[发明专利]带器械的钻柱元件

说明书

技术领域

本发明涉及钻柱元件以及由这类元件构成的钻柱。

背景技术

这种元件用于钻井领域、特别是石油钻井领域中，用以形成从井面延伸到井底的钻柱。

这些元件尤其包括钻杆(英文为“drill pipes”)、重型钻杆和钻环(英文为“drill collars”)。美国石油协会(API)的技术规格例如确定这种元件。

在钻井过程中，新的元件对接于钻柱中已有的元件，以延长钻柱并更深地继续钻探。

通常，测量装置布置在钻柱中，用以测量有关钻井、其周围环境或钻柱本身的某些物理量。这些装置可以是各种各样的，尤其布置在钻柱下端附近。

在某些情况下，存储系统可被连接于测量装置，以记录测量结果。

电能是测量装置和存储系统工作所必需的。

因此，通常，电池和/或涡轮型电力发电机添加于测量装置。必要时，涡轮由流经过钻柱元件的钻井液流驱动转动。

另一方面，适合使进行的测量的结果被传输到钻井面，而整个钻柱无需提升到钻井面。

为此，可使用遥测装置，其布置在井中。例如，可使用极低频电磁装置。

也可以调节在钻柱内流动的钻井液的流量，以便在井面可检测其压力变化和/或流量变化。

无论是用于供给电能还是用于提取测量数据的普通装置，都具有多种公知的缺陷，尤其是这些缺陷与遇到的载荷强度、不同元件沿钻柱彼此连接的复杂性、以及每一次新的元件附接于结构有关。

最后，传输电能和测量信号的一种简单方式是使用有线导电元件。因此，已提出过不同的装置用于在钻柱元件中接纳这些导电元件。

但是，这些装置应适应某些要求，例如，元件彼此间易于可逆装配、抗扭载荷、抗挠曲载荷、抗压缩载荷或抗拉伸载荷、抗突然冲击和抗振动又或抗钻井液腐蚀。

US 2006/0225926提出配有缆线的钻柱元件。

钻柱元件制成管形。缆线时而容置在设于管壁中的通道内，时而布置在管内靠于该壁上。电磁耦合元件布置在管的纵向端部附近，用于将数据从所述缆线传输到钻柱中相邻的一类似管的缆线。缆线由管形护套保护，护套例如通过液压成形紧贴在管的内壁上。这种护套显示出制造困难且实施成本高。

在US 2005/0092499和US 4095865中，制成管状的钻柱元件配有布置在保护导管内的缆线元件。保护导管制成护套形，护套布置靠在管的内壁上，以沿管按螺旋构形延伸。护套通过布置在管的端部并与管的中轴线平行地延伸的通道，插入到管内。这种螺旋形状赋予缆线良好的强度，尤其是抗拉伸载荷和抗压缩载荷的强度。

这种布置在从螺旋形布置到孔的直线形布置的过渡部引起应力集中。此外，使护套以螺旋状成形是不容易的。

发明内容

本发明旨在改进这种情况。为此，本发明提出一种钻柱元件，其具有伸长形管体，伸长形管体限定在纵向上具有至少一个回转部分的内表面，且伸长形管体具有设在该伸长形管体中的第一孔，第一孔的第一端部通到所述回转部分上，第一孔在所述第一端部附近具有在相交部位相交于内表面的纵向轴线，其特征在于，所述纵向轴线在经过回转部分的中轴线并包含相交部位的第一平面中的投影形成数值非零的第一角，且在所述相交部位与内表面相切的第二平面中的投影形成数值非零的第二角。

由于钻柱元件的这种特殊布置，护套或导管或任何其它柔性伸长形元件可穿过第一孔被引入到圆柱形空腔中。护套看起来仅由于孔的形状和位置而被赋予支承在纵向中央孔腔的壁上的螺旋形状。

另外，缆线在其被容置在贯通导管中的部分及其在中央孔腔中自由延伸的相邻部分之间具有连续形态。因此，缆线尤其通过去除在现有技术的构型中在该处存在的弯曲区域，而具有较好的抗钻探力强度。

还提出由上述类型的元件对接而形成的钻柱。

本发明的作为补充或替换的可选特征如下所述：

-所述伸长形管体在其至少一个纵向端部具有接合部分，接合部分用于同另一钻柱元件相配合且具有基本横向布置的支承面，并且，由所述第一孔和第一附加孔形成的组的至少一个构件通到支承面上。

-所述第一孔通到伸长形管体的在外部敞开的周边凹口中。

-所述第一附加孔通到所述周边凹口中。

-第一附加孔通到支承面上和所述第一孔中。

-所述第一孔通到周边凹口中。

-接合部分还具有基本横向地布置的附加支承面，所述组中的另一构件通到该附加支承面上。

-所述支承面布置在阳式接合部分的自由端部，或者布置成阴式接合部分的内凸肩的形式。