[发明专利]钻杆元件和相应的钻管

说明书

技术领域

本发明涉及石油或者天然气矿床的勘探开发领域，在所述领域中，使用转动使钻杆，所述转动式钻杆由按照钻井操作要求首尾相连地组装在一起的管和可选的其它管状部件构成。本发明更特别地涉及一种连接部件，所述连接部件设置有联接件，所述联接件能够自由转动，以有助于整个钻杆在井眼中转动。当在井眼中使用钻杆时，那些连接件允许减小钻杆的摩擦阻力。

更特别地，本发明涉及一种用于钻井设备的转动件（诸如管）的异形部件，所述异形部件布置在转动管柱中。

背景技术

与钻杆的其它部件（钻铤、钻杆护箍等）相关联的这些管柱可能尤其允许实施偏斜钻井操作，也就是说，实施钻井操作，在所述钻井操作中，在钻井期间相对于竖直或方位角方向的倾角可变化。如今，偏斜钻井操作可以抵达从大约2千米至8千米的深度并且实现从大约2千米至15千米的水平距离。

在实际上包括水平部分的偏斜钻井操作的情况中，在钻井期间因管柱在井中转动而产生的摩擦转矩可能达到非常高的值。摩擦转矩对所使用的设备或者钻井目标构成考验。而且，考虑到在井眼中（尤其是在相对于井眼的竖直方向倾斜很大的部分中）产生的碎屑的沉淀，由钻井操作所产生的钻井碎屑的上升经常非常困难。这导致对井的清洁差并且使得井眼内部中的管柱的管与管和井壁之间的接触表面之间的摩擦系数同步增大。

文献US6032748描述了一种钻杆护箍，所述钻杆护箍具有两个半壳和弹性体材料的叶片，以用于安装在钻杆的普通部分上。文献US6655477描述了一种减小摩擦单元，所述减小摩擦单元具有用于钻管的滚柱轴承或者流体轴承。文献US6739415描述了一种用于保护钻管的联接件，所述联接件包括与钻管的管箍相接触的低摩擦轴承和位于内壁中的纵向槽。

文献FR2760783提出了一种用于钻管的成形件，其具有联接件，所述联接件与井眼壁相接触并且可以就转动而言保持静止但却能够相对于壁和带槽部分滑动，所述带槽部分允许要被致动的钻井流体流动。

在文献FR2927936和FR2927937中已经取得了本申请人旨在获得坚固钻杆的研究成果。那些类型的装置在致动钻井流体在井眼中在钻井设备周围流动方面令人满意。为了能够实现钻井深度和水平偏移量增大，本申请人尝试减小钻管在井眼中转动和平移期间存在的摩擦。发明内容

本发明旨在改善这种状况。

一种钻杆元件用于在钻井流体在钻杆元件周围并且沿着从井眼底部朝向地表延伸的方向流动的情况下钻出井，所述钻杆元件包括构件和安装成用于围绕构件转动的联接件。联接件包括至少两个抵接区域，用于在钻井期间抵靠在井壁上。每个抵接区域均在外部设置有至少一个抵接部分，所述至少一个抵接部分的外径大于钻杆元件的其它部分的直径。每个抵接区域均具有通过回转产生的凸圆形形状，所述每个抵接区域均轴向远离至少一个其它抵接区域。联接件包括设置在两个抵接区域之间的中间区域。开口设置在联接件与构件之间，以用于使得钻井流体在联接件与构件之间流动，从而形成流体轴承。联接件相对于构件自由转动。开口至少对应于存在于联接件与构件之间的环形间隙，以允许联接件围绕构件转动。

在一个实施例中，开口可以与多个孔流体连通，所述多个孔沿着圆周分布并且布置在联接件中、在外表面与内表面之间。由此促进流体轴承的供应。

在一个实施例中，至少一个孔可以开口于在外表面的一部分中，所述一部分的直径小于抵接区域的直径，优选地开口于中间区域的一区段中。在这种构造中，孔开口于一区域中，该区域的压力相对于沿着联接件在其它水平高度处的泥浆的压力更低。压力更低的区域加速已经引入到构件与联接件之间的泥浆沿着孔的方向流动并且更加一般地按照平行于压力梯度的路径流动。

在一个实施例中，联接件的中间区域的直径可以小于抵接区域的直径，优选地比抵接区域的直径小5%至10%。特别地，中间区域可以形成具有联接件的最小外径的区域。

在一个实施例中，联接件可以具有端部，所述端部的直径小于抵接区域的直径，并且特别地，所述联接件的两个轴向端部的直径都小于抵接区域的直径。

在一个实施例中，联接件可以包括至少一条钻井流体分配通道，所述钻井流体分配通道设置在联接件的内表面上。减小了金属与金属的接触。钻井流体对联接件围绕构件的转动起到润滑作用。

在一个实施例中，通道可以包括至少一个螺旋形部分，优选地包括两个螺旋形部分，其中，一个螺旋部分向左侧定向而另一个螺旋部分向右侧定向。联接件的转动有助于流体的分配。