[发明专利]具有可替换的工具接头的钻管

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月13日提交的美国临时专利申请61/534,359的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于钻机的钻柱。

背景技术

钻机常用于建筑、采矿以及石油和天然气行业，以通过钻柱形成穿过地层的钻孔。存在用于通过钻柱穿过地层钻出钻孔的许多不同类型的钻机。其中的某些钻机是可移动的，而另外的钻机是固定的。在美国专利No.3,245,180，No.3,692,123，No.3,708,024，No.3,778,940，No.3,815,690，No.3,833,072，No.3,905,168，No.3,968,845，No.3,992,831，No.4,020,909，No.4,295,758，No.4,595,065，No.5,988,299，No.6,672,410，No.6,675,915，No.7,325,634，No.7,347,285和No.7,413,036中公开了可移动钻机和固定钻机的示例，以上专利的全部内容如在文中充分陈述一样通过引用并入本文。

一种钻机包括由平台支承的塔状部以及能够沿着塔状部移动的旋转头部。该钻机通常包括延伸穿过该平台的平台衬套。在美国专利No.4,943,302和No.5,413,415以及美国专利申请No.20030155769中能够发现关于平台衬套的更多信息，以上专利以及专利申请的全部内容如在文中充分陈述一样通过引用并入本文。

钻柱通常包括一个或更多个钻管，并且每个钻管均包括连接至工具接头的钻管本体。钻柱使钻孔形成至比单个钻管本体的长度更大的深度。钻管本体的长度通常处于大约20英尺至大约40英尺之间。大多数钻管本体由诸如钢之类的金属材料的中空且厚壁的管材制成。可以使用许多不同类型的钢，例如，低碳钢或另一合金钢。在美国专利No.4,279,850，No.4,380,347，No.4,487,229，No.4,492,666和No.5,709,416中能够发现关于钻柱和工具接头的更多信息，以上专利的全部内容如在文中充分陈述一样通过引用并入本文。

在典型布置中，凸形工具接头和凹形工具接头定位在钻管本体的相对端处，其中，凸形工具接头包括螺纹销，而凹形工具接头包括螺纹套筒。然而，应当注意，某些钻管包括位于相对端处的凸形工具接头，而其他钻管包括位于相对端处的凹形工具接头。定位在钻管本体的相对端处的工具接头的类型取决于许多不同的因素，例如，用来形成钻孔的钻机的类型以及钻探应用。

工具接头通常由诸如钢或合金钢之类的金属材料精密加工而成。工具接头可以与钻管本体成为一体件，或者它们可以为以能够反复移除的方式连接至钻管本体的单独件。例如，凸形工具接头和凹形工具接头可以通过利用焊接以能够反复移除的方式联接至钻管本体。

在一个示例中，第一钻管的螺纹销螺纹连接至第二钻管的螺纹套筒，并且第一钻管的螺纹套筒螺纹连接至第三钻管的螺纹销。以此方式，第一钻管、第二钻管以及第三钻管连接在一起。

在某些示例中，销的螺纹和套筒的螺纹均为右旋螺纹，而在其他示例中，销的螺纹和套筒的螺纹均为左旋螺纹。在美国专利No.1,769,381，No.3,186,501，No.3,645,328和No.4,422,507中能够发现关于右旋螺纹和左旋螺纹的更多信息，以上专利的全部内容如在文中充分陈述一样通过引用并入本文。与右旋螺纹和左旋螺纹有关的更多信息也能够在文中引用的其他参考文献中的某些参考文献中发现。

在操作中，钻柱连接至旋转头部并且延伸通过平台衬套。钻柱响应于旋转头部的运动而相对于塔状部移动。钻柱的钻管中的一个钻管操作地连接至钻地钻头。钻柱向钻地钻头提供流体以促进其钻透地层的能力。因此，钻柱包括能够操作地连接至钻地钻头的钻管。响应于随着旋转头部使钻柱和钻地钻头旋转并响应于由旋转头部施加的载荷迫使它们向下穿过平台衬套和地层而形成钻孔。因此，钻柱不仅将旋转扭矩、下拉载荷和回拉载荷从钻机的旋转头部传递至钻头，还使整个钻柱延伸至设计的钻孔深度。

钻柱为可消耗部件，因为其在使用期间经历相当大的磨损和碎裂。在大多数情况下，工具接头经历磨损和碎裂，但钻管本体仍是可用的。在这种情况下，将钻管从钻柱移除，并且以另一工具接头替换该工具接头。在其他情况下，将钻管从钻柱移除，并且对工具接头进行修理以使其能够被重新使用。