[发明专利]用于钻杆组件的超低摩擦覆层

权利要求书

1.一种用于地下旋转钻进操作的覆层钻杆组件，其包括：

具有暴露外表面的主体组件，该主体组件包括连接于井底钻具组件的钻柱或连续油管，以及

在主体组件暴露外表面的至少一部分上的超低摩擦覆层，其中超低摩擦覆层的摩擦系数小于或等于0.15。

2.权利要求1的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层选自无定形合金，非电解镍-磷复合材料、石墨、MoS₂、WS₂、富勒烯基复合材料、硼化物基金属陶瓷、准结晶材料、金刚石基材料、金刚石状碳(DLC)、氮化硼、以及它们的组合。

3.权利要求2的覆层钻杆组件，其中金刚石基材料是化学气相沉积(CVD)金刚石或者多晶金刚石复合片(PDC)。

4.权利要求1的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层是金刚石状碳(DLC)。

5.权利要求4的覆层钻杆组件，其中金刚石状碳(DLC)选自ta-C、ta-C:H、DLCH、PLCH、GLCH、Si-DLC、Me-DLC、N-DLC、O-DLC、B-DLC、F-DLC和它们的组合。

6.权利要求1的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层提供低于1J/m²的表面能来减轻在地下旋转钻进操作中的岩屑的粘连或者泥包。

7.权利要求6的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层提供低于0.1J/m²的表面能.

8.权利要求6的覆层钻杆组件，其中在主体组件外露表面的至少一部分上的超低摩擦覆层提供了大于400VHN的硬度，用于在使用了水基泥浆和螺旋稳定器的页岩中进行钻进。

9.权利要求1的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层的水接触角大于60度。

10.权利要求9的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层的水接触角大于80度。

11.权利要求1的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层包含单个超低摩擦覆层或者两个或更多超低摩擦覆层。

12.权利要求11的覆层钻杆组件，其中两个或更多超低摩擦覆层是基本上相同或者不同的超低摩擦覆层。

13.权利要求11的覆层钻杆组件，其中单个超低摩擦覆层的厚度以及两个或更多超低摩擦覆层中各层的厚度范围为0.5微米到5000微米。

14.权利要求11的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层进一步包含一个或者多个缓冲层。

15.权利要求14的覆层钻杆组件，其中一个或者多个缓冲层插入到主体组件外表面和单个超低摩擦层之间或者两个或多个超低摩擦层之间。

16.权利要求14的覆层钻杆组件，其中一个或多个缓冲层选自硅、钛、铬、钨、钽、铌、钒、锆或铪的单质、合金、碳化物、氮化物、碳氮化物和氧化物。

17.权利要求1的覆层钻杆组件，其中钻柱包括一个或多个部件，所述部件选自钻杆、钻具接头、钻柱和井底钻具组件之间的过渡管以及它们的组合。

18.权利要求1的覆层钻杆组件，其中井底钻具组件包含一个或多个部件，其选自：稳定器，可变径稳定器，回拉扩孔器，钻铤，挠曲钻铤，旋转可控钻具，牙轮扩眼器，减震器，井下动力钻具，随钻测井(LWD)工具，随钻测量(MWD)工具，取心工具，下扩孔器，扩眼器，定中心器，涡轮，弯套，弯曲钻具，钻进震击器，加速震击器，转向附件，下击器，扭矩降低工具，漂浮附件，打捞工具，打捞震击器，冲洗管，测井工具，观察工具附件，这些部件的无磁性对应物，这些部件的相关外部连接，和它们的组合。

19.权利要求1的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层的动摩擦系数不低于该超低摩擦覆层静摩擦系数的50％。

20.权利要求19的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层的动摩擦系数不低于该超低摩擦覆层静摩擦系数的约80％。

21.权利要求1的覆层钻杆组件，其中超低摩擦覆层的动摩擦系数大于或者等于该超低摩擦覆层静摩擦系数。

22.权利要求1的覆层钻杆组件，其中主体组件外露表面至少一部分上的超低摩擦覆层阻止或者延迟了钻柱弯曲的开始。