加强型定向钻井组件及其形成方法

加强型定向钻井组件及其形成方法
【专利摘要】提供加强型定向钻井组件及其形成方法。加强材料可以被结合于定向钻井组件中的弹性层和/或聚合物基复合材料中，以提高定向钻井组件中的动力部分的耐久性和性能。在定向钻井组件中引入加强材料可提供检测动力部分的状态、并在检测到动力部分的状态时从井下发送信号的方法。引入加强材料还可提供收集操作状态数据并发送至地面或随钻测量(MWD)/随钻测井(LWD)系统的方法，所述操作状态数据包括：压力、温度、扭矩、每分钟转数(RPM)、应力水平、冲击、振动、井下钻压和/或等效循环密度。加强材料能够通过自身或结合传感器来收集数据。
【专利说明】加强型定向钻井组件及其形成方法

【背景技术】
[0001]定向钻井涉及通过有意地偏移或转向钻头，以形成一个沿所需路径的井孔。定向钻井组件的所述所需路径可以是竖直、水平或两者间的任何角度，或者上述三者的各种组合。可通过使用井下可转向泥浆马达中的钻头附近的永久的或可调节的弯头来实现使钻头指向人们期望的钻进方向，所述可转向泥浆马达又被称为螺杆正排量泵，其连接钻柱和钻头。泥浆马达通常包括包含转子和定子的动力部分，以及动力传递部分。钻井液，也称为泥浆，通过钻柱被从地面泵送，钻井液的压力在所述泥浆马达的动力部分中产生偏心运动，此偏心运动通过动力传递部分以同心动力被传递至钻头。通过使用钻柱向井下泥浆马达泵送钻井泥浆，钻头转动而钻柱不转动，从而允许钻头在其指向的方向上钻孔。
[0002]在泥浆马达中，转子通常在定子内部旋转以产生使转头在井下方向自旋的动力。泥浆马达可以使用不同的转子、定子的构造以优化定向钻井组件的性能。非金属材料(例如复合材料)和/或弹性材料(例如弹性体)已经被用来制造泥浆马达内的构件。例如，泥浆马达的定子可以使用内衬弹性材料(例如弹性体)的复合材料形成。然而，与可以利用定向钻井组件的油田应用相关的恶劣的操作和环境条件，容易使构成泥浆马达构件的材料老化或诱导这些材料产生机械故障。而且，当动力部分发生故障时，这种故障通常在动力部分结构性断裂前不会被发现。


【发明内容】

[0003]本公开的实施例总体上提供了一种加强型定向钻井组件，可包括:具有至少一加强材料的至少一个构件，所述加强材料被施加于至少一个弹性层的一部分，以形成至少一个加强弹性层；和加强型聚合物复合材料，其可粘附于所述至少一个加强部分。至少一种聚合物也可以以下形式固化于所述至少一个弹性层的所述一部分上:液体、糊状物、桨料、粉末和/或颗粒。所述至少一种聚合物可通过如下工艺被固化于所述至少一个弹性层的所述一部分上:使用化学添加剂，使用紫外线辐射，使用电子束，加热，暴露于部分微波频谱，暴露于全微波谱，蒸汽固化，固化/凝固，和/或冷却。
[0004]所述至少一个弹性层可包括:含氟弹性体、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、合成橡胶、合成聚异丙烯、丁基橡胶、齒化丁基橡胶、聚丁二烯、腈基丁二烯橡胶、羧基化氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、碳氟橡胶、全氟弹性体和/或天然橡胶。所述增强型聚合物复合材料可以是环氧树脂、金属填充环氧树脂、无机填充环氧树脂、聚合物纤维填充环氧树脂、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酮、酚醛树脂和/或聚苯硫醚。所述至少一加强材料可以包括:纤维、帘线、碳、玻璃、聚合物纤维、芳纶、尼龙、短或长纤维、微纤维、纳米纤维、织物、片材、网丝、纺织加强布、三维结构纤维、金属丝、导电聚合物、双丝材料、多丝材料和/或光纤材料。在本公开的一个实施例中，所述至少一个弹性层可选自氢化丁腈橡胶或丁腈橡胶，所述至少一加强材料可以是纤维帘线，所述加强型聚合物复合材料可以是环氧树脂。所述至少一加强材料和/或所述至少一个弹性层可以被形成为多层或者以多个区段形成。
[0005]本公开的实施例还总体上提供了形成加强型定向钻井组件的方法，其包括:对于所述组件的构件，向弹性层施加至少一加强材料，以形成加强弹性层；形成具有至少一加强材料的聚合物基复合材料；和将所述加强弹性层粘附于所述聚合物基复合材料。所述弹性层可以通过挤出成型、共挤出成型以形成具有多层的管、共挤出成型以形成具有多个区段的管、缠绕、注射成型、模压成型、传递成型、和/或在心轴上成型而形成。所述粘附步骤还可以包括在所述加强弹性层和所述聚合物基复合材料之间嵌入至少一加强材料，并且通过浇铸或注射填充空腔。形成聚合物基复合材料可以包括将聚合物基复合材料与至少一加强材料混合。所述至少一加强材料可以包括:纤维、帘线、碳、玻璃、聚合物纤维、芳纶、尼龙、短或长纤维、微纤维、纳米纤维、织物、片材、网丝、纺织加强布、三维结构纤维、金属丝、导电聚合物、双丝材料、多丝材料和/或光纤材料。所述聚合物基复合材料可以是环氧树脂、金属填充环氧树脂、无机填充环氧树脂、聚合物纤维填充环氧树脂、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酮、酚醛树脂和/或聚苯硫醚。
[0006]本公开的其他实施例总体上提供了用于检测定向钻井组件中的动力部分的状态的方法，所述方法包括:提供具有由内衬弹性层的套筒构成的定子的泥浆马达；将具有信号指示特性的至少一加强材料粘附于所述内衬弹性层的套筒的表面，以形成加强弹性表面；将所述加强弹性表面粘附于具有信号指示特性的加强型聚合物基复合材料；和在检测到动力部分的状态时发送信号。所述方法还可以包括使用所述至少一加强材料收集关于动力部分的数据，并将数据发送至如下之一:地面、随钻测量(MWD)系统、随钻测井(LWD)系统。所述数据可以包括以下中的至少一种:压力、温度、扭矩、转速(RPM)、应力水平、冲击、振动、井下钻压和/或等效循环密度。所述至少一加强材料可以包括:纤维、帘线、碳、玻璃、聚合物纤维、芳纶、尼龙、短或长纤维、微纤维、纳米纤维、织物、片材、网丝、纺织加强布、三维结构纤维、金属丝、导电聚合物、双丝材料、多丝材料和/或光纤材料。
[0007]提供这个
【发明内容】
部分，用于选择地介绍一系列概念，该概念在下文详细的说明书中进一步描述。这个
【发明内容】
不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]为了更完全地了解本公开及其特征，现结合附图来参阅以下描述，附图中:
[0009]图1描绘了根据本公开的一个实施例的形成定向钻井组件的一部分的定子的横截面的端视图；
[0010]图2描绘了根据本公开的一个实施例的形成定向钻井组件的一部分的多区段式加强型定子的示意性透视图；以及
[0011]图3a和图3b描绘了根据本公开的一个实施例的具有环形结构的加强型定子的示意性透视图。

【具体实施方式】
[0012]本公开的实施例涉及形成井下可转向泥浆马达，其又被称为螺杆正排量泵，在所述可转向泥浆马达中，加强材料可沿着动力部分的轴线和/或从芯部沿着半径到动力部分的外壳使用，以提高所述泵或马达内的动力部分的耐久性和性能。加强材料的使用能够使泵或马达更加耐用，且能够承受转子与定子在恶劣的工作条件下的长时间接合。由于加强材料能够提供额外的机械和热支持，因此能够增加所述泵或马达以及相应的动力部分的使用寿命。从而，与钻井和勘探相关的费用能够被降低。本公开的实施方式还涉及井下可转向泥浆马达的数据传输和/或状态指示的方法。根据本公开的实施方式，在井下可转向泥浆马达内包含加强材料可以用于这种传输数据和/或指示动力部分的寿命或状态。
[0013]图1描绘了根据本公开的一个实施例的形成定向钻井组件的一部分的定子10的横截面的端视图。在一个实施例中，定子10用于定向钻井组件中的泥浆马达的动力部分中。定子10可以包括粘附于聚合物基复合材料102的内衬弹性层的套筒的表面101。根据本公开的实施例，定子管103可以通过表面104被粘附于聚合物基复合材料102。涂层105，例如氟基涂层、金属涂层或硬涂层可以被施加，以保护弹性层101。在根据本公开的实施例的转子中，应当理解，内衬弹性层的套筒的表面同样可以被粘附于聚合物基复合材料。
[0014]根据本公开的实施例的弹性层可以包括但不限于:含氟弹性体(例如VITON含氟弹性体)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丁腈橡胶(NBR)、合成橡胶、合成聚异丙烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚丁二烯、腈基丁二烯橡胶、羧基化氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、碳氟橡胶、全氟橡胶和/或天然橡胶或它们的组合。根据本公开的实施例，所述弹性层可在结合于定子或转子时完全固化、部分固化、或者未经处理或者未固化的。同样应了解，内衬弹性层的套筒可由不同材料的层形成，甚至可以包括非弹性层。在本公开的实施例中，套筒可以是金属的(例如由钢、不锈钢、铝、钛或它们的组合构成)和/或涂覆有金属(例如铬、金、银、铜、镉、镍、锌、铅、锡或它们的组合)。
[0015]弹性层，例如由橡胶构成的弹性层，可通过多个不同的过程制成，所述过程包括:挤出成型、共挤出成型以形成具有不同成分的多层和/或多区段的管、注射成型、模压成型、传递模塑成型和/或缠绕。弹性层可以在心轴上成型。弹性层可以绕着心轴挤出成型但未固化，之后再被模制成型。弹性层可以通过模制、挤压、缠绕和/或其他技术来形成为具有凸角和一种型廓形状，以使弹性层中的应力最小化并且延长弹性层的使用寿命。所述弹性层可以缠绕至心轴周围，然后被模制成型。应了解，根据本公开的实施例，弹性层可以不以类似于心轴的圆形的形状被缠绕。然而，由于更加节省和便于实施，也可以使用圆形。弹性层可以形成于一心轴上，这样可以使弹性层松驰，承受较少的应力，减少失效，从而提高定子或转子的使用寿命。在挤出成型和/或缠绕后，可提供一模具并可向模具施加压力，以提高所述弹性层的机械性能。应了解，可以使用成型后的弹性层或者内衬弹性层的套筒。
[0016]加强材料可被施加于弹性层以加强弹性层，并且相应地提高可能影响动力部分的可靠性、耐久性和/或性能的其他特性。根据本公开的实施例，套筒可以被形成为具有可由加强材料加强的弹性层。还可以相对于弹性层引入复合材料/聚合物，以提供额外的加强，引入的形式包括但不限于:液体、糊状物、浆料、粉末、颗粒和/或上述形式的组合。所述的复合材料/聚合物可以相对于弹性层硬化，例如，通过使用化学添加剂、紫外线辐射、电子束、加热、暴露于全微波谱的一部分或全微波谱、蒸汽固化、固化/硬化、冷却以及类似方式。应了解，硬化过程可根据选用的复合材料/聚合物进行改变。同样应了解，根据本公开的实施例，复合材料/聚合物可以被交联。
[0017]加强材料可以包括但不限于:纤维、帘线、碳、玻璃、聚合物纤维(例如芳纶，尼龙)、短或长纤维、微纤维、纳米纤维、织物、片材、网丝、纺织加强布、导电聚合物、双丝材料、多丝材料和/或三维结构纤维。加强材料还可以包括金属丝或光纤材料。根据本公开的实施例，加强材料可以形成为具有某一结构、方位、形状、尺寸和/或结构。例如，根据本公开的实施例，可以利用短纤维，所述短纤维可以是随机的而具有不同方位，也可能是同向的。
[0018]根据本公开的实施例，可以使用各种聚合物基复合材料构成定向钻井组件中使用的定子或转子。所述聚合物基复合材料可以包括但不限于:环氧树脂、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚酮、酚醛树脂和/或聚苯硫醚(PPS)或它们的组合。根据本公开的实施例，聚合物基复合材料可以被粘附于内衬弹性层的套筒的表面上，和/或被粘附于定子管的内表面。
[0019]功能化的定子或转子可以由包含加强材料的聚合物基复合材料形成。这样的定子或转子可以在所述定子和/或转子的复合结构内提供纤维结构。根据本公开的实施例，力口强材料可以包括长或短的纤维帘线、多层帘线和/或尼龙。根据本公开的实施例，一种或多种这样的加强材料可以与聚合物基复合材料(例如环氧树脂)和弹性层(例如HNBR或NBR) 一起使用。具有多种形状、形式和尺寸的加强材料可以被添加到浇铸/注射的聚合物基复合材料中。根据本公开的实施例，加强材料可以例如通过浇铸或注射嵌入到所述弹性层和所述聚合物基复合材料之间，以便填充空腔。根据本公开的一个实施例，聚合物基复合材料(例如环氧树脂)可以与加强材料(例如短纤维)混合。根据本公开的实施例，所述加强材料可以是预先成型的由微纤维或纳米纤维、丝状物和/或织布组成的二维或三维结构。当可以使用注射成型机浇铸所述复合材料时，加强材料可以已经存在于聚合物基复合材料中，并且这样的加强材料可以调整为与定子轴线平行。通过具有这样的方位，可以提高聚合物基复合材料的弯曲强度。
[0020]应理解，所述聚合物基复合材料与所述弹性层都可以被加强。这样的加强可以通过各种方法来实现，包括但不限于挤出成型和缠绕。挤出成型可以通过同时共挤出成型织物筒和弹性层进行，其中，织物和弹性层可行进通过模具。根据本公开的一个实施例，为了产生定向钻井组件的泥浆马达中使用的定子或转子，可形成一厚度受控的弹性层并将其嵌入本体的纵向孔内。例如，铸造材料(例如金属填充、无机填充和/或聚合物纤维填充聚合物复合材料)然后可以被布置于形成在所述弹性层的外表面和所述本体的纵向孔之间的空隙中。所述铸造材料可以被粘附于所述弹性层。然而，根据本公开的实施例，也可以利用除使用铸造材料外的其他方法。例如，根据本公开的实施例，所述的制造成型过程可以包括注射成型、浇铸成型和/或挤出成型。根据本公开的一个实施例，弹性材料可以被注入到定子本体和心轴之间的空隙中。所述心轴然后可以被移除，以形成一个内衬弹性层的定子。根据本公开的其他实施例，弹性材料可通过型材模具挤出。在上述每一个实施例中，加强材料可以被弓I入弹性层中以及聚合物复合材料中。
[0021]本公开的实施例可提供可以被形成为多层和/或多区段的加强材料。所述区段或层可以使用不同的加强材料形成，所述不同的加强材料包括但不限于微纤维、纳米纤维、棉线、随机纤维和/或芳纶。这些层或区段中使用的加强材料可以例如基于机械性能和/或涉及定子或转子采用时的成本选择。例如，相对于微纤维或纳米纤维，棉线可在定子或转子内提供较弱的加强性能，但使用棉线比较节省成本。在本公开的一些实施例中，芳纶可提供良好的机械性能，然而与微纤维或纳米纤维相似，芳纶被用于这样的转子或定子是比较昂贵的。
[0022]根据本公开的实施例，多区段式加强材料可以形成于定子或转子的弹性层上，和/或作为聚合物基复合材料的一部分。根据本公开的实施例，在一种多区段式加强材料中，不是所有区段均使用具有相同机械性能的相同材料形成。例如，每一区段均可使用具有不同机械性能的不同加强材料形成。在本公开其他实施例中，多区段式加强材料可以以如下方式形成:一些特定区段可以具有不同的机械性能。应理解，所述聚合物基复合材料可以在径向和轴向上都不相同。例如，所述聚合物基复合材料本身可以在转子或定子的一个区段与下一个区段不同，和/或所述加强材料可以在转子或定子的一个区段与下一个区段不同。还应理解，根据本公开的实施例，不同的区段或层中可以使用不同的弹性层。
[0023]图2描绘了根据本公开的一个实施例的多区段式加强型定子20的示意性透视图。在此实施例中，定子20可以包括三个区段-微/纳米纤维区段201、织布材料/缠绕纤维区段202和随机布置的短、长纤维区段203。由于良好的机械性能和强的加强性能，微或纳米纤维可以被用于定子20的一区段中；然而，由于它们通常具有高的成本，它们可以被选择性地使用。随机布置的短、长纤维区段203可提高定子20的冲击强度。与使用织布或缠绕纤维的区段202相比，使用随机布置的短、长纤维的区段203可以使定子20的结构更加各向同性。织布或缠绕纤维(例如帘线)可以用于定子20的中间区段202中，因为这类材料可以与聚合物基复合材料(例如环氧树脂)很好的结合，并且能够响应定子20的弯曲。尽管图2中描绘了定子20，但应理解，在不脱离本公开的情况下，转子可以是与定子20相似方式的多区段式。还应理解，可以被用来形成各区段的所述加强材料可与定子或转子的所需性能有关。例如，如果需要很高的温度(大约400摄氏度)，芳纶可被用于多区段式定子中的一区段中；然而，如果多区段式的定子可以用于较低的温度(例如大约150摄氏度)，尼龙由于较低的成本，可以代替芳纶。进一步，应理解，与图2描绘的相同的结构/构造可以被用于弹性层加强和/或聚合物基复合材料加强。
[0024]根据本公开的实施例，弹性层可以包括不同的加强材料，所述加强材料在弹性层上层叠，以沿动力部分的轴线形成多层结构的弹性管。多层加强弹性层可以通过共挤出成型形成，并且可以包括可具有抗摩擦和抗化学性能的内表面，同时外表面可具有粘附和结合性能。然而，应该理解，在不脱离本公开的情况下，多层加强弹性层可以包括具有其他机械性能的层。根据本公开的实施例，多层结构的加强材料可以形成于定子或转子的弹性层上，和/或作为聚合物基复合材料的一个部分。应理解，根据本公开的实施例，任何数量的层数和/或布置方式的加强材料可以被使用。根据本公开的一个实施例中，多个纤维层可以被施加于弹性层以增强泵或马达的硬度和/或耐磨性。在另外一个实施例中，不同的加强材料可以被用于定子或转子的相继的各层中。在本公开的另一个实施例中，具有相似性能的加强材料可以用于非相继的层中。在本公开的其他实施例中，交替的弹性材料(例如弹性体)层和加强材料(例如织物纤维)层可以相互覆盖，以形成一个复合结构。在其他实施例中，根据转子或定子的目标机械或化学性质，不同的弹性层可以径向和/或轴向上使用。这样的纤维可以被编织成网、编成辫子和/或被覆盖。
[0025]图3a和3b描绘了根据本公开的实施例的用于相对于转子或定子(例如定子300)定向加强材料以提高转子或定子的强度的环形结构30的示意性透视图。在环形结构30中，第一组环301a、301b可以被置于定子300的相反端部，并且相互间通过加强材料303、304连接。第二组环302a、302b可以同心地布置在所述第一组环30la、302b内，并且也类似地被置于定子300的相反端部以及通过加材料304相互连接。在图3a中，第一组环301a、301b和第二组环302a、302b中的每一个可以旋转，以便加强材料303、304可以相对于彼此形成十字交叉图案。第二组环302a、302b可以保持在静止位置，而第一组环301a、301b可以相对于定子300按图3b所示的方式旋转。根据本公开的一个实施例，第二组环302a、302b可以按逆时针方向旋转，以便使加强材料304可以相对于加强材料303定向成一个角度，例如30度角。相应地，根据本公开的实施例，加强材料303、304可以定向成使进一步增强转子或定子，以便经受住井下严酷的工作条件。应理解，在不脱离本公开的情况下，环形结构还可以使用多于2组的环。例如，根据本公开的实施方式，可以使用多达10组的环。还应理解，根据本公开的实施方式，不同类型和组合的加强材料可以用于环形结构中。例如，在不脱离本公开的情况下，环形结构可以用多层或多区段式加强材料制成。
[0026]所述动力部分可以被认为是井下可转向泥浆马达的连接部件。当动力部分发生任何损坏或故障时，存在于动力部分的转子和/或定子中的加强材料(例如光纤或金属丝或应变仪)可以用来产生和发送井下信号至地面或随钻测量(MWD)系统或随钻测井(LWD)系统，以通知钻井者这种情况/动力部分的寿命和/或任何损坏的性质。信号可以通过钻头上的传感器产生，并可通过动力部分传递至地面或随钻测量(MWD)系统或随钻测井(LWD)系统。在此类实施例中，相对于所述传感器的电流中断可以被理解为动力部分内的故障或损坏的信号。信号可以在井下产生，例如基于金属丝的断开，并且当所述信号到达地面时，可确认井下动力部分是否发生损坏。进一步地，信号可以传送其他数据，包括但不限于压力、温度、扭矩、每分钟转数(RPM)、应力水平、冲击、振动、井下钻压和/或等效循环密度。这可以通过在弹性层和/或聚合物基复合材料中嵌入不同的传感器和/或使用金属丝或光纤来将信号传递至地面来实现。还应理解，所述数据可以被存储，例如存储至记忆卡上。
[0027]根据本公开的实施例，加强材料可在动力部分内用作数据传输和/或寿命/状态指示的一种方法。根据本公开的实施例，可以用作信号指示器的所述加强材料可以作为定子或转子的弹性层的一部分被包括。在本公开的其他实施例中，具有信号指示功能的加强材料可以被引入形成定子或转子的聚合物基复合材料层中。
[0028]根据本公开的一个实施例，金属丝或导电聚合物可以作为加强材料使用。然而，在不脱离本公开的情况下，可以使用其他的加强材料。当在本公开的一些实施例中使用导电聚合物的成本很高时，可以使金属丝。根据本公开的实施例，可以使用任何类型的金属丝。在一些实施例中，所述聚合物基复合材料可以具有一些导电性，以便补偿某些金属丝与使用导电聚合物相比时可能较弱的导电能力。所述金属丝或导电聚合物可以被引入转子和/或定子中，并用于收集一般的马达和/或井下钻头的数据，并将这些数据传输至地面。如果连接中断，或者定子或转子中出现裂缝，所述加强材料可以提供需要采取措施的指示，从而使用这种加强材料有利于延长动力部分的使用寿命。
[0029]虽然本公开的一些实施例已经对一些类型的定子描述了加强结构和状态指示，但应理解，加强结构和信号指示同样也可以用于更常规的定子技术。另外，应理解，根据本公开的实施例，定向钻井组件中的转子和定子可以类似地使用本文描述的加强结构和状态指
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[0030]尽管本公开已经进行了详细描述，但应理解，在不脱离附加权利要求限定的精神和范围的情况下，可以做出各种改变、替换及变更。另外，本申请的范围不局限于本说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定的实施例。如本领域技术人员将从本公开中所了解的，可根据本公开利用现有的或以后会研发出来的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤，从而与本文所描述的对应实施例执行大致上相同的功能或达到大致上相同的效果。相应地，所述附加权利要求意图在其范围内包括这些工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。
【权利要求】
1.一种加强型钻井组件，包括: 具有至少一加强材料的至少一个构件，所述加强材料被施加于至少一个弹性层的一部分，以形成至少一个加强弹性层；和 加强型聚合物复合材料，其中，所述加强型聚合物复合材料粘附于所述至少一个加强弹性层。
2.如权利要求1所述的加强型钻井组件，其中，所述至少一个弹性层选自如下的组: 含氟弹性体、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、合成橡胶、合成聚异丙烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚丁二烯、腈基丁二烯橡胶、羧基化氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、碳氟橡胶、全氟弹性体和天然橡胶。
3.如权利要求1所述的加强型钻井组件，其中，所述加强型聚合物复合材料选自如下的组: 环氧树脂、金属填充环氧树脂、无机填充环氧树脂、聚合物纤维填充环氧树脂、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酮、酚醛树脂和聚苯硫醚。
4.如权利要求1所述的加强型钻井组件，其中，所述至少一加强材料选自如下的组: 纤维、帘线、碳、玻璃、聚合物纤维、芳纶、尼龙、短或长纤维、微纤维、纳米纤维、织物、片材、网丝、纺织加强布、三维结构纤维、金属丝、导电聚合物、双丝材料、多丝材料和光纤材料。
5.如权利要求1所述的加强型钻井组件，进一步包括: 以以下形式中的一种固化于所述至少一个弹性层的所述一部分上的至少一种聚合物: 液体、糊状物、桨料、粉末和颗粒。
6.如权利要求5所述的加强型钻井组件，其中，所述至少一种聚合物通过如下工艺中的至少一种被固化于所述至少一个弹性层的所述一部分上: 使用化学添加剂，使用紫外线辐射，使用电子束，加热，暴露于部分微波频谱，暴露于全微波谱，蒸汽固化，固化/凝固以及冷却。
7.如权利要求1所述的加强型钻井组件，其中，所述至少一个弹性层选自氢化丁腈橡胶或丁腈橡胶，所述至少一加强材料是纤维帘线，所述加强型聚合物复合材料是环氧树脂。
8.如权利要求1所述的加强型钻井组件，其中，所述至少一加强材料和所述至少一个弹性层中的至少一个被形成为多层。
9.如权利要求1所述的加强型钻井组件，其中，所述至少一加强材料和所述至少一个弹性层中的至少一个被形成为多个区段。
10.一种形成加强型钻井组件的方法，所述方法包括: 对于所述组件的构件，向弹性层施加至少一加强材料，以形成加强弹性层； 形成具有至少一加强材料的聚合物基复合材料；和 将所述加强弹性层粘附于所述聚合物基复合材料。
11.如权利要求10所述的方法，其中，通过以下工艺之一形成所述弹性层: 挤出成型，共挤出成型以形成具有多层的管，共挤出成型以形成具有多个区段的管，缠绕，注射成型，模压成型，传递成型以及在芯轴上成型。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述粘附进一步包括:在所述加强弹性层和所述聚合物基复合材料之间嵌入至少一加强材料；和 通过浇铸填充空腔。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述粘附进一步包括: 在所述加强弹性层和所述聚合物基复合材料之间嵌入至少一加强材料；和 通过注射填充空腔。
14.如权利要求10所述的方法，其中，形成聚合物基复合材料包括: 将所述聚合物基复合材料与所述至少一加强材料混合。
15.如权利要求10所述的方法，其中，所述至少一加强材料选自如下的组: 纤维、帘线、碳、玻璃、聚合物纤维、芳纶、尼龙、短或长纤维、微纤维、纳米纤维、织物、片材、网丝、纺织加强布、三维结构纤维、金属丝、导电聚合物、双丝材料、多丝材料和光纤材料。
16.如权利要求10所述的方法，其中，所述聚合物基复合材料选自如下的组: 环氧树脂、金属填充环氧树脂、无机填充环氧树脂、聚合物纤维填充环氧树脂、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酮、酚醛树脂和聚苯硫醚。
17.一种用于检测钻井组件中的动力部分的状态的方法，所述方法包括: 提供具有由内衬弹性层的套筒构成的定子的泥浆马达； 将具有信号指示特性的至少一加强材料粘附于所述内衬弹性层的套筒的表面，以形成加强弹性表面； 将所述加强弹性表面粘附于具有信号指示特性的加强型聚合物基复合材料；和 使用所述动力部分的至少一部分内发出的信号的状态，来检测所述动力部分的状态。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述至少一加强材料选自如下的组: 纤维、帘线、碳、玻璃、聚合物纤维、芳纶、尼龙、短或长纤维、微纤维、纳米纤维、织物、片材、网丝、纺织加强布、三维结构纤维、金属丝、导电聚合物、双丝材料、多丝材料和光纤材料。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述方法进一步包括: 获取动力部分的数据，并且将数据传递至如下中的至少一个: 地面、数据存储装置、随钻测量(MWD)系统和随钻测井(LWD)系统。
20.如权利要求19所述的方法，所述数据包括如下中的至少一个: 压力、温度、扭矩、每分钟转数(RPM)、应力、冲击、振动、井下钻压和等效循环密度。
【文档编号】E21B4/02GK104080996SQ201280066601
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2011年11月10日
【发明者】H·阿克巴里, G·约内斯 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司