CN108368726A - 包括可移除涂层的液压工具、钻井系统以及制作和使用液压工具的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压工具，所述液压工具包括定子、转子和可移除涂层。所述定子和所述转子中的至少一个包括弹性材料。所述可移除涂层具有厚度，所述厚度补偿所述弹性材料的预期膨胀或所述转子与所述定子之间的间隙基于热扩张的预期收缩。所述可移除涂层安置在所述转子和所述定子中的至少一个的表面上，并且所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。还公开了一种操作液压工具的方法，所述方法包括在所述转子在所述定子内的旋转期间将流体传递通过所述液压工具，以及当所述弹性材料的体积响应于与传递通过所述液压流体的所述流体接触而增加时响应于所述转子在所述定子内的旋转而将所述可移除涂层的至少一部分移除。

Description

包括可移除涂层的液压工具、钻井系统以及制作和使用液压 工具的方法

优先权声明

本申请要求于2015年12月10日提交的标题为“HYDRAULIC TOOLS INCLUDINGREMOVABLE COATINGS,DRILLING SYSTEMS,AND METHODS OF MAKING AND USING HYDRAULICTOOLS”的美国专利申请序列号14/965,158的提交日权益。

技术领域

本公开的实施方案大体上涉及液压工具，诸如钻井马达和泵，涉及包括液压工具的钻井系统，并且涉及形成和使用所述工具和系统的方法。

发明背景

为了从地下地层获得诸如石油和天然气的碳氢化合物，通过旋转附接至钻柱的末端的钻头在地下地层中钻出井筒。当前钻井活动的大部分涉及本领域中被称为“定向”钻井的内容。定向钻井涉及钻出偏斜井筒和/或水平井筒。现代定向系统一般采用位于钻柱的末端处的井底组件(BHA)，所述井底组件包括钻头和液压致动式马达来驱动所述钻头的旋转。钻头联接至马达的驱动轴，通常经由被配置用于操纵钻头的路径的组件，并且经由所述马达从表面泵送(并且泵送至钻头)的钻井流体驱动附接有钻头的驱动轴的旋转。液压马达在钻井行业中通常被称作“泥浆马达”、“钻井马达”和“Moineau马达”。马达在下文中被称作“液压钻井马达”。

液压钻井马达包括电源部段，所述电源部段含有定子和安置在所述定子中的转子。定子可以包括金属外壳，所述金属外壳在内部衬有螺旋形成型的或凸角状弹性体材料。转子通常由诸如钢的合适的金属制成，并且具有外部凸角状表面。加压的钻井流体(通常被称作“钻井泥浆”)被泵送到形成在转子与定子凸角之间的渐进空腔中。泵送到空腔中并且穿过所述空腔的加压流体的力致使转子以行星式运动转动。合适的轴和柔性联轴器补偿转子的偏心移动。轴联接至具有驱动轴(也被称作“驱动接头”)的轴承组件，所述驱动轴将钻头驱动通过前面提及的操纵组件。

当钻井流体流动通过转子与定子之间的渐进空腔时，转子和定子上的力以及钻井流体中的磨料可能会损坏马达的部件。马达可以包括弹性部分(例如，弹性体或橡胶部分)，其典型地作为定子的被设计成会磨损的部分。弹性体部分在一定量的使用之后或者当检测出选定量的磨损或损坏时可以被替换。

弹性部分典型地在钻井操作中遇到的条件下膨胀，所述条件诸如由于与钻井流体的化学相互作用、热效应或其它因素。这种膨胀改变了转子与定子的间距和配合。马达的金属部分也可以随着温度而扩张，从而进一步改变转子与定子的间距和匹配。液压钻井马达典型地可以由略小的转子制成，以为定子的弹性部分的膨胀提供空间，并且马达可以在相对较低的压力和较低的功率下运行，直到马达的弹性部分膨胀到足以在全操作压力下形成密封为止。例如，在马达的设计条件下的操作之前，可以使马达在低压力、试车条件下操作三十(30)分钟至六十(60)分钟。井下压力可以通过压缩马达的弹性部分来抵消膨胀效应中的一些。

发明概要

在一些实施方案中，一种液压工具包括：定子，所述定子具有被配置成多个凸角的孔；转子，所述转子具有在外表面上的至少一个凸角；以及可移除涂层。所述定子和所述转子中的至少一个包括弹性材料。所述转子被配置成响应于流体流动通过所述定子而在所述定子内旋转。所述可移除涂层安置在所述转子和所述定子中的至少一个的表面上，并且所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀和所述转子与所述定子之间的间隙基于转子和定子的热扩张的预期收缩中的至少一个。

在一些实施方案中，一种操作液压工具的方法包括将液压工具联接至钻柱。所述液压工具包括：定子，所述定子限定多个凸角；转子，所述转子限定至少一个凸角并且被配置来在所述定子内旋转；以及可移除涂层。所述定子和所述转子中的至少一个包括弹性材料。所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。所述转子被配置成响应于流体流动通过所述定子而在所述定子内旋转。所述方法进一步包括在所述转子在所述定子内的旋转期间将流体传递通过所述液压工具，以及当所述弹性材料的体积响应于与传递通过液压流体的所述流体接触而增加时响应于所述转子在所述定子内的旋转而将所述可移除涂层的至少一部分移除。所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀和所述转子与所述定子之间的间隙基于所述转子和所述定子的热扩张的预期收缩中的至少一个。

在某些实施方案中，一种形成液压工具的方法包括将可移除涂层附接至转子的表面，以及将附接有所述可移除涂层的所述转子安置在定子内。所述定子包括限定多个凸角的弹性材料。所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀和所述转子与所述定子之间的间隙基于所述转子和所述定子的热扩张的预期收缩中的至少一个。所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。

附图简述

虽然本说明书以特别指出并清楚地声明被视为本公开的实施方案的内容的权利要求结束，但是当结合附图阅读时，本公开的实施方案的各种特征和优点可根据本公开的示例性实施方案的以下描述来更容易地确定，其中：

图1A和图1B是示出根据本公开的液压工具的实施方案的简化横截面侧视图；

图2A是图1A和图1B中所示的液压工具的沿其中的截面线A–A得到的部分的简化横向横截面视图；

图2B是图1A和图1B中所示的液压工具在该液压工具已操作了一段时间之后的简化横向横截面视图；

图3A是另一液压工具的一部分的简化横向横截面视图；并且

图3B是图3A中所示的液压工具在该液压工具已操作了一段时间之后的简化横向横截面视图。

具体实施方式

本文所呈现的说明并非任何特定液压工具、转子、定子、液压钻井马达、液压泵或钻井系统的实际视图，而仅仅是被采用来描述本公开的示例性实施方案的理想化表示。另外，在附图之间通用的要素可以保留相同的数字标识。

本公开包括液压工具(例如，钻井马达、渐进空腔泵等)，每一液压工具具有定子和转子。如本文所使用，术语“液压工具”表示并且包括将流体流动转换成机械能或施加机械能来致使流体的流动的设备。所述定子可以包括被配制和配置来在工具的操作期间膨胀的弹性材料。转子可以具有被配制和配置成将在工具的操作期间被移除的涂层。涂层的存在可以允许在弹性材料膨胀或在工具的金属部分由于温度而扩张之前在设计条件下操作。也就是说，当弹性材料膨胀时，可以近似等于膨胀和/或热扩张速率的速率移除涂层，以使得转子与定子之间的间隔可以保持近似恒定的大小(如例如作为定子内的流体体积、作为转子的外表面与定子的内表面之间的在横向于旋转轴的平面上的最大距离等所测量的那样)。另外，马达的材料在井下压力下可以被压缩到一定程度，并且弹性材料典型地会经受比马达的金属部分更大的压缩力。平衡膨胀、热扩张、压缩力和移除涂层的效应可以在操作的初始阶段趋于将定子与转子之间的间隔或间隙保持近似恒定。因此，马达可以在无需在较低的压力下的试车时间段的情况下达到全操作压力和流率。

参看图1A和图1B，液压钻井马达10包括电源部段1和轴承组件2。电源部段1包括细长的金属外壳4，所述金属外壳中具有弹性材料5，所述弹性材料具有螺旋形凸角状内表面8。弹性材料5被紧固在金属外壳4内侧，例如通过将弹性材料5粘合性地粘结在金属外壳4的内部内。弹性材料5是展示出弹性行为并且能够在弹性变形之后回到其原始形状的材料。弹性材料5可以包括例如聚合物，诸如氟硅橡胶(FVMQ，例如氟乙烯基和甲基硅氧烷的共聚物)、丁腈橡胶(NBR)、含氟弹性体(FKM，例如碳氟共聚物、三元共聚物、五节聚化物等)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯基甲基聚硅氧烷(VMQ)、羧化丁腈橡胶(XNBR)、聚丙烯酸酯丙烯酸酯橡胶(ACM)、全氟橡胶(FFKM)、乙丙橡胶(EPM)、乙烯丙烯二烯单体橡胶(EPDM)或丙烯酸乙烯共聚物(AEM)。弹性材料5和金属外壳4一起形成定子6。

转子11旋转地安置在定子6内，并且被配置成响应于钻井流体(例如，液体或固体颗粒物质在液体中的悬浮液)流动通过液压钻井马达10而在其中旋转。转子11可以包括具有螺旋形凸角状外表面12的细长的金属核心13，所述螺旋形凸角状外表面12被配置成与定子6的螺旋形凸角状内表面8啮合。转子11上可以包括涂层材料14。涂层材料14可以被紧固在金属核心13上方，例如通过将涂层材料14粘合性地粘结在金属核心13的外部上方。涂层材料14可以具有比弹性材料5的耐久性低的耐久性，以使得当转子11与定子6之间的间隔或间隙由于弹性材料的膨胀、金属部件的热扩张和/或由于井下压力引起的压缩而改变时，涂层材料14可能磨损。如本文所使用，术语“耐久性”表示并且包括材料承受由于磨损诸如由于磨耗或侵蚀机制而引起的降解的材料。当具有不同的耐久性的两个材料彼此接触时，具有较低耐久性的材料会优先(即，以比具有较高耐久性的材料快的速率)磨损。虽然在图1A和图1B中被示出为在转子11的金属核心13上，但是在一些实施方案中，除了在转子11上之外或作为替代，涂层材料14可以被安置在定子6的表面上。在某些实施方案中，转子可以包括弹性材料，诸如相对于定子6所描述的弹性材料5。

在一些实施方案中，耐磨堆焊材料、弹性材料或另一材料可以安置在涂层材料14与转子11之间。此类材料可以具有比涂层材料14高的耐久性。例如，转子11上的耐磨堆焊材料可以包括铬、镍、钴、碳化钨、金刚石、类金刚石碳、碳化硼、立方氮化硼、氮化物、碳化物、氧化物、硼化物和通过氮化、硼化、碳化进行硬化的合金或这些材料的任何组合。耐磨堆焊可以单独应用或作为粘结剂基体中的复合材料应用。于2012年1月26日提交的且标题为“Components and Motors for Downhole Tools and Methods of Applying Hardfacingto Surfaces Thereof”的美国专利申请公布号2012/0018227中描述了转子上的耐磨堆焊材料，所述美国专利申请公布的完整公开内容在此以引用的方式并入。在一些实施方案中，耐磨堆焊材料可以安置在定子6的表面上。

转子11的外表面12和定子6的内表面8可以具有类似但略不同的轮廓。例如，转子11的外表面12可以比定子6的内表面8少一个凸角。可以对转子11的外表面12和定子6的内表面8进行配置，以使得沿着并周向地围绕它们之间的接口以离散间隔在转子11与定子6之间建立密封，从而在转子11的外表面12与定子6的内表面8之间形成流体腔室或空腔26。空腔26可以填充有加压的钻井流体40(图1A)。

当加压的钻井流体40从电源部段1的顶部30流动至底部32时，如由流动箭头34所示，加压的钻井流体40致使转子11在定子6内旋转。凸角的数量以及转子11的外表面12和定子6的内表面8的几何形状可以被修改，以实现所要的输入和输出要求，以及适应不同的钻井操作。转子11可以联接至柔性轴50，并且柔性轴50可以连接至轴承组件2中的驱动轴52。如前面所提及，钻头可以附接至驱动轴52。例如，驱动轴52可以包括螺纹盒54，并且钻头可以设置有可以与驱动轴52的螺纹盒54啮合的螺纹销。

图2A是液压钻井马达10的定子6和转子11在图1A的截面线A-A处得到的横截面视图。如图2A中所示，金属外壳4的内表面和弹性材料5的外表面可以各自是近似圆柱形或管状的。图2A中所示的定子6的内表面8包括凸角42(图2A中所示的实施方案中的六个凸角)，所述凸角可以被配置来与转子11的凸角48(图2A中所示的实施方案中的五个凸角)介接。当转子11旋转时，转子11的凸角48移进和移出在定子6的凸角42之间的空间。当转子11旋转时，定子6和/或转子11的各部分经受应力。如果定子6包括弹性材料5，那么弹性材料5可以被设计成在转子11旋转时变形和回弹。

图3A示出了另一定子6′的横截面视图。定子6′包括金属外壳4′和弹性材料5′。如图3A中所示，金属外壳4'的内表面和弹性材料5'的外表面可以各自被成形成近似对应于定子6'的内表面8的形状，所述形状可以是与如图2A中所示的定子6的内表面8的形状相同的形状。也就是说，弹性材料5'的厚度可以是近似均匀的，并且内表面8的形状可以基于金属外壳4'的内表面的形状。定子6'可以被称作“预成型”的，因为定子6'的内表面8的形状是在施加弹性材料5'之前限定的。定子6'可以在液压钻井马达10(图1A)中使用，如上面参考图2A相对于定子6所描述。也就是说，流动通过定子6'的流体可以致使转子11旋转。

以下文献中描述了可以结合本公开使用的其它转子和定子设计：于2015年7月9日公布的标题为“Hydraulic Tools Including Inserts and Related Methods”的美国专利申请公布2015/0192123；于2015年5月7日公布的标题为“Hydraulic Tools,DrillingSystems Including Hydraulic Tools,and Methods of Using Hydraulic Tools”的美国专利申请公布2015/0122549；以及于2014年3月6日公布的标题为“Asymmetric Lobes forMotors and Pumps”的美国专利申请公布2014/0064997；所述美国专利申请公布中的每一个的完整公开内容以引用的方式的并入本文。

如图2A和图3A中所示，转子11可以包括在金属核心13上方的可移除涂层材料14。转子11的外表面12可以与涂层材料14的外表面重合。涂层材料14可以是配制和配置成将在液压钻井马达10的操作期间(例如，在钻井操作期间)被移除的材料。涂层材料14可以包括陶瓷、金属、聚合物(例如，弹性体)或任何其它选定材料。涂层材料14可以通过磨耗、压裂、撕裂、剥离、起泡、热分解、化学降解、电气降解或任何其它的方法或方法的组合在操作期间被移除。可以随弹性材料5的预期膨胀以及金属核心13和金属外壳4、4′的扩张而变化来选择涂层材料14的厚度。在一些实施方案中，涂层材料14的厚度可以是近似均匀的。在其它实施方案中，涂层材料14的厚度可以变化以适应弹性材料5的不同量的膨胀(例如，在涂层材料14接触弹性材料5的凸角42的地方，涂层材料14可以较厚)。

在一些实施方案中，涂层材料14可以包括被配制以当暴露于预选定的条件或暴露于预选定的条件一段时间时分解的材料。例如，在一些实施方案中，涂层材料14可以当暴露于至少约200℃的温度达至少约30分钟的时间段、暴露于至少约150℃的温度达至少约45分钟的时间段或暴露于至少约100℃的温度达至少约60分钟的时间段时分解。在其它实施方案中，涂层材料14可以在小于300℃的温度或甚至小于400℃的温度下分解。在一些实施方案中，涂层材料14可以当暴露于特定溶剂或其它化学物种时或当将电荷应用于涂层材料14时分解。

在一些实施方案中，涂层材料14可以包括配制成通过诸如磨耗、压裂、撕裂、剥离或起泡等机械方式而被从转子11移除的材料。例如，当转子11在定子6、6′内旋转时，转子11可以将涂层材料14推挤在弹性材料5、5′上，从而造成涂层材料14上的应力。涂层材料14的降解量可以随操作条件(例如，压力、温度、每一分钟旋转次数等)和操作时间而改变。

涂层材料14可以包括例如已经施加在薄涂层上并干燥的油基或水基涂料。涂层材料14可以包括各种填料和基质材料以展示出选定的粘结强度、耐久性等。涂层材料14与转子13之间的粘结强度可以如ASTM D4541-09e1，“Standard Test Method for Pull-OffStrength of Coatings Using Portable Adhesion Testers”，(ASTM Int’l,2009)或ASTMD1062-08，“Standard Test Method for Cleavage Strength of Metal-to-MetalAdhesive Bonds”，(ASTM Int’l,2015)中所描述的进行测量。例如，涂层材料14可以与转子13具有从约0.05MPa(7.3psi)至约20.0MPa(2,900psi)的粘结强度，诸如从约0.1MPa(14.5psi)至约2MPa(290psi)，从约0.5MPa(72.5psi)至约1.5MPa(218psi)，或者从约5MPa(725psi)至约10MPa(1,450psi)。

在一些实施方案中，可以通过向涂层材料14的表面施加染料来检查涂层材料14。在一段时间之后，可以移除所述染料。如果涂层材料14具有裂缝或其它缺陷，那么染料中的一些可能会留在其中，并且通过视觉检查可识别。测试方法和材料在例如于1962年4月3日准予的且标题为“Composition for Detecting Surface Discontinuities”的美国专利号3,028,338中进行了描述，所述美国专利的完整公开内容在此以引用的方式并入。还可以通过其它方法(诸如显微镜)来检查涂层材料14。

在一些实施方案中，涂层材料14可以施加在另一材料(例如，底漆)上方。

在一些实施方案中，涂层材料14可以包括聚合物材料，诸如聚氨酯、聚醚、聚碳酸酯、聚酰胺、热塑性塑料、环氧树脂、橡胶(天然的或合成的)等。此类材料可以展示出各种各样的性质，并且此类性质可以基于涂层14预期将遇到的特定条件来选择。例如，涂层材料14的性质可以基于聚合物材料的类型、添加剂的量和特性(例如，增塑剂、填充剂、固化剂等)、涂层材料14厚度、固化条件等而变化。

涂层材料14可以被配制和配置来当弹性材料5、5′在液压钻井马达10的操作期间扩张或膨胀时分解并且从转子11移除。弹性材料5、5′由于膨胀而引起的厚度的增加可以至多为弹性材料5、5′的初始厚度的约2％，至多为弹性材料5、5′的初始厚度的约5％，至多为弹性材料5、5′的初始厚度的约7％，或甚至至多为弹性材料5、5′的初始厚度的约10％。图2B和图3B示出了在一段时间的操作之后的转子11和定子6、6′。如图2B和图3B中所示，涂层材料14可以至少部分地分解并且被从转子11移除。金属核心13的外表面可以是涂层材料14移除之后转子11的外表面12′。弹性材料5、5′可以膨胀，以使得在操作已经开始之后的选定时间转子11与定子6、6′之间的间距(例如，间隔或间隙)近似等于在钻井开始时转子11与定子6、6′之间的间距(与图2A和图3A中一样)。也就是说，弹性材料5、5′由于金属核心13和金属外壳4、4′的膨胀以及扩张而引起的厚度的增加可以近似等于所移除的涂层材料14的厚度。例如，弹性材料5、5′可以预期膨胀至多约2mm(0.08in)、至多约1mm(0.04in)或至多约0.7mm(0.028in)。在此类实施方案中，当存在涂层材料14(图2A和图3A)时，液压钻井马达10可以以与当涂层材料14已经被移除(图2B和图3B)时近似相同的条件(例如，压力、流体流率、旋转速度、扭矩等)操作。因此，液压钻井马达10可能不需要试车时间段，在试车时间段期间，常规的液压钻井马达以相对较低的压力操作，以防止转子与定子之间的漏气。

例如，在一些实施方案中，在操作开始时(即，在弹性材料5、5′膨胀之前以及在移除任何大量的涂层材料14之前)流体可以以第一温度、第一压力和第一流率流动通过液压钻井马达10。随后，流体可以以第二温度、第二压力和第二流率流动通过液压钻井马达10(即，在弹性材料5、5′膨胀之后以及在涂层材料14的全部或一部分被移除之后)。然而，第一温度可以近似等于第二温度，第一压力可以近似等于第二压力，并且第一流率可以近似等于第二流率，以使得不需要马达操作或输出的显著的改变。例如，第二温度可以在第一温度的约±20％内，在第一温度的约±10％内，在第一温度的约±5％内，或者甚至在第一温度的约±2％内(基于绝对温度(开尔文))。第二压力可以在第一压力的约±20％内，在第一压力的约±10％内，在第一压力的约±5％内，或者甚至在第一压力的约±2％内。第二流率可以在第一流率的约±20％内，在第一流率的约±10％内，在第一流率的约±5％内，或者甚至在第一流率的约±2％内。

包括聚合物的涂层材料14可能特别容易受到热降解的影响，这可以通过控制液压钻井马达10内的条件来实现涂层材料14的受控移除。例如，当弹性材料5、5′膨胀时，液压钻井马达10可以在低于聚合物涂层材料14的降解温度的温度下操作某段时间。一旦弹性材料5、5′已经膨胀至选定程度，就可以使液压钻井马达的温度增加，以提高涂层材料14的降解速率。

在一些实施方案中，涂层材料14可以暴露于化学物种以提高降解速率。例如，可以在钻井操作期间的选定时间将溶剂添加至流动通过液压钻井马达10的钻井流体。

涂层材料14通过暴露于高温或化学组分的分解可以结合通过机械方式(例如，通过磨耗)的降解一起操作。例如，涂层材料14上的机械力可以造成化学物种可以在其中流动的裂缝或裂纹。

可以以碎片的形式将涂层材料14从转子11移除，或者可以以单个动作将涂层材料14从转子11剥离。当涂层材料14被移除时，它可以作为钻井流体的一部分从液压钻井马达10流动。移除涂层材料14可以限制或防止当弹性材料膨胀以及金属核心13和金属外壳4、4′扩张时常规的马达中可能发生的对弹性材料5、5′的损坏。

如上面所讨论，转子11上的涂层材料14可以具有近似对应于弹性材料5、5′的厚度的预期改变的厚度。例如，涂层材料14可以具有至多约2mm(0.08in)、至多约1mm(0.04in)或至多约0.7mm(0.028in)的厚度。在一些实施方案中，涂层材料14可以具有约0.5mm(0.02in)的厚度。

虽然已经就液压钻井马达描述了本公开，但是应理解，类似装置可以通过驱动驱动轴旋转作为液压泵操作，以泵送液压流体通过泵的主体。因此，本公开的实施方案也可以应用于所述液压泵，以及包括所述液压泵的系统和装置。

下面描述本公开的额外非限制性示例性实施方案。

实施方案1：一种液压工具，所述液压工具包括：定子，所述定子具有被配置成多个凸角的孔；转子，所述转子具有位于外表面上的至少一个凸角；以及可移除涂层。所述转子被配置成响应于流体流动通过所述定子而在所述定子内旋转。所述定子和所述转子中的至少一个包括弹性材料。所述可移除涂层安置在所述转子和所述定子中的至少一个的表面上，并且所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀或所述转子与所述定子之间的间隙基于所述转子和所述定子的热扩张的预期收缩中的至少一个。

实施方案2：如实施方案1所述的液压工具，其中所述可移除涂层包括被配制来在小于约300℃的温度下分解的材料。

实施方案3：如实施方案1或实施方案2所述的液压工具，其中所述可移除涂层具有低于所述弹性材料的耐久性的耐久性。

实施方案4：如实施方案1至3中任一项所述的液压工具，其中所述可移除涂层包括选自由以下项组成的组中的材料：陶瓷、金属和聚合物。

实施方案5：如实施方案1至4中任一项所述的液压工具，其中所述可移除涂层安置在所述转子的表面上。所述定子包括所述弹性材料的至少一部分。

实施方案6：如实施方案1至5中任一项所述的液压工具，其中所述定子包括围绕所述弹性材料的金属外壳。

实施方案7：如实施方案6所述的液压工具，其中所述金属外壳与所述弹性材料之间的接口是大体上圆柱形的。

实施方案8：如实施方案6所述的液压工具，其中所述金属外壳与所述弹性材料之间的接口限定所述多个凸角。

实施方案9：如实施方案1至8中任一项所述的液压工具，其中所述弹性材料包括选自由以下项组成的组中的材料：氟硅橡胶、丁腈橡胶、含氟弹性体、氢化丁腈橡胶、氟化乙烯丙烯、乙烯基甲基聚硅氧烷、羧化丁腈橡胶、聚丙烯酸酯丙烯酸酯橡胶、全氟橡胶、乙丙橡胶、乙烯丙烯二烯单体橡胶和丙烯酸乙烯共聚物。

实施方案10：如实施方案1至9中任一项所述的液压工具，所述液压工具进一步包括耐磨堆焊材料，所述耐磨堆焊材料安置在所述转子的外表面和所述定子的内表面中的至少一个上，其中所述耐磨堆焊材料包括选自由以下项组成的组中的材料：铬、镍、钴、碳化钨、金刚石、类金刚石碳、碳化硼、立方氮化硼、氮化物、碳化物、氧化物、硼化物和通过氮化、硼化或碳化进行硬化的合金。

实施方案11：一种操作液压工具的方法，所述方法包括将液压工具联接至钻柱。所述液压工具包括：定子，所述定子包括限定多个凸角的定子；转子，所述转子限定至少一个凸角并且被配置成在所述定子内旋转；以及可移除涂层。所述定子和所述转子中的至少一个包括弹性材料。所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。所述转子被配置成响应于流体流动通过所述定子而在所述定子内旋转。所述方法进一步包括在所述转子在所述定子内的旋转期间将流体传递通过所述液压工具，以及当所述弹性材料的体积响应于与传递通过所述液压流体的所述流体接触而增加时响应于所述转子在所述定子内的旋转而将所述可移除涂层的至少一部分移除。所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀和所述转子与所述定子之间的间隙基于所述转子和所述定子的热扩张的预期收缩中的至少一个。

实施方案12：如实施方案11所述的方法，其中从所述转子移除所述可移除涂层包括化学地、热地或电气地分解所述可移除涂层中的至少一个。

实施方案13：如实施方案11或实施方案12所述的方法，其中从所述转子移除所述可移除涂层包括从所述转子磨掉所述可移除涂层。

实施方案14：如实施方案11至13中任一项所述的方法，其中从所述转子移除所述可移除涂层包括在所述定子与所述转子之间维持近似恒定的间隙。

实施方案15：如实施方案11至14中任一项所述的方法，其中将流体传递通过所述液压工具以使所述转子在所述定子内旋转包括在增加所述弹性材料的所述体积之前以第一温度、第一压力和第一流率传递所述流体；以及在增加所述弹性材料的所述体积之后以第二温度、第二压力和第二流率传递所述流体。所述第一温度近似等于所述第二温度，所述第一压力近似等于所述第二压力，并且所述第一流率近似等于所述第二流率。

实施方案16：如实施方案11至14中任一项所述的方法，其中将流体传递通过所述液压工具以使所述转子在所述定子内旋转包括在增加所述弹性材料的所述体积之前以第一压力传递所述流体，以及在增加所述弹性材料的所述体积之后以第二压力传递所述流体。所述第一压力在所述第一压力的约±20％内。

实施方案17：如实施方案16所述的方法，其中所述第一压力在所述第一压力的约±5％内。

实施方案18：一种形成液压工具的方法，所述方法包括将可移除涂层附接至转子的表面，以及将附接有所述可移除涂层的所述转子安置在定子内。所述定子包括限定多个凸角的弹性材料。所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀或所述转子与所述定子之间的间隙基于所述转子和所述定子的热扩张的预期收缩中的至少一个。所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。

实施方案19：如实施方案18所述的方法，其中将可移除涂层附接至转子的表面包括将所述可移除涂层附接至所述转子的具有从约0.05MPa至约20.0MPa的粘结强度的表面。

实施方案20：如实施方案18或实施方案19所述的方法，其中所述可移除涂层包括被配制来在小于约300℃的温度下分解的材料。

虽然本公开可以容许各种修改和替换形式，但是在附图中已经通过举例的方式示出了特定实施方案，并且已经在本文中进行了详细描述。然而，应理解，本公开并不限于所公开的特定形式。实际上，本公开包括落入本公开的如由所附权利要求所限定的范围内的所有修改、等效形式、合法等效形式和替换方案。另外，本公开的实施方案具有拥有不同和各种液压工具类型和配置的实用性。

Claims (20)

1.一种液压工具，所述液压工具包括：

定子，所述定子具有被配置成多个凸角的孔；

转子，所述转子具有位于外表面上的至少一个凸角，所述转子被配置成响应于流体流动通过所述定子而在所述定子内旋转；

所述定子和所述转子中的至少一个包括弹性材料；以及

可移除涂层，所述可移除涂层安置在所述转子和所述定子中的至少一个的表面上，所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀或所述转子与所述定子之间的间隙基于所述转子和所述定子的热扩张的预期收缩中的至少一个，所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除。

2.如权利要求1所述的液压工具，其中所述可移除涂层包括被配制来在小于约300℃的温度下分解的材料。

3.如权利要求1所述的液压工具，其中所述可移除涂层具有低于所述弹性材料的耐久性的耐久性。

4.如权利要求1所述的液压工具，其中所述可移除涂层包括选自由以下项组成的组中的材料：陶瓷、金属和聚合物。

5.如权利要求1至4中任一项所述的液压工具，其中：

所述可移除涂层安置在所述转子的表面上；并且

所述定子包括所述弹性材料的至少一部分。

6.如权利要求1至4中任一项所述的液压工具，其中所述定子包括围绕所述弹性材料的金属外壳。

7.如权利要求6所述的液压工具，其中所述金属外壳与所述弹性材料之间的接口是大体上圆柱形的。

8.如权利要求6所述的液压工具，其中所述金属外壳与所述弹性材料之间的接口限定所述多个凸角。

9.如权利要求1至4中任一项所述的液压工具，其中所述弹性材料包括选自由以下项组成的组中的材料：氟硅橡胶、丁腈橡胶、含氟弹性体、氢化丁腈橡胶、氟化乙烯丙烯、乙烯基甲基聚硅氧烷、羧化丁腈橡胶、聚丙烯酸酯丙烯酸酯橡胶、全氟橡胶、乙丙橡胶、乙烯丙烯二烯单体橡胶和丙烯酸乙烯共聚物。

10.如权利要求1至4中任一项所述的液压工具，所述液压工具进一步包括耐磨堆焊材料，所述耐磨堆焊材料安置在所述转子的外表面和所述定子的内表面中的至少一个上，其中所述耐磨堆焊材料包括选自由以下项组成的组中的材料：铬、镍、钴、碳化钨、金刚石、类金刚石碳、碳化硼、立方氮化硼、氮化物、碳化物、氧化物、硼化物和通过氮化、硼化或碳化进行硬化的合金。

11.一种操作如权利要求1至4中任一项所述的液压工具的方法，所述方法包括：

将所述液压工具联接至钻柱；

在所述转子在所述定子内的旋转期间将流体传递通过所述液压工具；以及

当所述弹性材料的体积响应于与传递通过所述液压流体的所述流体接触而增加时响应于所述转子在所述定子内的旋转而将所述可移除涂层的至少一部分移除。

12.如权利要求11所述的方法，其中从所述转子移除所述可移除涂层包括化学地、热地或电气地分解所述可移除涂层中的至少一个。

13.如权利要求11所述的方法，其中从所述转子移除所述可移除涂层包括从所述转子磨掉所述可移除涂层。

14.如权利要求11所述的方法，其中从所述转子移除所述可移除涂层包括在所述定子与所述转子之间维持近似恒定的间隙。

15.如权利要求11所述的方法，其中将流体传递通过所述液压工具以使所述转子在所述定子内旋转包括在增加所述弹性材料的所述体积之前以第一温度、第一压力和第一流率传递所述流体，以及在增加所述弹性材料的所述体积之后以第二温度、第二压力和第二流率传递所述流体，其中所述第一温度近似等于所述第二温度，所述第一压力近似等于所述第二压力，并且所述第一流率近似等于所述第二流率。

16.如权利要求11所述的方法，其中将流体传递通过所述液压工具以使所述转子在所述定子内旋转包括：

在增加所述弹性材料的所述体积之前以第一压力传递所述流体；以及

在增加所述弹性材料的所述体积之后以第二压力传递所述流体，其中所述第一压力在所述第一压力的约±20％内。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述第一压力在所述第一压力的约±5％内。

18.一种形成液压工具的方法，所述方法包括：

将可移除涂层附接至转子的表面，其中所述可移除涂层具有厚度，所述厚度被选定来补偿在钻井操作期间所述弹性材料的预期膨胀或所述转子与所述定子之间的间隙基于所述转子和所述定子的热扩张的预期收缩中的至少一个，所述可移除涂层被配制成将在所述液压工具的操作期间被移除；以及

将附接有所述可移除涂层的所述转子安置在定子内，所述定子包括限定多个凸角的弹性材料。

19.如权利要求18所述的方法，其中将可移除涂层附接至转子的表面包括将所述可移除涂层附接至所述转子的具有从约0.05MPa至约20.0MPa的粘结强度的表面。

20.如权利要求18或权利要求19所述的方法，其中所述可移除涂层包括被配制来在小于约300℃的温度下分解的材料。