用于井下系统的封闭模块技术方案

本发明专利技术公开了一种用于在井下测量感兴趣参数的装置，该装置包括被配置为设置在形成于地层中的钻孔中的井下部件和被配置为可移除地连接到井下部件的至少一个模块。至少一个模块至少部分地封闭被配置为测量感兴趣参数的传感器。至少一个模块至少部分地封闭用于无线通信的通信装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于井下系统的封闭模块相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月5日提交的美国专利申请号15/912154的权益，该申请全文以引用方式并入本文。
技术介绍
定向钻井通常用于油气勘探和生产操作。定向钻井通常使用传感器模块和/或用于改变钻头的方向的导向组件来实现。定向钻井组件的一种类型涉及所谓的“非旋转套筒”，该“非旋转套筒”包括用于抵靠钻孔壁生成力的装置或使穿过非旋转套筒的驱动轴弯曲的装置。在此类应用中，非旋转套筒通常由轴承支撑，该轴承允许套筒相对于地层保持相对静止。套筒的静止位置允许将相对静止的力施加到钻孔壁以产生导向方向。定向钻井组件通常依赖于在井下测量各种参数的传感器模块。传感器模块可向操作者提供信号，该操作者继而可控制用于抵靠钻孔壁生成力的装置。当前传感器模块通常内置于钻井组件中。传感器模块的测试、验证和维护需要高度熟练的技术人员消耗时间，并且常常需要工具级拆卸。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于在井下测量感兴趣参数的装置，该装置包括被配置为设置在形成于地层中的钻孔中的井下部件和被配置为可移除地连接到井下部件的至少一个模块。至少一个模块至少部分地封闭被配置为测量感兴趣参数的传感器。至少一个模块至少部分地封闭用于无线通信的通信装置。本专利技术还公开了一种在井下操作中测量感兴趣参数的方法，该方法包括将井下部件设置在地层中，以及将模块可移除地连接到井下部件。模块至少部分地封闭被配置为测量感兴趣参数的传感器和用于无线通信的通信装置。感兴趣参数由传感器感测，并且数据I通过通信装置传送。数据为基于感兴趣参数的。附图说明在本说明书结束时的权利要求书中特别指出并明确要求保护被视为本专利技术的主题。通过以下结合附图的具体实施方式，本专利技术的前述和其他特征和优点将变得显而易见，在附图中：图1描绘了钻井和/或测量系统的实施方案；图2描绘了用于钻井系统的导向组件的实施方案，该导向组件包括安装在非旋转套筒上的模块；图3描绘了图2的导向组件，其中模块从非旋转套筒移除；图4A和图4B是被配置为结合在导向系统中的模块的透视图；图5是图4A和图4B的模块的剖视图；图6是图4A和图4B的模块的剖视图；图7描绘了用于钻井系统的导向组件的实施方案，该导向组件包括安装在非旋转套筒上的模块和能量传输/接收装置；图8是图7的导向组件的模块的透视图；图9是设置在图7的导向组件的模块中的辅助装置的近距离视图，该辅助装置被配置为在非旋转套筒中的模块内部从导向组件的与非旋转套筒旋转地脱离的旋转部分接收能量；图10是图9的导向组件的模块的剖视图；并且图11描绘了井下部件的实施方案，该井下部件包括传感器模块、用于无线通信的通信装置、储能装置和能量传输/接收装置。具体实施方式本文描述了用于穿过地层定向钻井的设备、系统和方法。定向钻井装置或系统的实施方案包括被配置为结合在井下部件中的独立模块，该井下部件可包括基本上非旋转的套筒。模块是气密地密封的并且是模块化的，即，该独立模块可以容易地更换为其他模块以减少周转时间。根据示例性方面，独立模块可安装在井下部件或基本上非旋转的套筒上和/或从该井下部件或该基本上非旋转的套筒移除，而不必电断开模块或以其他方式影响系统的其他部件，诸如井下部件、定向钻井装置、基本上非旋转的套筒和/或导向系统。为此，在一个实施方案中，独立模块包括无线通信能力，以允许操作独立模块的部件，而不需要独立模块和其他部件(诸如基本上非旋转的套筒、导向系统或测量工具)之间的任何物理电连接件，诸如连接器。独立模块容纳并至少部分地封闭或封装各种部件中的一个或多个部件，以促进或执行诸如导向、通信、测量和/或其他功能。在一个实施方案中，独立模块容纳并至少部分地封闭偏置装置(例如，缸和活塞组件)，该偏置装置可被致动以影响钻井方向的变化。独立模块可包括储能装置(例如，电池、可再充电电池、电容器、超级电容器或燃料电池)。在一个实施方案中，独立模块可容纳能量传输/接收装置，该能量传输/接收装置被配置为向模块中的部件供应能量，诸如电能。能量传输/接收装置可例如经由与由于驱动轴或钻柱的其他部件的旋转而生成的磁场的电感耦合来发电。图1示出了钻井、勘探、生产、测量(例如，测井)和/或地质导向系统10的示例性实施方案，该系统包括钻柱12，该钻柱被配置为设置在穿透地层16的钻孔14中。尽管钻孔14在图1中被示出为具有恒定的直径和方向，但钻孔并不限于此。例如，钻孔14可具有变化的直径和/或方向(例如，方位角和倾斜度)。钻柱12由例如管、多个管段或连续油管制成。系统10和/或钻柱12包括钻井组件(包括例如钻头20和导向组件24)，并且可包括各种其他井下部件或组件(诸如测量工具30和通信组件)，这些井下部件或组件中的一个或多个井下部件或组件可统称为底部钻具组合(BHA)18。可包括测量工具以用于执行测量方案，诸如随钻测井(LWD)应用和随钻测量(MWD)应用。传感器可设置在沿着钻孔钻柱的一个或多个位置处，例如设置在BHA18中、设置在钻柱12中、设置在测量工具30中(诸如测井探测器)，或设置为分布式传感器。钻柱12驱动穿透地层16的钻头20。使用一个或多个泵将井下钻井液(诸如钻井泥浆)泵送穿过地表组件22(包括例如井架、转盘或顶部驱动器、连续油管筒和/或立管)、钻柱12和钻头20，并穿过钻孔14返回到地表。导向组件24包括被配置为对钻头20的部件进行导向。在一个实施方案中，导向组件24包括一个或多个偏置元件26，该一个或多个偏置元件被配置为被致动以向钻头20施加侧向力以实现方向上的变化。一个或多个偏置元件26可以容纳在模块28中，该模块可移除地附接到导向组件24中的套筒(未单独标记)。各种类型的传感器或感测装置可结合在系统和/或钻柱中。例如，传感器(诸如磁力计、重力仪、加速度计、陀螺传感器以及其他方向和/或位置传感器)可结合到导向组件24中或单独的部件中。各种其他传感器可结合到导向组件中和/或测量工具30中。测量工具的示例包括电阻率工具、γ射线工具、密度工具或卡尺。可用于执行测量的装置的其他示例包括温度或压力测量工具、脉冲中子工具、声学工具、核磁共振工具、地震数据采集工具、声阻抗工具、地层压力测试工具、流体采样和/或分析工具、取芯工具、测量操作数据(诸如振动相关数据，例如加速度、振动、诸如钻压之类的重量、诸如钻头扭矩之类的扭矩、穿透速率、深度、时间、旋转速度、弯曲、应力、应变)的工具、它们的任何组合、和/或能够提供关于地层16、钻孔14和/或操作的信息的任何其他类型的传感器或装置。其他类型的传感器可包括沿着钻柱的离散传感器(例如，应变传感器和/或温度传感器)或包括在一定距离处的一个或多个传输器、接收器或收发器的传感器系统，以及具有沿着系统10分布的各种离散传感器或传感器系统的分布式传感器系统。需注意，本文所述的传感器的数量和类型是示例性的，并非旨在进行限制，因为可采用任何合适类型和配置的传感器来测量属性。处理单元32与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在井下测量感兴趣参数的装置，所述装置包括：/n井下部件(58/958)，所述井下部件被配置为设置在形成于地层(16)中的钻孔(14)中；和/n至少一个模块(28/64/101)，所述至少一个模块被配置为可移除地连接到所述井下部件(58/958)，所述至少一个模块(28/64/101)至少部分地封闭被配置为测量所述感兴趣参数的传感器(1102)，所述至少一个模块(28/64/101)至少部分地封闭用于无线通信的通信装置(1104/1110)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180305 US 15/912,1541.一种用于在井下测量感兴趣参数的装置，所述装置包括：
井下部件(58/958)，所述井下部件被配置为设置在形成于地层(16)中的钻孔(14)中；和
至少一个模块(28/64/101)，所述至少一个模块被配置为可移除地连接到所述井下部件(58/958)，所述至少一个模块(28/64/101)至少部分地封闭被配置为测量所述感兴趣参数的传感器(1102)，所述至少一个模块(28/64/101)至少部分地封闭用于无线通信的通信装置(1104/1110)。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信装置(1104/1110)能够操作以与所述至少一个模块(28/64/101)外部的装置通信。


3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个模块(28/64/101)还包括：控制器(88/1103)，所述控制器能够操作以控制所述感兴趣参数的所述测量、所测量的感兴趣参数的处理和所测量的感兴趣参数的存储中的至少一者。


4.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信装置(1104/1110)被配置为至少部分地无线传输所述感兴趣参数。


5.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器(1102)是方向传感器(1102)、地层评估传感器(1102)和用于测量操作数据(40)的传感器(1102)中的至少一者。


6.根据权利要求1所述的装置，其中所述模块(28/64/101)通过螺钉、螺栓、螺纹、磁体(98)和夹紧装置中的至少一者可移除地连接到所述井下部件(58/958)。


7.根据权利要求6所述的装置，其中所述至少一个模块(28/64/101)通过所述夹紧装置连接到所述井下部件(58/958)，所述夹紧装置包括机械夹紧装置、热夹紧装置、形状记忆合金装置、压力配合装置和锥形配合装置中的至少一者。
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【专利技术属性】
技术研发人员：福尔克尔·彼得斯，玛丽安·费舍尔，
申请(专利权)人：贝克休斯控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US