用在井孔内的干涉工具和实施干涉操作的方法 |
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| 申请号 | CN200780024188.1 | 申请日 | 2007-04-27 | 公开(公告)号 | CN101479441B | 公开(公告)日 | 2013-06-12 |
| 申请人 | 普拉德研究及开发股份有限公司; | 发明人 | 鲁宾·马丁内斯; 马修·比林哈姆; 托多·希里托夫; 保罗·贝古因; | ||||
| 摘要 | 提供了一种干涉工具(100)，用在井孔内侧，包括能在井下实施干涉操作的干涉模 块 (70)和与干涉模块通信并配置成控制干涉模块的驱动 电子 模块(40)。该工具还包括一个或多个 传感器 (25、45、65、85)，所述传感器在干涉操作期间测量干涉操作的一个或多个操作参数。然后根据测量的至少一个操作参数优化干涉操作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用在井孔内的干涉工具，包括： |
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| 说明书全文 | 用在井孔内的干涉工具和实施干涉操作的方法技术领域[0002] 背景技术 [0003] 以下说明和示例并不能因其包括在该部分而被认为是现有技术。 [0004] 对于从油气井孔中开采烃类来说，已经有各种井下工具用在井孔中。井下工具，诸如例如裂缝栓塞、桥接栓塞和封隔器可以用来沿着井孔壁将部件密封到套管，或者在彼此之间隔开一个地层压力区域。此外，射孔枪可以用来创建穿过套管并进入地层的孔，以开采烃类。 [0005] 但是，经常希望使用井下工具来实施各种干涉操作，保持和/或优化井孔产能。现有工具用来实施各种干涉操作。但是，这些工具并不能在干涉操作过程中监控操作参数。实际上，利用前述干涉工具，由单独的工具测量希望的操作参数，该单独的工具仅在干涉操作完成之后才测量希望的操作参数。因此，操作员直到操作完成为止都无法得知干涉操作成功与否。 [0006] 因此，存在对实施干涉操作的井下工具的需求，该井下工具包括用来测量干涉操作的操作参数的一个或多个传感器。 [0007] 发明内容 [0008] 在一种实施方式中，本发明是一种干涉工具，用在井孔内侧，包括能在井下实施干涉操作的干涉模块和与干涉模块通信并配置成控制干涉模块的驱动电子模块。该工具还包括一个或多个传感器，所述传感器在干涉操作期间测量干涉操作的一个或多个操作参数。然后根据测量的至少一个操作参数优化干涉操作。 [0009] 在另一种实施方式中，本发明是一种实施干涉操作的方法，包括提供具有一个或多个传感器的干涉工具；将干涉工具铺设到井下，位于井孔中的希望位置；操作干涉工具来实施干涉操作；在干涉操作期间利用一个或多个传 感器测量至少一个操作参数；和根据测量的至少一个操作参数优化干涉操作。 [0010] 在另一种实施方式中，本发明是一种实施干涉操作的方法，包括提供具有一个或多个传感器的干涉工具；将干涉工具铺设到井下，位于井孔中的希望位置；操作干涉工具来实施干涉操作；在干涉操作期间利用一个或多个传感器测量至少一个操作参数；和根据测量的至少一个操作参数监控干涉操作的进程。 [0011] 要求保护的主题内容并不仅限于解决所述缺陷任意或全部的实施方式。此外，提供发明内容部分来以简洁的方式介绍选出的构思，该构思将在以下具体实施方式部分进行进一步阐述。发明内容部分并非旨在确认所要求保护的主题内容的关键特征或必要特征，也并非旨在限制所要求保护的主题内容的范围。附图说明 [0012] 以下将参照附图说明各种技术的实施方式。但是，应该理解，附图仅示出了文中所述的各种实施方式，并非旨在限制文中所述各种技术的范围。 [0013] 图1是根据本发明一种实施方式，用来实施干涉操作的干涉工具的示意图； [0014] 图2是根据本发明另一种实施方式，用来实施干涉操作的干涉工具的示意图； [0015] 图3是根据本发明另一种实施方式，用来实施干涉操作的干涉工具的示意图。 具体实施方式 [0016] 如图1-3所示，本发明的实施方式指导执行干涉操作的干涉工具，该工具包括一个或多个传感器，用来测量一个或多个操作参数。在本发明的各种实施方式中，可以在干涉操作期间测量操作参数。此外，可以在干涉操作期间将测量的操作参数发送到位于地面的地面系统。在一种实施方式中，根据测量参数优化干涉操作。 [0017] 图1是根据本发明一种实施方式的干涉工具100的示意图。干涉工具100可以配置成在井下执行各种干涉操作，诸如设置或回收从栓塞、打开和闭合 阀门、切割管状元件、钻穿障碍物、进行清洁和/或打磨操作、收集碎屑、执行卡规操作、移动滑动套管、执行铣削操作、执行打捞操作、以及其他适当的干涉操作。某些操作在以下段落中更为详细地说明。 [0018] 在图1所示的实施方式中，干涉工具100包括头部组件20、通信模块30、驱动电子模块40、液压动力模块50、锚定系统60和干涉模块70，干涉模块可以限定为能执行干涉操作的任何设备。 [0019] 头部组件20可以配置成将干涉工具100机械耦接到缆绳10。在一种实施方式中，头部组件20包括传感器25，用来测量缆绳10和头部组件20之间的缆绳张力的大小。虽然在图1中示出了缆绳10，但是应该理解，在其他实施方式中，可以采用其他铺设机构，诸如盘管柱、钢丝、钻管等其他适当铺设机构。 [0020] 通信模块30可以配置成接收并发送指令和数据，它们以数字格式在缆绳10上传输。通信用来启动、控制和监控干涉工具执行的干涉操作。通信模块30还可以配置成有利于驱动电子模块40和井孔地面110的地面系统160之间进行通信。这种通信将在以下段落中更为详细地说明。因此，通信模块30可以作为遥测设备来操作。 [0021] 驱动电子模块40可以配置成控制干涉模块70的操作。驱动电子模块40还可以配置成控制液压动力模块50。因此，驱动电子模块40可以包括各种电子部件(例如，数字信号处理器、功率晶体管等)，用来控制干涉模块70和/或液压动力模块50的操作。 [0022] 在一种实施方式中，驱动电子模块40可以包括传感器45，用来测量其中包含的电子件的温度。在另一种实施方式中，驱动电子模块40可以配置成自动关断或切断电子件的操作，如果测量的温度超过预定最高操作温度的话。 [0023] 液压动力模块50可以配制成向干涉工具100的各种部件提供动力，包括锚定系统60和干涉模块70。液压动力模块50可以包括马达、泵和液压动力系统中的其他通常部件。 在一种实施方式中，液压动力模块50包括一个或多个传感器55，用来测量液压动力模块50产生的压力。在另一种实施方式中，一个或多个液压动力模块传感器55用来测量液压动力模块50内的马达的温度。然后，压力和/或温度测量值可以传递给驱动电子模块40。 [0024] 对于从一个或多个液压动力模块传感器55接收到测量值作出响应，驱 动电子模块40可以确定测量的温度是否超过预定最高操作温度。如果认为测量温度超过预定最高操作温度，则驱动电子模块40可以自动切断或关断液压动力模块50内的马达，以避免过热。同样，驱动电子模块40可以监控测量的压力并控制液压动力模块50，以保持希望的输出压力。 [0025] 可以选择的是，驱动电子模块40可以将一个或多个液压动力模块传感器55得到的压力和/或温度测量值通过通信模块30传递给地面系统160。对于收到这些测量值作出响应，位于井孔地面110的操作员可以监控和/或优化液压动力模块50的操作，例如手动关断液压动力模块50的马达或泵。虽然针对液压动力系统来说明干涉工具100，但是应该理解，在一些实施方式中，干涉工具100可以使用其他类型的动力分配系统，诸如电力供应件、燃料电池或其他适当动力系统。 [0026] 锚定模块60可以配置成将干涉工具100锚定到井孔壁120内表面，井孔壁可以包括也可以不包括套管、油管、衬管或其他管状元件。可以选择的是，锚定系统60可以用来将干涉工具100锚定到任何其他固定结构或干涉工具100可以作用于其上的任何设备。 [0027] 在一种实施方式中，锚定系统60包括活塞62，其耦接到一对臂62，以使活塞62的线性移动导致臂64向井孔壁120外部径向延伸，从而将干涉工具100锚定到井孔壁120。在一种实施方式中，锚定系统60包括一个或多个传感器65，用来测量活塞62的线性位移，该线性位移则可以用来确定臂64向井孔壁120移动的程度，因此确定井孔的径向开口。在另一种实施方式中，一个或多个锚定系统传感器65用来测量臂64向井孔壁120施加的压力。在另一种实施方式中，一个或多个锚定系统传感器65用来测量干涉工具100相对于井孔壁120的滑动。 [0028] 和以上所述的测量值一样，由一个或多个锚定系统传感器65获得的线性位移、径向开口、压力和/或滑动测量值可以传递给驱动电子模块40。在一种实施方式中，驱动电子模块40可以将这些测量值通过通信模块30传递给地面系统160。在收到测量值之后，井孔地面110的操作员则可以监控、调节和/或优化锚定系统60的操作。 [0029] 在另一种实施方式中，驱动电子模块40根据线性位移、径向开口、压力和/或滑动测量值自动地调节或优化锚定系统60的操作，诸如调节活塞62的线性位移，以使臂64可以适当啮合井孔壁120。 [0030] 如上所简述，干涉工具100包括干涉模块70，该模块可以执行干涉操作。在一种实施方式中，干涉模块70包括线性促动器模块80和旋转模块90。线性促动器模块80可以配制成推拉旋转模块90。 [0031] 在一种实施方式中，线性促动器模块80包括一个或多个传感器85，用来测量线性促动器的线性位移。在另一种实施方式中，一个或多个线性促动器传感器85用来测量由线性促动器模块80施加的力。和以上所述的其他测量值一样，由一个或多个线性促动器传感器85获得的线性位移和/或力测量值可以传递给驱动电子模块40，然后驱动电子模块再将这些测量值通过通信模块30传递给地面系统160。在收到线性位移和/或力测量值之后，井孔地面120的操作员可以监控和/或优化线性促动器模块80的操作。 [0032] 在一种实施方式中，驱动电子模块40可以根据一个或多个线性促动器传感器85获得的线性位移和/或力测量值，自动地调节线性促动器模块80的线性位移，以及由线性促动器模块80施加的力。 [0033] 旋转模块90可以配置成旋转任何连接于其上的设备或工具。在一种实施方式中，旋转模块90包括传感器95，用来测量旋转模块90施加的扭矩。在另一种实施方式中，一个或多个旋转模块传感器95用来测量旋转模块90的速度(例如，每分钟转数(rpm))。在另一种实施方式中，一个或多个旋转模块传感器95用来测量模块90的温度。在另一种实施方式中，一个或多个旋转模块传感器95用来测量由旋转模块90产生的振动。 [0034] 和以上讨论的其他测量值一样，由一个或多个旋转模块传感器95获得的扭矩、速度、温度和/或振动测量值可以传递到驱动电子模块40，驱动电子模块再将这些测量值通过通信模块30传递到地面系统160。在收到扭矩、速度、温度和/或振动测量值之后，井孔地面120的操作员可以监控和/或优化旋转模块90的操作。在一种实施方式中，驱动电子件40可以根据扭矩、速度、温度和/或振动测量值，自动地优化旋转模块90的操作。 [0035] 在一种实施方式中，在通信模块30和驱动电子模块40之间设置牵引车，将干涉工具100铺设到井下。一旦干涉工具100设置在井孔120内希望的位置，则将牵引车关断。这样，干涉工具100可以为模块式。 [0036] 在图1中，干涉工具100包括耦接到旋转模块90的线性促动器模块80。图2示出的干涉工具100’具有干涉模块70’，其中的旋转模块90由另一种干涉附件130代替。干涉附件130可以是任何能实施干涉操作的附件。例如， 示例干涉附件130包括用来啮合完井设备中的滑动特征的偏移工具、碎屑去除器(例如，金属丝刷)或收集器、铣削头或钻头、珩磨器、打捞头、焊接工具、成形工具、流体注入系统或者这些附件中的任意组合。 [0037] 偏移工具可以配置地打开或闭合滑动套管、地层隔离阀和其他用在井孔完井中的流动控制设备。碎屑去除器可以配置成从油管内壁取出水泥、氧化皮等。碎屑收集器可以配置成从油管或套管内侧收集砂石、钻孔残留物和其他碎屑。铣削头或钻头可以配置成铣削或钻削井孔障碍物，例如栓塞、氧化皮桥等。珩磨器可以配置成打磨密封孔。 [0038] 图3示出的干涉工具100”具有干涉模块70”，其中干涉附件140连接到铰接的旋转轴150，该轴可以用来使附件140与工具100”纵向轴线成角度。这种铰接旋转轴150有利于某些干涉操作，诸如在井孔套管上铣削窗口或车削其他特征。在一种实施方式中，铰接旋转轴150包括一个或多个传感器155，用来测量旋转轴的倾斜角度、偏移部的角度取向和/或由铰接旋转轴150施加的侧向力。传感器155可以额外地，或者替代地用于获取正在执行的操作的静止或运动图像。 [0039] 这样，在井下执行干涉操作时，有关干涉操作的上述任何测量值都可以获取并在干涉工具100、100’、100”内通信。根据这些测量值，干涉工具100、100’、100”可以自动地调节与这些测量值相关的各种模块或附件的操作参数。 [0040] 可以选择的是，以上针对干涉操作所述的任何测量值可以传达到地面系统160，该地面系统允许操作员监控干涉操作的进程并根据需要优化该干涉操作。这种优化由地面系统160自动执行或手工执行。在一种实施方式中，以上针对干涉操作所述的任何测量值可以实时传达给地面系统160。在另一种实施方式中，以上针对干涉操作所述的任何测量值可以记录下来，用于以后在干涉工具100、100’、100”或地面系统160中读取。 [0041] 注意，虽然干涉工具100、100’、100”的以上实施方式显示在竖直井孔中，但是干涉工具100、100’、100”以上所述的实施方式也可以用在水平井孔或位移井孔中。 [0042] 虽然前述内容指导了文中所述各种技术的实施方式，但是可以在不背离由附带的权利要求书确定的基本范围的情况下，构思其他和进一步的实施方式。虽然以具体用于结构特征和/或方法行为的语言说明了主题内容，但是应 该理解，限定在附带的权利要求书内的主题内容并不必然限制于上述的具体特征和行为。而是，以上所述的具体特征和行为作为权利要求书实施方式的示例进行公开。 |
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