發(fā)明背景

相關(guān)專利申請的交叉引用

本申請要求于2014年7月18日提交的美國臨時專利申請?zhí)?2/026,399的提交日期的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述申請以引用的方式整體并入本文。

本發(fā)明的實現(xiàn)方式總體上涉及用于鉆探的部件和系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明的實現(xiàn)方式涉及鉆桿，所述鉆桿具有以下各項中的至少一項：減小的總重量、增大的強(qiáng)度或增大的抗卡頓和/或楔入性。

背景技術(shù)：

鉆探巖芯樣品(或巖芯取樣)允許出于許多不同目而對地球內(nèi)各種深度處的地下地層進(jìn)行觀察。例如，通過鉆探巖芯樣品并且測試所取得的巖芯，科學(xué)家可以確定在期望深度存在或可能存在什么物料，諸如石油、貴金屬和其他所需的物料。在某些情況下，巖芯取樣可用于提供物料和活動的地質(zhì)時間表。因此，巖芯取樣可用于確定在特定區(qū)域中進(jìn)行進(jìn)一步探索的可取性。

在鉆探相對深的井(諸如深度達(dá)數(shù)百到數(shù)千英尺的井)時，通常具有常規(guī)長度的多個鉆桿區(qū)段端對端地串聯(lián)聯(lián)接在一起以形成鉆柱。這些鉆桿區(qū)段之間的連接用緊固件(通常是帶螺紋緊固件)來進(jìn)行。鉆探相對深的井的一個限制是鉆柱重量，它當(dāng)然地隨著井深度的增加而變得越來越大。在歷史上，鉆桿區(qū)段由鋼制成為具有大致恒定的內(nèi)直徑；但是隨著現(xiàn)在所鉆探的井變深，變重的鉆柱可對組成鉆桿區(qū)段以及用于旋轉(zhuǎn)并且升高和降低鉆柱的設(shè)備強(qiáng)加疲勞負(fù)載。

為了正常地勘探區(qū)域或甚至單個場地，可能需要各個深度處的許多巖芯樣品。在許多情況下，可能從地平面以下數(shù)千英尺處取得巖芯樣品。在這類情況下，取得巖芯樣品可能需要將整個鉆柱從鉆孔中移除(或?qū)@柱起出)的耗時且昂貴的過程。在其他情況下，更快的有線巖芯鉆探系統(tǒng)可包括通過使用有線電纜和起重機(jī)來沿鉆柱前進(jìn)(或下入鉆柱和從中起出)的巖芯取得組件。

在操作中，將巖芯樣品管下入鉆柱和從中起出的時間通常保持是鉆探過程的耗時部分。一些常規(guī)有線系統(tǒng)的巖芯取得組件在由常規(guī)鉆桿形成的鉆柱中的緩慢起下速率可能由若干因素引起。例如，一些有線系統(tǒng)的巖芯取得組件可包括彈簧加載的鎖扣機(jī)構(gòu)。通常這種機(jī)構(gòu)的鎖扣可抵靠鉆柱的內(nèi)表面拖曳，并且因此減慢巖芯樣品在鉆柱中的行進(jìn)。另外地，因為鉆柱內(nèi)部可能存在鉆井液和/或地下流體，所以許多常規(guī)巖芯取得組件在鉆柱內(nèi)的移動可產(chǎn)生液體壓力，這限制巖芯樣品管可下入鉆孔和從中起出的速率。本發(fā)明鉆桿的增加的內(nèi)直徑有助于降低這些因素的影響并且提供增大的操作效率。

因此，存在對解決上述問題中的一個或多個的改進(jìn)鉆桿的需要。例如，需要以下鉆桿，所述鉆桿具有減小的總重量，同時維持彎曲和扭曲剛度以及抵抗鉆柱彎曲和扭曲的支撐或者使所述剛度和所述支撐的損失最小化，并且有效地使用可用物料來增加鉆探負(fù)載能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

應(yīng)理解，本概述并不是對本公開的全面綜述。本概述是示例性的且非限制性的，并且既非意在標(biāo)識本公開的關(guān)鍵或重要元素，也非意在限定其范圍。本概述的唯一目的在于解釋并例示本公開的某些概念，作為對以下完整且全面詳述的序言。

本發(fā)明的一個或多個實現(xiàn)方式克服本領(lǐng)域中提供有效和高效鉆探的鉆探部件、工具以及系統(tǒng)的一個或多個前述或其他問題。一方面，本發(fā)明的一個或多個實現(xiàn)方式包括抵抗中間體扭曲的帶螺紋鉆柱部件。

一方面，帶螺紋鉆柱部件包括具有母扣部分和相反的公扣部分的中空狹長主體。相應(yīng)的母扣部分和公扣部分中的每一個具有端部內(nèi)壁，所述端部內(nèi)壁具有第一內(nèi)直徑。另一方面，中空主體還包括在相應(yīng)的母扣部分與公扣部分之間縱向延伸的圓柱形中間體部分。圓柱形中間體部分具有中間體內(nèi)壁和中間體外壁，所述中間體內(nèi)壁具有可變壁直徑，所述中間體外壁具有大致恒定的外直徑。

另一方面，中間體部分的中間體內(nèi)壁可具有至少一個突出部分和多個溝槽，所述至少一個突出部分具有至少一個陽突出部或鐓粗部，所述至少一個陽突出部或鐓粗部與母扣部分和公扣部分兩者間隔開并且向內(nèi)朝向中空主體的中心縱軸線延伸，所述多個溝槽限定在中間體部分的中間體內(nèi)壁中。一方面，所設(shè)想的是，每個突出部分的至少一個陽突出部具有陽突出部內(nèi)壁面，所述陽突出部內(nèi)壁面可具有可等于或大于第一內(nèi)直徑的第二內(nèi)直徑。

在另一個示例性非限制性方面，第一溝槽可從母扣部分的遠(yuǎn)端延伸到突出部分的至少一個陽突出部的近端，并且第二溝槽可從突出部分的至少一個陽突出部的遠(yuǎn)端延伸到公扣部分的近端。在這個方面，每個溝槽可包括具有第一溝槽直徑的大致圓柱形的部分，所述第一溝槽直徑大于相應(yīng)的第一內(nèi)直徑和第二內(nèi)直徑。

本發(fā)明的示例性實現(xiàn)方式的其他特征和優(yōu)點將在以下描述中闡明，并且將部分地從描述中顯而易見，或可以通過這類示例性實現(xiàn)方式的實踐得以領(lǐng)會。可借助于所附權(quán)利要求中具體指出的儀器和組合來實現(xiàn)和獲得這類實現(xiàn)方式的特征和優(yōu)點。這些以及其他特征將從以下描述和所附權(quán)利要求中變得更加完整清楚，或可以通過如在下文中闡明的這類示例性實現(xiàn)方式的實踐得以領(lǐng)會。

附圖說明

并入本說明書并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖說明實施方案，并且連同描述一起用來解釋方法和系統(tǒng)的原理。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實現(xiàn)方式的在鉆柱中具有多個連接鉆桿的鉆探系統(tǒng)；

圖2是如本文公開的具有單個突出部分(即，陽突出部)的示例性鉆柱部件或鉆桿的剖視圖；

圖3是如本文公開的示例性鉆柱部件或鉆桿的剖視圖；以及

圖4是如本文公開的具有多個軸向間隔的突出部分(即，陽突出部)的示例性鉆柱部件或鉆桿的剖視圖。

具體實施方式

在公開和描述本發(fā)明方法和系統(tǒng)之前，應(yīng)理解，本發(fā)明方法和系統(tǒng)不限于具體的合成方法、具體的部件或特定組成。還應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語僅出于描述具體實施方案的目的并且不意圖具有限制性。

如在說明書和所述權(quán)利要求中所使用，除上下文另外明確規(guī)定之外，單數(shù)形式“一個(a)”、“一種(an)”和“所述(the)”包括復(fù)數(shù)指示物。范圍可在本文中表達(dá)為自“約”一個特定值起和/或至“約”另一個特定值。當(dāng)表示這種范圍時，另一個實施方案包括從所述一個特定值和/或到所述另一個特定值。類似地，在通過使用先行詞“約”將值表示為近似值時，應(yīng)理解具體值形成另一個實施方案。應(yīng)進(jìn)一步理解，所述范圍中的每一個的端點相對于另一個端點以及獨立于另一個端點都是有意義的。

“任選的”或“任選地”意指隨后描述的事件或情況可發(fā)生或可不發(fā)生，并且描述包括其中所述事件或情況發(fā)生的情況和其中它不發(fā)生的情況。

貫穿本說明書的描述和權(quán)利要求，詞語“包括(comprise)”和所述詞語的變化形式如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”意指“包括但不限于”并且不旨在排除例如其他添加物、組分、整數(shù)或步驟?！笆纠浴币庵浮啊膶嵗辈⑶也恢荚趥鬟_(dá)優(yōu)選或理想實施方案的指示?！爸T如”不以限制性意義使用，而是用于解釋性目的。

公開可用來執(zhí)行所公開的方法和系統(tǒng)的部件。應(yīng)理解，對于所有方法和系統(tǒng)來說，當(dāng)公開這些部件的組合、子集、相互作用、群組等時，雖然可能未明確公開這些的每個不同的個別和共同組合以及排列的具體提及，但本文特定地涵蓋并描述了其中每一個。這適用于本申請的所有方面，包括但不限于所公開方法中的步驟。因此，如果有可執(zhí)行的各種另外步驟，應(yīng)理解這些另外步驟各自可與所公開方法的任何特定實施方案或?qū)嵤┓桨附M合一起執(zhí)行。

通過參考以下隨優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述和其中所包括的實例，以及附圖及其先前和以下描述，可以更容易理解本發(fā)明方法和系統(tǒng)?，F(xiàn)將參照附圖描述本發(fā)明的一個或多個實現(xiàn)方式的不同方面。應(yīng)理解，附圖是一個或多個實現(xiàn)方式的圖解和示意性表示，并且不限制本公開。此外，雖然按被認(rèn)為對一個或多個實現(xiàn)方式有作用的比例提供了各個附圖，但是這些附圖不一定針對所有涵蓋的實現(xiàn)方式都按比例繪制。因此，附圖表示示例性比例，但是不應(yīng)從附圖中作出關(guān)于任何所需比例的推斷。

在以下描述中，闡述眾多特定細(xì)節(jié)以便提供對本公開的透徹理解。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明顯的是，本公開可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐。在其他情況下，為了避免不必要地模糊所公開的實現(xiàn)方式的各個方面，未詳細(xì)描述鉆柱技術(shù)的眾所周知的方面。

在某些方面，本公開的實現(xiàn)方式提供在使鉆柱部件的重量最小化的同時保持負(fù)載、扭轉(zhuǎn)和沖擊能力的改進(jìn)鉆柱部件。另外地，所設(shè)想的是，減小每個單獨鉆桿的重量可允許鉆探系統(tǒng)管理更多的鉆桿或取芯桿的能力隨后提高，從而提高整個鉆探系統(tǒng)的深度能力。例如，所設(shè)想的是，當(dāng)使用所公開的鉆桿時，額定2500m的鉆機(jī)可管理3250m的鉆柱。另外，所設(shè)想的是，增加鉆桿的內(nèi)直徑可允許鉆探系統(tǒng)更有效地將巖芯樣品管下入鉆柱和從中取出。

在其他的任選方面，本公開的實現(xiàn)方式維持連續(xù)的金屬外表面，并且因此避免對定位在本文所公開的鉆柱部件的溝槽中的復(fù)合襯砌造成任何磨蝕性磨損。

在其他方面，本公開的實現(xiàn)方式通過增加鉆柱部件的剛度并且因此增加鉆桿的剛度來提供更加準(zhǔn)確的鉆探結(jié)果。鑒于本公開，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，與設(shè)置在鉆柱部件中的陽突出部相關(guān)聯(lián)的增加的剛度可使鉆柱部件的剛度增加。這種增加的剛度可減少鉆柱的偏斜并相應(yīng)地減少所鉆出的孔的偏斜，從而提供更加準(zhǔn)確的鉆探結(jié)果，例如像但不限于，鉆探爆破孔時的提高的爆破效率、礦物勘探中的改進(jìn)的定向等。

本公開的實現(xiàn)方式涉及鉆探部件、工具和系統(tǒng)，所述鉆探部件、工具和系統(tǒng)提供在使鉆柱部件的重量最小化的同時抵抗中間體扭曲的帶螺紋鉆柱部件。現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖1-4，示出示例性帶螺紋鉆柱部件的實現(xiàn)方式。

一方面，帶螺紋鉆柱部件或鉆桿100包括中空狹長主體10，所述中空狹長主體10具有母扣部分20、相反的公扣部分30以及在相應(yīng)的母扣部分與公扣部分之間縱向延伸的圓柱形中間體部分40。中心縱軸線la在相應(yīng)的母扣部分20與公扣部分30之間延伸穿過中空主體10。相應(yīng)的母扣部分20和公扣部分30中的每一個具有端部內(nèi)壁22、32，所述端部內(nèi)壁22、32具有第一內(nèi)直徑d1。一方面，端部內(nèi)壁22、32可具有圍繞中心縱軸線一致地定位的大致圓柱形的形狀。在另外方面，圓柱形中間體部分40具有中間體內(nèi)壁42和中間體外壁43，所述中間體內(nèi)壁42具有可變壁直徑，所述中間體外壁43具有大致恒定的外直徑。盡管在本文中被描述為具有相同的內(nèi)直徑d1，但是所設(shè)想的是，母扣部分20的內(nèi)壁22和公扣部分30的內(nèi)壁32可任選地具有不同的內(nèi)直徑。

另一方面，中間體部分的中間體內(nèi)壁42可具有至少一個突出部分和限定在中間體部分40的中間體內(nèi)壁42中的多個溝槽60，所述至少一個突出部分具有至少一個陽突出部44或鐓粗部，所述至少一個陽突出部44或鐓粗部與母扣部分20和公扣部分30兩者間隔開并且向內(nèi)朝向中空主體10的中心縱軸線la延伸。一方面，所設(shè)想的是，至少一個陽突出部44中的每個突出部具有陽突出部內(nèi)壁面46，所述陽突出部內(nèi)壁面46可具有可等于或大于第一內(nèi)直徑d1的第二內(nèi)直徑d2。一方面，陽突出部內(nèi)壁面46可具有圍繞中心縱軸線la一致地定位的大致圓柱形的形狀。在這個方面，每個陽突出部44可在橫貫中心縱軸線la的垂直平面中具有大致環(huán)形(torodial)的形狀。

在另一個示例性方面，多個溝槽60中的第一溝槽60’可從母扣部分20的遠(yuǎn)端24延伸到至少一個陽突出部44的近端50，并且多個溝槽60中的第二溝槽60”可從至少一個陽突出部的遠(yuǎn)端52延伸到公扣部分30的近端34。在這個方面，每個溝槽60可包括具有第一溝槽直徑的大致圓柱形的部分62，所述第一溝槽直徑大于相應(yīng)的第一內(nèi)直徑和第二內(nèi)直徑。每個溝槽還可具有第一截頭錐形部分64，所述第一截頭錐形部分64從中心縱軸線la向外傾斜并且在相應(yīng)的母扣部分20的遠(yuǎn)端24與公扣部分30的近端34之間延伸到大致圓柱形部分62，并且具有大于第一內(nèi)壁直徑d1的可變內(nèi)直徑。在未示出的任選方面，每個溝槽60的大致圓柱形部分的至少一部分還可包括向內(nèi)朝向中心縱軸線la延伸的多個縱向延伸脊。

在另外方面，每個溝槽60鄰近至少一個陽突出部44的部分可包括第二截頭錐形部分66，所述第二截頭錐形部分66從中心縱軸線la向內(nèi)傾斜并且在中間體部分的大致圓柱形部分62與陽突出部內(nèi)壁面46的邊緣47之間延伸。所設(shè)想的是，第一截頭錐形部分64與第二截頭錐形部分66可具有任何期望的縱向截面形狀。在一個實例中但不旨在進(jìn)行限制，每個第二截頭錐形部分66的至少一部分在縱向截面中可以是線性的，并且可相對于橫貫中心縱軸線la的垂直平面定位成處于銳角β。一方面，銳角β可位于約0.01至約10度之間；優(yōu)選地小于約8度；并且更優(yōu)選地小于約6度。在示例性方面，銳角β的范圍可以是從約0.5至約8度、約0.5至約6度、約0.5至約5度、約1至約7度、約1至約6度、約1度至約5度、或約2度至約6度。

一方面，所設(shè)想的是，每個第二截頭錐形部分66的至少一部分在縱向截面中可以是曲線的。類似地，所設(shè)想的是，每個第一截頭錐形部分64的至少一部分在縱向截面中可以是線性的和/或曲線的。另一方面，每個第一截頭錐形部分64的至少一部分在縱向截面中可具有振幅等于第一溝槽直徑的一半的四分之一正弦波形狀。

另一方面，在每個第一截頭錐形部分64處，中空主體10的內(nèi)直徑可沿著第一縱向過渡長度l1從陽突出部內(nèi)壁面46的第二內(nèi)直徑d2過渡到第一溝槽直徑。類似地，在每個第二截頭錐形部分66處，中空主體10的內(nèi)直徑可沿著第二縱向過渡長度l2從相應(yīng)的母扣部分20和公扣部分30的第一內(nèi)直徑d1過渡到第一溝槽直徑。相應(yīng)的第一過渡長度l1和第二過渡長度l2的總和小于鉆桿的總長度的約15％，優(yōu)選地小于約12.5％，并且更優(yōu)選地小于約10％。

在各種示例性方面，多個溝槽的狹長長度可占中間體部分的狹長長度的大于60％；優(yōu)選地，占中間體部分的狹長長度的大于70％；并且更優(yōu)選地，占中間體部分的狹長長度的大于80％。

在另外方面，所設(shè)想的是，從第二截頭錐形部分66到陽突出部內(nèi)壁面46的過渡可以是倒角的。類似地，所設(shè)想的是，從第二截頭錐形部分66到中間體部分40的溝槽60的鄰接圓柱形部分的過渡可以是倒角的。

另一方面，并且如圖2和圖3所示，所設(shè)想的是，每個突出部分的至少一個陽突出部44可包括單個陽突出部，所述單個陽突出部可任選地圍繞中心縱軸線la周向延伸。可替代地，所設(shè)想的是，每個突出部分的至少一個陽突出部44可包括多個周向間隔開的陽突出部。任選地，在示例性方面，至少一個突出部分可包括單個突出部分(即，帶有至少一個陽突出部的單個軸向位置)，所述單個突出部分定位在中間體部分的期望軸向位置處。如人們根據(jù)以上公開將理解，所設(shè)想的是，母扣部分20和公扣部分30的相應(yīng)的端部內(nèi)壁22、32可有效地用作另外的內(nèi)部陽突出部或鐓粗部44’，所述內(nèi)部陽突出部或鐓粗部44’位于鉆桿100的中空主體10的相應(yīng)外端部分處。

一方面，有效地對應(yīng)于鉆柱部件中的內(nèi)部鐓粗部之間的順序的順序的突出部分(例如，帶有至少一個陽突出部44的順序的軸向位置)之間的軸向順序和/或公扣部分和母扣部分20、30、44’與順序的突出部分(例如，至少一個陽突出部44)之間的軸向順序，可反映選定的分隔距離。例如但不受限制地，當(dāng)本文中公開的鉆柱部件用作將要從中穿過的其他鉆柱部件的套管時，可相對于從中穿過的單獨的相應(yīng)鉆柱部件的狹長長度來選擇分隔距離(例如，順序的陽突出部44之間的順序和/或陽突出部與公扣部分和母扣部分20、30、44’之間的順序)并且將所述分隔距離選擇為所述狹長長度的一定百分比。例如，如果穿過鉆桿的鉆柱部件的長度是10英尺，那么選定分隔距離將小于穿過鉆桿的鉆柱部件的狹長長度的100％。在這個方面，所設(shè)想的是，選定分隔距離可對應(yīng)于以下距離：小于穿過鉆桿100的中空主體10的單獨鉆柱部件(或其他鉆柱部件)的狹長長度的約90％、小于所述狹長長度的約80％、小于所述狹長長度的約70％、小于所述狹長長度的約60％、小于所述狹長長度的約50％、小于所述狹長長度的約40％或小于所述狹長長度的約30％。在示例性方面，所設(shè)想的是，選定分隔距離的范圍可以是從約1英尺至約6英尺、并且優(yōu)選地約2英尺至約5英尺、并且最優(yōu)選地約3英尺至約5英尺。在另外示例性方面，所設(shè)想的是，選定分隔距離可小于約5英尺。

在一個實例中并且如圖4所示，第一突出部分(例如，至少一個陽突出部44的第一軸向位置)可大致定位在中間體部分40的中心處。任選地，當(dāng)至少一個突出部分包括多個突出部分(例如，至少一個陽突出部44的多個軸向間隔的位置)時，多個突出部分可沿著中間體部分40縱向地間隔開。所設(shè)想的是，間隔可大致一致地，或者間隔可根據(jù)期望變化。在示例性方面并且如圖4所示，多個突出部分可包括一對間隔的突出部分，所述一對間隔的突出部分沿著中間體部分與彼此且與相應(yīng)的內(nèi)部陽突出部或鐓粗部44’縱向等距間隔開，所述相應(yīng)的內(nèi)部陽突出部或鐓粗部44’由母扣部分20和公扣部分30的相應(yīng)端部內(nèi)壁22、32限定。在這些方面，每個突出部分可包括如本文所公開的至少一個陽突出部44。在這些方面，并且如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，多個溝槽66可包括至少一個溝槽，所述至少一個溝槽在任何兩個間隔的突出部分(例如，至少一個陽突出部44的任何兩個順序的軸向位置)、包括由母扣部分20和公扣部分30的相應(yīng)端部內(nèi)壁22、32限定的內(nèi)部陽突出部或鐓粗部44’之間延伸。

在其他方面，鉆柱部件100可在常規(guī)鉆桿上的動態(tài)負(fù)載條件下具有改進(jìn)的響應(yīng)。鋼鉆柱在壓縮和高r.p.m.下的典型動態(tài)響應(yīng)指示：來自鉆頭的轉(zhuǎn)矩脈沖負(fù)載產(chǎn)生可使鉆柱快速向上行進(jìn)和向下折回的扭轉(zhuǎn)和彎曲負(fù)載波。這種動態(tài)響應(yīng)可使脈沖負(fù)載放大約2倍至約3倍，并且這種放大可超出常規(guī)鉆桿的彈性極限。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這些負(fù)載條件下超出常規(guī)鉆桿的彈性極限可導(dǎo)致鉆柱永久扭曲和彎曲，這繼而可阻礙生產(chǎn)性鉆探或甚至使鉆柱卡在孔中。然而，這些脈沖負(fù)載通常不足以使鉆桿接頭超載。這里，使用本文描述的具有定位在中間體部分40中的陽突出部44的鉆柱部件100可允許增加部件的抗彎曲性。另外地，所設(shè)想的是，對于鉆柱部件被用作其他鉆柱部件將要穿過的套管的應(yīng)用來說，將突出部分(例如，至少一個陽突出部44的軸向位置)和/或公扣部分和母扣部分20、30、44’之間的距離間隔(即，將鉆柱部件中的內(nèi)部鐓粗部之間的距離間隔)成本文所公開的選定分隔距離，可有助于防止被用作套管的鉆柱部件和從中穿過的其他鉆柱部件的所不希望的扭曲。

在另外方面，中間體內(nèi)壁42的大致圓柱形部分62和上覆的中間體外壁62可形成具有大致恒定厚度的中間體圓柱形壁的一部分，所述大致恒定的厚度可在橫貫中心縱軸線la的平面中具有位于中間體外壁外直徑的約1％與約10％之間的截面壁厚度。另外，所設(shè)想的是，每個中間體圓柱形壁的截面壁厚度的范圍可在所述至少突出部分(例如，至少一個陽出部44的每個軸向位置)的截面壁厚度的約60％至約80％之間。

在示例性方面而非進(jìn)行限制，所設(shè)想的是，對于每個中間體圓柱形壁的約0.155英寸的標(biāo)稱截面壁厚度來說，母扣部分20和公扣部分30的相應(yīng)厚度的范圍可以是從約0.188英寸至約0.25英寸。

一方面，每個溝槽60鄰近至少一個陽突出部的內(nèi)直徑在橫向于中心縱軸線la的任何截面平面中可小于第二內(nèi)直徑d2。

繼續(xù)參考示出鉆柱部件或鉆桿100的中空主體10的母扣部分20和公扣部分30的附圖，所設(shè)想的是，母扣部分通?？晌挥阢@桿的鉆頭端處。鉆桿100的母扣部分20可被構(gòu)造來與另外鉆桿或其他鉆探部件(諸如，鉆頭)聯(lián)接。具體地，在一個實例中，公扣部分30可被構(gòu)造為和/或包括陽型接口，所述陽型接口被構(gòu)造來聯(lián)接到相關(guān)聯(lián)鉆探部件中的陰型接口的母扣部分。公扣部分30還可被構(gòu)造來包括外螺紋，以促進(jìn)與相關(guān)聯(lián)鉆桿或其他鉆探部件的內(nèi)螺紋聯(lián)接或連通。母扣部分20還可包括促進(jìn)與另外鉆桿或其他鉆探部件聯(lián)接的任何其他外部造型。例如但不受限制地，母扣部分20可以是星狀、齒輪狀、六邊形狀等。

在示例性方面，母扣部分20可具有限定在其中的陰螺紋，并且公扣部分30可具有定位在其上的陽螺紋，所述陽螺紋被構(gòu)造來互補(bǔ)地被接收在陰螺紋中。示例性螺紋形狀包括常規(guī)螺紋形狀；申請人實踐的q和rq螺紋形狀，以及申請人的共同待決的美國專利申請?zhí)?3/354189、13/717885和14/026611中公開的螺紋，所述專利申請以引用的方式整體并入本文。

一方面，鉆柱部件100可由鋼材料制造而成。在一個實例中而非旨在進(jìn)行限制，鉆柱部件100可由鉻鉬合金鋼號諸如aisi.sae4130或其改進(jìn)型制造而成。所設(shè)想的是，鉆柱部件100可常規(guī)地冷拉并退火以達(dá)到期望的形狀和材料性能特性。所設(shè)想的是，冷拉退火管材的初拉硬度在洛氏硬度b級(“hrb”)上可以是至少約95，這在洛氏硬度c級(“hrc”)上通常是在約17至20之間。

另一方面，所設(shè)想的是，可以用常規(guī)手段，例如像但不限于通過對至少端部內(nèi)壁22、32和/或陽突出部內(nèi)壁面46進(jìn)行滲碳，或通過對端部內(nèi)壁22、32和/或陽突出部內(nèi)壁面46進(jìn)行表面感應(yīng)硬化(通過低頻感應(yīng)加熱手段，之后立即進(jìn)行冷淬)，將相應(yīng)的母扣部分20和公扣部分30和至少一個陽突出部44的至少部分硬化到期望的表面硬度。具體地，在一個或多個實現(xiàn)方式中，至少端部內(nèi)壁22、32和/或陽突出部內(nèi)壁面46的硬化部分可具有在約25hrc至約55hrc之間的硬度。任選地，硬化部分可具有在約20hrc與約30hrc之間或在約30hrc與約40hrc之間的硬度。在更進(jìn)一步的選項中，硬化部分可具有在約35hrc與約45hrc之間的硬度。人們將理解，硬化部分可被處理成包括范圍在任何以上列舉的數(shù)字之間的硬度。還設(shè)想的是，任選地，相應(yīng)的母扣部分20與公扣部分30和/或至少一個陽突出部44的部分的整體可被熱處理以達(dá)到期望的硬度，或者僅僅相應(yīng)的公扣部分和母扣部分和/或至少一個凸形突出部的期望部分(諸如示例性地，內(nèi)面)可以被熱處理以達(dá)到期望的硬度。

在另一個示例性方面，所設(shè)想的是，所公開的鉆桿和其他鉆柱部件可具有如以下表格中闡述的特性。表的第一列給出了常規(guī)鉆桿的特性，第二列和第三列給出了具有本公開鉆柱部件的鉆桿的示例性特性：

示例性方面

在各種示例性方面，本文公開一種抵抗中間體扭曲的帶螺紋鉆柱部件，其包括：中空主體，所述中空主體具有母扣部分、相反的公扣部分以及延伸穿過所述中空主體的中心縱軸線，其中所述母扣部分和所述相反的公扣部分中的每一個具有端部內(nèi)壁，所述端部內(nèi)壁具有第一內(nèi)直徑；所述中空主體還包括圓柱形中間體部分，所述圓柱形中間體部分在所述相應(yīng)的護(hù)箱端所述母扣部分與銷端所述公扣部分之間縱向延伸并且具有中間體內(nèi)壁和中間體外壁，所述中間體內(nèi)壁具有可變的壁直徑，所述中間體外壁具有大致不變恒定的外直徑，所述中間體部分還包括：至少一個突出部分，所述至少一個突出部分與所述護(hù)箱端母扣部分和銷端所述公扣部分這二兩者間隔開并且向內(nèi)朝向所述中心縱軸線向內(nèi)延伸，其中每個突出部分包括具有陽突出部內(nèi)壁面的至少一個陽突出部，所述陽突出部內(nèi)壁面具有第二內(nèi)直徑，其中所述第二內(nèi)直徑等于或大于所述第一內(nèi)直徑；以及多個溝槽，所述多個溝槽限定在所述中間體部分的所述中間體內(nèi)壁中，其中所述多個溝槽中的第一溝槽從所述母扣部分的遠(yuǎn)端延伸到所述至少一個突出部分的近端，并且其中所述所述多個溝槽中的第二溝槽從所述突出部分的遠(yuǎn)端延伸到所述公扣部分的近端，其中每個溝槽包括大致圓柱形部分和第一截頭錐形部分，所述大致圓柱形部分具有大于相應(yīng)的所述第一內(nèi)直徑和所述第二內(nèi)直徑的第一溝槽直徑，所述第一截頭錐形部分從所述中心縱軸線向外傾斜并且在相應(yīng)的所述母扣部分的所述近端與所述公扣部分的所述遠(yuǎn)端之間延伸到所述大致圓柱形部分，并且具有大于所述第一內(nèi)壁直徑的可變內(nèi)直徑，其中所述中間體內(nèi)壁的所述大致圓柱形部分和所述上覆的中間體外壁形成具有大致不變恒定的厚度的中間體圓柱形壁的一部分，并且其中在橫穿橫貫所述中心縱軸線的平面中，每個中間體圓柱形壁的所述截面厚度具有在所述中間體外壁的所述外直徑的約1％與約10％之間的壁厚度。

在另一個示例性方面，所述端部內(nèi)壁具有圍繞所述中心縱軸線一致地定位的大致圓柱形形狀。

在另一個示例性方面，所述陽突出部內(nèi)壁面具有圍繞所述中心縱軸線一致地定位的大致圓柱形形狀。

在另一個示例性方面，在橫貫所述中心縱軸線的任何截面平面中，每個溝槽鄰近每個突出部分的所述至少一個陽突出部的所述內(nèi)直徑小于所述第二內(nèi)直徑。

在另一個示例性方面，每個溝槽鄰近每個突出部分的所述至少一個陽突出部的部分包括第二截頭錐形部分，所述第二截頭錐形部分從所述中心縱軸線向內(nèi)傾斜并且在所述中間體部分的所述大致圓柱形部分與所述陽突出部內(nèi)壁面的邊緣之間延伸。在另一個示例性方面，每個第二截頭錐形部分的至少一部分在縱向截面中是線性的并且相對于所述中心縱軸線定位成處于銳角β。任選地，在另一個示例性方面，所述銳角β小于約6度。任選地，在另一個示例性方面，從所述第二截頭錐形部分到所述陽突出部內(nèi)壁面的過渡是倒角的。任選地，在另一個示例性方面，從所述第二截頭錐形部分到所述中間體部分的所述溝槽的所述相鄰圓柱形部分的過渡是倒角的。任選地，在另一個示例性方面，每個第二截頭錐形部分的至少一部分在縱向截面中是曲線的。

在另一個示例性方面，從每個溝槽的每個第一截頭錐形部分到相鄰相應(yīng)的所述母扣部分的所述遠(yuǎn)端和所述公扣部分的所述近端的過渡是倒角的。在另一個示例性方面，所述公扣部分具有定位在其上的陽螺紋，所述陽螺紋被構(gòu)造來互補(bǔ)地被接收在陰螺紋中。

在另一個示例性方面，母扣部分具有限定在其中的陰螺紋。

在另一個示例性方面，所述至少一個突出部分包括大致定位在所述中間體部分的中心處的單個突出部分。任選地，在另一個示例性方面，所述單個突出部分的所述陽突出部與所述母扣部分和所述公扣部分縱向間隔小于約五英尺的分隔距離。

在另一個示例性方面，所述至少一個突出部分包括沿著所述中間體部分縱向間隔的多個突出部分。任選地，在另一個示例性方面，所述多個突出部分沿著所述中間體部分縱向等距間隔。任選地，在另一個示例性方面，所述多個溝槽包括在任何兩個間隔的突出部分之間延伸的至少一個溝槽。任選地，在另一個示例性方面，所述順序的突出部分的所述陽突出部彼此縱向地間隔小于約五英尺的分隔距離。

在另一個示例性方面，每個第一截頭錐形部分的至少一部分在縱向截面中是線性的。

在另一個示例性方面，每個第一截頭錐形部分的至少一部分在縱向截面中是曲線的。任選地，在另一個示例性方面，每個第一截頭錐形部分的至少一部分在縱向截面中具有振幅等于所述第一溝槽直徑的一半的四分之一正弦波形狀。任選地，在另一個示例性方面，每個第一截頭錐形部分在縱向截面中具有振幅等于所述第一溝槽直徑的一半的四分之一正弦波形狀。

在另一個示例性方面，在每個第二截頭錐形部分處，所述中空主體的所述內(nèi)直徑沿著第二縱向過渡長度從相應(yīng)的所述母扣部分和所述公扣部分的所述第一內(nèi)直徑過渡到所述第一溝槽直徑，并且其中，在每個第二截頭錐形部分處，所述中空主體的所述內(nèi)直徑沿著第二縱向過渡長度從所述陽突出部內(nèi)壁面的所述第二內(nèi)直徑過渡到所述第一溝槽直徑，并且其中相應(yīng)的所述第一過渡長度和所述第二過渡長度的總和小于所述鉆柱部件的總長度的約10％。

在另一個示例性方面，所述鉆柱部件包括鉆桿。

在另一個示例性方面，每個溝槽的所述大致圓柱形部分的至少一部分還包括向內(nèi)朝向所述中心縱軸線延伸的多個縱向延伸脊。

在另一個示例性方面，所述多個溝槽占所述中間體部分的狹長長度的大于60％。

在另一個示例性方面，所述多個溝槽占所述中間體部分的狹長長度的大于70％。

在另一個示例性方面，所述多個溝槽占所述中間體部分的狹長長度的大于80％。

在另一個示例性方面，相應(yīng)的所述公扣部分和所述母扣部分以及所述至少一個陽突出部的至少一部分可硬化到期望的表面硬度，并且其中所述期望的表面硬度在約35hrc與約45hrc之間。

本發(fā)明因此可在不脫離其精神或本質(zhì)特性的情況下以其他具體形式來體現(xiàn)。所描述的實施方案應(yīng)被認(rèn)為在所有方面僅為說明性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍因此是由所附權(quán)利要求書而不是由前述描述來指示。在所述權(quán)利要求的等效物的含義和范圍內(nèi)的所有變化都將涵蓋在所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。