[发明专利]钻杆柱高抗弯强比组件

说明书

本发明与钻杆柱组件有关，诸如用于石油，天然气及采矿工业和自来水工程等，特别有关其在公接头端上使用打捞颈，保持可打捞性的组件，在公接头向上的方向上使用组件，还可提高钻杆柱的抗弯强比（BSR），在尺寸上可允许使用较大而较坚固的接头。

钻铤接头的许多故障，都由弯曲应力造成，而非扭应力。美国石油学会所作BSR的定义如下：

BSR = D 4 - b 4DR 4 - d4R ]]>

式中BSR＝抗弯强比

D＝公母接头外径

d＝内孔径

b＝公接头端上母接头螺纹的螺纹牙底直径。

R＝距公扣台肩3/4英寸处的螺纹牙底直径。

BSR    2.50∶1的接头，一般被承认为平均平衡接头。但是，容许范围可在3.20∶1至1.90∶1之间变化，以钻进条件为定。由于母接头外径的磨损，比公接头内径的磨损迅速，便造成抗弯强比的相应下降。这种磨损速度的不平衡，是因为外表面在携带钻屑形成的磨粒的泥浆造成的侵蚀状态中暴露，并对内孔的孔侧面磨擦。相比之下，公接头的内径增大非常缓慢，因为通过内孔泵送的泥浆相对清洁。当抗弯强比低于2.00∶1时，接头故障开始出现。故障可能包括母接头膨胀，母接头破裂，或在最后的啮合螺纹上，母接头发生疲劳裂缝。

应注意到抗弯强比不决定于工具组件主体的内外径，而仅决定于公母接头各自的量度，或组件接头端的量度。

通常钻杆柱放进钻孔时，组件的公接头端向下，而组件的母接头端朝上。当由于许多理由中之一个，钻杆柱在钻孔中某一地点卡死时，标准操作是停止钻进作业，在卡死的第一管段的上方处，将钻杆柱分开。然后用一个打捞筒的打捞工具，连接落井物（即留在井中管段），将落井物夹抓，然后提出。夹抓件一般为螺旋夹抓件或篮式夹抓件，运转极象“中国手指”（chinese    finger）。夹抓件有内编条（wickers）和锥形外部，将夹抓件张开，把落井物放入，和打捞工具导向筒的锥形螺旋段，作松螺纹配合。提出落井物时，用导向筒中的锥形收紧夹抓件，当拉力增高时，和齿的啮合更紧。将打捞筒的打捞工具向下压，使夹抓件的锥形和导向筒中的锥形分离，然后边将打捞筒徐徐向右旋，而同时向上拉引，便可将打捞筒的打捞工具松卸。

假如不能通过拉引松解打捞工具，便常必须在卡死段上“冲洗”。“冲洗”这种方法，是开始时将若干节无接箍平口套管接头插进井中，无接箍平口套管接头的内径略大于落井物，外径小于钻井的直径。然后将冲洗管插进井中，套在钻杆上，将落井物旋转，同时作切削将形成物冲洗，试将落井物松动，使之能如上所述，用一个打捞筒的打捞工具，从井中取出。

如上所述，减小母接头的外径可降低BSR。在大钻井的条件下，认识到上述的打捞问题后，便可以使用有管接头端外径，从而有较高BSR的钻杆柱组件。但是，相当小尺寸的钻井要求较紧的公差，必须用有低BSR的小钻杆柱组件。普通的磨损或打捞操作，使BSR降低到容许限度以下，在符合上述的临界BSR数方面造成了困难。例如，在钻井的6英寸范围内，通常使用4.75英寸外径的钻铤，和组件内径为2.25英寸的相应钻杆柱，新组件只有1.85∶1的抗弯强比。这数字已小于理想操作的要求。

如下文所示，公接头内径增大时BSR增高，而当母接头外径减小时BSR迅速降低。

接头    内径    4.75英寸外径    5英寸外径    5.5英寸外径

N.C.38/3    1/2英寸2.5英寸    2.12∶1    2.62∶1    3.17∶1

I.F.    2.25英寸    1.85∶1    2.38∶1    2.84∶1

2英寸    1.80∶1    2.25∶1    2.67∶1