杆磨损防护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种杆磨损防护装置，该装置具有至少一个固定到其钻杆上的磨损垫组件；并且涉及一种形成至少一个磨损垫组件的方法。
【背景技术】
[0002]已知的是经由焊接上的垫为反井钻(raise bore drill)提供磨损保护，或者经由在轴向上加工凹槽到轴内，随后轴通过硬面焊接或者粒状硬质合金焊接进行回填而为反井钻提供磨损保护(参见图1)。这种现有的杆磨损保护方法在制造过程中都使用过度局部热量。这种局部热量引起高热水平，损害杆的完整性，从而造成过早失效。此外，类似于“潜孔”勘探钻头，按压硬质合金球齿到钻杆上的先前的试验已经失败，这是因为随后打开所钻孔的轴的烧曲允许球齿掉落下来。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，用于反井钻的杆防护装置包括至少一个固定到钻的钻杆上的磨损垫组件，该至少一个磨损垫组件包括固定到至少一个磨损垫上的至少一个耐磨损材料体。
[0004]在另一个实施例中，形成用于保护装置的磨损垫组件的方法包括提供至少一个耐磨损材料体的步骤。所述至少一个耐磨损材料体被连接到保护材料，以形成至少一个磨损垫组件。至少一个磨损垫组件被附接到所述装置，并且所述至少一个磨损垫组件被固定到所述装置，以保护其免受磨损。
[0005]当结合附图阅读上述概要以及以下对实施例的详细描述时，将会更好理解。应当理解的是，所描绘的实施例不限于所示的精确布置和手段。
【附图说明】
[0006]图1是已知的反井钻的透视图。
[0007]图2是用于反井钻的杆防护装置的实施例的透视图。
[0008]图3是图2的杆防护装置的顶视图。
[0009]图4是沿着图3的线1-Ι的剖视图。
[0010]图5是图4的区域B的放大图。
[0011]图6是沿着图3的线I1-1I的剖视图。
[0012]图7是图6的区域D的放大图。
[0013]图8是杆防护装置的另一个实施例的顶视图。
[0014]图9是杆防护装置的磨损垫组件的顶视图。
[0015]图10是沿着图9的线II1-1II的剖视图。
[0016]图11是沿着图9的线IV-1V的剖视图。
[0017]图12是本实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]参照如图2，示出装置10，其可以是具有可保护部分的反井钻或者其它装置。该钻具有驱动杆12。驱动杆12在其上端14具有锥形螺纹开口，以提供螺纹连接到钻管(未示出)。钻杆作为稳定单元，切割组件(未示出)能够安装到钻杆的下端16上。钻杆可由例如KSA30(改良的AISI:4340)的钢制造，所述钢被指定不可暴露在任何局部加热之下，诸如焊接。
[0019]钻杆12具有轴向长度18和多个磨损垫组件20，该多个磨损垫组件20沿着轴向长度18延伸并且绕钻杆周向间隔。如图2和3所示，钻杆12包括多个腔体22，用于接收多个磨损垫组件20。
[0020]参照图4和5，每个磨损垫组件20包括固定到一个磨损垫30上的至少一个耐磨损材料体24。耐磨损材料24可以是硬质合金，例如碳化钨或者陶瓷。耐磨损材料24也可以是橡胶与硬质合金或其它材料的组合物。也可以是通过铸造的方法将硬质合金与诸如钢、白铁等的铁金属结合的复合材料。取决于材料的等级，耐磨损材料为组件提供改善的磨损寿命、抗冲击性和硬度的益处。但是应当理解，可以使用其它的耐磨损材料。
[0021]如图6和7所示，磨损垫30附接到钻杆12上并接收至少一个耐磨损材料体24。如图8所示，能够将多个耐磨损材料体24固定到单个磨损垫。还应当被理解的是，每个耐磨损材料体24能够附接到单个磨损垫。
[0022]磨损垫30由保护材料制成，诸如橡胶、氯丁橡胶、聚合物或合成橡胶。垫30被连接至稳定杆，以防止钻杆的直径磨损，并在提升反井切割头时帮助稳定反井切割头(未示出)。
[0023]使用氯丁橡胶和其它柔性保护材料是由于它们的结合方法、冲击吸收特性和在冲击和轴挠曲/移动期间的能量分散，因此减少了应力到硬质合金组件的能量。该垫允许一些延展，从而限制了碳化物破裂的风险。
[0024]磨损垫组件20在结合到钻杆上之前被制造出来。组件20包括具有被模制成一样的硬质合金部件(将在文中进一步描述)的氯丁橡胶或者橡胶垫30。垫30具有20mm到200mm的厚度。
[0025]如图9-11所示，硬质合金部件24具有上表面26和下表面28。再次参见图5_7，上表面26被定位于暴露到钻孔。如将在此进一步描述，下表面28被附接到磨损垫30，在磨损垫30的顶侧32处。
[0026]材料层36，例如，未固化的橡胶能被固定到磨损垫30的底侧34。该层36有助于氯丁橡胶到钻杆的钢表面的结合技术。
[0027]参照图12，示出了形成用于保护装置的磨损垫组件的方法50。在步骤52中，通过提供诸如硬质合金的耐磨损材料体形成磨损垫组件。所述硬质合金被喷砂并清洗，以去除所述硬质合金的油污。然后，施加粘结剂底层涂料层，诸如开姆洛克胶205 (洛德公司，卡里，美国北卡罗来纳州)，随后施加粘结剂层38，开姆洛克胶220 (洛德公司，卡里，美国北卡罗来纳州)。
[0028]在下一步骤54中，通过下列方法将耐磨损材料24连接到磨损垫30:通过化学结合耐磨损材料24到磨损垫30，或者硬化，即:将粘结剂涂覆的硬质合金部件置于模具中硬化，并且然后将氯丁橡胶或橡胶微珠加入到模具中。然后，硬质合金和氯丁二烯橡胶被热压，以模制组装的垫。应当理解，可以用单个磨损垫模制多个硬质合金部件。然而，也能用磨损垫模制单一的硬质合金。磨损垫30也能施加有未固化的橡胶层36。
[0029]在步骤56中，钻杆12的腔体22用于准备接收磨损垫组件。通过喷砂和去油污制备钻杆的腔体的表面。施加粘结剂底层涂料层，比如开姆洛克胶205 (洛德公司，卡里，美国北卡罗来纳州)。为了制备所模制的磨损垫组件的附接，粘合剂层40，开姆洛克胶220(洛德公司，卡里，美国北卡罗来纳州)，于是被施加到腔体的表面或磨损垫30的下表面。
[0030]在步骤58中，通过在每个腔体中插入磨损垫组件，磨损垫组件20被附接到装置。随后，所附接的磨损垫组件被压缩，以将所附接的磨损垫组件安装到钻杆，例如，通过用同诸如尼龙的材料包裹钻杆和磨损垫组件。
[0031]在步骤60中，通过使磨损垫组件遭受低压低温条件，磨损垫组件被固定地安装到钻杆上。例如，在大约50°C到大约350°C的温度和大约1到大约15个大气压的压力下，完成将杆防护装置附接到钻杆的过程。
[0032]通过使用需要低/零热量附接磨损保护的产品，提高了钻杆的总体寿命。另外，通过将硬质合金合并到组件中，获得进一步磨损改进的特性。
[0033]虽然已经针对本发明的实施例的相关特殊方面描述本发明的实施例，但对本领域技术人员而言，许多其它变型、修改以及其它用途都是显而易见的。因此优选的是，本公开不受此处的具体实施例限制，而是仅由所附的权利要求书限制。
【主权项】
1.一种形成用于保护装置的磨损垫组件的方法，所述方法包括步骤: 提供至少一个耐磨损材料体； 将所述至少一个耐磨损材料体连接到保护材料，以形成至少一个磨损垫组件； 将所述至少一个磨损垫组件附接到所述装置；以及 将所述至少一个磨损垫组件固定到所述装置，以保护所述装置免受磨损。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述耐磨损材料体选自以下项组成的组:硬质合金、陶瓷或者其它材料及其组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述硬质合金是碳化钨。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述耐磨损材料体在连接之前被涂覆粘合剂。5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述保护材料选自以下项组成的组:橡胶、氯丁橡胶、聚合物或者合成橡胶。6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述保护材料具有大约20mm至大约200mm的厚度。7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述连接步骤包括将所述耐磨损材料体和保护材料插入到模具中，并且进行热压，以形成组装的磨损垫。8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述连接步骤包括化学结合所述耐磨损材料体和保护材料。9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，多个耐磨损材料体被固定到所述至少一个磨损垫上。10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，固定所述至少一个磨损垫组件到所述装置的步骤包括将多个磨损垫组件固定到所述装置。11.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，在将所述至少一个耐磨损垫组件附接到所述装置之前，将未固化的橡胶层施加到所述至少一个磨损垫的下侧上。12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，在将所述至少一个磨损垫组件附接到所述装置之前，所述装置被涂覆粘合剂涂层。13.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，固定所述至少一个耐磨损垫组件的步骤包括使所述装置和所附接的至少一个磨损垫组件经受50-350°C的温度和1-15个大气压的压力。14.一种用于装置的杆防护装置，所述杆防护装置包括根据权利要求1至13所述的方法制造的至少一个磨损防护组件。15.根据权利要求14所述的杆防护装置，其中，所述装置是具有钻杆的反井钻，所述至少一个磨损垫被固定到所述钻杆。16.一种用于反井钻的杆防护装置，所述杆防护装置包括至少一个磨损垫组件，所述至少一个磨损垫组件用于固定到所述钻的钻杆，以保护所述钻杆免受磨损，所述至少一个磨损垫组件包括连接到保护材料的至少一个耐磨损材料体，其中，所述耐磨损材料体和所述保护材料中的每一个都是独立地如在权利要求1至13中的任一项中所限定的那样。17.一种反井钻，所述反井钻包括根据权利要求14或16所述的杆防护装置，其被固定到所述钻的所述钻杆。
【专利摘要】一种用于反井钻的钻杆的杆防护装置，包括可附接到所述装置上的至少一个磨损垫。至少一个耐磨损材料体与所述至少一个磨损垫连接，以形成磨损垫组件。所述磨损垫组件被固定地安装到钻杆。一种形成用于保护装置的磨损垫组件的方法，该方法包括提供至少一个耐磨损材料的步骤。所述至少一个耐磨损材料体被连接到保护材料，以形成至少一个磨损垫组件。至少一个磨损垫组件被附接到所述装置，并且所述至少一个磨损垫组件被固定到所述装置，以保护其免受磨损。
【IPC分类】E21B10/28, E21B17/04, E21B7/28
【公开号】CN105339581
【申请号】CN201480032363
【发明人】诺埃尔·柯比, 安德鲁·巴尔内斯
【申请人】山特维克知识产权股份有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年6月6日
【公告号】CA2912510A1, EP3004515A2, US20160130887, WO2014195918A2, WO2014195918A3