稳定器安装芯轴以及在钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件上形成稳定器安装芯轴 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将稳定器安装至在用于石油、天然气、地热以及其他应用的钻井的构造中使用的管件和设备的安装芯轴。更特别地，本发明涉及用以安装用于钻探和完成的管件稳定作用且可以适于用作旋转类型或非旋转类型的稳定器的安装芯轴，并且其降低了钻台的高度和硬度同时还减小了摩擦、管件本体磨损、应力集中以及振动。
【背景技术】
[0002]当钻探涉及石油、天然气、地热或类似物的井孔时，会遇到很大程度上取决于钻井几何形状和所使用的钻探流体类型的多个问题。可能遇到的问题的示例包括但不限于:高转矩、高拖曳力、套管磨损、钻杆管本体以及钻杆管钻具接头磨损以及热裂纹、振动、关于高应变率变形的旋转粘滑以及过大的环形钻探流体摩擦压力。
[0003]目前，使用旋转钻杆管橡胶以有助于解决这些问题中的某些问题。然而，这些橡胶的使用会加剧其他问题，例如，钻杆管橡胶易于具有一定程度上的受限的滑动阻力，并且当针对每个钻杆管接头使用两个或更多个钻杆管橡胶时，这些钻杆管结构会聚成一团并且出现钻探问题。非旋转类型的钻杆管保护器也可以被使用并且在减小转矩以及套管和钻杆管钻具接头磨损方面是有效的，然而该非旋转类型的钻杆管保护器易于滑动并且会在通常使用的金属止挡衬圈处产生应力集中。
[0004]直接安装到钻杆管上的非旋转钻杆管保护器还会在钻杆管上产生应力集中，因为钻杆管在保护器内侧旋转时，磨料使钻杆管的外径磨损。另外，非旋转钻杆管保护器具有夹具，该夹具在使用中会变松并且甚至掉落到井孔中。此外，这些工具会在其所安装至的管件上滑动并且卡住井孔中的组件。
[0005]能够使用的另一产品是提高性能的钻杆管附属件。该钻杆管附属件具有在一定程度上与金属阿基米德螺旋栗类似的外观并且被旋拧到钻杆管上。尽管该产品总体上具有良好的多面性能，但是极其昂贵的，并且该产品具有增大了钻杆管钻台的高度和硬度的主要缺点，因此限制了在钻柱中能够使用的这种工具的数量。
[0006]为了降低在钻探管件上的中间管本体壁减小量，可以使用局部施用陶瓷涂层或碳素钢抗磨结。陶瓷涂层的问题是在使用中会裂开同时金属抗磨结具有增大环形流体摩擦的缺点。金属抗磨结也是昂贵的，并且抗磨结的截面形状为使得金属抗磨结产生高的不连续应力，从而增大了钻探管件疲劳失效的风险。
[0007]其他各种转矩和/或拖曳力减小类型的钻探工具是基于附属类型的并且因此增大了钻杆管钻台的高度和硬度。这限制了能够使用的工具的数量。这会损害用以实现用于钻探或完成钻井所需的转矩和/或拖曳力减小的能力。
[0008]对于钻探或操作承包商而言，通常的且理想的是在钻柱内再次定位钻探管件以便分配钻探管件的特定段所经受的疲劳状态。目前这是难以实现的，因为识别标记难以定位并且几乎总是无法阅读。
[0009]本发明的目的是提供用于钻探和完成管件稳定设备的安装芯轴，该安装芯轴在某种程度上克服上文提到的缺点，或至少对公共或工业应用提供一种有用的选择。
[0010]本发明的另一目的是提供就地模制安装系统的方法，独立的钻探和完成管件设备能够配装到安装系统上，这种方法在某种程度上克服了上文提到的缺点，或至少对公共或工业应用提供一种有用的选择。
【发明内容】
[0011]在第一方面中，本发明广义地包括用于将稳定器安装至钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的芯轴，所述芯轴包括模制的筒形本体，形成芯轴的材料具有基本成分，该基本成分是弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料中的一者。
[0012]优选地，基本成分可以是如下材料中的任一者:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一个或更多个材料的共混物。
[0013]优选地，基本成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
[0014]优选地，基本成分还包括介于2%与20%的聚四氟乙烯(PTFE)粉末。
[0015]优选地，基本成分还包括介于0.5 %与5 %之间的硅酮油。
[0016]优选地，形成芯轴的材料还具有与基本成分混合在一起的如下材料中的一者或更多者的纤维或粉末:芳族聚酰胺、玻璃、碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅、二硫化钼。
[0017]优选地，纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
[0018]优选地，基本成分还包括介于0.5 %与5 %之间的二硫化钼。
[0019]优选地，形成芯轴的材料还具有与基本成分混合的有助于消散静电的类型的添加物。
[0020]优选地，形成芯轴的材料还具有与基本成分混合的有色的染料以对芯轴着色。
[0021]优选地，芯轴的外径与介于钻柱中的物件之间的连接器的外径类似。
[0022]优选地，芯轴在每个端部处具有从筒形本体径向地向外延伸的止推台面部。
[0023]优选地，止推台面部向下且向外渐缩以在使用中在每个端部处与钻探管件或套管钻探管件或下放套管管件的外表面结合。
[0024]优选地，芯轴还包括配置成提供准确的设备识别的至少一个射频识别标签。
[0025]优选地，射频识别标签根据固定有芯轴的杆管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
[0026]优选地，射频识别标签配置成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码。
[0027]优选地，可编码的数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
[0028]优选地，芯轴还包括构造成提供在设备中积累的准确的应力历史的一个或更多个就地模制的应变计。
[0029]优选地，应变计配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物传递该数据。
[0030]优选地，芯轴的形状为使得当模制芯轴时材料的流动是最优的。
[0031 ]在第二方面，本发明广义地包括形成安装芯轴的方法，该方法包括如下步骤:围绕钻杆管钻具接头、钻杆管或套管安置模具;加热所述模具;将模制用基本材料处理成高温熔融物;将所述模制用基本材料输送至所述模具。
[0032]优选地，在将模制基本材料输送至模具的步骤中，输送经由螺旋和/或推压装置来执行。
[0033]优选地，在将模制用基本材料输送至模具的步骤中，输送经由加热的筒件或绝缘的管线来执行。
[0034]优选地，形成稳定器的方法还包括在加热模具以及输送模制用基本材料之前的确保了模具被适当地开口的附加的初始步骤。
[0035]优选地，形成稳定器的方法还包括在输送模制基本材料期间的附加的步骤，所述附加的步骤为对模具中的开口应用抽真空以有助于基本成分的流动和布置。
[0036]优选地，形成稳定器的方法还包括附加的初始步骤，所述附加的初始步骤选择如下中的一者作为用于基本材料的主要成分:弹性体、半晶质聚合物或无定形聚合物、热固性材料或交联材料。
[0037]优选地，形成稳定器的方法还包括具有附加的初始步骤，所述附加的初始步骤为用于基本材料的主要成分选自如下中的任一者:丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、包括高分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯的聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮以及/或这些材料中的一个或更多个材料的共混物。
[0038]优选地，在选择用于基本材料的主要成分的步骤中，所选择的主要成分为由具有大致15%聚氨酯或聚乙烯的聚酰胺形成的聚合物。
[0039]优选地，在选择用于基本材料的主要成分的步骤中，所选择的所述主要成分包括介于2%与20%的聚四氟乙烯粉末。
[0040]优选地，在选择用于基本材料的主要成分的步骤中，所选择的所述主要成分包括介于0.5%与5%之间的硅酮油。
[0041]优选地，形成稳定器的方法还包括在处理所述基本材料之前将专用的纤维与主要成分混合以形成基本材料的附加的初始步骤，所述纤维选自如下中的任一者或更多者:芳族聚酰胺、玻璃、碳纤维、纳米金刚石、电气石、二氧化硅、二硫化钼。
[0042]优选地，在将专门的纤维或粉末与主要成分混合的步骤中，纤维或粉末包括介于0%与30%之间的芳族聚酰胺、碳、玻璃或矿物纤维增强体。
[0043]优选地，在将专门的纤维或粉末与主要成分混合的步骤中，二硫化钼占主要成分的 0.5% 与 5%。
[0044]优选地，形成稳定器的方法还包括添加如下类型的添加物的附加的初始步骤，所述类型的添加物有助于在处理基本材料之前对基本材料进行消散静电。
[0045]优选地，形成稳定器的方法还包括在处理基本材料之前对基本材料添加有色的染料的附加的初始步骤。
[0046]优选地，在处理和输送模制基本材料的步骤中，模具和基本材料的温度被选择为使得管件的内部塑料涂层的整体性不受到影响。
[0047]优选地，多次应用该方法以在一个或更多个钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上形成多个安装芯轴，所述安装芯轴被间隔开以改变钻杆管或套管、或钻杆管或套管柱的第一阶固有频率。
[0048]优选地，该方法包括将射频识别标签安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的初始步骤，使得射频识别标签当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料内。
[0049]优选地，射频识别标签被选择为能够配置成提供准确的设备识别。
[0050]优选地，射频识别标签在被嵌入之前根据钻杆管钻具接头、钻杆管或套管的长度、重量以及级别中的一者或更多者来编码。
[0051]优选地，射频识别标签被选择为能够构造成使得使用者能够根据需要以数据的形式编码的类型的射频识别标签。
[0052]优选地，可编码的数据包括所使用的聚合物类型、检测数据中的一者或两者。
[0053]优选地，该方法包括将配置成提供了在设备中积累的应力的准确历史的一个或更多个应变计安置在钻杆管钻具接头、钻杆管或套管上的另一初始步骤，使得应变计当模制基本材料被输送时被嵌入在模制基本材料中。
[0054]优选地，应变计选自能够配置成沿至少两个方向测量应变并且通过聚合物传递该数据的类型。
[0055]优选地，该方法包括如下另外的步骤:通过可溶解物质至少部分地覆盖安装芯轴