CN114390950A - 用于对管件螺纹施用润滑脂的涂布装置 - Google Patents

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CN114390950A CN202080062556.7A CN202080062556A CN114390950A CN 114390950 A CN114390950 A CN 114390950A CN 202080062556 A CN202080062556 A CN 202080062556A CN 114390950 A CN114390950 A CN 114390950A
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Abstract

本发明提供一种用于进行地下操作的系统，其中涂布装置的喷嘴旋转地固定至钻机，当管状件的一部分靠近所述涂布装置定位时，所述喷嘴径向朝向所述管状件的所述部分，所述涂布装置配置为经由所述喷嘴对所述管状件的所述部分施用润滑脂，其中当所述管状件旋转时，所述喷嘴在所述管状件的所述部分上沉积一层所述润滑脂。

Description

用于对管件螺纹施用润滑脂的涂布装置
背景技术
本公开的实施例总体上涉及钻井和井处理领域。更特别地，本发明的实施例涉及一种用于在地下操作期间操作机器人系统对管状件上的螺纹施用润滑脂的系统和方法。
机器人能够在进行可以利用在井筒中延伸的分段管柱的地下操作(诸如钻探井筒、井筒套管、井筒测试等)时协助操作员。机器人，诸如管件装卸装置，能够装卸管状件以将管状件送至钻机的井中心以与管柱连接(例如在将管柱下入井筒时)，或者当与管柱的连接断开时装卸管状件以将其从钻机的井中心取回(例如当将管柱从井筒中起出时)。随着连接的建立或断开，机器人能够协助操作员，清除螺纹上的润滑脂和对螺纹施用润滑脂，为下一次将管状件连接至管柱做准备。如果对管状件螺纹和管状件端部的连接肩部施用的润滑脂过少，则与管柱的连接可能无法如所期望地保护螺纹并且可能使得在需要时更难以断开连接。如果对管状件螺纹和管状件端部的连接肩部施用的润滑脂过多，则在建立连接时必定从连接处挤压出多余的润滑脂，因此可能需要更长时间来加固管状件与管柱的连接。这也可能导致润滑脂的浪费。因此，如果对管状件端部的螺纹和连接肩部(以下称为肩部)施用适量的润滑脂，则可以避免这些问题。因此，需要不断改进用于管件装卸和润滑脂施用的机器人系统。
发明内容
根据本公开的一个方面，一种用于进行地下操作的系统，其可以包括涂布装置，该涂布装置配置为对管状件的端部的螺纹和肩部施用流体，其中涂布装置在管状件的端部的螺纹和肩部上形成一层流体，该层具有在该层的一个区域上测量的平均厚度，该区域为管状件的端部的螺纹和肩部的圆周的至少25％并且是沿着管状件的端部的螺纹和肩部的至少10mm的轴向长度。该区域内的层的厚度变化可以小于整个该区域的层的平均厚度的20％。此外，整个该区域的层的平均厚度可以小于3mm、或小于2.5mm、或小于2.0mm、或小于1.5mm、或小于1.0mm、或小于0.5mm、或小于0.4mm、或小于0.3mm、或小于0.2mm、或小于0.15mm、或小于0.12mm。涂布装置配置为适用于多种类型的管状件以及多种类型的多种尺寸。较大尺寸的管状件(例如套管)和较小尺寸的管状件(例如较小直径钻杆)可以通过涂布装置进行清洁和涂布，而无需调整涂布装置中喷嘴的位置。其适用于公扣端和母扣端涂布装置。
根据本公开的另一方面，一种用于在地下操作中将润滑脂涂布于管状件的螺纹的系统可以包括涂布装置，该涂布装置配置为当管状件相对于涂布装置旋转时，对管状件的端部的螺纹和肩部施用流体，该涂布装置包括在高压下操作的喷嘴，该高压迫使流体通过喷嘴并将流体喷涂在管状件的端部的螺纹和肩部上，其中高压可以小于200巴(2901psi)且大于2巴(29psi)、或小于150巴(2176psi)且大于2巴(29psi)、或小于140巴(2031psi)且大于3巴(44psi)、或小于140巴(2031psi)且大于3.85巴(56psi)、或小于140巴(2031psi)且大于4巴(58psi)、或小于140巴(2031psi)且大于5巴(73psi)、或小于140巴(2031psi)且大于8巴(116psi)、或小于140巴(2031psi)且大于10巴(145psi)、或小于135巴(2031psi)且大于110巴(1595psi)、或小于130巴(1885psi)且大于120巴(1740psi)。
根据本公开的另一方面，一种用于进行地下操作的方法可以包括以下操作：将具有多个喷嘴的涂布装置安装至钻机，使得多个喷嘴旋转地固定至钻机；经由管件装卸装置使管状件相对于该多个喷嘴和钻机旋转；以及当管状件旋转时，在管状件的端部的螺纹和肩部上喷涂流体。该流体可以是空气/润滑脂混合物，其中喷涂还包括在管状件的端部的螺纹和肩部上形成一层润滑脂，该层具有在该层的一个区域上测量的平均厚度，该区域为螺纹的一部分的圆周的至少25％并且为沿着螺纹的该部分的至少10mm的轴向长度。该涂布装置可以包括壳体，该壳体上安装有多个喷嘴，并且该方法还可以包括以下操作：经由管件装卸装置将管状件的端部定位在壳体中；将流体压力加压至小于200巴(2901psi)且大于2巴(29psi)；以及当该多个喷嘴中的至少一个启用时，将来自该多个喷嘴中的该至少一个的流体喷涂在端部的螺纹和肩部上。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的实施例的这些和其他特征、方面和优点，其中在整个附图中，相同的字符表示相同的部分，附图中：
图1A是根据某些实施例的具有上涂布装置和下涂布装置的钻机的代表性透视图；
图1B和1C是根据某些实施例的具有管件装卸装置的钻机的代表性透视图，该管件装卸装置在地下操作期间利用涂布装置对管状件的螺纹施用润滑脂；
图2是根据某些实施例的用于对管状件的公扣端上的螺纹施用润滑脂的涂布装置的代表性透视前视图；
图3是根据某些实施例的用于对管状件的公扣端上的螺纹施用润滑脂的涂布装置的代表性顶视图；
图4是根据某些实施例的用于对管状件的公扣端上的螺纹施用润滑脂的涂布装置的内侧部分的代表性透视图；
图5是根据某些实施例的用于对管状件的公扣端上的螺纹施用润滑脂的涂布装置的代表性透视后视图；
图6A是根据某些实施例的向喷嘴供给流体的流体源的代表性功能框图；
图6B是根据某些实施例的从流体源到达并通过图6A的喷嘴的流体流动的代表性流图。
图6C是根据某些实施例的向喷嘴供给流体的流体源的代表性功能框图；
图6D是根据某些实施例的从流体源到达并通过图6C的喷嘴的流体流动的代表性流；
图6E是根据某些实施例的可以在涂布装置中使用的代表性喷嘴(与数据表)；
图7A是根据某些实施例的涂布装置的代表性局部剖视图，该涂布装置用于在管状件的公扣端定位在涂布装置内之前对公扣端上的螺纹施用润滑脂；
图7B、7C和7D是根据某些实施例的图7A的涂布装置在公扣端已定位在涂布装置内之后在清洗和涂布公扣端上的螺纹的各个阶段中的代表性部分剖视图；
图7E是根据某些实施例的已经通过涂布装置清洁和涂布的管状件的公扣端的代表性透视图；
图8A是根据某些实施例的涂布装置的代表性局部剖视图，该涂布装置用于测试在管状件的公扣端定位在涂布装置内之前润滑脂到覆盖公扣端的膜上的螺纹的施用；
图8B是根据某些实施例的图8A的涂布装置在公扣端已定位在涂布装置内之后涂布覆盖公扣端上的螺纹的膜的代表性部分剖视图；
图8C和8D是根据某些实施例的图8A的膜在涂布装置已经如图8B中对膜施用润滑脂之后的代表性俯视图和侧视图；
图9A是根据某些实施例的另一涂布装置的代表性局部剖视图，该涂布装置用于在管状件的母扣端定位在涂布装置内之前对母扣端上的螺纹施用润滑脂；
图9B、9C和9D是根据某些实施例的图9A的涂布装置在母扣端已定位在涂布装置内之后在涂布母扣端上的螺纹的各个阶段中的代表性局部剖视图；
图10A是根据某些实施例的另一涂布装置的代表性局部剖视图，该涂布装置用于在管状件的母扣端定位在涂布装置内之前对母扣端上的螺纹施用润滑脂；
图10B、10C和10D是根据某些实施例的图10A的涂布装置在母扣端已定位在涂布装置内之后在涂布母扣端上的螺纹的各个阶段中的代表性局部剖视图；
图11是根据某些实施例的用于对管状件的公扣端上的螺纹施用润滑脂的涂布装置的代表性局部剖视图11-11(如图7A所指示)；
图12是根据某些实施例的用于对管状件的母扣端上的螺纹施用润滑脂的涂布装置的代表性局部剖视图12-12(如图9A所指示)；
图13是根据某些实施例的用于涂布管状件的公扣端上发螺纹的方法的流程图；
图14是根据某些实施例的用于涂布管状件的母扣端上的螺纹的方法的流程图；
图15是根据某些实施例的用于涂布管状件的母扣端的涂布装置的透视图；
图16是根据某些实施例的图15所示的涂布装置沿着剖面线16-16的局部剖视图；
图17是根据某些实施例的图15所示的涂布装置沿着剖面线17-17的局部剖视图，其中管状件的小母扣端靠近涂布装置；并且
图18是根据某些实施例的图15所示的涂布装置沿着剖面线17-17的局部剖视图，其中管状件的大母扣端靠近涂布装置。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种可以包括具有电气部件的涂布装置的机器人系统，这些电气系统可以在地下操作期间在危险区域(诸如钻台)中操作。机器人系统可以包括涂布装置和密封壳体，其中电气设备和/或部件包含在密封壳体内。下面更详细地描述各种实施例的各方面。
如本文所用，术语“包括(comprises、comprising)”、“包含(includes、including)”、“具有(has、having)”或其任何其他变型，意图涵盖非排他性的包含。例如，包括特征列表的过程、方法、物品或设备不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或此类过程、方法、物品或设备固有的其他特征。进一步地，除非有相反的明确说明，“或”是指包含性的或而不是排他性的或。例如，条件“A”或“B”由以下各项中的任一项满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)且B为真(或存在)；以及A和B两者均为真(或存在)。
采用“一个”或“一种”来描述本文所描述的元件和部件。这样做仅是为了方便并给出本发明范围的一般含义。该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数形式也包括复数形式，反之亦然，除非明确指出并非如此。
除非另有说明，否则字词“约”、“大约”或“基本上”的使用旨在表示参数的值接近于所陈述的值或位置。然而，微小的差异可能会妨碍值或位置与所陈述完全一致。因此，高达且包括值的百分之十(10％)的差异是与所描述完全相同的理想目标的合理差异。当差异大于百分之十(10％)时，可能会出现显著差异。
图1A是根据某些实施例的具有上涂布装置50b和下涂布装置50a的可能位置的钻机10的代表性透视图。如本文所用，“钻机”是指在地下操作期间使用的所有地表结构(例如平台、井架、垂直存储区域、水平存储区域、钻台等)。钻机10被示出为海上钻机，但本公开的原理同样适用于陆基钻机。钻机10可以包括平台12，其具有从钻台16延伸的井架14。钻机10可以包括用于执行地下操作(例如钻井、完井、处理、套管、修井等)的各种设备。设备可以包括管件装卸装置22，该管件装卸装置22在水平存储区和管件装卸装置20之间转移管状件40。如本文所用，“管状件”是指细长的圆柱形管并且可以包括围绕钻机操纵的任何管状件，诸如管段、管架、管状件和管柱。因此，在本公开中，“管状件”与“管段”、“管架”和“管柱”以及“管件”、“管件段”、“管件架”、“管件柱”、“套管”、“套管段”或“套管柱”同义。
管件装卸装置20可以在管件装卸装置22、垂直管件存储区28、鼠洞(未示出)、上涂布装置50b、下涂布装置50a和井中心18之间转移管状件40。钻工机器人24可以用于将管状件40拧到位于井筒中的管柱46(见图1B)上或从管柱46上拧下来，该井筒位于井中心18下方并与井中心18对齐。控制器56可以是对一些钻机操作(例如管件装卸装置和涂布装置50a、50b)提供控制的钻机控制器56。替代地或除此之外，控制器56可以是管件装卸装置20中的控制器，其控制管件装卸装置20和涂布装置50a、50b。此外，管件装卸装置20的控制器56可以与钻机控制器56通信以促进钻机10的地下操作。
图1B是具有管件装卸装置20的钻机10的代表性透视图，管件装卸装置20在地下操作(例如钻井、完井等)期间利用涂布装置50a清洁管件段的螺纹并对螺纹施用润滑脂。图1B示出示例钻台16以及将管状件40添加到延伸穿过钻台16的井中心18的管柱46的钻机设备(例如钻台机器人26、钻工24、管件装卸装置20、升降机32、顶部驱动器30等)。管件装卸装置20可以经由管件装卸装置22从水平存储区接收管状件40，或者从指梁28的垂直存储区取出管状件40。每个管状件40可以具有公扣端42和母扣端44，其中公扣端42在竖直位置中定向在母扣端44下方。应当理解，管状件40的母扣端44可以包括连接至管状件40(例如套管段)的一端的套环。母扣端44仅指管状件40的具有内螺纹的端部，即使内螺纹由连接至管件段(例如套管)的套环提供。当将新管状件40连接至管柱46时，通常在连接至管柱46之前对管状件40的螺纹进行清洁和涂布。在该示例中，当将管状件40添加到管柱46时(诸如当将管柱46下入井筒时)，在连接至管柱46之前，对公扣端螺纹进行清洁和涂布(经由涂布装置50a)，并且当将管状件40从管柱46去除时(诸如当将管柱46从井筒起出时)，对母扣端44进行清洁和涂布(经由涂布装置50b)。
因此，在将管状件46下入井筒的该示例中，管件装卸装置20可以将要连接至管柱46的下一个管状件40移动到涂布装置50a以清洁和涂布螺纹。在管状件40处于竖直位置的情况下，管件装卸装置20可以将公扣端42定位到涂布装置50a中。当端部42位于涂布装置50a内时，密封件(未示出)可以接合管状件40以将流体喷射定位在涂布装置50a内。涂布装置50a和涂布装置50a内的喷嘴相对于钻台16保持静止，而公扣端42通过管件装卸装置20在涂布装置50a内旋转。在旋转公扣端42的同时，管件装卸装置可以经由对涂布装置50a的控制信号来控制各种流体在公扣端42的螺纹上的施用。在示例操作中，管件装卸装置20可以控制涂布装置50a中的流体阀以施用各种流体。管件装卸装置20可以在旋转公扣端42的同时控制阀以对公扣端42的螺纹施用水雾，以从螺纹清除旧润滑脂、碎屑或其他污染物。接下来，管件装卸装置20可以在旋转公扣端42的同时控制另一个阀以对公扣端42的螺纹施用空气喷雾，以干燥螺纹。接下来，管件装卸装置20可以在旋转公扣端42的同时控制阀以对公扣端42的螺纹施用润滑脂/空气混合物，以给螺纹涂敷一层润滑脂，该层润滑脂跨螺纹的区域并且在公扣端42的肩部上具有平均厚度。
管件装卸装置20还可以使用涂布装置50b执行一组类似的操作，以清洁母扣端44的内螺纹并对其施用润滑脂。在一些示例中，公扣端42和母扣端44两者可以通过涂布装置50a、50b顺序地清洁和涂布。在其他示例中，管件装卸装置20可以在将管状件40连接至管柱46之前(例如在将管柱46下入井筒期间)清洁和涂布公扣端42，并且在将管状件40与管柱46断开之后(例如在将管柱46从井筒起出期间)清洁和涂布母扣端44。然而，该顺序仅是示例，并且这些清洁和涂布公扣端42和母扣端44的步骤可以按照井计划所需的任何顺序进行。
图1C是具有管件装卸装置20的钻机的另一个代表性透视图，管件装卸装置20在地下操作期间利用涂布装置50a对管状件40的螺纹施用润滑脂。将此图与图1B进行比较，顶部驱动器30和升降机32在已经将管柱46进一步延伸到井筒中之后已经移动远离管柱46，其中管柱46的剩余残端从井中心18突出。管件装卸装置20开始将具有新涂布的螺纹的管状件40从涂布装置50a运输到井中心18，在此管状件40可以通过管件装卸装置20、顶部驱动器30和铁钻工24连接至管柱46。
图2是用于对管状件40的公扣端42上的螺纹施用润滑脂的涂布装置50a的代表性透视前视图。如图1A至1C所示，涂布装置50a可以安装至钻台16或靠近钻台16位于便于接收管状件40的公扣端42的位置。应当理解，涂布装置50a(以及涂布装置50b)可以以从“0”零度到180度(相对于X轴或Y轴)的任何取向安装在钻机10上或靠近钻机10，诸如安装在水平存储区域中，并且安装在相对于Z轴的任何方位角方向上(参考图1B至1C)。
壳体(或主体)70可以为涂布装置50a的可以用于对管状件40的公扣端42施用润滑脂的部件提供结构支撑。壳体70也可以是其他形状，并且壳体70可以包括可以覆盖和保护部件的外壳(未示出)。涂布装置50a、50b的一个独特特征在于它们不具有相对于钻台16(或它们可以附接到的任何其他结构)旋转的部件。钻机10使用管件装卸装置20使管状件40相对于涂布装置50a、50b旋转，并且管件装卸装置20在管状件40旋转时控制涂布装置50a、50b中的喷嘴以对管状件40的螺纹施用各种流体(例如水、空气、润滑脂)。每种流体可以具有到涂布装置50a、50b的单独输入，其具有用于在管状件40的端部插入涂布装置50a、50b(或定位在其附近)时将流体引导至管状件40的端部的阀、致动器、管材和喷嘴。
再次参考图2，在涂布装置50a的该示例中，进口60a、60b、60c可以提供与用于供给流体的外部流体源的连接，这些流体可以分别包括润滑脂、水和空气。管材可以将流体引导至联接至相应致动器66的各种阀64，以选择性地对管状件40的公扣端42的螺纹和肩部施用相应流体。这些部件可以固定地联接至壳体70，并且壳体70可以固定地联接至钻机10之上或之外的任何结构(例如钻台16、水平存储区域、井架14、平台12等)。壳体70可以定向成使得管状件40的公扣端42通过垂直运动进入涂布装置50a。然而，按照本公开的原理，壳体70可以相对于钻台16以从0“零”到180度的各种其他取向安装。涂布装置50a可以包括用于径向限制涂布装置50a的入口处的密封件的保持环68。保持器72可以用于轴向限制入口处的密封件。
图3是用于对管状件40的公扣端42的螺纹和肩部施用流体(例如润滑脂、水和空气)的涂布装置50a的代表性俯视图。涂布装置50a的入口由分段密封件74包围，当公扣端42插入涂布装置50a中时，该分段密封件74可以接合管状件40的外表面。分段密封件74可以是具有从中心开口径向向外切出的狭缝的弹性材料(例如弹性体、橡胶等)，或者密封件74可以由定位以形成具有内开口92的圆形密封件的单独段制成，或者密封件可以由与相邻段至少部分地重叠以形成圆形密封件的单独段制成。密封件74可以由保持环68径向限制在涂布装置50a顶部的位置，保持环68被示出为由紧固件78连接至壳体70。保持器72可以上覆于密封件74的径向向外部分并经由紧固件76将密封件74限制到壳体。穿过壳体70底部的开口94可以用于在涂布装置50a在对管状公扣端42施用流体时排出多余流体。当涂布装置50a相对于钻台16以从0“零”到180度的各种取向安装至钻机10时，可以根据需要修改该开口94以允许适当的排放。
涂布装置50a可以配置为容纳各种类型的管状件40以及各种类型的各种尺寸。可以通过涂布装置50a清洁和涂布较大尺寸的管件，例如套管，以及较小尺寸的管件，诸如较小直径的钻杆，而无需调整涂布装置50a中的喷嘴的位置。例如，管状件40的尺寸可以包括但不限于2-3/8”、2-7/8”、3-1/2”、4”、4-1/2”、5”、5-1/2”、6-5/8”、7”、7-5/8”、8-5/8”、8-5/8”、9-5/8”、10-3/4”、11-3/4”、13-3/8”、16”、18-5/8”和20”直径管材。
图4是用于对管状件40的公扣端42上的螺纹施用润滑脂的涂布装置50a的内侧部分的代表性透视图。分段密封件74被示出为位于涂布装置50a的入口处并且在入口处形成开口92。多个开口90可以围绕壳体70周向分布，喷嘴安装在这些开口90中的选定开口中。涂布装置50a的各种配置可以具有围绕壳体70分布的喷嘴80的各种配置。开口90被定向成使得安装在开口90中的喷嘴径向向内指向涂布装置50a的中心轴线。在该示例中，涂布装置50a底部附近的表面可以朝着开口94渐缩，以促进多余流体移动到开口94。然而，在其他取向(例如180度)上，开口94可不用于排出多余流体。在其他取向上，渐缩表面可以用作屏障以减少来自涂布装置50a的过喷。
图5是用于对管状件40的公扣端42上的螺纹施用润滑脂的涂布装置50a的代表性透视后视图。该视图示出具有相应致动器66的各种阀64，致动器66可以经由管件装卸装置20中的控制器来控制以控制相应流体到管状件40的施用。
图6A是流体源62b、62c的代表性功能框图，流体源62b、62c可以通过相应进口连接60b、60c和由相应致动器66b、66c致动的相应阀64b、64c将流体84供给到喷嘴80。控制器56可以是定位在钻机10之上或之外的钻机控制器，或者控制器56可以是管件装卸装置20中的控制器。控制器56可以启用或禁用通过涂布装置50a、50b中的一个或多个喷嘴的流体流动。例如，控制器56可以通过使相应致动器66b-66c通电以打开相应阀64b-64c并允许相应流体流过相应喷嘴80来单独或组合地打开单独喷嘴80，从而将流体喷射到管状件40的一部分上，其中该部分可以包括管状件40端部的螺纹和肩部。控制器56可以通过使相应致动器66b-66c断电以关闭相应阀64b-64c并防止相应流体流过相应喷嘴80来关闭各个喷嘴80，从而防止对管状件40的该部分施用流体。
该框图可以表示水84从水源62b流动通过进口连接60b、通过阀64b(当由致动器66b致动时)、并通过喷嘴80以形成水84的喷雾图案82，该喷雾图案82可以被引导至管状件40的端部的螺纹120和肩部。水84的这种喷雾图案82可以用于从螺纹和肩部清洁(喷走)旧润滑脂、碎屑或其他污染物，以为对螺纹120和肩部施用新润滑脂做准备。
替代地，该框图可以表示空气84从水源62c流动通过进口连接60c、通过阀64c(当由致动器66c致动时)、并通过喷嘴80以形成空气84的喷雾图案82，该喷雾图案82可以被引导至管状件40的端部的螺纹和肩部。空气84的这种喷雾图案82可以用于从螺纹和肩部清洁(喷走)旧润滑脂、碎屑或其他污染物以及干燥螺纹和肩部，以为对螺纹120和肩部施用新润滑脂做准备。通常，水喷雾82对于从螺纹120和肩部去除旧润滑脂、碎屑或其他污染物比空气喷雾82更有效，且空气喷雾82对于在清洁过程之后干燥螺纹更有效。然而，任何一种流体都可以用于从螺纹120和肩部去除旧润滑脂、碎屑或其他污染物。
图6B是从流体源到达并通过图6A的喷嘴的流体流动的代表性流图。流体84可以在压力P2下存储在远离涂布装置50a、50b的容器中。压力P2可以用于驱动流体84到达并通过喷嘴80以产生喷雾图案82，该喷雾图案82喷射到具有压力P1的环境中。因此，压力P2和压力P1之间的压力差驱动流体84通过喷嘴80。喷雾图案82可以提供流体84在20度、30度、45度、60度、90度和120度的弧距上的基本上均匀分布。参见图6E中示例喷嘴80的规格。图6E中示出喷嘴80的两个优选示例，并且这些特定示例是来自PNR ITALIA的JBW-1310和JBW-1385，它们可以由各种材料(例如不锈钢、黄铜等)制成。这些喷嘴80被描述为扁平扇形喷嘴，其与涂布装置50a、50b一起工作得特别好。根据图6E，JBW-1310喷嘴可以在10巴(145psi)压力下递送5.66升/分钟，并且JBW-1385喷嘴可以在10巴(145psi)压力下递送7.03升/分钟。更高的压力P2可以递送通过每个示例喷嘴80的更高流体速率。由于特定安装要求可能有所不同，涂布装置50a、50b中也可以使用其他喷嘴80。这些示例喷嘴80指示可以支持涂布装置50a、50b的一些喷嘴的兼容规格。然而，除了这些示例之外的喷嘴也可以与涂布装置50a、50b一起使用。
图6C是流体源62a、62c的代表性功能框图，流体源62a、62c分别通过相应进口60a、60c和相应阀64a、64c(当由相应致动器66a、66c致动时)将流体86、84供给到喷嘴80。控制器56可以是定位在钻机10之上或之外的钻机控制器，或者控制器56可以是管件装卸装置20中的控制器。控制器56可以启用或禁用通过涂布装置50a、50b中的喷嘴80的流体流动。例如，控制器56可以通过使致动器66a、66c中的一个或多个通电以打开相应阀64a、64c并允许相应流体86、84流过喷嘴80来打开喷嘴80，从而将流体喷射到管状件40的一部分上，其中该部分可以包括管状件40端部的螺纹和肩部。当致动器66a、66c之一通电时，流体86、84之一则可以流过喷嘴80。当致动器66a、66c两者都通电时，流体86、84可以相互冲击以产生流体86、84的流体混合物，该流体混合物可以流过喷嘴80。控制器56可以通过使相应致动器66a、66c断电以关闭相应阀64a、64c并防止相应流体流过相应喷嘴80来关闭各个喷嘴80，从而防止对管状件40的该部分施用流体。
该框图可以表示空气84从源62c流动通过进口连接60c、通过阀64c(当由致动器66致动时)、并到达混合连接，在该混合连接处，空气84可以与润滑脂86混合以产生空气/润滑脂混合物88。润滑脂86可以从源62a流动通过进口连接60a、通过阀64a(当由致动器66致动时)、并到达混合连接，在该混合连接处，空气84可以与润滑脂86混合以产生空气/润滑脂混合物88。在混合连接处，润滑脂86可以以一定角度(例如，90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30或15度角)进入连接，使得加压空气84用于雾化(或至少分解)润滑脂86并产生空气/润滑脂混合物88。空气/润滑脂混合物88然后可以被驱动通过喷嘴80以产生喷雾图案82，该喷雾图案82可以被引导至管状件40的端部的螺纹和肩部处，从而对螺纹和肩部施用润滑脂86。空气/润滑脂混合物88可以提供对螺纹和肩部的润滑脂86的大致均匀施用，因为管状件40在喷雾图案82被引导至管状件40的端部时是旋转的。
图6D是流体86、84从相应流体源62a、62c到达并通过图6C的喷嘴80的流动的代表性流程图。空气84可以在压力P2下供给到混合连接，而润滑脂86在P3的压力下供给到混合连接。压力P2、P3可以基本上彼此相等，但它们也可以是不同的压力。然而，压力P2、P3应当处于有助于将润滑脂86与空气84混合(诸如利用空气84雾化润滑脂86)并驱动混合物88通过喷嘴80以产生喷雾图案82的水平。混合连接可以产生压降，因此，空气/润滑脂混合物88可以在可以小于压力P2或P3中的任一个的压力P4下递送到喷嘴80。
在上述每个示例中，压力P2或P3可以小于200巴(2901psi)且大于2巴(29psi)、或小于150巴(2176psi)且大于2巴(29psi)、或小于140巴(2031psi)且大于3巴(44psi)、或小于140巴(2031psi)且大于3.85巴(56psi)、或小于140巴(2031psi)且大小于4巴(58psi)、或小于140巴(2031psi)且大于5巴(73psi)、或小于140巴(2031psi)且大于8巴(116psi)、或小于140巴(2031psi)且大于10巴(145psi)、或小于135巴(2031psi)且大于110巴(1595psi)、或小于130巴(1885psi)且大于120巴(1740psi)。可能需要在这些范围内调整压力P2、P3以优化润滑脂在螺纹上的施用。压力P4可以通过确定喷嘴80两端的压降并从压力P2、P3中的任一个中减去压降来计算。
图7A是涂布装置50a的代表性局部剖视图，涂布装置50a用于在管状件40的公扣端42定位在涂布装置50a内之前对公扣端42上的螺纹120和肩部48施用润滑脂86。涂布装置50a类似于图2至图5中的涂布装置50a。圆形壳体70可以为阀64a-64c、致动器66a-66c和喷嘴80提供结构支撑。壳体70可以包括位于其基部处的开口94，其允许在清洁和涂布程序期间排出多余流体。壳体70的圆形壁中的开口90可以接收喷嘴80，该喷嘴80用于将流体喷射到定位在壳体70内的管状件公扣端42上。
壳体70可以包括位于涂布装置50a顶部的开口92，其允许公扣端42进入以便插入壳体70以用于清洁和涂布螺纹120和肩部48。密封件74可以围绕开口92定位，并且当公扣端42通过开口92插入(箭头108)壳体70时可以密封地接合管状件40。保持环68和保持器72可以用于在将公扣端42插入涂布装置50a和从涂布装置50a缩回时将密封件74保持在适当位置。管状件40的中心纵向轴线102可以与涂布装置50a的中心轴线104基本上对准和/或基本上平行。然而，纵向轴线102和中心轴线104不需要彼此对准或基本上平行。应当理解，在纵向轴线102和中心轴线104稍微不对齐并且不一定彼此平行的情况下，涂布装置50a仍然可以清洁螺纹120并对螺纹120施用润滑脂。然而，轴线102、104之间的任何未对准或缺乏平行度都不得阻止流体通过来自喷嘴80的喷雾图案分布到螺纹120和肩部48。
壳体左侧上的喷嘴80可以从相应阀64b、64c接收空气或水以将空气或水递送到公扣端42。如上文关于图6A、6B所描述，流体源(62b或62c)可以通过阀(分别为64b或64c)将流体供给到喷嘴80。可以存在两个单独的喷嘴80，其中一个喷嘴80从阀64b接收水，而另一个喷嘴80从阀64c接收空气。然而，也可以存在一个喷嘴80，其选择性地从阀64b接收水和从阀64c接收空气。壳体70右侧上的喷嘴80可以如图6C、6D所指示进行配置，其中一个喷嘴80从阀64a、64c接收空气/润滑脂混合物88。喷嘴80可以围绕壳体分布在各种其他周向位置中。仅出于讨论目的，两个喷嘴80被示出为彼此偏移180度。图11示出另一个示例喷嘴配置并且也设想了其他喷嘴配置，诸如彼此偏移60度或彼此偏移45度等的喷嘴。
涂布装置50a配置为容纳各种类型的管状件40以及各种类型的各种尺寸。可以通过涂布装置清洁和涂布较大尺寸的管件，例如套管，以及较小尺寸的管件，诸如较小直径的钻杆，而无需调整涂布装置50a中的喷嘴的位置。例如，管状件40的尺寸可以包括但不限于2-3/8”、2-7/8”、3-1/2”、4”、4-1/2”、5”、5-1/2”、6-5/8”、7”、7-5/8”、8-5/8”、8-5/8”、9-5/8”、10-3/4”、11-3/4”、13-3/8”、16”、18-5/8”和20”直径管材。
图7B是图7A的涂布装置50a对公扣端42的螺纹120和肩部48执行清洁操作的代表性局部剖视图。控制器56(例如钻机控制器或管件装卸装置20控制器)在管状件40由控制器56经由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得流体(例如水)能够在P2的压力下流向喷嘴80。密封件74可以配置为在与管状件40接合时随管状件40一起旋转，或者相对于壳体70保持静止并且管状件40相对于密封件74旋转。在图7B中，流体可以是水，水经由喷雾图案82施用到螺纹120和肩部48以从螺纹120和肩部48清除旧润滑脂、碎屑或其他污染物。多余流体可以通过开口94排出。
图7C是图7A的涂布装置50a对公扣端42的螺纹120和肩部48执行干燥操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得流体(例如空气)能够在P2的压力下流向喷嘴80(未示出)。在图7C中，流体可以是空气，空气经由喷雾图案82施用到螺纹120和肩部48以在由水清洁之后干燥螺纹120和肩部48。
图7D是图7A的涂布装置50a对公扣端42的螺纹120和肩部48执行涂布操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得两种流体(例如空气和润滑脂)能够在P2、P3的相应压力下流向喷嘴80。在图7D中，流体可以是空气和润滑脂，其中润滑脂由空气以一定角度冲击以雾化润滑脂以产生空气/润滑脂混合物，其中空气/润滑脂混合物经由喷雾图案82施用到螺纹120和肩部48以涂布螺纹120和肩部48。涂布装置50a提供润滑脂在螺纹120和肩部48的区域上的大致均匀分布。
再次参考图7A，管件装卸装置20(未示出)可以用于将管状件40的端部42操纵到涂布装置50a中。优选地，管状件40在端部42延伸到涂布装置50a中时不旋转，但是按照本公开的原理，管状件40可以在其进入涂布装置50a时旋转。当端部42通过开口92延伸到涂布装置50a中时，密封件74可以用于接合管状件40的外表面以最小化在操作期间从涂布装置50a过喷的流体。密封件74可以是相对于涂布装置50a静止的，而管状件可相对于密封件74旋转。然而，密封件74可以相对于涂布装置50a旋转并且在管状件40旋转时随管状件一起旋转。在该示例中，喷嘴80围绕涂布装置50a的主体70周向地间隔开，如图11所示。然而，喷嘴可以围绕主体70轴向地、周向地或其组合地间隔开。对于涂布装置50a，喷嘴80径向向内定向以将流体喷雾82引导至公扣端42的外螺纹120和肩部48上。
参考图7B，一旦管件装卸装置20已经将公扣端42定位在涂布装置50a的主体70内，管件装卸装置20就可以开始相对于涂布装置50a旋转(箭头100)管状件40(以及因此公扣端42)。通过管件装卸装置20旋转管状件40，喷嘴80可以相对于涂布装置50a保持静止，从而使涂布装置50a的构造和操作更加简单并且具有很少的移动部件，从而可能增加涂布装置50a的使用寿命。当公扣端42旋转(箭头100)时，控制器56可以打开流向第一喷嘴80的流体流(例如水)以从螺纹120和肩部48清除任何旧润滑脂或碎屑。然后，控制器56可以在清洁操作完成之后关闭流向第一喷嘴80的流体流。
参考图7C，当管状件40旋转时，控制器56可以开启流向第二喷嘴80(其也可以与第一喷嘴80相同，但优选地，第一喷嘴和第二喷嘴80是分离的喷嘴)的流体流(例如空气)以去除来自先前操作的任何剩余流体(例如从螺纹120和肩部48去除水)并干燥线和肩部，以为对螺纹120和肩部48施用润滑脂做准备。与第一喷嘴分离的第二喷嘴可以位于管状件40后面并且在图7C中将不可见。
参考图7D，一旦螺纹120和肩部48被清洁和干燥，它们就准备好被施用润滑脂。管件装卸装置20可以开始(或保持)相对于涂布装置50a旋转管状件40。当公扣端42旋转(箭头100)时，控制器56可以打开流向第三喷嘴80的流体流(例如润滑脂和水)，以在螺纹120和肩部48上施用大致均匀的润滑脂涂层或润滑脂层。然后，控制器56可以在涂布操作完成之后关闭流向第三喷嘴80的流体流。管件装卸装置20可以停止旋转管状件40并且将涂布公扣端42从涂布装置50a中取出。然后可以将涂布的公扣端42连接至管状件40的母扣端44以构建管件架、延长钻柱等。
图7A至图7D示出在一些实施例中涂布管状件40的公扣端42所需的一系列可能操作。在一些实施例中涂布管状件40的母扣端44可能需要类似的操作(参考图9A至图10D和图15至图18)。在一些实施例中，这些操作相互协作以在管状件40的螺纹120和肩部上产生大致均匀的润滑脂涂层，其示例在图7E中示出。
图7E是已经通过涂布装置50a清洁和涂布的管状件40的公扣端42的代表性透视图。在该示例中，润滑脂已经施用到公扣端42的螺纹120和肩部48以在螺纹120和肩部48上形成涂布层110。对于该示例配置，将润滑脂施用到螺纹120和肩部48，包括在施用润滑脂之前清洁螺纹120和肩部48，花费约6秒。图7E相较于润滑脂被擦掉以展示润滑脂在螺纹120和肩部48上的薄但接近均匀的分布的区域示出螺纹120和肩部48上的涂布层110的均匀性。
图8A至图8D示出用于确定由涂布装置50a施用到螺纹120的润滑脂的区域的平均厚度值的方法。应当注意，可以使用类似的方法来确定由涂布装置50b施加到母扣端44的螺纹120和肩部49的润滑脂的区域的平均厚度值。图8A示出薄膜材料122，它可以在将公扣端42插入涂布装置50a之前馈送到螺纹120(箭头124)上并缠绕在公扣端42的螺纹120(箭头126)周围，从而覆盖螺纹120的大部分(优选地全部)。
图8B示出螺纹120，其由薄膜材料122覆盖(或至少部分地覆盖)，使得在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)时经由通过喷雾图案82施用空气/润滑脂混合物88而施用到螺纹120的润滑脂86(在这种情况下，即薄膜材料122)的大部分(优选地全部)被施用到薄膜材料122。当控制器56已经启用空气/润滑脂混合物88到薄膜材料122的施用从而将润滑脂层110沉积到材料122上时，那么控制器56可以禁用通过喷嘴80施用空气/润滑脂混合物88，并且管件装卸装置20可以将公扣端42从涂布装置50a去除。然后可以将薄膜材料122从公扣端42去除以用于分析。
图8C是在已经施用涂布层110之后并且在已经将材料122从公扣端42去除之后的薄膜材料122的代表性视图。在材料122上的涂布层110的所得形状可以稍微呈梯形，因为公扣端42是锥形的并且缠绕在公扣端42螺纹120周围的材料不会产生方形涂布层110。不管涂布层110的形状如何，可以通过测量涂布层110的所得面积来确定面积A2。在梯形涂布层110的情况下，可以测量尺寸L3、L4、L5并用其确定涂布层110的面积。
可以通过测量薄膜材料122的测试前重量到薄膜材料122(包括涂布层110)的测试后重量的变化来确定施用到面积A2(包括较小面积A1)的润滑脂的量。材料122可以在缠绕螺纹120以准备进行涂布测试之前称重。在完成涂布测试之后，可以将包括在测试期间沉积的润滑脂的材料122从螺纹120上展开并再次称重。重量的差异是由于沉积的润滑脂。沉积的润滑脂的体积可以基于润滑脂的已知密度由沉积的润滑脂的重量确定。
替代地或除此之外，可以通过测量在施用过程中从中收集润滑脂的容器的重量变化来确定施用到面积A2(包括较小的面积A1)的润滑脂的量。可以在润滑脂施用过程之前和之后测量容器的重量。可以假定从润滑脂施用过程之前到润滑脂施用过程之后的重量变化为在润滑脂施用过程期间施用到公扣端42的润滑脂的重量。然而，该方法没有考虑因过喷而损失并且未施用到薄膜材料122的润滑脂。
因为润滑脂的密度是已知的，所以所确定的沉积的润滑脂的重量可以用于计算施用到公扣端42的润滑脂的体积(并且因此等于施用到薄膜材料122的润滑脂)。跨薄膜材料122施用的润滑脂的平均厚度可以通过将施用到薄膜材料的润滑脂的体积除以在其上施用润滑脂的薄膜材料122的面积A2来确定。在确定施用的润滑脂的体积的情况下，可以通过将施用的润滑脂的体积除以在其上施用润滑脂的薄膜材料122的面积A1来确定润滑脂层110的平均厚度L6。薄膜材料122的平均厚度指示为长度L7。
施用到薄膜材料122的润滑脂的体积也可以通过使用在润滑脂施用过程中分别施加到空气和润滑脂的压力P2、P3、在润滑脂施用过程中使用的喷嘴80(例如参见图6E中所示的示例喷嘴的规格)、以及通过喷嘴80将流体(例如，在该示例中为空气和润滑脂)施用到公扣端42的持续时间来确定。喷嘴规格也可以通过对通过选定喷嘴80的流体进行喷雾测试以确定在一段时间内通过喷嘴递送的体积来确定。该数据还可以用于计算在润滑脂施用过程期间施用到公扣端42的润滑脂的体积。
示例测试使用关于图8A至图8D公开的原理执行。该测试中使用的润滑脂是BESTOLIFE TM 3010 NM special。然而，其他润滑脂可以用于涂布管状件40上的螺纹120。涂布装置50a提供加压至3.85巴(55.8psi)的润滑脂。在该测试中使用的喷嘴80是JBW1385B31-BSP喷嘴(关于喷嘴规格参考图6E)，其可以在3.85巴(55.8psi)下递送3L/min的润滑脂。在该测试期间管状件40的每分钟转数(RPM)为60。将6至7克润滑脂施用到5”(127mm)公扣端42的螺纹上。薄膜材料122的重量为约3克。薄膜材料122的涂布过程后重量为约9克。公扣端42的连接表面积(即A2)为约500cm**2。润滑脂的施用产生计算为小于0.0045”(0.114mm)的涂布层。涂布层110的厚度(即L6)的范围为0.0025”至0.0045”(0.064mm至0.114mm)。
将润滑脂施用到螺纹120和肩部48，包括在施用润滑脂之前清洁螺纹120和肩部48，花费约6秒。驱动施用到螺纹120和肩部48的润滑脂的厚度的变量可以是：1)在通过喷嘴80施用润滑脂期间管状件40的旋转速度(RPM)，2)为涂布装置50a、50b选择的喷嘴80，3)流过喷嘴80的润滑脂的压力，4)选择的润滑脂，以及5)将润滑脂施用到螺纹120和肩部48的持续时间。控制器56可以控制润滑脂的施用持续时间和管状件40的旋转速度。如果润滑脂存储区提供可以由控制器56控制的可控压力能力，则控制器56还可以控制润滑脂的压力。控制器56可以使用选定喷嘴80的规格、选定润滑脂的规格和选定润滑脂的压力来计算和控制管状件旋转速度和润滑脂的施用持续时间。通过经由操作者或控制器56控制这些变量，可以定制施用到管状件40的端部上的螺纹120和肩部48的润滑脂的厚度以实现期望的结果。
对使用涂布装置50a、50b对管状件40的螺纹120和肩部48、49施用润滑脂的测试表明：薄膜材料122上的润滑脂的平均厚度L6可以小于3mm、或小于2.5mm、或小于2.0mm、或小于1.5mm、或小于1.0mm、或小于0.5mm、或小于0.4mm、或小于0.3mm、或小于0.2mm、或小于0.15mm、或小于0.12mm。
因此，面积A1可以具有涂布层110的平均厚度L6，因为面积A1是面积A2的子集。跨区域A1的平均厚度L6可以小于3mm、或小于2.5mm、或小于2.0mm、或小于1.5mm、或小于1.0mm、或小于0.5mm、或小于0.4mm、或小于0.3mm、或小于0.2mm、或小于0.15mm、或小于0.12mm。区域A1可以通过将长度L1乘以长度L2来确定，其中L1可以小于L3，并且L2可以小于L5。
长度L1可以是至少10mm、至少20mm、至少30mm、至少40mm、至少50mm、至少60mm、至少70mm、至少80mm、至少90mm、或至少100mm。长度L1也可以表示为是涂布层110的轴向长度L3的至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％、或100％。
长度L2可以是至少10mm、至少20mm、至少30mm、至少40mm、至少50mm、至少60mm、至少70mm、至少80mm、至少90mm、或至少100mm。长度L2也可以表示为是涂布层110的周向长度L5的至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％、或100％，周向长度L5也可以是指公扣端42的螺纹120底部的周向长度。对于涂布装置50b，长度L4可以表示母扣端44的内螺纹120的顶部的圆周长度，并且长度L5可以表示母扣端44的内螺纹120的底部的圆周长度。
图9A是涂布装置50b的代表性局部剖视图，涂布装置50b用于在管状件40的母扣端44定位在涂布装置50b内之前对母扣端44内的螺纹施用润滑脂86。壳体70可以为阀64a-64c、致动器66a-66c和喷嘴80提供结构支撑。壳体70可以包括突出部71，该突出部71延伸到涂布装置50b的腔室中并且包含一个或多个喷嘴80，该一个或多个喷嘴80附接到该突出部并且背离中心轴线106朝向母扣端44的螺纹120径向定向。当母扣端44的螺纹120(和肩部49)定位(或正在被定位)在壳体70的腔室内并且在突出部71和喷嘴80之上时，喷嘴80可以将流体喷射到母扣端44的螺纹120(和肩部49)上。
壳体70可以包括位于涂布装置50b底部的开口92，其允许母扣端44进入以便插入壳体70的腔室以用于清洁和涂布螺纹120。密封件74可以围绕突出部71定位，并且当母扣端44通过开口92插入(箭头108)壳体70并且与密封件74接合时可以密封地接合母扣端44。管状件40的中心纵向轴线102可以与涂布装置50b的中心轴线106基本上对准和/或基本上平行。然而，纵向轴线102和中心轴线106不需要彼此对准或基本上平行。应当理解，在纵向轴线102和中心轴线106稍微不对齐并且不一定彼此平行的情况下，涂布装置50b仍然可以清洁螺纹120并对螺纹120施用润滑脂。然而，轴线102、106之间的任何未对准或缺乏平行度都不得阻止流体通过来自喷嘴80的喷雾图案分布到螺纹120。
突出部71左侧上的喷嘴80可以从相应阀64b、64c接收空气或水以将空气或水递送到母扣端44。如上文关于图6A、6B所描述，流体源(62b或62c)可以通过阀(分别为64b或64c)将流体供给到喷嘴80。可以存在两个单独的喷嘴80，其中一个喷嘴80从阀64b接收水，而另一个喷嘴80从阀64c接收空气。然而，也可以存在一个喷嘴80，其选择性地从阀64b接收水和从阀64c接收空气。突出部71右侧上的喷嘴80可以如图6C、6D所指示进行配置，其中一个喷嘴80从阀64a、64c接收空气/润滑脂混合物88。喷嘴80可以围绕突出部71分布在各种其他周向位置中。仅出于讨论目的，两个喷嘴被示出为彼此偏移180度。图12示出其他示例喷嘴配置并且也设想了其他喷嘴配置，诸如彼此偏移60度或彼此偏移45度等的喷嘴。
涂布装置50b配置为容纳各种类型的管状件40以及各种类型的各种尺寸。可以通过涂布装置清洁和涂布较大尺寸的管件，例如套管，以及较小尺寸的管件，诸如较小直径的钻杆，而无需调整涂布装置50b中的喷嘴的位置。例如，管状件40的尺寸可以包括但不限于2-3/8”、2-7/8”、3-1/2”、4”、4-1/2”、5”、5-1/2”、6-5/8”、7”、7-5/8”、8-5/8”、8-5/8”、9-5/8”、10-3/4”、11-3/4”、13-3/8”、16”、18-5/8”和20”直径管材。
图9B是图9A的涂布装置50b对母扣端44的螺纹120执行清洁操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得流体(例如水)能够在P2的压力下流向喷嘴80。密封件74可以配置为在与管状件40接合时随管状件40一起旋转，或者它可以相对于壳体70保持静止并且相对于管状件40旋转。保持器72、73可以用于将密封件74保持在适当位置。在该示例中，保持器73经由偏置装置75朝向密封件74、保持器72和母扣端44偏置。当母扣端44接合密封件74时，偏置装置75起作用以阻止密封件74移动远离保持器72并对密封件74施加偏置力，从而保持密封件74与母扣端44的接合。涂布装置50b的这种配置可以将来自喷嘴80的流体过喷物容纳在母扣端44内。
在图9B中，流体可以是水，水经由喷雾图案82施用到螺纹120以从螺纹120清除旧润滑脂、碎屑或其他污染物。多余流体可以沿着管状件40的内侧排出。
图9C是图9A的涂布装置50b对母扣端44的螺纹120执行干燥操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得流体(例如空气)能够在P2的压力下流向喷嘴80(未示出)。在图9C中，流体可以是空气，空气经由喷雾图案82施用到螺纹120以在由水清洁之后干燥螺纹120。
图9D是图9A的涂布装置50b对母扣端44的螺纹120执行涂布操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得两种流体(例如空气和润滑脂)能够在P2、P3的相应压力下流向喷嘴80。在图9D中，流体可以是空气和润滑脂，其中润滑脂由空气以一定角度冲击以雾化润滑脂以产生空气/润滑脂混合物，其中空气/润滑脂混合物经由喷雾图案82施用到螺纹120以涂布螺纹120。涂布装置50b提供润滑脂在螺纹120的区域上的大致均匀分布。
图10A是涂布装置50b的另一种配置的代表性局部剖视图，该涂布装置50b用于在管状件40的母扣端44定位在涂布装置50b内之前对母扣端44内的螺纹施用润滑脂86。壳体70可以为阀64a-64c、致动器66a-66c和喷嘴80提供结构支撑。壳体70可以包括突出部71，该突出部71延伸到涂布装置50b的腔室中并且包含一个或多个喷嘴80，该一个或多个喷嘴80附接到该突出部并且背离中心轴线106朝向母扣端44的螺纹120径向定向。当母扣端44的螺纹120(和肩部49)定位(或正在被定位)在壳体70的腔室内并且在突出部71和喷嘴80之上时，喷嘴80可以将流体喷射到母扣端44的螺纹120(和肩部49)上。
壳体70可以包括位于涂布装置50b底部的开口92，其允许母扣端44进入以便插入壳体70的腔室以用于清洁和涂布螺纹120。具有保持器52的密封件54可以围绕开口92定位。当母扣端44通过开口92插入(箭头108)壳体70的腔室时，密封件54可以接合管状件40。密封件74可以围绕突出部71定位，并且当母扣端44通过开口92插入壳体70并且与密封件74接合时可以密封地接合母扣端44。管状件40的中心纵向轴线102可以与涂布装置50b的中心轴线106基本上对准和/或基本上平行。然而，纵向轴线102和中心轴线106不需要彼此对准或基本上平行。应当理解，在纵向轴线102和中心轴线106稍微不对齐并且不一定彼此平行的情况下，涂布装置50b仍然可以清洁螺纹120并对螺纹120施用润滑脂。然而，轴线102、106之间的任何未对准或缺乏平行度都不得阻止流体通过来自喷嘴80的喷雾图案分布到螺纹120。
突出部71左侧上的喷嘴80可以从相应阀64b、64c接收空气或水以将空气或水递送到母扣端44。如上文关于图6A、6B所描述，流体源(62b或62c)可以通过阀(分别为64b或64c)将流体供给到喷嘴80。可以存在两个单独的喷嘴80，其中一个喷嘴80从阀64b接收水，而另一个喷嘴80从阀64c接收空气。然而，也可以存在一个喷嘴80，其选择性地从阀64b接收水和从阀64c接收空气。突出部71右侧上的喷嘴80可以如图6C、6D所指示进行配置，其中一个喷嘴80从阀64a、64c接收空气/润滑脂混合物88。喷嘴80可以围绕突出部71分布在各种其他周向位置中。仅出于讨论目的，两个喷嘴被示出为彼此偏移180度。图12示出其他示例喷嘴配置并且也设想了其他喷嘴配置，诸如彼此偏移60度或彼此偏移45度等的喷嘴。
涂布装置50b配置为容纳各种类型的管状件40以及各种类型的各种尺寸。可以通过涂布装置清洁和涂布较大尺寸的管件，例如套管，以及较小尺寸的管件，诸如较小直径的钻杆，而无需调整涂布装置50b中的喷嘴的位置。例如，管状件40的尺寸可以包括但不限于2-3/8”、2-7/8”、3-1/2”、4”、4-1/2”、5”、5-1/2”、6-5/8”、7”、7-5/8”、8-5/8”、8-5/8”、9-5/8”、10-3/4”、11-3/4”、13-3/8”、16”、18-5/8”和20”直径管材。
图10B是图10A的涂布装置50b对母扣端44的螺纹120执行清洁操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得流体(例如水)能够在P2的压力下流向喷嘴80。密封件74可以配置为在与管状件40接合时随管状件40一起旋转，或者它可以相对于壳体70保持静止并且相对于管状件40旋转。保持器72、73可以用于将密封件74保持在适当位置。在该示例中，保持器73是静止的并且不朝向密封件74偏置。当母扣端44接合密封件74时，保持器73使密封件74处于压缩状态，从而保持密封件74和母扣端44之间的密封接合。涂布装置50b的这种配置可以将来自喷嘴80的流体过喷物容纳在母扣端44内。
在图10B中，流体可以是水，水经由喷雾图案82施用到螺纹120以从螺纹120清除旧润滑脂、碎屑或其他污染物。多余流体可以沿着管状件40的内侧排出。
图10C是图10A的涂布装置50b对母扣端44的螺纹120执行干燥操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得流体(例如空气)能够在P2的压力下流向喷嘴80(未示出)。在图10C中，流体可以是空气，空气经由喷雾图案82施用到螺纹120以在由水清洁之后干燥螺纹120。
图10D是图10A的涂布装置50b对母扣端44的螺纹120执行涂布操作的代表性局部剖视图。控制器56在管状件40由管件装卸装置20旋转(箭头100)的同时通过控制相应致动器66来使得两种流体(例如空气和润滑脂)能够在P2、P3的相应压力下流向喷嘴80。在图10D中，流体可以是空气和润滑脂，其中润滑脂由空气以一定角度冲击以雾化润滑脂以产生空气/润滑脂混合物，其中空气/润滑脂混合物经由喷雾图案82施用到螺纹120以涂布螺纹120。涂布装置50b提供润滑脂在螺纹120的区域上的大致均匀分布。
图11是用于对管状件40的公扣端42上的螺纹120(和肩部48)施用润滑脂86的涂布装置50a的代表性局部剖视图11-11(如图7A所指示)。示出四个开口90，并且这些开口90中的每一个都可以容纳喷嘴80。底部喷嘴80被示出为是可选的，但其他喷嘴也可以是可选的。左喷嘴80和上喷嘴80可以用于递送水或空气或两者。应当理解，任何喷嘴位置都可以递送任何类型的流体。它们不限于此示例配置的讨论中提到的流体类型。壳体70的壁中可以包括更多或更少的开口90以容纳更多或更少的喷嘴80。右开口90包含喷嘴80，该喷嘴80可以从阀64a、64c接收空气/润滑脂混合物88，其中空气冲击润滑脂以产生空气/润滑脂混合物88。
图12是用于对管状件40的母扣端44上的螺纹120(和肩部49)施用润滑脂86的涂布装置50b的代表性局部剖视图12-12(如图9A所指示)。示出围绕壳体70的突出部71周向间隔开的四个可能的喷嘴80位置。底部喷嘴80被示出为是可选的，但其他喷嘴也可以是可选的。左喷嘴80和上喷嘴80可以用于递送水或空气或两者。应当理解，任何喷嘴位置都可以递送任何类型的流体。它们不限于此示例配置的讨论中提到的流体类型。更多或更少的喷嘴80可以围绕突出部71和沿着突出部71定位。右喷嘴80可以从阀64a、64c接收空气/润滑脂混合物88，其中空气冲击润滑脂以产生空气/润滑脂混合物88。
图13是用于涂布管状件40的公扣端42的螺纹和肩部的方法140的流程图。在操作142中，管件装卸装置20可以从管状件存储区(垂直、水平等)取出管状件40，并将管状件40定向在准备将公扣端42插入公扣端涂布装置50a的位置(例如，垂直、倾斜或水平)。在操作144中，管件装卸装置20可以将公扣端42插入公扣端涂布装置50a。在操作146中，管件装卸装置20可以开始旋转管状件40。在操作148中，在管状件40旋转时，控制器56可以使水流过喷嘴80以产生水的喷雾图案82以清洁公扣端42的螺纹120和肩部48。在操作150中，在管状件40旋转时，控制器56可以禁止水流动并使空气流过喷嘴80以产生空气的喷雾图案82以干燥公扣端42的螺纹120和肩部48。在操作152中，在管状件40旋转时，控制器56可以禁止空气流动并使空气和润滑脂流动以产生如上所述的空气/润滑脂混合物88，并且驱动混合物88通过喷嘴80以形成空气/润滑脂混合物的喷雾图案82以将润滑脂施用到公扣端42的螺纹120和肩部48。可以调整管状件40的旋转速度和驱动空气/润滑脂混合物88的压力(以及上面提到的其他变量)以优化润滑脂在具有基本上均匀厚度的层中到螺纹120和肩部48的递送。如本文所用，“基本上均匀厚度”是指层的厚度小于3mm、或小于2.5mm、或小于2.0mm、或小于1.5mm、或小于1.0mm、或小于0.5mm、或小于0.4mm、或小于0.3mm、或小于0.2mm、或小于0.15mm、或小于0.12mm。驱动施用到螺纹120的润滑脂的厚度的变量可以是：1)在通过喷嘴80施用润滑脂期间管状件40的旋转速度(RPM)，2)为涂布装置50a、50b选择的喷嘴，3)流过喷嘴80的润滑脂的压力，4)选择的润滑脂，以及5)将润滑脂施用到螺纹120的持续时间。在操作154中，控制器56可以禁止空气/润滑脂混合物流动并且(经由管件装卸装置20)可以停止管状件40的旋转。在操作156中，管件装卸装置20可以将公扣端42从涂布装置50a去除。在操作158中，管件装卸装置20可以将具有涂布的螺纹120和肩部48的管状件40递送到井中心以将管状件40连接至定位在井中心18处的管柱46，或递送到顶部驱动器或铁钻工或其他管件装卸装置以将管状件40连接至井中心18处的管柱46。
图14是用于涂布管状件40的母扣端44内的螺纹120的方法160的流程图。在操作162中，管件装卸装置20可以从定位在井中心处的管柱46(或从另一个管件装卸装置、或钻工、或顶部驱动器)取出管状件40，并将管状件40定向在准备将母扣端44插入母扣端涂布装置50b的位置(例如，垂直、倾斜或水平)。在操作164中，管件装卸装置20可以将母扣端44插入涂布装置50b或将母扣端44定位在涂布装置50b附近。在操作166中，管件装卸装置20可以开始旋转管状件40。在操作168中，在管状件40旋转时，控制器56可以使水流过喷嘴80以产生水的喷雾图案82以清洁母扣端44的螺纹120和肩部49。在操作170中，在管状件40旋转时，控制器56可以禁止水流动并使空气流过喷嘴80以产生空气的喷雾图案82以干燥母扣端44的螺纹120和肩部49。在操作172中，在管状件40旋转时，控制器56可以禁止空气流动并使空气和润滑脂流动以产生如上所述的空气/润滑脂混合物88，并且驱动混合物88通过喷嘴80以形成空气/润滑脂混合物的喷雾图案82以将润滑脂施用到母扣端44的螺纹120和肩部49。可以调整管状件40的旋转速度和驱动空气/润滑脂混合物88的压力以优化润滑脂在具有基本上均匀厚度的层中到螺纹120和肩部49的递送。在操作174中，控制器56可以禁止空气/润滑脂混合物流动并且(经由管件装卸装置20)可以停止管状件40的旋转。在操作176中，管件装卸装置20可以将母扣端44从涂布装置50b去除。在操作178中，管件装卸装置20可以将具有涂布的螺纹120的管状件40递送到管状件存储区(垂直的、水平的等)。
图15是用于涂布管状件40的母扣端44的涂布装置50b的透视图。涂布装置50b可以包括壳体200，其形成用于容纳喷嘴80、通向喷嘴80的供给管线、用于供给管线的阀以及其他支持设备(包括控制器230)的封壳。壳体200可以包括由各种支撑件构成的框架202，以及附接到壳体200的所有侧面的盖板。例如，盖板210可以安装在壳体200的前面，盖板212可以安装在壳体200的后面，盖板214可以安装在壳体200的左面，盖板216可以安装在壳体200的右面，盖板218可以安装在壳体200的顶面，盖板208可以安装在壳体200的底面。当安装在壳体200上时，盖板提供用于容纳和保护涂布装置50b的部件(即喷嘴、阀、控制器等)的密封封壳。
壳体200可以使用安装件204、206安装至钻机10或井场处的其他合适的结构(例如水平存储区域结构等)。安装件204、206可以相对于钻台16的0“零”度和180度之间的任何取向以及相对于垂直于钻台16的Z轴的任何方位取向将壳体固定到结构。盖板中的一个或多个(例如216)可以用作隔板以用于提供到流体源的连接以及电连接220(例如用于电力和通信信号)。润滑脂86可以经由连接60a供给到涂布装置50b。水84可以经由连接60b供给到涂布装置50b。空气84可以经由连接60c供给到涂布装置50b。供给管线和阀可以类似于先前描述的配置，以将水84、空气84和空气/润滑脂混合物88供给到管状件40的母扣端44的螺纹120和肩部49。
图16是图15所示的涂布装置50b沿着剖面线16-16的局部剖视图。控制器230和喷嘴组件232可以安装至底板208。喷嘴组件232可以包括一个或多个喷嘴80以用于针对宽泛范围的管状件尺寸将流体的喷雾图案递送到管状件40的母扣端44的螺纹120和肩部49。例如，管状件40的尺寸可以包括但不限于2-3/8”、2-7/8”、3-1/2”、4”、4-1/2”、5”、5-1/2”、6-5/8”、7”、7-5/8”、8-5/8”、8-5/8”、9-5/8”、10-3/4”、11-3/4”、13-3/8”、16”、18-5/8”和20”直径管材。喷嘴组件232的喷嘴80被定向成将流体喷雾轴向向下并且背离中心轴线106径向向外定向，如下文更详细描述的。
图17是图15所示的涂布装置50b沿着剖面线17-17的局部剖视图，其中管状件40的小母扣端44靠近涂布装置50b。图18是图15所示的涂布装置50b沿着剖面线17-17的局部剖视图，其中管状件40的大母扣端44靠近涂布装置50b。从该视图可以看出，喷嘴组件232中的喷嘴80可以相对于中心轴线106成角度，使得喷嘴80可以产生从中心轴线106径向向外并且相对于轴线106轴向向下指向的流体喷雾图案82。在喷嘴80的成角度取向下，对于各种尺寸的管状件40，流体喷雾可以用流体覆盖螺纹120以及肩部49。
控制器56(可能地与控制器230协作)可以控制管件装卸装置20以使母扣端44出现在涂布装置50b附近，使得母扣端44与盖板208稍微间隔开。管件装卸装置20可以对齐该空间允许喷雾图案82到达母扣端44的肩部49和内螺纹120两者。喷嘴80的角度可以根据需要调整以对最大数量的管状尺寸提供最广泛覆盖。在图17中，成角度的喷嘴80可以产生喷雾图案82，该喷雾图案82覆盖螺纹120的一端处的肩部49，并且通过母扣端44和盖板208之间的空间释放一些过喷物。流体喷雾图案82还可以覆盖所有内螺纹120以及螺纹120的相反端处的肩部49，并且存在到管状件40的内表面上的一些过喷物。来自喷嘴80的这种宽流体喷雾图案82可以确保流体接触母扣端44的肩部49和螺纹120。
管状件40的中心纵向轴线102可以与涂布装置50b的中心轴线106基本上对准和/或基本上平行。然而，纵向轴线102和中心轴线106不需要彼此对准或基本上平行。应当理解，在纵向轴线102和中心轴线106稍微不对齐并且不一定彼此平行的情况下，涂布装置50b仍然可以清洁螺纹120和肩部49并对螺纹120和肩部49施用润滑脂。然而，轴线102、106之间的任何未对准或缺乏平行度都不得阻止流体通过来自喷嘴80的喷雾图案分布到螺纹120和肩部49。
在母扣端44定位在盖板208附近的情况下，控制器56可以控制管件装卸装置20开始旋转母扣端44(箭头100)。在母扣端44旋转时，可以控制喷嘴80来以流体喷雾图案82的形式递送加压流体，以冲击螺纹120和肩部49以对其进行清洁、干燥以及对其施用润滑脂层。多余流体可以沿着管状件40的内侧排出(例如，在螺纹120和下部肩部49下方的过喷物)或分散到环境中(例如，在螺纹120和上部肩部49上方的过喷物)。在涂布装置50b的该配置中，封壳的所有部分均不捕获在上部肩部49上方释放的过喷物，这在一些情况下可能是所期望的。通过将过喷物分散到母扣端44外部的周围环境中，雾化的流体过喷物可以从涂布装置50b被带走，而无需收集在流体袋中并且随后在涂布装置50b不再帮助收集流体时使所收集的流体从涂布装置50b滴落。然而，如果需要，涂布装置50b可以配置为收集过喷流体。
通常，管状件40的母扣端44的涂布过程可以从喷嘴80产生加压水的流体喷雾图案82开始，该流体喷雾图案82冲击螺纹120和肩部49以从螺纹120和肩部49清除旧润滑脂、碎片或其他污染物。当螺纹120和肩部49被清洁时，可以控制喷嘴以产生加压空气的流体喷雾图案82以干燥螺纹120和肩部49的来自清洁过程中的任何残留水。一旦螺纹120和肩部49干燥，喷嘴80就可以产生空气/润滑脂流体混合物88的流体喷雾图案82，其可以将一层润滑脂86沉积到螺纹120和肩部49上。沉积在螺纹120和肩部49上的润滑脂层的厚度可以受若干变量的影响和控制。
确定施用到螺纹120和肩部49的润滑脂的厚度的变量可以是：1)在通过喷嘴80施用润滑脂期间管状件40的旋转速度(RPM)，2)为涂布装置50b选择的喷嘴80，3)流过喷嘴80的润滑脂的压力，4)选择的润滑脂，以及5)将润滑脂施用到螺纹120和肩部49的持续时间。控制器56可以控制润滑脂的施用持续时间和管状件40的旋转速度。如果润滑脂存储区提供可以由控制器56控制的可控压力能力，则控制器56还可以控制润滑脂的压力。控制器56可以使用选定喷嘴80的规格、选定润滑脂的规格和选定润滑脂的压力来计算和控制管状件旋转速度和润滑脂的施用持续时间。通过经由操作者或控制器56控制这些变量，可以定制施用到管状件40的母扣端44上的螺纹120和肩部49的润滑脂的厚度，以实现将期望厚度的润滑脂施用到母扣端44的螺纹120和肩部49的期望结果。
如在图18中所见，具有相应更大母扣端44的甚至更大管状件40可以具有通过与图17的配置中所使用相同的涂布装置50b在喷嘴80处于相同成角度取向的情况下施用到母扣端44的螺纹120和肩部49的润滑脂的期望厚度。
应当理解，在将管状件引导至井中心以用于附接到管柱46时，管状件40的公扣端42和母扣端44两者可以通过相应涂布装置50a、50b进行清洁和涂布。替代地或除此之外，在管状件在从管柱46拆卸下来之后从井中心被引导出并且处于到管状件存储区(垂直、倾斜、水平等)的路途中时，管状件40的公扣端42和母扣端44两者可以通过相应涂布装置50a、50b进行清洁和涂布。还应当理解，控制器56可以根据需要在地下操作中的任何点使管状件40的公扣端42和母扣端44中的一者或两者如上所述地被清洁和涂布。
各种实施例
实施例1.一种用于进行地下操作的系统，所述系统包括：
涂布装置，所述涂布装置配置为对管状件的一部分施用流体，其中所述涂布装置在所述管状件的所述部分上形成所述流体的层，其中所述层具有在所述层的一个区域上测量的平均厚度，所述区域是所述管状件的所述部分的圆周的至少25％并且是沿着所述管状件的所述部分的至少10mm的轴向长度。
实施例2.根据实施例1所述的系统，其中所述管状件是管件段、管件架、短管、套管段、套管架和管架中的一种。
实施例3.根据实施例1所述的系统，其中所述管状件是各种管状件尺寸中的一种，并且其中所述涂布装置配置为接受和涂布所述各种管尺寸中的每一种的螺纹。
实施例4.根据实施例1所述的系统，其中所述管状件的所述尺寸选自由以下各项组成的群组：2-3/8”、2-7/8”、3-1/2"、4”、4-1/2"、5”、5-1/2"、6-5/8”、7”、7-5/8”、8-5/8”、8-5/8”、9-5/8”、10-3/4"、11-3/4"、13-3/8”、16”、18-5/8”和20”直径管材。
实施例5.根据实施例1所述的系统，其中所述层在所述区域内的的厚度变化小于所述层跨所述区域的平均厚度的20％。
实施例6.根据实施例5所述的系统，其中所述层跨所述区域的平均厚度小于3mm。
实施例7.根据实施例6所述的系统，其中所述层跨所述区域的平均厚度小于2.5mm、或小于2.0mm、或小于1.5mm、或小于1.0mm、或小于0.5mm、或小于0.4mm、或小于0.3mm、或小于0.2mm、或小于0.15mm、或小于0.12mm。
实施例8.根据实施例1所述的系统，其中所述区域是所述管状件的所述部分的圆周的至少50％、或至少75％、或100％。
实施例9.根据实施例1所述的系统，所述涂布装置进一步包括：
壳体，所述壳体安装至钻机；和
喷嘴，所述喷嘴安装至所述壳体，当所述螺纹定位在所述壳体内时，所述喷嘴径向朝向所述螺纹。
实施例10.根据实施例9所述的系统，其中所述喷嘴包括多个喷嘴，并且所述多个喷嘴围绕所述壳体周向地间隔开，并且其中当所述螺纹定位在所述壳体内时，所述多个喷嘴径向朝向所述螺纹。
实施例11.根据实施例9所述的系统，还包括管件装卸装置，所述管件装卸装置配置为操纵所述管状件，使得所述螺纹定位在所述壳体内。
实施例12.根据实施例9所述的系统，还包括：钻机控制器，所述钻机控制器配置为控制对所述管状件施用润滑脂的所述涂布装置；和管件装卸装置，所述管件装卸装置操纵所述管状件，使得所述螺纹定位在所述壳体内。
实施例13.根据实施例7和8中任一项所述的系统，其中所述钻机控制器或所述管件装卸装置通过经由控制所述至少一个阀的相应致动器而在打开配置和闭合配置之间选择性地致动至少一个阀来选择性地控制流体通过所述喷嘴的流动，其中当所述至少一个阀被致动至所述打开配置时，所述流体被迫通过所述喷嘴，并且其中当所述至少一个阀被致动至所述闭合配置时，流体被限制流过所述喷嘴。
实施例14.根据实施例13所述的系统，其中当所述至少一个阀被致动至所述打开配置并且所述流体正流过所述喷嘴，从而在所述流体离开所述喷嘴时产生所述流体的流体喷雾图案并且所述流体喷雾图案冲击所述螺纹时，所述管件装卸装置使所述管状件相对于所述喷嘴旋转。
实施例15.根据实施例13所述的系统，其中以小于200巴(2901psi)且大于2巴(29psi)的压力供给到所述喷嘴的流体，并且当所述流体离开所述喷嘴时，所述流体形成喷雾图案。
实施例16.根据实施例13所述的系统，其中所述流体是空气和所述润滑脂的混合物，并且其中所述钻机控制器或所述管件装卸装置调整所述管状件的旋转速度、施加到所述流体的压力或所述润滑脂的施用持续时间中的至少一者，以控制从所述喷嘴施用到所述螺纹的所述润滑脂的厚度。
实施例17.根据实施例16所述的系统，其中加压的所述润滑脂受到加压空气的冲击而产生所述混合物并增强从所述喷嘴作为雾状物喷出以便在所述螺纹定位在所述壳体内时沉积到所述螺纹上的所述润滑脂的雾化。
实施例18.根据实施例13所述的系统，其中所述流体选自由空气、水、润滑脂及其组合组成的群组。
实施例19.根据实施例18所述的系统，其中所述喷嘴包括多个喷嘴，其中所述多个喷嘴中的第一喷嘴配置为在所述螺纹定位在所述壳体内时将所述空气或所述水喷射在所述螺纹上，并且其中所述多个喷嘴中的第二喷嘴配置为在所述螺纹定位在所述壳体内时将所述空气和所述润滑脂的混合物递送到所述螺纹。
实施例20.根据实施例19所述的系统，其中所述多个喷嘴中的第三喷嘴配置为在所述螺纹定位在所述壳体内时将所述水喷射在所述螺纹上，并且其中所述第一喷嘴配置为在所述螺纹定位在所述壳体内时将所述空气喷射在所述螺纹上。
实施例21.根据实施例9所述的系统，其中所述螺纹位于所述管状件的公扣端的外表面上，并且其中当所述公扣端定位在所述壳体内时，所述喷嘴径向向内朝向所述公扣端的所述螺纹。
实施例22.根据实施例9所述的系统，其中所述螺纹位于所述管状件的母扣端的内表面上，并且其中当所述母扣端定位在所述壳体内时，所述喷嘴径向向外朝向所述母扣端的所述螺纹。
实施例23.一种用于在地下操作中涂布管状件的螺纹的系统，所述系统包括：
涂布装置，所述涂布装置配置为在所述管状件相对于所述涂布装置旋转时将对所述管状件的所述螺纹施用流体，所述涂布装置包括在升高的压力下操作的喷嘴，所述升高的压力迫使所述流体通过所述喷嘴并将所述流体喷射在所述管状件的所述螺纹上，其中所述升高的压力小于200巴(2901psi)且大于2巴(29psi)。
实施例24.根据实施例23所述的系统，其中所述升高的压力小于150巴(2176psi)且大于2巴(29psi)、或小于140巴(2031psi)且大于3巴(44psi)、或小于140巴(2031psi)且大于3.85巴(56psi)、或小于140巴(2031psi)且大于4巴(58psi)、或小于140巴(2031psi)且大于5巴(73psi)、或小于140巴(2031psi)且大于8巴(116psi)、或小于140巴(2031psi)且大于10巴(145psi)、或小于135巴(2031psi)且大于110巴(1595psi)、或小于130巴(1885psi)且大于120巴(1740psi)。
实施例25.根据实施例23所述的系统，其中所述升高的压力小于130巴(1885psi)且大于120巴(1740psi)。
实施例26.根据实施例23所述的系统，其中所述涂布装置进一步包括：
壳体，所述壳体安装至钻机；和
所述喷嘴，所述喷嘴安装至所述壳体，其中当所述螺纹定位在所述壳体内时，所述喷嘴径向朝向所述螺纹。
实施例27.根据实施例26所述的系统，其中所述喷嘴包括多个喷嘴，并且所述多个喷嘴围绕所述壳体周向地间隔开，并且其中当所述螺纹定位在所述壳体内时，所述多个喷嘴径向朝向所述螺纹。
实施例28.根据实施例26所述的系统，还包括管件装卸装置，所述管件装卸装置配置为操纵所述管状件，使得所述螺纹定位在所述壳体内。
实施例29.根据实施例28所述的系统，其中所述管件装卸装置或钻机控制器通过经由控制所述至少一个阀的相应致动器而在打开配置和闭合配置之间选择性地致动至少一个阀来选择性地控制流体通过所述喷嘴的流动，其中当所述至少一个阀被致动至所述打开配置时，所述流体被迫通过所述喷嘴，并且其中当所述至少一个阀被致动至所述闭合配置时，流体被限制流过所述喷嘴。
实施例30.根据实施例29所述的系统，其中当所述至少一个阀被致动至所述打开配置并且所述流体流过所述喷嘴，从而在所述流体离开所述喷嘴时产生所述流体的流体喷雾图案并且所述流体喷雾图案在所述螺纹位于所述壳体内时冲击所述螺纹时，所述管件装卸装置使所述管状件相对于所述喷嘴旋转。
实施例31.根据实施例26所述的系统，其中所述流体是空气和润滑脂的混合物，并且其中所述流体的施用在所述螺纹上形成小于3mm的平均厚度的所述润滑脂。
实施例32.根据实施例31所述的系统，其中管件装卸装置调整所述管状件的旋转速度以控制从所述喷嘴施用到所述螺纹的所述润滑脂的厚度。
实施例33.根据实施例32所述的系统，其中加压的所述润滑脂受到加压空气的冲击而产生所述混合物并增强从所述喷嘴喷出以形成流体喷雾图案的所述润滑脂的雾化，当所述螺纹定位在所述壳体内时，所述润滑脂通过所述流体喷雾图案沉积在所述螺纹上。
实施例34.根据实施例26所述的系统，其中所述流体选自由空气、水、润滑脂及其组合组成的群组。
实施例35.根据实施例34所述的系统，其中所述喷嘴包括多个喷嘴，其中所述多个喷嘴中的第一喷嘴配置为在所述螺纹定位在所述壳体内时对所述螺纹施用水，并且其中所述水的施用清洁所述螺纹，并且其中第二喷嘴配置为在所述螺纹定位在所述壳体内时对所述螺纹施用空气，并且其中所述空气的施用干燥所述螺纹。
实施例36.根据实施例35所述的系统，还包括第三喷嘴，所述第三喷嘴配置为在所述螺纹定位在所述壳体内时对所述螺纹施用将润滑脂和空气的混合物，并且其中所述混合物的施用对所述螺纹施用润滑脂。
实施例37.一种用于进行地下操作的方法，所述方法包括：
将具有多个喷嘴的涂布装置安装至钻机，使得所述多个喷嘴旋转地固定至所述钻机；
经由管件装卸装置使管状件相对于所述多个喷嘴和所述钻机旋转；以及
在所述管状件正在旋转的同时，将流体喷射在所述管状件的一端的螺纹上。
实施例38.根据实施例37所述的方法，其中所述流体是空气/润滑脂混合物，并且其中所述喷射进一步包括在所述螺纹的一部分上形成润滑脂层，其中所述层具有在所述层的一个区域上测量的平均厚度，所述区域是所述螺纹的所述部分的圆周的至少25％并且是沿着所述螺纹的所述部分的至少10mm的轴向长度。
实施例39.根据实施例38所述的方法，其中所述层跨所述区域的平均厚度小于3mm、或小于2.5mm、或小于2.0mm、或小于1.5mm、或小于1.0mm、或小于0.5mm。
实施例40.根据实施例38所述的系统，还包括经由所述管件装卸装置或钻机控制器选择性地启用所述多个喷嘴中的一个以将所述流体喷射在所述螺纹上。
实施例41.根据实施例37所述的方法，其中所述涂布装置包括壳体，其中所述多个喷嘴安装至所述壳体，所述方法进一步包括：
经由管件装卸装置将所述管状件的所述端部定位到所述壳体中；
将所述流体加压至小于200巴(2901psi)且大于2巴(29psi)的压力；
以及
当所述多个喷嘴中的至少一个被启用时，从所述多个喷嘴中的所述至少一个将所述流体喷射在所述螺纹上。
实施例42.根据实施例41所述的方法，其中所述流体是水，并且所述喷射所述流体进一步包括经由所述水对所述螺纹的冲击来清洁所述螺纹。
实施例43.根据实施例41所述的方法，其中所述流体是空气，并且所述喷射所述流体进一步包括经由所述空气对所述螺纹的冲击来干燥所述螺纹。
实施例44.根据实施例41所述的方法，其中所述流体是润滑脂和空气的混合物，并且所述喷射所述流体进一步包括在所述螺纹的一部分上形成润滑脂层，其中所述层具有在所述层的一个区域上测量的平均厚度，所述区域是所述螺纹的所述部分的圆周的至少25％并且是沿着所述螺纹的所述部分的至少10mm的轴向长度，并且所述平均厚度小于3mm。
实施例45.根据实施例41所述的方法，其中所述多个喷嘴中的每一个具有在打开配置和闭合配置之间致动的相应阀，并且所述喷射所述流体进一步包括：
经由所述管件装卸装置控制所述多个喷嘴中的一个或多个的相应阀；
响应于所述控制而将所述多个喷嘴中的所述一个或多个的相应阀致动至所述打开配置；以及
响应于所述致动而启用所述流体的所述喷射。
实施例46.根据实施例45所述的方法，其中相同的流体或不同的流体被供给到所述多个喷嘴中的所述一个或多个的相应阀。
实施例47.根据实施例46所述的方法，其中所述流体选自由空气、水、润滑脂及其组合组成的群组。
实施例48.一种用于进行地下操作的系统，所述系统包括：
钻机；和
涂布装置，所述涂布装置包括：
壳体，所述壳体旋转地固定至所述钻机；和
喷嘴，所述喷嘴旋转地固定至所述壳体，当管状件的一部分靠近所述壳体定位时，所述喷嘴径向朝向所述管状件的所述部分。
实施例49.根据实施例48所述的系统，其中所述喷嘴配置为对所述管状件的所述部分施用润滑脂，并且其中在所述管状件旋转的同时，所述喷嘴在所述管状件的所述部分上沉积一层所述润滑脂。
实施例50.根据实施例49所述的系统，其中所述层具有在所述层的一个区域上测量的平均厚度，所述区域为所述管状件的所述部分的圆周的至少50％并且是沿着所述管状件的所述部分的至少10mm的轴向长度，其中所述层在所述区域内的厚度变化小于所述层跨所述区域的平均厚度的20％，并且其中所述层跨所述区域的平均厚度小于3mm。
实施例51.根据实施例48所述的系统，其中所述管状件的所述部分包括所述管状件的公扣端或母扣端的螺纹和至少一个连接肩部。
实施例52.根据实施例48所述的系统，其中所述涂布装置配置为在相对于所述钻机的钻台的0“零”度与180度之间且含端值的任何取向固定地安装至所述钻机。
实施例53.根据实施例48所述的系统，其中所述涂布装置配置为对所述管状件的所述部分施用流体，其中所述管状件的尺寸在2-3/8”至20”直径管材的范围内。
实施例54.根据实施例48所述的系统，其中经由一个或多个致动器选择性地向所述喷嘴供给流体，并且所述喷嘴配置为当所述一个或多个致动器由钻机控制器致动时产生喷雾图案，并且其中所述喷雾图案形成基本上平行于所述涂布装置的中心轴线的平面。
实施例55.根据实施例54所述的系统，其中所述流体选自由以下各项组成的群组：1)水，其从所述管状件的所述部分清除旧润滑脂、碎屑或其他污染物；2)空气，其对所述管状件的所述部分进行干燥；或3)空气和新润滑脂的混合物，其在所述管状件的所述部分上沉积新润滑脂。
实施例56.根据实施例54所述的系统，其中所述流体为空气和润滑脂的混合物，并且其中所述钻机控制器控制所述管状件的旋转速度、施加到所述流体的压力或所述润滑脂的施用持续时间中的至少一者，以控制从所述喷嘴施用到所述管状件的所述部分的所述润滑脂的厚度。
实施例57.实施例56的系统，其中加压的所述润滑脂受到加压空气的冲击而产生所述混合物并增强从所述喷嘴作为雾状物喷出的所述润滑脂的雾化以形成所述喷雾图案。
实施例58.根据实施例48所述的系统，还包括管件装卸装置，其中所述管件装卸装置配置为在所述壳体内定位所述管状件的所述部分，其中所述喷嘴径向向内朝向所述管状件的所述部分和所述涂布装置的中心轴线，并且其中所述管状件的所述部分包括所述管状件的公扣端上的螺纹和至少一个连接肩部。
实施例59.根据实施例48所述的系统，还包括管件装卸装置，其中所述管件装卸装置配置为靠近所述壳体的底部盖板定位所述管状件的所述部分，所述底部盖板垂直于所述涂布装置的中心轴线，并且所述喷嘴安装至所述底部盖板，其中所述喷嘴从所述涂布装置的所述中心轴线径向向外并且轴向背离所述底部盖板轴而朝向所述管状件的所述部分，并且其中所述管状件的所述部分包括所述管状件的母扣端中的内螺纹和至少一个内连接肩部。
虽然本公开可能容易存在各种修改和替代形式，但在附图和表格中以示例的方式示出具体实施例，并且在本文已详细描述了具体实施例。然而，应当理解，实施例并不旨在限于所公开的特定形式。相反，本公开将涵盖落入由所附权利要求所限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等效形式和替代形式。此外，尽管本文讨论了各个实施例，但本公开旨在涵盖这些实施例的所有组合。

Claims (15)

1.一种用于进行地下操作的系统，所述系统包括：
钻机；和
涂布装置，所述涂布装置包括：
壳体，所述壳体旋转地固定至所述钻机；和
喷嘴，所述喷嘴旋转地固定至所述壳体，当管状件的一部分靠近所述壳体定位时，所述喷嘴径向朝向所述管状件的所述部分。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述喷嘴配置为对所述管状件的所述部分施用润滑脂，并且其中在所述管状件旋转的同时，所述喷嘴在所述管状件的所述部分上沉积一层所述润滑脂。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述层具有在所述层的一个区域上测量的平均厚度，所述区域为所述管状件的所述部分的圆周的至少50％并且是沿着所述管状件的所述部分的至少10mm的轴向长度，其中所述层在所述区域内的厚度变化小于所述层跨所述区域的平均厚度的20％，并且其中所述层跨所述区域的平均厚度小于3mm。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述管状件的所述部分包括所述管状件的公扣端或母扣端的螺纹和至少一个连接肩部。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述涂布装置配置为在相对于所述钻机的钻台的0“零”度与180度之间且含端值的任何取向固定地安装至所述钻机。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述涂布装置配置为对所述管状件的所述部分施用流体，其中所述管状件的尺寸在2-3/8”至20”直径管材的范围内。
7.根据权利要求1所述的系统，其中经由一个或多个致动器选择性地向所述喷嘴供给流体，并且所述喷嘴配置为当所述一个或多个致动器由钻机控制器驱动时产生喷雾图案，并且其中所述喷雾图案形成基本上平行于所述涂布装置的中心轴线的平面。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述流体选自由以下各项组成的群组：1)水，其从所述管状件的所述部分清除旧润滑脂、碎屑或其他污染物；2)空气，其对所述管状件的所述部分进行干燥；或3)空气和新润滑脂的混合物，其在所述管状件的所述部分上沉积新润滑脂。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述流体为空气和润滑脂的混合物，并且其中所述钻机控制器控制所述管状件的旋转速度、施加到所述流体的压力或所述润滑脂的施用持续时间中的至少一者，以控制从所述喷嘴施用到所述管状件的所述部分的所述润滑脂的厚度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中加压的所述润滑脂受到加压空气的冲击而产生所述混合物并增强从所述喷嘴作为雾状物喷出的所述润滑脂的雾化以形成所述喷雾图案。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括管件装卸装置，其中所述管件装卸装置配置为在所述壳体内定位所述管状件的所述部分，其中所述喷嘴径向向内朝向所述管状件的所述部分和所述涂布装置的中心轴线，并且其中所述管状件的所述部分包括所述管状件的公扣端上的螺纹和至少一个连接肩部。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括管件装卸装置，其中所述管件装卸装置配置为靠近所述壳体的底部盖板定位所述管状件的所述部分，所述底部盖板垂直于所述涂布装置的中心轴线，并且所述喷嘴安装至所述底部盖板，其中所述喷嘴从所述涂布装置的所述中心轴线径向向外指向并且轴向远离朝向所述管状件的所述部分的所述底部盖板，并且其中所述管状件的所述部分包括所述管状件的母扣端中的的内螺纹和至少一个内连接肩部。
13.一种用于进行地下操作的方法，所述方法包括：
将具有多个喷嘴的涂布装置安装至钻机，使得所述多个喷嘴旋转地固定至所述钻机；
经由管件装卸装置使管状件相对于所述多个喷嘴旋转；以及
当所述管状件旋转时，经由所述多个喷嘴中的至少一个在所述管状件的端部上喷涂流体。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括经由钻机控制器选择性地使所述多个喷嘴中的一个能够在所述管状件的所述端部上喷涂所述流体，其中所述管状件的所述端部包括螺纹和至少一个连接肩部，并且其中所述喷涂形成基本上平行于所述涂布装置的中心轴线的喷雾图案，并且其中所述喷雾图案随着所述管状件的旋转而冲击所述管状件的所述端部。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在所述管状件的所述端部上形成一层润滑脂；以及
经由钻机控制器通过调整所述管状件的旋转速度、施加到所述流体的压力或所述润滑脂施用到所述管状件的所述端部的持续时间中的任一者，调整所述一层润滑脂的厚度。
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