[发明专利]使用石墨烯的井下管件的摩擦和磨损减少

权利要求书

1.一种减少可定位在井筒中的钻井设备的摩擦的方法，所述方法包括：

提供具有含内表面的孔的外部管状构件；

将第一润滑剂层施加至所述外部管状构件的所述内表面的至少一部分；

将所述外部管状构件定位在所述井筒的至少一部分中；

提供包括具有外表面的内部构件的钻井总成，所述内部构件具有与所述外部管状构件的中心纵向轴线对齐的中心纵向轴线；

将第二润滑剂层施加至所述内部构件的所述外表面的至少一部分；

将所述内部构件插入所述外部管状构件的所述孔中；

通过所述钻井总成的所述孔来提供钻井液；

使所述内部构件相对于所述外部管状构件旋转；

测量在所述外部管状构件与所述内部构件之间的机械磨损和摩擦中的至少一个的指标；

确定所述所测得的指标超过预先确定的阈值水平；以及

响应于确定所述所测得的指标超过所述预先确定的阈值水平来触发后续操作，其中所述后续操作包括增加悬浮在所述钻井液中的石墨烯的浓度。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一润滑剂层和所述第二润滑剂层中的至少一个包括石墨烯。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述外部管状构件是管状套管、衬管或立管，并且所述内部构件是钻井管件或钻井工具。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述指标是悬浮在所述钻井液中并且对应于所述外部管状构件与所述内部构件中的至少一个的一种或多种预先确定材料的浓度。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述指标指示在所述内部构件与所述外部管状构件之间形成的转矩的量。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述指标指示所述外部管状构件与所述内部构件中的至少一个的一个或多个机械尺寸。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述后续操作引起所述所测得的指标落到所述预先确定的阈值水平之下。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述后续操作包括：

从所述孔抽出所述内部构件；

将第三润滑剂层施加至所述外表面；以及

将所述内部构件重新插入所述孔中。

9.如权利要求1所述的方法，其中将第一润滑剂层施加至所述内表面和将第二润滑剂层施加至所述外表面中的至少一个包括：

使石墨烯悬浮在液体中以形成石墨烯悬浮液；以及

将所述悬浮液施加至所述内表面和所述外表面中的至少一个。

10.如权利要求1所述的方法，其中将第一润滑剂层施加至所述内表面和将第二润滑剂层施加至所述外表面中的至少一个包括：

将石墨烯施加至所述内表面和所述外表面中的至少一个。

11.一种用于减少可定位在井筒中的钻柱的摩擦的系统，所述井筒包括具有含内表面的孔的外部管状构件的至少一部分以及施加至所述外部管状构件的所述内表面的至少一部分的第一润滑剂层；所述系统包括：

钻井总成，其包括：

内部构件，所述内部构件具有外表面和在所述外表面上的第二润滑剂层，所述内部构件具有与所述外部管状构件的中心纵向轴线对齐的中心纵向轴线，并且所述内部构件可插入所述外部管状构件的所述孔内；

机械磨损监测器，所述机械磨损监测器被配置来执行包括以下的操作：

测量在所述外部管状构件与所述内部构件之间的机械磨损和摩擦中的至少一个的指标；

确定所述所测得的指标超过预先确定的阈值水平；以及

响应于确定所述所测得的指标超过所述预先确定的阈值水平来触发后续操作，其中所述后续操作包括增加悬浮在所述钻井液中的石墨烯的浓度。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述第一润滑剂层和所述第二润滑剂层中的至少一个包括石墨烯。

13.如权利要求11所述的系统，其中所述外部管状构件是管状套管、衬管或立管，并且所述内部构件是钻井管件或钻井工具。

14.如权利要求11所述的系统，其中所述机械磨损监测器包括传感器，所述传感器具有响应于悬浮在钻井液中并且对应于所述外部管状构件与所述内部构件中的至少一个的一种或多种预先确定材料的所检测浓度而变化的输出，并且其中所述指标是基于所述输出。