米到1. 5米。鉆桿柱還可以包括鉆桿、厚壁鉆桿、鉆鋌、
穩(wěn)定器等。至少一鉆桿包括配有測量傳感器的一套管。套管可以配有至少一溫度傳感器、一變形傳感器(或應(yīng)力儀)、一壓力傳感器、一加速計、一磁力計等。應(yīng)力儀能夠測量變形和應(yīng)力(張力和剪應(yīng)力)的張量的各種分量，和以此測定軸向應(yīng)力、周向應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力或彎曲應(yīng)力和變形，特別是縱向撓曲。如果加速計在與鉆桿的軸線正交的一平面中取向，加速計允許測量側(cè)向加速和由鉆桿所經(jīng)受的振動。如果在鉆桿的軸線中取向，加速計允許測量軸向加速和鉆桿的傾度。磁力計(方向和磁場強度傳感器)允許知曉與地球磁場相關(guān)的儀表化鉆桿的角度取向和鉆桿的轉(zhuǎn)動速度。在一實施方式中，抽油桿柱包括根據(jù)專利申請FR 2 851 608和/或根據(jù)專利申請 FR 2 927 936的至少一鉆桿，讀者可以參考上述專利申請。鉆桿柱的組件以管形實施并頭尾相接地相互連接，以使得它們的中心管道位于相互的延伸部分中和組成用于鉆井液從高到低流動的連續(xù)中心空間，鉆井液在從之實施鉆探的地表到在其作業(yè)的井底之間流動。鉆井液或泥漿繼而在鉆孔壁和鉆桿柱的外表面之間限定的一環(huán)形空間中回升。在其回升到鉆桿的外部的過程中，鉆井液將由鉆探工具穿過的來自地質(zhì)層組的碎屑帶至從之實施鉆探的地表。鉆桿柱被設(shè)計以方便鉆井液在鉆桿柱和井壁之間的環(huán)形空間中的上升流動。尋求有效地帶出鉆探碎屑和產(chǎn)生對鉆孔壁和鉆桿柱的支撐面的清掃，以方便鉆桿柱在鉆孔的內(nèi)部的推進。鉆桿柱的特征貢獻于確切地說在鉆井階段或在井底和地表之間的操作階段中的一般鉆探工藝的質(zhì)量、性能和安全性的基礎(chǔ)特性。烴研究的發(fā)展要求實施越來越復(fù)雜的路徑型面和在越來越極端的地質(zhì)條件中實施路徑型面?，F(xiàn)今在通常超過四千米的深度和在相對于固定設(shè)備可能超過數(shù)十千米的水平距離處開采烴。申請人:意識到在抽油桿柱區(qū)域中的特別是地質(zhì)的、機械的和液壓的特征并不為人熟知。井底鉆具組合可以配有傳感器，以提供與在井底發(fā)生的事件相關(guān)的數(shù)據(jù)。文獻US 2005/0279532描述具有分布的傳感器的一鉆桿柱的原理。然而，傳感器和鉆桿的精確布置仍被忽視。文獻WO 2005/086691述及在非常厚的一區(qū)域中安裝在鉆桿端部的傳感器，以及此外容置在一覆蓋元件中的傳感器。非常厚的、慣性大的和因此較不易于彎曲和扭轉(zhuǎn)的區(qū)域不允許對對應(yīng)的作用力進行精確探測。在鉆孔內(nèi)外覆蓋元件顯得同樣脆弱。不過，鉆桿的組成應(yīng)響應(yīng)厚度，在拉伸、縱向撓曲和扭轉(zhuǎn)方面的剛度，耐疲勞度、耐內(nèi)部壓力和外部壓力性，和可拆卸性(松旋)，連接密封性、外徑，內(nèi)部和外部的液壓載荷損失、外側(cè)的泥漿運動，在井壁上的摩擦較小，對腐蝕性化學(xué)成分如的耐抗性，數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊母咭蠛徒?jīng)常相悖的要求。為此，加上這樣的事實布置至少一傳感器，同時在機械上、液壓上和化學(xué)上進行保護和置于所述傳感器被設(shè)計進行測量的現(xiàn)象中。申請人:開發(fā)一種改良型鉆桿，配有至少一傳感器，該傳感器特別是允許測量鉆桿和周圍的鉆桿的縱向撓曲性能。將該計算模型稱為鉆桿柱的機械性能的計算模型。如在圖1上可以看見，鉆桿1具有圍繞軸線2旋轉(zhuǎn)的總體形狀，當(dāng)一鉆桿柱的鉆桿 1位于通過一工具——如布置在鉆桿柱的端部的一鉆頭——實施的鉆孔的內(nèi)部的作業(yè)位置時，軸線2基本組成鉆探軸線。軸線2是抽油桿柱的轉(zhuǎn)動軸線。鉆桿1具有管形形狀，基本為圓柱形的回轉(zhuǎn)管道3設(shè)置在鉆桿1的中心部分中。鉆桿柱的組件，特別是鉆桿柱的鉆桿，以管形形狀實施并頭尾相接地相互連接，以使得它們的中心管道3位于相互的延伸部分中和組成用于鉆井液從高到低流動的連續(xù)中心空間，鉆井液在從之實施鉆探的地表到在其作業(yè)的井底之間流動。鉆井液或鉆井泥漿繼而在鉆孔壁和抽油桿柱的外表面之間限定的一環(huán)形空間中回升。鉆桿柱可以包括鉆桿、厚壁鉆桿、鉆鋌、穩(wěn)定器或連接件。除了相反的描述，術(shù)語鉆桿或這里所使用的桿體都表示通常位于鉆桿柱和井底鉆具組合(英語術(shù)語“bottom hole assembly")之間的鉆桿和厚壁鉆桿(英語術(shù)語“heavy weight drill pipe”)。通過擰緊鉆桿頭尾連接組裝成一抽油桿柱， 抽油桿柱組成鉆桿柱的長度的一重要部分。申請人:意識到沿著鉆桿柱的物理量即在地表和井底鉆具組合之間的物理量更具重要性。重要的是測量和利用這些測量值。實際上，抽油桿柱挨著鉆孔壁轉(zhuǎn)動地且平移地摩擦。摩擦引起抽油桿柱的組件的緩慢的、但還是顯著的摩損，和鉆孔壁或已經(jīng)安裝的套管裝置的相對快速的摩損，會損害套管裝置的機械完整性和因此引起井壁的穩(wěn)定性問題。在鉆桿和鉆孔壁之間的摩擦可能引起對鉆探操作不利的鉆桿(鍵槽)卡緊。本發(fā)明允許降低這些風(fēng)險。鉆桿1可以由高機械強度的鋼制成、呈原始整體件的形式或通過段部繼而焊接在一起獲得。更為特別地，型桿1可以包括相對短的兩端部型段6和7 (長度小于1米，例如接近0. 5米)，參考圖1A，形成稱為“工具接頭”的用于組裝鉆桿的連接件；兩中間區(qū)域4、5， 所述兩中間區(qū)域的長度小于1米，例如接近0.5米，參考圖IB ；和一管形的中心段8，所述管形的中心段的長度可以超過10米，參考圖1C，這些部分焊接在一起。中心段8的外徑可大致小于端部段(例如分別是149. 2mm和184. 2mm)，和內(nèi)徑可大致大于端部段(例如分別是 120. 7mm和111. 1mm)。這樣端部段6、7相對于鉆桿1的軸線的慣性(或二次動量)會比中心段8大很多(例如大3到6倍)。除短端部段6、7外的長中心段8的制造允許顯著地減少廢料的數(shù)量，特別是要機加工的切屑。這樣獲得顯著提高的材料產(chǎn)量。中心段8可以具有這樣的管體的中心部分的形式具有基本恒定的鏜孔和基本恒定的外徑(鉆桿的標(biāo)稱直徑)，具有通過內(nèi)徑的減小(英語術(shù)語“internal upset")獲得的向段6、7在端部的超厚， 以方便在所述段6和7的焊接連接。中間區(qū)域4和5包括這些超厚端部和將段6和7連接到中心段8。中間區(qū)域相對于鉆桿1的軸線的慣性小于段6和7的慣性和大于中心段8的慣性。通常地，接下來的描述自段6的自由端部到段7的自由端部給出。段6 (或陰鉆桿接頭)包括帶有圓柱形環(huán)形外表面的陰連接部分9，該陰連接部分包括鏜孔，鏜孔配有陰螺紋9a，以便與另一鉆桿1的陽螺紋連接。連接部分9可以根據(jù)規(guī)格API 7或根據(jù)專利文獻 US 6153840或US 7210710，讀者可以參考上述文獻。連接部分9組成端部段6的自由端部。 段7(陽鉆桿接頭)包括帶有圓柱形環(huán)形外表面的陽連接部分10，該陽連接部分包括陽螺紋 10a，以便與另一鉆桿1的陰螺紋連接。陽螺紋IOa與另一鉆桿的陰螺紋形狀一致。連接部分10組成端部段7的自由端部。在圖1的實施方式中，鉆桿1包括一套管11，套管圍繞中心段8布置，基本在段6 和7之間的一半距離處。套管11可以布置與段6和7隔開一距離，該距離大于或等于所述段6、7的長度，優(yōu)選地與中間區(qū)域4和5隔開一距離，該距離大于或等于所述段6、7的長度。 套管11可以與第一和第二中間區(qū)域4、5隔開一距離，該距離在第一中間區(qū)域4和第二中間區(qū)域5之間的距離的40%到60%之間。套管11具有基本環(huán)形的外部形狀。套管11這里具有與中心段8同心的外圓柱形回轉(zhuǎn)表面11a，通過基本截錐形的上游表面lib和基本截錐形的下游表面Ilc——形成沿縱向限制負(fù)載有鉆探碎屑的鉆井液流圍繞鉆桿(在孔壁和鉆桿之間的環(huán)形空間中)的載荷損失的型面——與中心段8的外表面連接。這些截錐形表面IlbUlc的母線的角度因此可小于或等于30°?；窘劐F形的上游表面lib和下游表面Ilc具有與相鄰的圓柱形表面連接的連接倒圓角(這些倒圓角的半徑優(yōu)選地大于10mm)。外表面Ila的外徑小于或等于端部段6、7的外徑。更為確切地說，為了考慮到套管11和端部段6、7的圓度缺陷，外表面Ila 可以內(nèi)接在一圓中，該圓的最大外徑小于或等于端部段6、7的最大直徑。套管11可以包括一主體12，也被稱為基座，和一個或多個罩蓋13。主體12形成相對于中心段8的凸起部分。主體12具有與中心段8的外表面相切的外表面。主體12優(yōu)選地與中心段8成整體件，例如通過鍛造(英語術(shù)語“external upset")或機加工，特別是使得主體12經(jīng)受與中心段8相同的應(yīng)力。主體12和罩蓋13界定這里基本是平行六面體形狀的槽座14。套管11的外徑小于鉆桿的最大直徑以通過孔壁對磨損進行保護，和長度盡可能地短，小于200mm，例如為大約150mm，以最低程度地干擾中心段8的液壓特征和中心段所經(jīng)受的應(yīng)力。套管11的外徑有利地被選擇以使得套管11相對于軸線的慣性不過于超過相鄰中心段的慣性，例如在中心段的慣性的100%到200%之間，并優(yōu)選地在130%到180% 之間。仍優(yōu)選的是，相對于套管11的軸線的慣性小于或等于中間區(qū)域4和5的慣性。罩蓋 13可以具有一板體的形狀，該板體具有在橫剖面方面凸出鼓起的外表面，參考圖2，與主體 12的外表面的形狀一致，和具有平坦的或凹進的內(nèi)表面。例如通過彈性體類型的合成材料制成的一周向密封墊圈，罩蓋13可以液體密封地封塞槽座14，甚至在對在烴或地?zé)徙@探時所遇到的強作業(yè)壓力下液體密封地封塞槽座。罩蓋13的固定可通過螺釘進行保證。罩蓋 13與主體12接觸的邊緣可以配有至少一凸緣或槽道，形成改善密封性的擋板。鉆桿1包括至少一傳感器15，傳感器布置在槽座14中，例如這里在一攻絲盲孔中擰緊，盲孔在槽座14的底部中刺穿并作為槽座的一部分。有利地，所述盲孔的深度如下在所述盲孔下(在盲孔底部和鏜孔3之間)的材料厚度至少等于中心段8的常規(guī)部分的厚度， 以不影響鉆桿的機械完整性。換句話說，在傳感器15和鉆桿的鏜孔3之間的套管的材料厚度大于或等于鉆桿的中心區(qū)域8的厚度。作為變型，傳感器15可以通過任何其它方式—— 例如通過在槽座14的底部的一平坦部分上膠接(材料厚度因此在所述平坦部分和鏜孔3 之間進行考慮)——來固定在主體12上。鉆桿1可以包括一電源16，電源布置在槽座14 中。電源16或供電源可以包括例如布置在一圓柱形回轉(zhuǎn)槽座17中的一電池或一電池組。 所述圓柱形回轉(zhuǎn)槽座17可以通過一螺紋塞18封塞，該螺紋塞與罩蓋13相區(qū)別并且與布置在主體12的壁中的陰螺紋進行配合。供電電纜19將電源16與傳感器15連接。槽座14 還可以包括對來自傳感器15的信號進行處理特別是用于對所述信號進行數(shù)字化的一電子處理元件。 存儲器20可以布置在槽座14中，與傳感器15連接和被構(gòu)型以記錄來自傳感器15 的數(shù)據(jù)。存儲器20可以作為一存儲卡的組成部分。作為選擇或在存儲器20之外，鉆桿1 可以配有一遠程通信連接裝置，以使得操作者可以實時處理來自傳感器15的數(shù)據(jù)，或根據(jù)連接裝置的流量非常接近實時的數(shù)據(jù)。在鉆桿1中遠程通信連接裝置可以是有線的，例如通過一通信電纜21，和在兩鉆桿之間是電磁的?？梢詤⒖缄P(guān)于在兩相鄰鉆桿之間的通信聯(lián)接的專利文獻 US 6 670 880、US 6 641434、US 6 516 506 或 US 2005/115717。還可使用其它類型的聯(lián)接(直接接觸，通過天線等)。傳感器15可以是一溫度傳感器，例如在可以到350°C的范圍內(nèi)。傳感器15可以與未顯示的一過濾器相連，以傳輸超過預(yù)調(diào)閾值的溫度數(shù)據(jù)。傳感器15可以是一磁場方向和強度傳感器。磁力計因此允許知曉與地球磁場相關(guān)的儀表化鉆桿的角度取向。還可以允許測量鉆桿的有效轉(zhuǎn)動速度和通過這種方式探測扭轉(zhuǎn)振動問題(“stick slip”)。傳感器15可以是一壓力傳感器，例如在可達到在35女IO6Pa (基本上5100psi)至Ij 25 * IO7Pa(基本上36300psi)之間的值的范圍內(nèi)。壓力傳感器可以具有通向管道3的一機件，以測量內(nèi)部壓力。壓力傳感器可以具有通向套管11的外部的一機件，以測量在鉆孔壁和鉆桿之間的環(huán)形空間中的外部壓力。可以在槽座14中布置兩壓力傳感器。因此這些傳感器允許測量鉆井液的載荷損失(perte de charge)，和在載荷損失很大的情況下探測在鉆桿和井壁之間的膠接現(xiàn)象和這類現(xiàn)象的開始。傳感器15可以是一加速傳感器(加速計)，例如在0ms—2到100ms—2的范圍內(nèi)。力口速傳感器可以探測例如到1000Hz的高頻加速度。通過軸向地、切向地和側(cè)向地布置的加速計的對加速度的測量允許測量軸向的、扭轉(zhuǎn)的和側(cè)向的振動。軸向加速計此外允許間接測量傾度和切向加速計允許間接測量鉆桿的轉(zhuǎn)動速度。因此有利地是，安裝傳感器15以測量在這些多個方向上的加速度。傳感器15可以是一變形傳感器(或應(yīng)力儀)，允許測量扭轉(zhuǎn)、彎曲、張力、壓縮、延長、剪應(yīng)力等的幾何分量，和因此測量應(yīng)力，特別是張力和剪應(yīng)力的張量的分量，以及測定軸向的、周向的、扭轉(zhuǎn)的或彎曲的應(yīng)力和變形，特別是縱向撓曲。在圖1的實施方式的未顯示的一變型中，鉆桿1與前述的實施方式相似，除了套管 11相對于鉆桿1中部(位于在中間區(qū)域4和5之間的一半距離的平面)偏移布置，例如可以到相對于中部大約3米的一距離，不過優(yōu)選地到所述中部的大約1米的一距離。在圖3上示出的實施方式中，套管11與在圖2上示出的實施方式相似，除了罩蓋 13具有至少一塞的形狀，塞在其外表面上配有陽螺紋，陽螺紋被設(shè)置以與布置在主體12中的對應(yīng)的陰螺紋進行配合。罩蓋13可以配有例如呈六側(cè)面的盲孔的形狀的驅(qū)動元件，允許通過一合適的陽扳手對罩蓋13進行擰緊或松旋。這種實施方式具有結(jié)構(gòu)特別簡單和塞牢固的優(yōu)點。套管11的這種實施方式與套管11沿著鉆桿1的不同的可能定位相兼容。罩蓋可以包括多個塞。在圖4上示出的實施方式與圖1的實施方式相似，除了附加套管41與端部段7接觸(或集成在端部段7中)外。附加套管41的外徑大于端部段7的外徑。附加套管41在與連接部分10相對的邊側(cè)部分地覆蓋端部段7。附加套管41具有圓柱形回轉(zhuǎn)的或略微鼓起的外表面41a，通過母線是直線形的或凸出鼓起的基本截錐形的一導(dǎo)向面41b與端部段7 的外表面連接，和通過長度和/或坡度大于前者不過形狀基本相似的基本截錐形的一導(dǎo)向面41c與中間區(qū)域5的外表面連接。外表面41a具有一直徑，該直徑是鉆桿的最大直徑并能夠支撐抵靠鉆孔壁或裝襯鉆孔的上部分的套筒(tube de cuvelage) 0外表面41a有利地包括壽命超過鉆桿的其它外表面的壽命的一防磨損涂層。這類外表面和這類導(dǎo)向面可以根據(jù)前述的專利文獻FR 2 851 608和FR 2 927936的說明實施。導(dǎo)向面41b、41c的一個和/或另一個可以特別是包括螺旋形槽道，能夠菌出碎屑和從在地表41a和孔壁或套筒之間的接觸區(qū)域排出所述碎屑。附加套管41包括一分級鏜孔，該分級鏜孔具有與中心段8的外表面接觸的一小直徑部分、與端部段7的外表面接觸的一大直徑部分和一截錐形連接表面。附加套管41的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以是在圖2或圖4上示出的類型。附加套管41尤其可以容置用于套管11的一電源和/或一電子元件，這可以允許減小所述套管11的尺寸和因此減小相對于軸線的慣性?？梢栽谔坠?1和附加套管41之間設(shè)置一電纜通道。根據(jù)專利文獻 FR 2 851 608和FR 2 927 936的教導(dǎo)，相對的端部段6也可以具有基本與外表面41a的外徑和型面相同的外徑和型面。附加套管41可以與端部段7和/或中間區(qū)域5成整體件。在圖5上示出的實施方式中，附加套管41具有與前面的實施方式的形狀相似的形狀并布置在相對的邊側(cè)，與端部段6接觸和局部覆蓋該端部段。直徑最大的其外表面41a 可以配有一防磨損涂層。根據(jù)專利文獻FR 2 851 608和FR 2 927 936的教導(dǎo)，相對的端部段7還可以具有基本與附加套管41的大直徑表面的外徑和型面相同的外徑和型面?？梢栽谥辽僖欢瞬慷?、7的一最大直徑部分上設(shè)置一防磨損涂層。如圖6所示，附加套管41可以布置在中間區(qū)域4、5處。至少一且優(yōu)選地兩端部段 6、7可以具有外徑對應(yīng)鉆桿的最大直徑的一部分38，所述部分配有一防磨損涂層37。根據(jù)專利文獻FR 2 851 608和FR 2 927 936的教導(dǎo)，可以實施該部分的型面。套管11和41 通過一有線連接裝置39進行連接。在圖7上示出的實施方式中，套管11布置在中心段8上，如在圖1和圖3上示出。 主體12與中心段8成整體件，例如通過鍛造或機加工。槽座14通過兩密封罩蓋13進行封塞，兩密封罩蓋是板式類型的，截然相反地進行布置和通過擰緊固定在主體12上。多個傳感器15安裝在槽座14中，例如六個，以兩行、每行三個傳感器成180°布置，以優(yōu)化對應(yīng)力的測量。傳感器15可以包括一壓力傳感器，該傳感器與管道3通過一孔22進行聯(lián)通以測量內(nèi)部壓力，和與鉆桿1的外部通過一孔23進行聯(lián)通，所述孔23通向中心段8附近的一截錐形連接表面。傳感器可以包括多個應(yīng)力儀，允許評估變型和三維作用力，特別是張力、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲動量、縱向撓曲。傳感器15通過一電纜M配有有線連接裝置，電纜經(jīng)過在主體12和中心段8的厚度中布置的一對應(yīng)孔與中心管道3接合。另一通信電纜25通過對應(yīng)的一孔——其通向主體12的截錐形端面中——通向中心段8附近的套管11的外部，形成在插座12和另一套管之間的連接裝置，例如圖5的套管41。套管11還包括連接件沈，所述連接件布置在一腔洞27中，腔洞自截錐形連接表面布置在主體12中和配有一密封塞。連接件沈通過一通信電纜觀與傳感器15連接。連接件沈允許加載來自傳感器15的數(shù)據(jù)和在鉆桿回升到地表后將數(shù)據(jù)存儲在存儲器20中。 連接件26可以通過允許與一合適的接收器進行無接觸加載的一 wi-fi發(fā)射器進行替代。在圖8上示出的實施方式中，鉆桿包括多個套管11、111、211，例如三個套管，每個套管長度較小，例如小于150mm，甚至小于130mm。每個套管11包括多個腔室14，腔室在從主體12的外表面布置的盲孔中形成。腔室14可以對應(yīng)一凸起部分。套管的凸起部分布置呈至少一圓形行列。至少一行列可以配有一防磨損涂層。所述行列的外徑可以大于至少一相鄰行列的外徑。每個腔室14通過一外側(cè)罩蓋13進行封閉和在其底部接納一傳感器15或一電池組16或一電子組件或一存儲器20。罩蓋13可以具有一塞的形式，塞在其螺紋外邊部與在盲孔的壁中布置的內(nèi)螺紋配合。套管11、111、211可以具有基本相等的外徑。有利地，中心套管211的外徑小于側(cè)套管11、111的外徑，這允許保護外表面不被磨損。套管11、111、211可以具有基本圓柱形的大直徑表面，所述大直徑表面具有直線形的或略微鼓起凸出的母線， 通過一上游截錐形區(qū)域和一下游截錐形區(qū)域與中心區(qū)域8的常規(guī)部分的外表面連接，所述上游和下游截錐形區(qū)域以合適的圓角連接。大直徑表面可以通過一硬質(zhì)涂層37進行保護。
如在圖9和圖10上可以看見，套管可以具有在橫截面方面不同的形狀。在圖9 上示出的側(cè)套管111(或未顯示的側(cè)套管11)具有一圓形外表面。高硬度磨損區(qū)域(zones rechargees de haute durete)可以布置在腔室之間。如在圖10上所示，套管211具有凹空部分，凹空部分成角度地分開基本布置在同一徑向平面中的兩腔室。腔室布置在向外凸出的凸起部分中。布置長度較小的一系列套管的事實允許分析中心區(qū)域8的常規(guī)部分的機械特征， 特別是在彎曲和扭轉(zhuǎn)方面的特征。因此產(chǎn)生對待測量或待評估的機械參數(shù)的更好的理解。 在圖10上示出的套管211對于鉆井泥漿流提供較小的載荷損失。在摩擦鉆孔的或預(yù)布置的套管裝置的外壁時，在圖9上示出的套管111獲益較小的磨損和鉆孔的或套管裝置的內(nèi)壁的較小磨損。套管111和211以在IOOmm到300mm之間的一距離并置顯得有利。如在圖11和圖12上所示，鉆桿柱30包括井底鉆具組合31和布置在井底鉆具組合和地表設(shè)備33之間的抽油桿柱32。抽油桿柱32包括多個鉆桿1，鉆桿的間隔根據(jù)通過鉆桿柱的機械性能的數(shù)字或分析模型所提供的結(jié)果進行選擇。出于附圖簡潔性的原因，鉆桿1以數(shù)目四個(圖11)或五個(圖12)示出。實際上，鉆桿的數(shù)目取決于抽油桿柱的長度和可以鉆桿數(shù)目的百分比進行表示，特別是大于1%，優(yōu)選地大于5%。鉆桿1的分布可以是規(guī)則的或不規(guī)則的。抽油桿柱32的其它鉆桿可以是集成式傳動類型的，例如在一鉆桿的內(nèi)部是有線的和在兩鉆桿之間是電磁的。通過鉆桿1的傳感器提供的數(shù)據(jù)因此在地表進行通信和可以存儲在存儲器中，繼而通過一模型進行處理，以將其展示給人機界面。模型可以是用于計算鉆桿柱的機械性能的一數(shù)字或分析模型。因此可以具有與抽油桿柱32的鉆桿的性能相關(guān)的信息且不再僅僅是與井底鉆具組合31的組件的性能相關(guān)的信息。因為鉆孔是長的和具有較大的曲度或甚至根據(jù)鉆探路徑的類型變換曲度，布置在鉆桿1中的傳感器15的測量數(shù)據(jù)顯得更加有利。圖11和圖12示出井底鉆具組合和抽油桿柱組合——配有儀表化鉆桿——在兩個連續(xù)鉆探深度MDj和MDj+Ι的定位示例。行列1的儀表化鉆桿(IDP1)例如配有三個傳感器，允許測量物理量M1、M' 1和Μ" 1，Μ可以是一變形傳感器的測量值(張力、壓力、扭轉(zhuǎn)、 彎曲動量、變形的測量值)或一加速計的測量值(軸向加速度、扭轉(zhuǎn)加速度和側(cè)向加速度的測量值)。行列i的儀表化鉆桿(IDPi)可以具有一個或多個傳感器，用于一個或多個測量值Mi、M' i、M" i等。將Mi，j稱為在深度j (MDj)或在鉆探中的給定時刻所執(zhí)行的行列 i (IDPi)的儀表化鉆桿的物理量的測量值。鉆桿柱的機械性能的計算模型(數(shù)字模型或分析模型)，見圖13、圖14和圖16， 允許根據(jù)鉆探路徑(深度、傾度和方位角)、鉆井泥漿的特征(密度、類型、流變)、抽油桿柱組合和井底鉆具組合的特征(鉆桿和連接件的長度、內(nèi)徑和外徑、每個元件的單位長度質(zhì)量、楊氏模量等)、安裝的套管裝置的特征(樁靴的深度、內(nèi)徑和外徑)、操作參數(shù)(鉆探的前進速度、操作速度、轉(zhuǎn)動速度、在鉆頭上的重量等)和在鉆桿和鉆井壁之間的摩擦系數(shù)， 來計算張力、力矩、彎曲動量、切斷力、鉆桿-鉆井接觸作用力、延長、翹曲、抽油桿柱的任意元件和/或在給定元件的任意位置的變形。在本領(lǐng)域中，經(jīng)常被稱為“摩阻和扭矩”模型的該計算模型，在陽開文獻SPE 98965 “3D鉆桿柱力學(xué)的發(fā)展從鉆頭到頂部驅(qū)動鉆井裝置”(Menand等，2006)中進行過描述。該模型還可以計算抽油桿柱的固有模式，即抽油桿柱可以進入振動的固有頻率。
儀表化鉆桿的數(shù)目和位置的測定方法在圖13上進行描述。所述的方法學(xué)允許測定在抽油桿柱中的儀表化鉆桿的數(shù)目和位置，以用于一給定鉆井的鉆探。該測定一般發(fā)生在稱為鉆井計劃的階段，在該階段，測定實施鉆探操作所需的設(shè)備。在規(guī)定定位在所選擇的地點的儀表化鉆桿的足夠數(shù)目以能夠知曉抽油桿柱組合的機械性能的意義上，具有儀表化鉆桿的數(shù)目和位置的優(yōu)化的該測定是重要的。考慮到已知的計算模型的參數(shù)，在重復(fù)的工序開始時，數(shù)目為η的儀表化鉆桿以任意給定的間隔(根據(jù)路徑的特征是規(guī)則的或不規(guī)則的間隔)定位。從而用計算模型實施在不同鉆探深度(MDl到MDn)的一組m次模擬。這些 m次模擬的結(jié)果從而被分析以知曉是否儀表化鉆桿的定位對于合適地描述抽油桿柱組合的機械性能和在相繼的兩儀表化鉆桿之間正確地插入測量值是最優(yōu)的。還期望，通過使用沿著鉆桿柱的離散位置的測量值，來知曉抽油桿柱組合的機械性能。通過計算模型的插入測量值的質(zhì)量因此是重要的。如果儀表化鉆桿的數(shù)目和位置被判定最優(yōu)，那么每個儀表化鉆桿的數(shù)目和位置被限定。行列1的儀表化鉆桿與鉆探工具隔開一距離DB1，行列i的儀表化鉆桿與鉆探工具隔開一距離DBi。如果位置沒有被判定最優(yōu)，那么儀表化鉆桿沿著抽油桿柱的數(shù)目和位置被修改，以重新開始工序直到獲得儀表化鉆桿沿著抽油桿柱的最優(yōu)位置。該最優(yōu)位置將旨在保證計算模型能夠令人滿意地插入在沿著抽油桿柱的離散位置實施的儀表化鉆桿的測量值。插入可以是線性的、平方的或立方的。儀表化鉆桿具有與稱為標(biāo)準(zhǔn)的其它鉆桿相似的尺寸，抽油桿柱組合的機械性能得到保留。此外，出于幾何相似性，這還方便儀表化鉆桿的測量值在稱為標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的其它鉆桿上的插入。給出儀表化鉆桿的實施例和使用例以便于對該方法的理解(圖15和圖17)。模擬的數(shù)目m可以與儀表化鉆桿的數(shù)目η 不同。圖14示出在鉆探時儀表化鉆桿的測量值的使用，以通過計算模型進行處理，來探測在鉆探(稱為實時處理)時的功能故障(振動、縱向撓曲等)?？紤]到已知的計算模型的參數(shù)、規(guī)定的儀表化鉆桿的數(shù)目和定位，計算模型被使用于實施在深度MDj的模擬。在可以通過傳動機件回到地表的儀表化鉆桿上執(zhí)行的測量值被分析和過濾，以通過計算模型可直接使用。這些測量值從而直接與計算模型的結(jié)果進行比較。如果通過模型計算的值與儀表化鉆桿的測量值相符，那么計算模型允許評估抽油桿柱組合的機械性能，包括非儀表化的、 定位在儀表化鉆桿之間的稱為標(biāo)準(zhǔn)鉆桿的機械性能。張力、在鉆桿和井壁之間的接觸作用力、彎曲動量、變形、延長、翹曲從而在抽油桿柱組合上是已知的，特別是通過在離散點，即在儀表化鉆桿中的測量值的生效。儀表化鉆桿的缺少不能允許獲得這類結(jié)果。實際上，僅僅在井底和地表上的測量值不允許知曉在抽油桿柱組合中的情況?？梢蕴綔y在抽油桿柱組合中的縱向撓曲、振動或在抽油桿柱中的任何其它鉆探功能故障。如果通過模型計算的值不與儀表化鉆桿的測量值相符，那么調(diào)節(jié)計算模型的參數(shù)以重新進行在同一深度MDj的模擬。該重復(fù)性工序進行反復(fù)，直到理論值與測量值一致。使用計算模型和在上文中所描述的重復(fù)性工序的人機界面從而可以具有對于鉆機有用的信息，以控制在抽油桿柱組合中的機械性能，以用于對可能的功能故障進行更好的分析。在圖15上示出一實施例。井底鉆具組合和配有儀表化鉆桿的抽油桿柱組合布置在一深度MDj。兩個不同的物理參數(shù)或在兩不同位置測量的相同物理參數(shù)在離散點通過儀表化鉆桿和在根據(jù)在圖14上所描述的模式插入后通過模型計算的相同物理參數(shù)進行測量。該物理參數(shù)可以是張力、扭轉(zhuǎn)、彎曲動量、側(cè)向加速度等?？梢栽u估在兩測量點之間的物理值，因此可以評估在兩儀表化鉆桿之間的物理值。可以通過離散測量點的調(diào)節(jié)，評估抽油桿柱組合的機械性能，和具有對在抽油桿柱中發(fā)生的狀況的良好了解。圖16示出在鉆探操作后對儀表化鉆桿的測量值組的使用，以對鉆探進行優(yōu)化(后分析)，例如抽油桿柱的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化?？紤]到已知的計算模型的參數(shù)、規(guī)定的儀表化鉆桿的數(shù)目和位置，計算模型被使用于在多個深度MDj，從1到η實施m次模擬。在儀表化鉆桿上傳輸?shù)幕虼鎯Φ臏y量值組被恢復(fù)、分析和過濾，以通過計算模型直接可使用。這些測量值從而直接與計算模型的結(jié)果進行比較。如果通過模型計算的值與儀表化鉆桿的測量值相符， 那么計算模型允許評估抽油桿柱組合的機械性能，包括非儀表化的稱為標(biāo)準(zhǔn)的鉆桿的機械性能，和在不同鉆探深度的機械性能。張力、在鉆桿和井壁之間的接觸作用力、彎曲動量、變形、延長、翹曲從而在抽油桿柱組合上是已知的。此外這允許探測在抽油桿柱組合中的縱向撓曲、振動或在抽油桿柱中的任何其它鉆探功能故障。如果通過模型計算的值不與儀表化鉆桿的測量值相符，那么調(diào)節(jié)計算模型的參數(shù)以重新在多個深度MDj進行m次模擬。該重復(fù)工序被反復(fù)直到理論值與測量值一致。在圖17上示出一實施例。附圖示出在根據(jù)在圖16上所描述的方法學(xué)插入后的，通過模型計算的在兩儀表化鉆桿上測量的物理參數(shù)的變化，并且這在不同的深度MDj.進行。 通過視圖更好地理解該方法學(xué)因此允許追溯在鉆桿上經(jīng)受的應(yīng)力的變化，尤其對于疲勞和磨損問題是有效的。此外，通過量化在通過計算模型計算的值和儀表化鉆桿的測量值之間的差異，這允許探測功能故障(振動、縱向撓曲)的抽油桿柱的區(qū)域和知曉鉆桿處于功能故障的時間。實際上，計算模型的靜態(tài)使用允許知曉抽油桿柱組合的正常機械性能(無功能故障)。相對于該稱為正常的機械趨勢的各種差異因此可被理解為異常的，并因此潛在地作為功能故障。計算模型因此繼而允許測試抽油桿柱的特征，所述特征允許避免這些功能故障，使得鉆桿柱的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化變得可能。在圖18上示出的實施方式中，一鉆桿包括至少一儀表化端部段6、7。段6包括一標(biāo)稱外徑區(qū)域61，位于鉆桿的端面附近；和一直徑大于標(biāo)稱外徑的區(qū)域62，位于中間區(qū)域4 附近。大外徑區(qū)域62的慣性大于標(biāo)稱外徑區(qū)域61的慣性。大外徑區(qū)域62軸向地位于陰連接部分9和中間區(qū)域4之間。區(qū)域61和62的外表面通過一整體上截錐形的中間表面連接。大外徑區(qū)域62的外表面和中間區(qū)域4的外表面通過一整體上截錐形的中間表面連接。 大外徑區(qū)域62形成一附加套管41。槽座14布置在大外徑區(qū)域62中，也見圖19。槽座14，這是數(shù)目為四個，規(guī)則地周向分布。槽座14被刺穿呈盲孔的形狀。槽座14的軸線是徑向的。槽座14徑向地對齊。電子處理模塊63布置在槽座14中。電子處理模塊63可以相互連接。電子處理模塊63連接到套管11。電子處理模塊63可以是柔性的，以永久性地適于一不平坦的槽座表面或一圓形表面。電子處理模塊63包括中繼器。段7包括一標(biāo)稱外徑區(qū)域71，位于鉆桿的一端面附近；和一外徑大于標(biāo)稱外徑的區(qū)域72，位于中間區(qū)域5附近。大外徑區(qū)域72的慣性大于標(biāo)稱外徑區(qū)域71的慣性。大外徑區(qū)域72軸向地位于陽連接部分10和中間區(qū)域5之間。區(qū)域71和72的外表面通過一整體上截錐形的中間表面連接。大外徑區(qū)域72和中間區(qū)域5的外表面通過一整體上截錐形的中間表面連接。大外徑區(qū)域72配有一硬質(zhì)涂層37。大外徑區(qū)域72形成一附加套管41。 更為特別地，大外徑區(qū)域72包括一大直徑軸套(manchon) 73，部分地形成所述區(qū)域72的外表面。軸套73包括硬質(zhì)涂層37。作為選擇，軸套73以硬質(zhì)材料制成，特別是硬度大于中間區(qū)域5的硬度的材料，例如硬度大于35洛氏硬度HRC。軸套73通過擰緊固定在大外徑區(qū)域 72的主體上。大外徑區(qū)域72包括一環(huán)形筒體74，環(huán)形筒體布置在與區(qū)域71成整體件的大外徑區(qū)域72的主體和軸套73之間。環(huán)形筒體74布置在一環(huán)形槽道中，槽道從一外表面開始布置在大外徑區(qū)域72的主體中。環(huán)形筒體74可以柔性材料制成，例如以合成材料制成。 環(huán)形筒體74可以互補的兩個半環(huán)形構(gòu)件制成。圓形筒體74通過軸套73進行保持。環(huán)形筒體74包括多個槽座75，也見圖22。槽座75，這里數(shù)目為16個，呈圓周形規(guī)則地分布。槽座75被刺穿呈盲孔的形狀。槽座75軸向地取向。槽座75徑向地對齊。電源76布置在槽座75中。電源76與套管11連接。電源76可以包括呈回轉(zhuǎn)圓柱體的電池或電池組。槽座75可以適于在商業(yè)中可用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的電源。軸線平行的槽座75的布置允許容置大量的電源。可存儲大量的電能，因此可以長期運行。槽座75的軸線平行于鉆桿的軸線。大外徑區(qū)域72配有具有一互補插座的一連接插座77，未顯示和在鉆桿外?；パa插座可以與一電池充電器連接、與一存儲器連接以提取數(shù)據(jù)，與一處理裝置連接等。電子或電氣模塊79布置在凹空部分中，凹空部分布置在大外徑區(qū)域72的主體中。模塊79被筒體74 的鏜孔圍繞。模塊79可以包括傳感器、發(fā)射器等。模塊79可以包括一電子處理元件。模塊79與電源76連接。模塊79與插座77連接。在圖18上示出的實施方式中，鉆桿包括兩套管11、111。在圖沈上示出的實施方式中，鉆桿包括一套管11。套管11、111與中心段8成整體件。套管11、111具有鼓起的外表面，在軸向剖面上曲度半徑較大。作為示例，曲度半徑可以大于鉆桿的標(biāo)稱直徑。套管 11、111包括四個腔室14。腔室14軸向地對齊。腔室14圓周地分布。套管11、111具有圓形外表面。套管11、111的圓形外表面的直徑大于中心段8的直徑，例如大約15%到30%。 至少一傳感器15，特別是變形傳感器或應(yīng)力儀，布置在一腔室14中。硬質(zhì)材料例如碳化鎢制成的銷137，設(shè)置在套管11、111的表面，所述銷是埋入的，參考圖23。銷137可以具有塊體(pastille)的形狀，特別是圓形的塊體。塊體的直徑從5毫米到15毫米。銷137可以圍繞腔室14的罩蓋13布置。銷137可以圍繞腔室14布置呈兩環(huán)冠。作為選擇，銷137可以圍繞套管11、111布置呈兩環(huán)冠。 在電子處理模塊63和套管11之間的連接和/或在電子處理模塊63和套管111之間的連接可以通過一聯(lián)通管體(tube de communication) 64保證，該聯(lián)通管體至少布置在中心段8的鏜孔中并與所述鏜孔接觸。信號和/或能量傳輸電纜可以布置在聯(lián)通管體內(nèi)。 聯(lián)通管體64可以包括主體，該主體由具有一環(huán)形組件設(shè)置的至少一金屬帶形成。在沿著經(jīng)過聯(lián)通管體的軸線的一平面的截面中，主體包括至少兩個軸向延長的段，所述至少兩個軸向延長的段局部地相互覆蓋，具有一軸向間隙，該軸向間隙被選擇以吸收在軸向壓力載荷和/或彎曲載荷(effort decompression axiale et/ou de flexion)下組件的最大彈性變形。可以參考專利文獻FR 2 940 816。聯(lián)通管體64在大外徑區(qū)域62和72和在套管11中的插入可以根據(jù)專利文獻FR 2 936 5M在一孔中執(zhí)行，讀者可以參考上述專利文獻。在圖18和圖23上示出的實施方式中，傳輸電纜65將套管11的腔室14連接到套管111的腔室14。在圖20和圖21上，傳輸電纜66將相同套管11、111的兩腔室14連接。 為此，在套管11、111的厚度中設(shè)置孔，例如每個從一腔室14出發(fā)和在半途接合的兩直孔。套管11、111的所有腔室14可以這樣進行連接。在圖M上示出的實施方式中，傳輸電纜66 經(jīng)過三個直孔，所述三個孔相交接合，例如三個孔之一從一腔室14到附加套管41的外表面，第二孔從第一孔的出口(d6bOUch6)開始，第三孔從另一腔室14延伸到附加套管41的外表面，在壁體的厚度中與第二孔相遇。在圖19上，傳輸電纜67連接附加套管41的腔室 14。在圖22上，傳輸電纜78連接附加套管41的模塊79。在圖25的變型中，大外徑區(qū)域72包括與區(qū)域62的槽座14相似的槽座14。大外徑區(qū)域72包括呈具有圓形截面的盲孔形式的槽座114。槽座114從整體上截錐形的中間表面115、116布置，所述中間表面分別地在中間區(qū)域5和大外徑區(qū)域72之間，以及在大外徑區(qū)域72和標(biāo)稱外徑區(qū)域71之間。槽座114根據(jù)軸線布置，所述軸線布置在經(jīng)過鉆桿的軸線的一平面中并與鉆桿的軸線相交。槽座114的軸線可以相對于鉆桿的軸線傾斜10°到 40°。槽座114通過罩蓋113進行封塞。電源76布置在槽座114中。槽座114的傾度允許利用大外徑區(qū)域72的厚度以組成一儲能容器。槽座114與聯(lián)通管體64連接。槽座114 通過電纜80與模塊79連接。鉆桿可包括一能量存儲區(qū)域、一數(shù)據(jù)處理區(qū)域和一機械量探測區(qū)域。能量存儲區(qū)域可以包括用于能源的多個槽座。能量存儲區(qū)域可以位于一端部。數(shù)據(jù)處理區(qū)域可以包括用于電子處理模塊的多個槽座。數(shù)據(jù)處理區(qū)域可以位于一端部。機械量探測區(qū)域可以包括多個機械量傳感器。機械量探測區(qū)域位于一套管中，該套管布置在與端部和中間區(qū)域隔開一距離的中心區(qū)域。套管的最大外徑可以小于端部之一和另一個的最大外徑。圖27和圖28示出沿著鉆桿以MPa表示的彎曲應(yīng)力的變化。如前所述，鉆桿包括一中心段8、端部段6、7和中間區(qū)域4、5。圖觀的鉆桿相對于圖27的曲線對齊，以使得曲線和沿鉆桿的型面相對應(yīng)。圖觀包括建立的三個曲線，關(guān)于三種軸向應(yīng)力狀態(tài)(張力/壓縮)。這些曲線包括相互區(qū)別的和對應(yīng)中心段8，端部段6、7，和中間區(qū)域4、5的特征區(qū)域。 虛線曲線通過壓縮狀態(tài)建立，而沒有鉆桿與井壁的側(cè)向接觸。實線曲線通過張力狀態(tài)建立， 而沒有鉆桿與井壁的側(cè)向接觸。短線曲線通過大于前述情形的張力狀態(tài)建立，而沒有鉆桿與井壁的側(cè)向接觸。在側(cè)向接觸的情形下，實線曲線和短線曲線取W形，在中心具有小的局部最大值，而不是V形的形態(tài)。因此有利地是，在中心段8中布置機械量傳感器。在中間區(qū)域4、5中也設(shè)計傳感器，參考圍繞中間區(qū)域的附加套管41的實施方式。
權(quán)利要求
1.鉆桿柱(30)的鉆桿(1)，其用于進行鉆孔，所述鉆桿柱(30)包括抽油桿柱(32)和井底鉆具組合(31)，所述鉆桿(1)包括第一端部(9)，所述第一端部包括陰螺紋和具有第一慣性；第二端部(10)，所述第二端部包括陽螺紋和具有第二慣性；第一中間區(qū)域，所述第一中間區(qū)域位于所述第一端部附近和具有第三慣性；第二中間區(qū)域(5)，所述第二中間區(qū)域位于所述第二端部附近和具有第四慣性；和基本管形的中心區(qū)域(8)，所述中心區(qū)域的外徑小于至少所述第一或第二端部的最大外徑和具有第五慣性，所述第三和第四慣性每個都小于所述第一和第二慣性，以及第五慣性小于所述第三和第四慣性，其特征在于，所述鉆桿包括套管(11)，所述套管在所述鉆桿的外表面的一部分上固定在鉆桿上；至少一物理量傳感器(15)，所述物理量傳感器布置在所述套管(11)中；和至少一數(shù)據(jù)傳輸/存儲機件，所述數(shù)據(jù)傳輸/存儲機件與所述傳感器的輸出口連接，所述套管 (11)與所述第一和第二端部(9，10)隔開一距離布置，所述套管(11)與所述中心區(qū)域(8) 成整體件，與所述第一和第二中間區(qū)域隔開一距離，并且所述套管具有小于所述第一和第二慣性的慣性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿，其特征在于，所述套管(11)具有內(nèi)接在一圓中的外表面(11a)，其最大外徑小于或等于端部的最大直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆桿，其特征在于，在傳感器(1 和所述鉆桿的鏜孔(3) 之間的套管的材料厚度大于或等于所述鉆桿的中心區(qū)域(8)的厚度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述套管(11)包括與所述中心區(qū)域成整體件的底座(12)和可拆卸的密封罩蓋(13)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述底座(1 具有與所述中心區(qū)域的外表面相切的外表面，所述底座相對于所述中心區(qū)域(8)形成一凸起部分。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述鉆桿包括選自以下傳感器中的至少一傳感器(1 溫度傳感器、應(yīng)力儀、變形傳感器、壓力傳感器、加速計。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸/存儲機件包括存儲器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述套管(11)被布置距在所述中間區(qū)域之間的一半距離的平面最多三米。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述套管(11)是單個的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述鉆桿包括附加套管 (41)，所述附加套管與一端部或一中間區(qū)域成整體件。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述鉆桿包括防磨損涂層， 所述防磨損涂層布置在所述鉆桿的至少一端部(10，9)的外表面的或在所述鉆桿的一端部上實施的附加套管Gl)的外表面的至少一部分上，所述部分的直徑是所述鉆桿的最大直徑。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述套管(11)包括多個具有螺紋邊部的罩蓋。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，至少一套管(11)的長度小于150mm，優(yōu)選地小于130mm。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述套管(11)配有凸起部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鉆桿，其特征在于，所述凸起部分呈圓形行列布置，行列的至少之一配有防磨損涂層并且其外徑大于至少一相鄰行列的外徑。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，至少一電源(16)布置在所述套管(11)中和對所述傳感器(1 進行供電。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述鉆桿的外表面的所述部分是管形的。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述鉆桿包括筒體，所述筒體布置在一端部中和配有用于電源的槽座。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述鉆桿包括用于電源的槽座，所述槽座的軸線與所述鉆桿的軸線相交。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的鉆桿，其特征在于，所述套管(11)與所述第一和第二中間區(qū)域隔開一距離，所述距離在所述第一中間區(qū)域和所述第二中間區(qū)域之間的距離的40%到60%之間。
21.鉆桿柱(30)，其包括抽油桿柱(3 和井底鉆具組合(31)，所述井底鉆具組合配有鉆頭，所述抽油桿柱(3 布置在所述井底鉆具組合和所述抽油桿柱的驅(qū)動機件之間，所述抽油桿柱包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的多個鉆桿(1)，所述多個鉆桿安裝在根據(jù)鉆桿柱的機械性能的計算模型的指示值所選擇的位置。
全文摘要
鉆桿柱30的鉆桿，其用于進行鉆孔，鉆桿柱包括抽油桿柱32和井底鉆具組合31，所述鉆桿1包括第一端部9，第一端部包括陰螺紋和具有第一慣性；第二端部10，第二端部包括陽螺紋和具有第二慣性；第一中間區(qū)域4，第一中間區(qū)域位于第一端部附近和具有第三慣性；第二中間區(qū)域5，第二中間區(qū)域位于第二端部附近和具有第四慣性；和基本管形的中心區(qū)域8，所述中心區(qū)域的外徑小于至少第一或第二端部的最大外徑和具有第五慣性，第三和第四慣性每個都小于第一和第二慣性，以及第五慣性小于第三和第四慣性；和套管11，套管固定在鉆桿的外表面的一部分上固定在鉆桿上；至少一物理量傳感器15，該物理量傳感器布置在套管11中；和至少一數(shù)據(jù)傳輸/存儲機件，所述數(shù)據(jù)傳輸/存儲機件與傳感器的輸出口連接，套管11與第一和第二端部9，10隔開一距離布置，套管11與中心區(qū)域8成整體件，與第一和第二中間區(qū)域隔開一距離并且具有小于第一和第二慣性的慣性。
文檔編號E21B47/01GK102482921SQ201080032566
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者J·布萊, S·梅南 申請人:工業(yè)加工方法研究開發(fā)協(xié)會, 瓦姆鉆桿鉆具法國公司