[發明專利]模塊化的連接器和方法

有效

• 申請號: 200810086157.5
• 申請日: 2006-06-14
• 公開（公告）號: CN101240694A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: A·帕圖什;K·D·哈姆斯;F·拉特利勒;J·小坎貝爾;T·W·帕爾默
• 申請（專利權）人: 普拉德研究及開發股份有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝;廖凌玲

技術領域

本發明涉及用于在井下工具組內諸如工具或工具內的模塊的部件之間傳遞輔助流體和電子信號/能量的連接。

背景技術

鉆井井孔(也被稱為井眼)以勘探和生產碳氫化合物。經常希望在鉆井操作期間，諸如在實際鉆井已經暫時停止的一段時間期間，對井孔穿透的地層執行不同的測定。在一些情況中，鉆柱可以提供有一個或多個鉆井工具以測試和/或采樣周圍的地層。在其它情況中，鉆柱可以在稱作“脫扣”的程序中從井孔移除，并且可以將測井電纜工具配置到井孔內以測試和/或采樣地層。通過這樣的井下工具執行的采樣或測試可以用于例如定位有價值的碳氫化合物生產地層并且管理碳氫化合物從其中生產。

在盤繞的管子、鉆管、套管或其它傳送器上傳送的這樣的鉆井工具和測井電纜工具以及其它井孔工具，也在這里簡單地稱作“井下工具”。這樣的井下工具可以自身包括多個集成的模塊，每個用于執行單獨的功能，并且井下工具可以獨自使用或與井下工具組中的其它井下工具結合使用。

更特別地，地層測定經常需要將來自地層的流體抽入井下工具(或者其模塊)用于在現場測試和/或采樣。不同的裝置，諸如探測器和/或封隔器，從井下工具延伸以隔離井孔壁的區域，并且由此與圍繞井孔的地層建立流體連通。隨后可以使用探測器和/或封隔器將流體抽入井下工具。

使用集成的采樣/壓力工具在鉆井的同時理想地執行這樣的地層流體樣本的采集，該工具包括數個模塊，每個用于執行不同的功能，諸如電源供應、液力供應、流體采樣(例如，探測器或雙重封隔器)、流體分析、和樣本采集(例如，罐)。這樣的模塊在例如美國專利No.4,860,581和4,936,139中說明。因此，諸如地層流體的井下流體通常被抽入井下工具，用于測試和/或采樣。這種和其它類型的井下流體(除了通過鉆柱泵送的鉆井泥漿)在下文中被稱作“輔助流體”。此輔助流體可以為采樣的地層流體，或用于注入地下的地層內的特殊流體(例如，修井液)。輔助流體通常在井下操作中具有效用，而不僅僅是潤滑鉆頭和/或將鉆頭鉆屑運走到地面。此輔助流體可以在這樣的采樣工具的集成的工具的模塊之間傳遞，和/或在在工具組內互連的工具之間傳遞。此外，電能和/或電子信號(例如，用于數據傳輸)也可以在這樣的工具的模塊之間傳遞。因此，挑戰為在工具的模塊之間執行必要的流體和電傳遞的同時維持可使用的工具長度(例如，30英尺)。

還應該理解，數個其它應用將需要在井下工具組的順序地定位的模塊或工具之間的流體連通和電信號通信-在測井電纜和“隨鉆”操作中。“隨鉆”操作通常表征為隨鉆測量(MWD)和/或隨鉆記錄(LWD)操作的一部分，其中，需要穿過連接的工具或集成的工具模塊的電(能量和信號)通信。已經開發了不同的設備以進行這樣的隨鉆操作，諸如在以下美國專利中所披露的設備，授權給Cobern的No.5,242,020；授權給Berger等人的5,803,186；授權給Smith等人的6,026,915；授權給Berger等人的6,047,239；授權給Berger等人的6,157,893；授權給Nasr等人的6,179,066；和授權給Ciglenec等人的6,230,557。這些專利披露了用于從地下的地層中采集數據并且在一些情況中采集流體樣本的不同的井下工具和方法。

盡管井下工具的采樣和測試能力有所進展，現有系統-特別是“隨鉆”系統-經常受限于用于穿過工具或工具模塊傳遞電信號的解決方法。其中，特別的解決方法包括在諸如在轉讓給Schlumberger的美國專利No.6,641,434中所描述的“有線鉆管”(WDP)的連接的管形構件的連接點處的不同的環型連接器。沒有已知這樣的有線鉆管連接器提供為用于在連接的管形構件之間傳遞電信號。

也已經提供了用于通過井下測井電纜工具流通流體的連接器。這樣的連接器的示例在轉讓給Halliburton的美國專利No.5,577,925和美國專利申請No.10/721,026中示出。然而，沒有已知的連接器被披露用于連接延伸通過并且終止于或靠近連接的井孔管的相對端的輔助流動線路，或用于促進在連接的部件之間的連接。此外，已知的連接器或連接器系統還沒有面臨包括鉆鋌、鉆井泥漿、空間限制和苛刻的鉆井問題的鉆井工具的額外的挑戰。

因此，存在對適合用于在井下工具組內的工具模塊和/或工具之間連通輔助流體和/或通信電信號的連接器的需要。希望這樣的連接器呈現長度調節的功能，以便補償要被連接的模塊/工具之間的分隔距離的不同。此外，希望這樣的連接器呈現在連接的模塊/工具斷開時自動地密封流動通過其中的輔助流體的功能。此外，希望這樣的連接器是模塊化的并且適合用于不同的環境和情況中。