化的井下工具和方法

申请号 CN201280068307.4 申请日 2012-11-28 公开(公告)号 CN104093929B 公开(公告)日 2017-03-01
申请人 普拉德研究及开发股份有限公司; 发明人 K·D·哈姆斯; J·墨菲; J·波普; S·G·维拉里尔; A·赫费尔;
摘要 一种器械包括用于在延伸进入地下 地层 的井孔中传输的井下工具。该井下工具包括模 块 筒式组件,该模块筒式组件包括位于壳体内且包括 流体 管路和电气线路的 支架 组件。该模块筒式组件包括位于第一端部处的第一连接器和位于第二端部处的第二连接器。该第一连接器和第二连接器与流体管路流体连通,且进一步与电气线路电联接。
权利要求

1.一种器械,包括:
用于在延伸进入地下地层的井孔中传输的井下工具,该井下工具包括:
钻铤组件,所述钻铤组件包括:
钻铤;
处于该钻铤的第一端部处的第一模连接器;
处于该钻铤的第二端部处的第二模块连接器;以及
模块筒式组件,该模块筒式组件包括:
布置在壳体内且包括流体管路和电气线路的支架组件;
处于该模块筒式组件的第一端部处的第一连接器;以及
处于该模块筒式组件的第二端部处的第二连接器;
其中,该第一连接器和该第二连接器与该流体管路流体连通,并进一步与该电气线路电联接;
连接至该钻铤组件的第一端部的堵塞接头;以及
布置在所述堵塞接头与模块筒式组件之间的可调节装置,以便可调节地将所述模块筒式组件保持在该钻铤组件内,其中,该可调节装置选自以下组:
弹簧封隔;和
至少一个偏压件。
2.如权利要求1所述的器械,其中,该模块筒式组件的第一连接器和第二连接器被标准化,以允许模块筒式组件以任何顺序与其他模块筒式组件连接。
3.如权利要求1所述的器械,其中,该支架组件进一步包括与第一连接器和第二连接器中的至少一个连通的至少一个装置,其中,该至少一个装置选自以下组:液压装置、机械装置、液压-机械装置、电装置和机电装置。
4.如权利要求3所述的器械,其中,模块筒式组件选自以下组:导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件、存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件。
5.如权利要求1所述的器械,其中,模块筒式组件选自以下组:导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件、存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件。
6.如权利要求1所述的器械,其中,该支架组件和壳体中的至少一个进一步包括用于容纳传感器组件的接收结构。
7.如权利要求1所述的器械,其中,该壳体包括位于其外部表面上的增粗部,以在模块筒式组件安装到钻铤组件中时与钻铤的内表面接合。
8.如权利要求1所述的器械,其中,该支架组件密封地接合壳体的内孔。
9.如权利要求1所述的器械,其中,第一连接器和第二连接器中的每个包括:用于流体联接至井下工具的另一部件的流体连接器。
10.如权利要求1所述的器械,其中,第一连接器和第二连接器中的每个包括:用于电联接至井下工具的另一部件的电连接器
11.如权利要求1所述的器械,其中,第一连接器和第二连接器中的每个包括:用于液压联接至井下工具的另一部件的液压连接器。
12.如权利要求1所述的器械,其中,该钻铤组件进一步包括贯穿的流体通道。
13.如权利要求1所述的器械,其中,所述钻铤组件选自以下组:出模块、样品运载模块、探针工具模块、流体分析模块、存储器接头、测量接头以及流体选径接头。
14.如权利要求1所述的器械,其中:
所述钻铤组件是多个钻铤组件中的一个,每个钻铤组件包括:第一模块连接器、第二模块连接器和布置在钻铤组件中的多个模块筒式组件,所述多个模块筒式组件通过将所述多个模块筒式组件中的相邻组件的相应的第一连接器和第二连接器连接在一起而串联连接;
以及
所述井下工具包括所述多个钻铤组件,所述多个钻铤组件通过将所述多个钻铤组件中的相邻组件的相应的第一模块连接器和第二模块连接器连接在一起而串联连接,使得:
所述多个钻铤组件的流体管路共同形成延伸穿过该井下工具的流体通路;和所述多个钻铤组件的电气线路共同形成延伸穿过该井下工具的电气路径。
15.如权利要求14所述的器械,其中:
所述多个钻铤组件中的每个的第一模块连接器和第二模块连接器被标准化,以允许将所述多个钻铤组件以任何顺序联接。

说明书全文

化的井下工具和方法

背景技术

[0001] 井孔(也称为井眼)被钻出,以穿过地下地层,用于勘探和开采类。在钻井操作中,基于多个目的可能对地下地层实施评估,例如定位开采烃类的地层,以及管理对这些地层中烃类的开采。为实施地层评估,钻柱可能包括一个或多个钻井工具,以对周围地层进行检验和/或采样,或该钻柱可能从井孔移除,并且可能采用电缆工具在井孔中来对地层进行检验和/或采样。
[0002] 这些钻井工具和电缆工具和其他的在连续油管、钻管、套管或其他传输工具上传输的井孔工具一样,在此也被称为“井下工具”。这种井下工具可能包括多个组合的钻铤组件,每个都能承担单独的功能,并且井下工具可以在井下工具管柱中单独使用或与其他井下工具组合使用。
[0003] 地层评估可以包含从地层吸取流体进入井下工具(或其钻铤组件),用于原地检验和/或采样。各种装置(如探针和/或封隔器)可以从井下工具延伸,以隔离井孔壁的一个区域,并且因此与围绕井孔的地下地层建立流体联通。然后可以使用探针和/或封隔器把流体吸取进入井下工具。
[0004] 钻井时这些地层流体样品的收集可以通过组合的采样/压工具来实施,该采样/压力工具包括多个钻铤组件,每个钻铤组件承担不同功能,如电力供应、液压动力供应、流体采样(如探针或双封隔器)、流体分析和样品收集(如罐)。附图说明
[0005] 从以下结合附图的详细说明中可最佳地理解本发明。应强调的是,根据工业标准实践,各种特征未按比例绘制。事实上,各种结构特征的尺寸可以任意增加或减小以方便讨论。
[0006] 图1是井场系统的部分剖视示意图,该井场系统包括从钻机延伸进入穿过地下地层的井孔的钻柱,该钻柱包括随钻测井井下工具。
[0007] 图2是随钻测井采样装置的部分剖视示意图。
[0008] 图3是压力测量测井装置的部分剖视示意图。
[0009] 图4是电缆工具的部分剖视示意图,该电缆工具从电缆悬挂进入穿过地下地层的井孔中,该电缆工具包括地层检验装置。
[0010] 图5是图1的井底组件的一部分的示意图,根据本公开的一个或多个方面,该示意图更详细地示出了随钻采样井下工具的两个实施例,以及多个相关的钻铤组件。
[0011] 图6是图5中井下工具的探针钻铤组件的更详细示意图,根据本公开的一个或多个方面,该探针钻铤组件包括多个相互串联的模块筒式组件。
[0012] 图7是图5中井下工具的流体钻铤组件的更详细示意图,根据本公开的一个或多个方面,该流体泵钻铤组件包括多个相互串联的模块筒式组件。
[0013] 图8是根据本公开的一个或多个方面的普通的模块筒式组件的一部分的侧截面图。
[0014] 图9是根据本公开的一个或多个方面的图8的模块筒式组件的连接面的端部示意图。
[0015] 图10是示例性流体分析钻铤组件的部分剖视侧视示意图,根据本公开的一个或多个方面,该流体分析钻铤组件包括图8中的其中布置有多个装置的模块筒式组件。
[0016] 图11是图8中的模块筒式组件的侧视示意图,其示出了示例性壳体,根据本公开的一个或多个方面,该壳体包括在其外部表面中的传感器接收结构。
[0017] 图12A是根据本公开的一个或多个方面的图11中的模块筒式组件的传感器接收结构的俯视示意图。
[0018] 图12B是根据本公开的一个或多个方面的传感器组件安装至图11中的模块筒式组件的传感器接收结构中的示意图。
[0019] 图13是根据本公开的一个或多个方面的形成筒式组件的多个模块支架的侧视示意图。
[0020] 图14是根据本公开的一个或多个方面的模块支架接口的剖视图。

具体实施方式

[0021] 可以理解,下文的公开提供多个不同的实施例或者实例,用于实现各种实施例的不同特征。构件和布置的特殊实例在下文被描述用以简化本发明。这些当然仅仅是实例,且不旨在限制。此外,本发明可能在各种实例中重复使用附图标记和/或字母。这个重复是为了简化的目的和清晰的目的,它本身并不规定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。而且,在随后的说明书中在第二特征上方或在第二特征上的第一特征的形成可以包括第一特征和第二特征直接接触地形成的实施例,且也可以包括附加的特征可以被形成为置于第一与第二特征之间、因而第一与第二特征可以不直接接触的实施例。
[0022] 图1示出了井场系统,其中,本公开的多个方面可被实现。该井场可以在陆上或在海上使用。平台和井架组件10位于穿过地下地层F的井孔11上方。井孔11以已知的方式通过旋转钻井形式形成。但是,本公开的实施例也可以在定向钻井应用中使用。
[0023] 钻柱12悬挂在井孔11中并且包括井底组件100,所述井底组件100在其下端具有钻头105。平台和井架组件10包括转盘16、方钻杆17、钩子18和转环19。钻柱12通过转盘16旋转,该转盘16通过未示出的装置提供动力,该转盘16在钻柱12的上端处接合方钻杆17。钻柱12通过方钻杆17和转环19自钩子18悬挂,该钩子连接到游动滑车(也未示出),该转环19允许钻柱12相对于钩子18旋转。替代性地,可以使用顶部驱动系统。
[0024] 钻井液26存储于形成在井场处的池子27。泵29通过转环19中的端口将钻井液26输送到钻柱12的内部,从而引导钻井液26按方向箭头8所示,向下流动通过钻柱12的内部。钻井液26通过钻头105中的端口离开钻柱12,并且然后按方向箭头9所示,向上运行通过钻柱12的外部与井孔11的井壁之间的环状区域。钻井液26在它进入并流过环状区域时称为钻井泥浆。钻井液26对钻井钻头105润滑,并且当钻井泥浆通过环状区域回到池子27中以再循环时,钻井泥浆把地层钻屑带到地面。
[0025] 图示实施例的该井底组件100包括随钻测井(LWD)钻铤模块120、随钻测量(MWD)模块130、旋转导向系统和达150、以及钻头105。该井底组件100还可能包括另外的部件(如,140)。
[0026] 该LWD模块120容纳在专形式的钻铤组件中,如本领域所知,并可以包括一个或多个不同的具有测井工具的井下工具。还将理解的是,可以使用多于一个的LWD和/或MWD模块,如附图标记120A所表示的(在120的位置处代表模块可以替代性地同时是指在120A的位置的模块)。该LWD模块120具有测量、处理以及存储信息的能力,以及与地面设备通信的能力。
[0027] 该MWD模块130也被容纳在专门形式的钻铤中,如本领域所知,并且可以包括一个或多个用于测量钻柱和钻头特征的装置。该MWD工具进一步包括用于向钻柱12产生电力的器械(未示出)。这通常可包括由钻井液26的流动供能的泥浆涡轮电机,应理解的是,可以使用其他动力或/或电池系统。在本实施例中,该MWD模块130可以包括一个或多个下述形式的测量装置:钻压测量装置、扭矩测量装置、振动测量装置、冲击测量装置、粘滑测量装置、方向测量装置和倾测量装置。
[0028] 在一实施例中,该LWD模块120可以包括随钻测井采样装置。图2是在美国专利US 7114562中描述的一种随钻测井采样装置的简化图,在此合并参考引用该专利,该随钻测井采样装置被用为LWD工具120或LWD工具组120A的一部分。LWD工具120设有探针6,以与地层F建立流体流通,并如箭头所示,吸取流体21进入LWD工具120。探针可以定位在LWD工具120的稳定刀片23中,并从其延伸以接合井孔壁102。稳定刀片23可以包括与井孔壁102接触的一个或多个刀片。例如,可以测量使用探针6吸取进入LWD工具120的流体,以确定例如预测试和/或压力参数。此外,LWD工具120可以设有多个装置,如采样室,以收集流体样品来在地面回收。还可以设有备用活塞81,以帮助施加力来把LWD工具120和/或探针6推靠着井孔壁
102。
[0029] 在一实施例中,该LWD模块120可以包括压力测量测井装置。图3是美国专利US 6986282中公开的一种压力测量测井装置的简化图,在此合并参考引用该专利,该压力测量测井装置用以在钻井期间确定井下压力,包括环空压力、地层压力和孔隙压力,可以理解的是,也可以使用其他形式的压力测量LWD工具作为LWD工具120或LWD工具组120A的一部分。
该压力测量装置形成于改良的稳定钻铤1200中,所述稳定钻铤1200具有延伸穿过其中的用于钻井液26的通道1215。如流动箭头8所示,钻井液26的穿过该工具的流动产生内部压力PI。改良的稳定钻铤1200的外部暴露于周围井孔11的环空压力PA。内部压力PI与环空压力PA之间的压差δP用来启动该压力组件1210。两个代表性的压力测量组件示为1210a和
1210b,相应地安装在稳定刀片上。当压力组件1210a定位于与井孔壁102接合时,压力组件
1210a用来监测井孔11中的环空压力和/或周围地层F的压力。在图3中,压力组件1210a描述为未与井孔壁102接合,因此,如果需要可以测量井孔11中的环空压力。当运动至与井孔壁
102接合时,压力组件1210a可以用来测量周围地层F的孔隙压力。仍如图3所示,压力组件
1210b可以从稳定刀片1214采用液压控制1225伸出,以与泥饼1205和/或井孔11的壁102封闭接合,用来对周围地层F进行测量。可参考上述美国专利US 6986282,获知更多详细内容。
电路(该视图中未示出)将压力表示信号送至处理器/控制器,处理器/控制器的输出端可联接至遥感勘测电路。
[0030] 图4示出了电缆工具200,其可以是本公开的多个方面可被实现的另一环境。电缆工具200自多芯电缆204的底端悬挂在井孔202中,该多芯电缆204在地面缠绕在绞盘(未示出)上。在地面,电缆204可通信地联接到电子设备和处理系统206。电缆工具200包括细长体208,细长体208包括具有可以布置在细长体208相反侧的选择性可伸出的探针组件216和选择性可伸出的工具锚定构件218的地层测试器214。该工具900还可能包括另外的部件(如,
210)。
[0031] 该探针组件216的一个或多个方面可以与以上参考图2中所示的实施例描述的那些探针组件大体上相似。例如,该可伸出的探针组件216被配置为选择性地密封或隔离井眼202的壁的所选择的部分,用以流体联接到临近的地层F和/或从地层F中吸取流体样品。地层流体可以通过端口(未示出)排出,或它可以被送至一个或多个流体采集室226和228。在该示例中,电子设备和处理系统206和/或井下控制系统配置为能控制该可伸出的探针组件
216和/或从地层F的流体样品的吸取。
[0032] 图5示意性示出图1的井底组件的随钻采样井下工具120的两个实施例。井下工具120的两个实施例都包括钻铤组件串,它们通过模块连接器110串联在一起。使用模块连接器110以在邻近钻铤组件之间传导采样流体,以及用以传导电信号通过延伸穿过钻铤组件的电线160,以在不同钻铤组件之间进行电力和/或数据通信。该模块连接器110还可以连接延伸穿过钻铤组件的液压管路。
[0033] 在图5左侧示出的井下工具120的实施例包括两个样品运载钻铤组件300、流体泵送钻铤组件700以及探针钻铤组件600,通过在各个钻铤组件300、600、700的每个端部上的模块连接器110机械地、流体地和电气地串联在一起。该模块连接器110可以包括标准结构特征,以允许钻铤组件以任何顺序联接,以在井场中对井下工具120进行配置和再配置。例如,图5右侧的井下工具120的实施例包括与图5左侧中实施例相同的钻铤组件300、600、700,但右侧实施例还包括在流体泵送钻铤组件700和探针钻铤组件600之间联接的样本探针钻铤组件350。任何数量的不同配置的钻铤组件是可能的,包括附加的钻铤组件,例如存储器接头、测量接头和流体选径接头。
[0034] 如在此更详细地描述,根据本公开的多个方面,一个或多个钻铤组件300、600、700可以包括一个或多个接头和容纳至少一个模块筒式组件的钻铤。例如,样品运载钻铤组件300可以在其中容纳样品瓶筒式组件310。探针钻铤组件600可以在其中容纳流体分析器筒式组件630、液压筒式组件650、具有可伸出的探针665的预测试筒式组件660、和流体选径/均衡筒式组件670。流体泵送钻铤组件700可以在其中容纳流体驱替筒式组件750和至少一个流体分析器筒式组件730。根据本公开的多个方面,任何一个或多个这样的筒式组件310、
630、650、660、670、730、750可以是模块筒式组件。
[0035] 这种模块筒式组件可以有利于更灵活和定制井下工具120,除了在钻铤组件级别提供的任何模块性和结构性之外。如在此进一步详细描述的,这些模块筒式组件可以包括具有标准特征的模块端部连接器,其允许筒式组件以任何顺序联接,以根据需要对井下工具120的钻铤组件进行配置和再配置。例如,配置和再配置钻铤组件可以包括以期望的顺序联接特定的模块筒式组件,以达到既定计划或满足用户需求。例如,再配置钻铤部件可以包括移除模块筒式组件用来实施校准,以便使井下工具120变短,并在恶劣钻井环境下阻止筒式组件的失效。每个模块筒式组件可被单独制造、测试/校准和/或替换。当新技术包含在模块筒式组件中时,钻铤组件可以进一步升级。
[0036] 图6更详细地示出了图5中的探针钻铤组件600。探针钻铤组件600包括串联在一起的、布置在钻铤605中的多个筒式组件,该钻铤605包括管状部分610、机加工部分615和在它们每个端部处的模块连接器110。弹簧封隔617可以被压缩在多个筒式组件与联接至钻铤605的堵塞接头612之间,以将所述多个筒式组件柔性地保持在钻铤605中。
[0037] 探针钻铤组件600的筒式组件包括电源620(如电池),该电源620联接至可以包括传感器装置(如微流体传感器)的第一流体分析器630。该第一流体分析器630进而联接至电子设备筒式组件640,这可以允许探针钻铤组件600通过处理器板、控制器板和/或存储器板相对自主地操作。电子设备筒式组件进而联接至液压筒式组件650,液压筒式组件650可以包括为液压流体提供动力的泵。例如,液压筒式组件650进而联接至预测试筒式组件660,预测试筒式组件660可以包括由马达和滚柱丝杠控制的抽吸活塞665。例如,该预测试筒式组件660进而联接至流体选径/均衡筒式组件670,流体选径/均衡筒式组件670可以包括一个或多个。例如,该流体选径/均衡筒式组件670进而联接至可以包括压力测量仪的第二流体分析器筒式组件635。该电子设备筒式组件640可通信地联接至电线160,以在它们之间进行数据和/或电力传递。此外,例如,该电子设备筒式组件640可以可通信地联接至布置在探针钻铤组件600内或周围的一个或多个传感器,如在流体分析器筒式组件630、635内的传感器(如光学传感器、压力测量计、微流体传感器)。如在此更详细描述的,根据本公开的多个方面,任何一个或多个筒式组件620、630、640、650、660和670可以是模块筒式组件。在一实施例中,探针钻铤组件600的所有筒式组件可以是模块筒式组件。
[0038] 图7更详细地示出了图5中的流体泵送钻铤组件(泵出模块)700。该流体泵送钻铤组件700包括串联在一起的、布置在管状钻铤710内的多个筒式组件,在它们的每个端部处具有模块连接器110。弹簧封隔717可以被压缩在多个筒式组件与联接至钻铤710的堵塞接头712之间,以将所述多个筒式组件柔性地保持在钻铤710中。
[0039] 例如,该流体泵送钻铤组件700的筒式组件包括联接至第一流体分析器730的导流器720,该第一流体分析器730包括多个传感器筒式组件732、734,例如光学筒式组件、压力测量仪筒式组件和/或微流体传感器筒式组件。该第一流体分析器730进而联接至可以包括驱动流体(如地层流体、井孔流体、钻井流体)穿过流动管路的泵的流体驱替筒式组件750。该流体驱替筒式组件750进而联接至电子设备筒式组件740,这可以允许流体泵送钻铤组件
700通过处理器板、控制器板和/或存储器板相对自主的操作。该电子设备筒式组件740进而联接至第二流体分析器筒式组件735,该第二流体分析器筒式组件735包括多个传感器筒式组件732、734,例如光学筒式组件、压力测量仪筒式组件和/或微流体传感器筒式组件。第二流体分析器筒式组件735转而联接至电源筒式组件760,例如涡轮交流发电机
[0040] 该电子设备筒式组件740可通信地联接至电线160,以在它们之间进行数据/电力通信。此外,例如,该电子设备筒式组件740可以可通信地联接至布置在流体泵送钻铤组件700内或周围的一个或多个传感器,如在流体分析器筒式组件730、735的筒式组件732、734内的传感器。流体分析器筒式组件730、735可以定位于流体驱替筒式组件750的上游和下游,以确定泵参数,如位置、流率和压力。该电子设备筒式组件740可以通过电源筒式组件
760可操作地联接至该流体驱替筒式组件750,来控制采样操作。可选地,电子设备筒式组件
740提供该流体驱替筒式组件750的闭环控制。其他筒式组件可以合并在流体泵送钻铤组件
700中,如包括薄膜、筛和/或阀用来分离泵送流体的各成分(如、油、固体)的分离器筒式组件(未示出),和/或用来蒸发溶解在泵送流体中的气体的体积膨胀模块筒式组件(未示出)。如在此更详细描述的,根据本公开的多个方面,任何一个或多个筒式组件720、730、
732、734、735、740、750、760和其他的合并在流体泵送钻铤组件700中的筒式组件可以是模块筒式组件。在一实施例中,流体泵送钻铤组件700的所有筒式组件可以是模块筒式组件。
[0041] 图8是根据本公开的多个方面的包括有利于结构性的标准设计元件的普通模块筒式组件800的一部分的剖视侧视图。该模块筒式组件800包括具有支架850布置在其中的壳体810。该壳体810包括在其外表面的每个端部处的增粗部815,以利于该模块筒式组件800在钻铤内的安装。该支架850可以通过密封部817接合壳体810的内孔,以将任何保持在筒式组件800内的装置与在壳体810和其中布置有模块筒式组件800的钻铤之间流动的钻井泥浆流体隔离开。
[0042] 该支架850包括流体管路852和贯穿的电气线路(未示出)。该支架850可以可选地包括用于液压流体通过的流体通道(未示出)。该支架850进一步包括位于第一端部的第一连接器830和位于第二端部的第二连接器840。该第一连接器830包括键接收结构836、与流体管路852流体联通的对接器832、和与电气线路电联接的电连接器834。类似的,该第二连接器840包括对准键846、与流体管路852流体联通的对接器接收结构842和与电气线路电联接的电连接器844。第一连接器830和第二连接器840可以包括标准特征,以允许多个模块筒式组件800以任何期望的顺序联接在一起。两个模块筒式组件800可以通过联接一个模块筒式组件800的第一连接器830和相邻模块筒式组件800的第二连接器840而串联在一起。支架850进一步包括与第二连接器840相邻的法兰855,当模块筒式组件800的壳体810联接至相邻模块筒式组件800的壳体810时,该法兰855在平移和旋转上被定。
[0043] 图9示意性示出图8的模块筒式组件800的第二连接器840的端部视图。第二连接器840包括用于与相邻模块筒式组件800中的第一连接器830的键接收结构836机械地连接的对准键846。第二连接器840进一步包括与流体管路852流体联通的对接器接收结构842,用于与相邻模块筒式组件800中的第一连接器830的对接器832流体连接。第二连接器840可选地进一步包括与液压管路(如相应地,高压、返回和补偿器)流体联通的三个液压对接器接收结构848,以液压流体连接至相邻模块筒式组件800中的第一连接器830的液压对接器(未示出)。第二连接器进一步包括与电气线路电联接的电连接器844,以电联接至相邻模块筒式组件800中的第一连接器830的电连接器834。
[0044] 再次参见图8,在一些实施例中,普通的模块筒式组件800可通常包括图示的特征,并在支架850内在由虚线指示的区域不布置装置。这种普通的模块筒式组件800可以被称为“空白”筒式组件。在其他实施例中,装置连接至流体管路852、电气线路和/或液压流体通道。
[0045] 图10示出了流体分析钻铤组件900,其容纳具有布置在支架850的第一端部830和第二端部840之间的腔体内的装置920、930、940的普通模块筒式组件800。流体分析钻铤组件900包括板920,该板920可以包括从多个传感器组件仪器930、940(例如压力测量仪)获取信号的电子设备,并将测量值从那些工具930、940传送至总线。板920可以进一步包括存储记忆体和/或电源。其他模块筒式组件,包括前述讨论的模块筒式组件300、350、600、700,可以如普通的模块筒式组件800被构造成具有标准特征,以在钻铤组件中利于筒式组件的结构性。
[0046] 图11示出了另一个包括壳体810内的附加的接收结构860的普通模块筒式组件1000,如图12A的顶部视图所示,以容纳如图12B所示的传感器组件865。接收结构860可以位于增粗部815之间,以使钻铤在钻井期间有助于将传感器组件865保持在接收结构860中。普通模块筒式组件800具有布置在其中的传感器组件仪器930、940的特征,和普通模块筒式组件1000具有布置在壳体810的外表面上的接收结构内的传感器组件865的特征,并不是相互排斥的,而是能够兼容。
[0047] 图13描述了用于包括多个模块支架组件的模块筒式组件的支架组件1100。更详细地,例如,支架组件1100可以包括串联在一起的一个或多个小支架1105、一个或多个轨道支架1110、和/或一个或多个扁平支架1115,以形成可以与普通模块筒式组件800的单个壳体810布置在一起的支架组件1100。小支架1105可以包括两个螺接在一起的电子支架,以模拟整体支架。轨道支架1110可以包括顺着在薄平支架上的路径延伸的通用流体管路。各种传感器组件可以沿着该平的支架安装,并直接分接到轨道支架1110的流体管路。扁平支架
1115可以包括在电子设备上的堆积传感器/装置,并将它们固定(stab)在一起,因此制造出从标准支架构造旋转90度的小型支架。
[0048] 这种模块支架组件1100可以进一步有利于井下工具120的更灵活性和定制性,除了在钻铤组件级别和筒式组件级别提供的任何模块性和结构性之外。图14描述了模块支架接口1120,其允许支架组件以任何顺序联接,以根据需要配置和再配置井下工具120的模块筒式组件。支架接口1120包括用于提供流体连接的对接器1122;和线束1125,以在它们之间在有或没有连接器的情况下进行电联接。
[0049] 除了钻铤组件级别、筒式组件级别和支架组件级别的模块化之外,还可采用模块传感器组件。这种模块传感器组件可以设计为位于支架内的预限定的腔内,如图10中传感器组件930、940位于模块筒式组件800内。这种模块传感器组件可以设计为位于壳体的外表面上的预限定的接收结构内,如图11和12A中传感器865安装入模块筒式组件1000的壳体810上的接收结构860内。
[0050] 根据本公开的一个方面,公开了一种包括井下工具的器械,用于在延伸进入地下地层的井孔内传输。该井下工具包括模块筒式组件,该模块筒式组件包括布置在壳体内的支架组件,并包括流体管路和电气线路。该井下工具进一步包括在该模块筒式组件的第一端部处的第一连接器,和在该模块筒式组件的第二端部处的第二连接器。该第一连接器和该第二连接器与该流体管路流体联通,并与该电气线路电联接。该支架组件可以进一步包括与第一连接器和第二连接器中的至少一个连通的至少一个装置。该至少一个装置可以为液压装置、机械装置、液压-机械装置、电气装置和/或电-机械装置。
[0051] 根据本公开的另一方面,该井下工具可以进一步具有钻铤组件,该钻铤组件包括在它的第一端部处的第一模块连接器和在它的第二端部处的第二模块连接器。该模块筒式组件可以是多个模块筒式组件中的一个,每个模块筒式组件包括支架组件以及第一连接器和第二连接器。该钻铤组件可以包括所述多个模块筒式组件,它们通过将所述多个模块筒式组件的相邻组件的联接起来的第一连接器和第二连接器而串联连接。这种连接可以使得所述多个模块筒式组件的流体管路集合形成延伸通过钻铤组件的流体通道,并使得所述多个模块筒式组件的电气线路集合形成延伸通过钻铤组件的电气线路。
[0052] 根据本公开的又一方面,钻铤组件可以是多个钻铤组件中的一个,每个钻铤组件包括第一模块连接器、第二模块连接器、以及布置在其中的多个模块筒式组件,它们通过将所述多个模块筒式组件的相邻组件的联接起来的第一连接器和第二连接器而串联连接。井下工具可以进一步包括所述多个钻铤组件,它们通过将所述多个钻铤组件的相邻组件的联接起来的第一模块连接器和第二模块连接器而串联连接。这种连接可以使得所述多个钻铤组件的流体通道集合形成延伸通过井下工具的流体通道,并使得所述多个钻铤组件的电气线路集合形成延伸通过井下工具的电气线路。
[0053] 根据本公开的又一个方面,公开了一种方法,用于测试由井孔穿过的地下地层。该方法包括提供多个模块筒式组件,每个模块筒式组件包括流体管路、电气线路和与流体管路流体连通且与电气线路电联接的第一端部连接器和第二端部连接器,其中,所述多个模块筒式组件中的每个的第一端部连接器和第二端部连接器被标准化,以允许将多个模块筒式组件以任何顺序联接;通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件以需要的顺序串联连接,从而形成井下工具的钻铤组件;形成井下工具;将井下工具传输至井孔中;使用井下工具测试地下地层。
[0054] 根据本公开的另一方面,公开了一种用于组装井下工具的方法。该方法包括提供多个模块筒式组件,每个模块筒式组件包括流体管路、电气线路和与流体管路流体连通且与电气线路电联接的第一端部连接器和第二端部连接器,其中,所述多个模块筒式组件中的每个的第一端部连接器和第二端部连接器被标准化,以允许将多个模块筒式组件以任何顺序联接;以及组装钻铤组件,包括通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件以需要的顺序串联连接。
[0055] 根据本公开的另一方面,公开了一种用于再配置井下工具的钻铤组件的方法。该方法包括提供多个模块筒式组件,每个模块筒式组件包括流体管路、电气线路和与流体管路流体连通且与电气线路电联接的第一端部连接器和第二端部连接器,其中,所述多个模块筒式组件中的每个的第一端部连接器和第二端部连接器被标准化,以允许将多个模块筒式组件以任何顺序联接;通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件的一部分以第一需要的顺序串联连接,形成第一钻铤组件配置;通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件的一部分以第二需要的顺序串联连接,形成第二钻铤组件配置。
[0056] 考虑附图和上述所有,本领域技术人员将容易认识到,本公开介绍了一种器械,包括:用于在延伸进入地下地层的井孔中传输的井下工具,该井下工具包括模块筒式组件,该模块筒式组件包括布置在壳体内并包括流体管路和电气线路的支架组件;位于模块筒式组件的第一端部处的第一连接器;位于模块筒式组件的第二端部处的第二连接器;其中,第一连接器和第二连接器与流体管路流体连通,并且进一步与电气线路电联接。第一连接器和第二连接器可以被标准化,以允许模块筒式组件以任何顺序连接井下工具的其他模块筒式组件。支架组件可以进一步包括至少一个装置,该至少一个装置与第一连接器和第二连接器中的至少一个连通,其中,该至少一个装置选自包括液压装置、机械装置、液压-机械装置、电力装置和机电装置的一组装置。模块筒式组件可以选自包括导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件,存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件的一组组件。模块筒式组件可以选自包括导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件、存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件的一组组件。该支架组件可以包括多个模块支架组件,它们通过多个模块支架组件中的相邻组件的相应的第一接口和第二接口而串联在一起。多个模块支架组件中的每个可以选自包括小支架组件、轨道支架组件和扁平支架组件的一组组件。支架组件和壳体中的至少一个可以进一步包括容纳传感器组件的接收结构。该传感器组件可以是模块传感器组件,其包括选自以下组的传感器:压力测量仪、电阻计、微流体传感器和光学传感器。第一连接器和第二连接器中的至少一个可以包括机械对准特征。该壳体可以包括位于其外部表面上的增粗部,以利于模块筒式组件插入井下工具的钻铤组件。该支架组件可以密封地接合壳体的内孔。第一连接器和第二连接器中的每个可以包括流体连接器,以将该模块筒式组件流体联接至井下工具的另一部件。第一连接器和第二连接器中的每个可以包括电连接器,以将该模块筒式组件电联接至井下工具的另一部件。第一连接器和第二连接器中的每个可以包括液压连接器,以将该模块筒式组件液压联接至井下工具的另一部件。
[0057] 该井下工具可以进一步包括钻铤组件,该钻铤组件包括:位于钻铤组件的第一端部处的第一模块连接器;位于钻铤组件的第二端部处的第二模块连接器;该模块筒式组件是多个模块筒式组件之一,每个模块筒式组件包括支架组件、第一连接器和第二连接器;钻铤组件包括多个模块筒式组件,它们通过连接多个模块筒式组件中的相邻组件的第一连接器和第二连接器而串联连接,借此:多个模块筒式组件的流体管路集合形成延伸穿过钻铤组件的流体通道;以及多个模块筒式组件的电气线路集合形成延伸穿过钻铤组件的电气线路。该钻铤组件可以进一步包括延伸穿过其中的流体通路。该钻铤组件可选自以下组:泵出模块、样品运载模块、探针工具模块、流体分析模块、存储器接头、测量接头以及流体选径接头。该井下工具可以进一步包括:连接至钻铤组件的第一端部的堵塞接头;以及布置在堵塞接头和总体的多个模块筒式组件之间的可调节装置,以便可调节地将该多个模块筒式组件保持在钻铤组件内。该可调节装置可以包括至少一个偏压件。该可调节装置可以包括弹簧封隔。该井下工具可以进一步包括连接至钻铤组件的第二端部的机加工钻铤。多个模块筒式组件中的每个的第一连接器和第二连接器可以被标准化,以允许多个模块筒式组件以任何顺序连接。多个模块筒式组件中的每个可以选自包括空白筒式组件、液压筒式组件、机械筒式组件、液压-机械筒式组件、电力筒式组件和机电筒式组件的一组组件。多个模块筒式组件中的每个可以选自包括导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件、存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件的一组组件。多个模块筒式组件中的至少一个可以进一步包括串联连接在一起的多个模块支架组件。多个模块支架组件中的每个可以选自包括小支架、轨道支架和扁平支架的组。多个模块筒式组件中的每个的支架组件可以选自包括小支架、轨道支架和扁平支架的组。多个模块筒式组件中的至少一个可以进一步包括模块传感器组件,其包括选自以下组的传感器:压力测量仪、电阻计、微流体传感器和光学传感器。钻铤组件可以是多个钻铤组件之一,每个钻铤组件包括第一模块连接器和第二模块连接器;以及该井下工具可以包括多个钻铤组件,它们通过将多个钻铤组件的相邻组件的第一模块连接器和第二模块连接器连接在一起而串联连接。钻铤组件可以是多个钻铤组件之一,每个钻铤组件包括第一模块连接器、第二模块连接器以及布置其中的多个模块筒式组件,所述多个模块筒式组件通过将多个模块筒式组件的相邻组件的第一连接器和第二连接器连接在一起而串联连接;以及该井下工具可以包括多个钻铤组件,它们通过将多个钻铤组件的相邻组件的第一模块连接器和第二模块连接器连接在一起而串联连接;借此:多个钻铤组件的流体通道集合形成延伸穿过井下工具的流体路径;以及多个钻铤组件的电气线路集合形成延伸穿过井下工具的电气路径。该多个钻铤组件的流体通道可以集合形成延伸穿过井下工具的流体路径。多个钻铤组件中的每个的第一模块连接器和第二模块连接器可以被标准化,以允许多个钻铤组件以任何顺序连接。多个钻铤组件中的每个的第一模块连接器和第二模块连接器可以被标准化,以允许多个钻铤组件以任何顺序连接。该多个钻铤组件中的每个可以选自包括泵出模块、样品运载模块、探针工具模块、流体分析模块、存储器接头、测量接头以及流体选径接头的组。该多个钻铤组件中的每个可以选自包括泵出模块、样品运载模块、探针工具模块、流体分析模块、存储器接头、测量接头以及流体选径接头的组。布置在钻铤组件中的多个模块筒式组件中的每个可以选自包括空白筒式组件、液压筒式组件、机械筒式组件、液压-机械筒式组件、电力筒式组件和机电筒式组件的一组组件。布置在多个钻铤组件中的每个中的多个模块筒式组件中的每个可以选自包括导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件、存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件的一组组件。布置在多个钻铤组件中的每个中的多个模块筒式组件中的每个可以选自包括导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件、存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件的一组组件。布置在多个钻铤组件中的每个中的多个模块筒式组件中的每个可以选自包括导流筒式组件、电源筒式组件、流体分析器筒式组件、电子设备筒式组件、液压筒式组件、预测试筒式组件、流体选径/均衡筒式组件、存储器筒式组件、机加工探针筒式组件和流体驱替筒式组件的一组组件。钻铤组件中的多个模块筒式组件中的至少一个可以包括串联连接在一起的多个模块支架组件。多个钻铤组件中的多个模块筒式组件中的至少一个可以包括串联连接在一起的多个模块支架组件。多个模块支架组件中的每个可以选自包括小支架、轨道支架和扁平支架的组。多个模块支架组件中的每个可以选自包括小支架、轨道支架和扁平支架的组。多个模块筒式组件中的至少一个可以进一步包括模块传感器组件,其包括选自以下组的传感器:压力测量仪、电阻计、微流体传感器和光学传感器。多个钻铤组件中的至少一个中的多个模块筒式组件中的至少一个可以进一步包括模块传感器组件,其包括选自以下组的传感器:压力测量仪、电阻计、微流体传感器和光学传感器。该井下工具可以包括用于测试地下地层的系统。
[0058] 本公开还介绍了一种用于测试被井孔穿过的地下地层的方法,包括:提供多个模块筒式组件,每个模块筒式组件包括流体管路、电气线路和与流体管路流体连通且与电气线路电联接的第一端部连接器和第二端部连接器;其中,多个模块筒式组件中的每个的第一端部连接器和第二端部连接器被标准化,以允许将多个模块筒式组件以任何顺序联接;通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件以需要的顺序串联连接,从而形成井下工具的钻铤组件;形成井下工具;将井下工具传输至井孔中;以及使用井下工具测试地下地层。钻铤组件可以是多个钻铤组件之一,每个钻铤组件包括第一模块连接器和第二模块连接器;以及形成井下工具可以包括:通过将多个钻铤组件的相邻组件的第一模块端部连接器和第二模块端部连接器连接在一起,而将多个钻铤组件串联连接。
[0059] 本公开还介绍了一种用于组装井下工具的方法,包括:提供多个模块筒式组件,每个模块筒式组件包括流体管路、电气线路和与流体管路流体连通且与电气线路电联接的第一端部连接器和第二端部连接器;其中,多个模块筒式组件中的每个的第一端部连接器和第二端部连接器被标准化,以允许将多个模块筒式组件以任何顺序联接;以及组装钻铤组件,包括通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件以需要的顺序串联连接。钻铤组件可以是多个钻铤组件之一,每个钻铤组件包括第一模块连接器和第二模块连接器;以及该方法可以进一步包括:通过将多个钻铤组件的相邻组件的第一模块连接器和第二模块连接器连接在一起,而将多个钻铤组件串联连接。该方法可以进一步包括:通过将多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器连接在一起,将多个模块筒式组件根据需要的顺序串联连接,从而组装多个钻铤组件中的每个。多个钻铤组件中的每个的第一模块连接器和第二模块连接器可以被标准化,以允许多个钻铤组件以任何顺序连接;且形成该井下工具可以进一步包括:将多个钻铤组件根据需要的顺序串联连接。多个钻铤组件中的每个的第一模块连接器和第二模块连接器可以被标准化,以允许多个钻铤组件以任何顺序连接;且形成该井下工具可以进一步包括:将多个钻铤组件根据需要的顺序串联连接。该方法可进一步包括:通过将多个模块支架组件串联连接,组装多个模块筒式组件中的至少一个。
[0060] 本公开还介绍了一种再配置井下工具的钻铤组件的方法,包括:提供多个模块筒式组件,每个模块筒式组件包括流体管路、电气线路和与流体管路流体连通且与电气线路电联接的第一端部连接器和第二端部连接器;其中,多个模块筒式组件中的每个的第一端部连接器和第二端部连接器被标准化,以允许将多个模块筒式组件以任何顺序联接;通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件的一部分以第一需要的顺序串联连接,形成第一钻铤组件配置;通过连接多个模块筒式组件的相邻组件的第一端部连接器和第二端部连接器,将多个模块筒式组件的一部分以第二需要的顺序串联连接,形成第二钻铤组件配置。第一钻铤组件配置的多个模块筒式组件中的至少一个可以重现在第二钻铤组件配置中。第一钻铤组件配置的多个模块筒式组件中的至少一个可以在第二钻铤组件配置中省略。第二钻铤组件配置可以包括第一钻铤组件配置的多个模块筒式组件的再配置。第一钻铤组件配置可以是探针钻铤组件,包括第一流体分析器筒式组件,其连接至电子设备筒式组件,电子设备筒式组件连接至液压筒式组件,该液压筒式组件连接至预测试筒式组件,该预测试筒式组件连接至流体选径/均衡筒式组件,该流体选径/均衡筒式组件连接至第二流体分析器筒式组件。第二钻铤组件配置可以是省略了第一流体分析器筒式组件的探针钻铤组件。第二钻铤组件配置可以包括连接至电子设备筒式组件的空白筒式组件。第二钻铤组件配置可以是流体泵送模块筒式组件,包括连接至电子设备筒式组件的第一流体分析器筒式组件,该电子设备筒式组件连接至流体驱替筒式组件,该流体驱替筒式连接至第二流体分析器筒式组件。
[0061] 以上概述了若干实施例的特征,使得本领域技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域技术人员应当理解,他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改其它过程和结构以实现相同的目的和/或实现本文所介绍实施例的相同的优点。本领域技术人员还应当认识到,这种等同构造并不脱离本发明的精神和范围,且他们可以在此作出各种改变、替换和变化而不脱离本发明的精神和范围。
[0062] 在本公开的底部提供的摘要是用来满足37 C.F.R.§1.72(b),以使读者迅速地弄清本技术发明的性质。提交它应当理解,它不会用来解释或限制权利要求书的范围或含义。
[0063] 第一连接器(830)和第二连接器(840)通过流体管路(852)流体连通,并进一步与电气线路电联接。
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