[发明专利]薄壁钻杆、钻柱及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明是关于一种钻井用的钻杆和钻柱，尤其是应用于在大位移井、水平井、大斜度井和多分支井等复杂结构井钻井工程中的钻杆和钻柱。

发明背景

钻井是石油天然气勘探开发的必要手段，是油气田建设的重要基础项目，也是石油天然气工业中耗资最大的专业工程，其费用占到整个投资额的40％左右。

先进的大位移井、水平井、大斜度井和多分支井等复杂结构井钻井技术在加快油气勘探开发速度、提高储量和采收率、降低勘探开发投资和作业成本、延长老油田寿命以及减少钻井平台数量以获得较高经济效益等方面发挥了重要的作用。

在钻井工程的钻进作业中，转盘(或顶驱)扭矩随钻头所达到的井深的增加而增加。特别地，在高水垂比大位移井钻井工程的大斜度长稳斜井段及其以后井段的钻进作业中，转盘(或顶驱)扭矩随钻头所达到的井深的增加而更快地增加。

目前，现有的钻柱由常规尺寸钻杆组成，在高水垂比大位移井钻井工程中，需要的转盘(或顶驱)扭矩甚至超出常规钻杆的强度，给实际的钻井工作带来很大的困扰，解决由常规尺寸钻杆所组成的钻柱所需的转盘(或顶驱)扭矩或地面扭矩过高的问题，降低薄壁钻杆的制造和使用成本，而且使其也可用于其它类型井的钻进作业，是当务之急。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明经过实验和大量的实践，研制出一种薄壁钻杆，目的是利用该薄壁钻杆来减少转盘(或顶驱)扭矩，从而实现节能的效果，本发明期望在钻机不变的条件下，提高可钻达的最大井深，从而能够减少钻机升级改造费用。

本发明的目的在于提供一种薄壁钻杆，在旋转钻进作业中，应用于钻柱下部，以减少转盘(或顶驱)扭矩和地面泵压，实现节能的效果。

本发明的目的还在于提供一种钻柱，该钻柱由至少两个薄壁钻杆通过接头以串连的方式连接组合而成。

本发明的目的还在于提供一种薄壁钻杆的制造方法，通过该方法可制成减少转盘(或顶驱)扭矩和地面泵压，实现节能的效果薄壁钻杆。

本发明的目的还在于提供一种薄壁钻杆在钻井中的应用。

本发明的目的还在于提供一种钻柱在钻井中的应用。

本发明的以上目的是通过如下技术方案实现的：

本发明提供了一种薄壁钻杆，该薄壁钻杆包括接头和管体，所述的接头包括至少一个内螺纹接头和一个外螺纹接头，所述的管体的两端为加厚段，管体的中段为壁厚5.0mm～8.0mm的薄壁段，加厚段的壁厚不低于薄壁段的壁厚，所述的接头与管体的加厚段相连接。

上述薄壁钻杆的薄壁段的壁厚一般为标准的管体的壁厚，即，5.0mm、6.0mm、7.0mm或8.0mm；接头为本领域的标准的接头。

本发明的上述薄壁钻杆可减少转盘(或顶驱)扭矩至多可达常规尺寸钻杆的60％，与其它减扭措施相结合，其效果更佳，从而实现节能的效果。在钻机不变的条件下，提高可钻达的最大井深，从而能够减少钻机升级改造费用。

本发明的上述薄壁钻杆，其管体的加厚段的总长度不少于600.0mm，加厚段的壁厚不低于8.0mm，一般不超过22.0mm；所述的接头上设有符合工业标准的内螺纹和外螺纹，接头的外径优选是标准规格的口径，一般为168.3mm或177.8mm；薄壁段的管体的外径也优选为符合工业标准的管体外径，其一般为127.0mm、139.7mm或149.2mm；加厚段的管体的外径一般不低于薄壁段的管体的外径，优选不超过所述接头的外径，接头的最大外径一般为177.8mm。

本发明所述的接头和管体可以通过螺纹连接，也可通过摩擦焊连接。

本发明所述的薄壁钻杆中的所有管体的外径均为标准管体的外径，例如可以是目前通用的127.0mm、139.7mm或149.2mm；所述的薄壁段的管体壁厚优选为5.0mm、6.0mm、7.0mm或8.0mm；所述的加厚段的管体壁厚优选不低于8.0mm。

上述的薄壁钻杆的制造材料对钻柱所需的转盘(或顶驱)扭矩或地面扭矩的影响较大，本发明的薄壁钻杆包括接头和管体(优选管体，包括薄壁钻杆的管体)优选为抗疲劳断裂和耐磨损的合金钢的管体，为了得到更好的钻井效果，本发明的管体所采用的合金钢的冲击功优选不小于50J，硬度优选不大于HRC27，屈服强度优选为551.6MPa～930.7MPa。