[發(fā)明專利]鉆柱地埋隔離器和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380044134.7
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104583536A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾伯特·W·周;肯尼思·J·泰默
• 申請（專利權(quán)）人: 默林科技股份有限公司
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;F16L25/02
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;顧欣

相關(guān)申請的交叉引用

本申請涉及并要求2012年8月23日提交的美國專利申請No.13/593,439的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請一般涉及地埋操作，并且更具體地，涉及用于將電信號電耦合到導(dǎo)電鉆柱上來傳送信號的系統(tǒng)、裝置和方法。

背景技術(shù)

通常，諸如為了安裝公用設(shè)施管線、鉆孔勘測等而打鉆以形成鉆孔以及后續(xù)對鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔等地埋操作使用從地上鉆機(jī)延伸的導(dǎo)電鉆柱。現(xiàn)有技術(shù)包括使用導(dǎo)電鉆柱作為用于將數(shù)據(jù)信號從地埋工具電傳輸至鉆機(jī)的電導(dǎo)體的實(shí)例。為了在鉆機(jī)處檢測信號，鉆機(jī)周圍的大地用作信號返回路徑。這種類型的系統(tǒng)通常稱為隨鉆測量(“MWD”)系統(tǒng)。

例如，在美國專利No.4,864,293(在下文中為'293專利)中可以看到在MWD系統(tǒng)中嘗試使用鉆柱作為電導(dǎo)體的實(shí)例。在一個實(shí)施例中，該專利教導(dǎo)了一種圍繞鉆柱裝配的電隔離(電絕緣)套環(huán)。申請人認(rèn)識到，在極端惡劣的地埋環(huán)境下，這種電隔離套環(huán)(圖2，項(xiàng)目32)的使用至少在耐用性方面是存在問題的。在圖3和圖4所示的另一實(shí)施例中，示意性地示出了適當(dāng)?shù)慕殡姺指粞b置40，并聲明該介電分隔裝置40用于將鉆柱的前部與鉆柱的其余部分電隔離。沒有提供適當(dāng)?shù)亟虒?dǎo)讀者如何制造該分隔裝置的細(xì)節(jié)，但能夠合理地設(shè)想：其中隔離器被簡單地插入到鉆柱的斷開部，從而與鉆柱共同旋轉(zhuǎn)。不幸的是，在鉆探操作期間，隔離器將會受到與鉆柱的鉆管段同樣嚴(yán)酷的機(jī)械應(yīng)力，包括回拉操作期間的純拉力以及因鉆機(jī)施加在鉆柱上的旋轉(zhuǎn)扭矩而產(chǎn)生的高剪切力。雖然鉆柱通常由能夠很容易地承受這些力的高強(qiáng)度鋼制成，但申請人不知道任何當(dāng)前可用的能夠以申請人認(rèn)為可接受的可靠性來承受所有這些不同力的非導(dǎo)電材料。應(yīng)認(rèn)識到，在鉆探操作期間，鉆柱端部折斷所造成的后果極其嚴(yán)重。因此，以所建議的方式使用隔離器而帶來的風(fēng)險被認(rèn)為是不可接受的。

在美國專利No.4,348,672中可以看到一種更早的方法，在該專利中，試圖使用夾設(shè)在由第一環(huán)形子部件和第二環(huán)形子部件組成的被該專利稱為“絕緣間隙子組件”的部件之間的各種介電材料層來在鉆柱中引入電隔離斷開部。該專利的圖5和圖6示出了一個實(shí)施例，而該專利的圖7和圖8示出了另一實(shí)施例。不幸的是，將相對較薄的介電層夾設(shè)在限定于相鄰高強(qiáng)度金屬部件(其能夠承受極端力以及惡劣的井下環(huán)境)之間的間隙中的做法不太可能提供可接受的性能水平。具體而言，這些介電層受到與第一環(huán)形子部件和第二環(huán)形子部件同樣嚴(yán)酷的力，這樣，在惡劣的井下環(huán)境中，耐用性很可能受到限制。也就是說，當(dāng)相對較薄的介電層中的一個介電層被磨穿時，所需的電隔離受到損害。

例如，在美國專利申請No.13/035,774(在下文中為'774申請)和美國專利申請No.13/035,833(在下文中為'833申請)中可以查看到在MWD系統(tǒng)的情況下關(guān)于將電信號耦合到鉆柱上的實(shí)用方法，該兩個美國專利申請和本申請屬同一申請人，并且該兩個美國專利申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。后一申請采用這樣的高效方法：在仍舊保持了與鉆柱本身的那些物理性能特點(diǎn)相當(dāng)?shù)奈锢硇阅艿耐瑫r，使用井下電流互感器將井下信號電感耦合到鉆柱上。雖然'774申請和'833申請?zhí)峁┝伺c當(dāng)時存在的技術(shù)狀態(tài)相比的顯著優(yōu)點(diǎn)，但申請人已發(fā)現(xiàn)其它更有利的方法，這將在下文中描述。

現(xiàn)有技術(shù)的前述實(shí)例及其相關(guān)限制旨在是說明性的，而非排他性的。在對本說明書的閱讀和對附圖的研究的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將更加清楚現(xiàn)有技術(shù)的其它局限性。

發(fā)明內(nèi)容

結(jié)合用于提供示例和進(jìn)行說明而非用于限制范圍的系統(tǒng)、工具和方法描述并示出了下述實(shí)施例及其各個方面。在各個實(shí)施例中，上述問題中的一個或多個已經(jīng)被緩解或消除，而其它實(shí)施例涉及其它的改進(jìn)。