确定井下工具部件的相对位置和/或运动的位置指示器及其方法技术

提出了一种用于确定至少一个可移动部件相对于井下工具的固定部件的位置的用于井装置的磁传感器阵列。该阵列包括至少一个导体构件和多个磁传感器，该导体构件具有沿着所述至少一个导体构件的纵向轴线以至少第一长度的第一间隔隔开的多个接触区域，多个磁传感器中的每一个可操作地联接到所述多个接触区域中的一个，并且是由来自磁激励器的磁场可激励的。

Position indicator and method for determining relative position and / or movement of downhole tool parts

A magnetic sensor array for a well device is provided for determining the position of at least one movable component relative to the fixing member of the downhole tool. The array includes at least one conductor member and a plurality of magnetic sensors, a plurality of contact area along the longitudinal axis of the conductor member has at least one conductor component separated by at least a first length of the first interval, a plurality of magnetic sensors in each operably coupled to the one of a plurality of contact in the area, and is the origin of self magnetic actuator magnetic field excitation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定井下工具部件的相对位置和/或运动的位置指示器及其方法本专利技术一般涉及石油和天然气生产领域，特别涉及井下设备及其在地下井中的控制和操作的领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于确定井下工具部件的相对位置和运动的磁传感器阵列、装置和方法。介绍在今天的石油和天然气行业，智能化或计算机化完井是最大化/优化碳氢化合物(石油、天然气)生产率的基础。例如，井下压力和温度数据可以从各个量规获得，以便识别储层或井眼中的潜在问题。此外，所谓的智能化完井可以包括使用特定的井下工具(比如，例如滑动套筒分离工具)进行层间封隔和远程控制单独区域生产率。液压驱动的滑动套管通过安装在生产管道上的液压控制线路进行操作。传统上，当将滑动套筒移动到“完全打开”或“完全关闭”位置时，操作者监视施加的液压压力。然而，这些传统工具未设计成在施加液压压力时允许滑动套筒的精确定位和/或确定滑动套筒的实际运动(例如速度)。通常已知使用磁传感器来确定井下应用工具中的运动件的位置。这里，永磁体安装在移动件上，并且发出的磁场由磁传感器拾取。然而，已知的现有技术通常需要非常复杂的电子设备，以便“激励”磁传感器，这使得井下工具由于非常恶劣的地下环境(例如极端的温度、压力或湿度)中的部件故障的高风险而变得非常不可靠。特别地，永磁体是由原子内的轨道电子引起的许多小型偶极子形成的。磁体的偶极子中的每一个产生其自己的磁场，并且当各个磁场被随机排列(即不对齐)时，所有偶极子的总和产生相对较弱的总磁通密度。然而，当对永磁体施加强大的外部磁场时，偶极子的所有磁场被对准以形成增加的磁通密度的磁矢量。在温度相对于室温升高的情况下，磁矢量的磁通密度可能会降低，因为偶极子重新排列回不对准，因此引起可逆的磁损耗(例如在高温下，磁通密度比在室温(即21℃)下弱很多)，当温度恢复到其原来的温度时该磁损耗可以恢复。磁传感器的许多已知应用“取决于”已知的永磁体磁场的强度，使得传感器(例如霍尔传感器)可以根据在特定温度范围内发出的施加的有效磁场的强度和/或极性进行校准。然而，当利用根据已知现有技术的传感器时，这显著地影响了准确性和易用性。此外，通常使用的磁传感器(例如霍尔传感器)具有相对低的最大工作温度(例如对于霍尔传感器为150℃)，因此限制了应用范围。此外，现有技术中使用的磁传感器(例如霍尔传感器)是有源部件，该有源部件需要专用电源以及信号放大和滤波，因为信号的功率输出通常是弱的并受噪声影响。例如，为了从传感器阵列获取磁场数据，可以使用多路复用器和相应的控制器在适当的霍尔传感器之间切换，从而显著增加确定当前位置所需的处理时间。由于与井下应用相关的更高风险，“驱动”传感器和处理信号所需的电子部件进一步影响系统的可靠性。此外，可用的复杂系统自然需要相当大的空间来容纳和连接电子部件(例如，使用印刷电路板-PCB)，但是在井下环境中的空间非常有限，并且该可用的系统中的一些可能实际上不安装在井下工具处。此外，PCB的使用可能例如引起其他问题，比如在高温和/或高压环境中的“脱气”或“分层”。专利技术概述本专利技术的优选实施方案试图克服现有技术的上述缺点中的一个或多个。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于确定至少一个可移动部件相对于井下工具的固定部件的位置的用于井装置的磁传感器阵列，包括：至少一个导体构件，其具有沿着所述至少一个导体构件的纵向轴线以至少第一长度的第一间隔隔开的多个接触区域；多个磁传感器，所述多个磁传感器中的每一个可操作地联接到所述多个接触区域中的一个，并且是由来自磁激励器的磁场可激励的。这提供了“实时”位置指示器的优点，其能够以相当高的精度提供井下工具的可移动部分(例如滑动套筒分离工具的滑动套筒)的位置信息。此外，本专利技术的装置提供了在井下环境中出现的极端条件(例如高的温度、压力和湿度)的改进的鲁棒性。此外，本专利技术的装置提供了大大降低的复杂性的优点，从而最小化部件数量并降低制造成本。特别地，磁传感器阵列的有利的“无PCB”设计提供了非常紧凑和可靠的传感器系统，其中大大减少了“脱气”和“分层”的常见风险，允许在显著更高的温度下操作。有利地，所述多个磁传感器中的每一个可以包括围绕所述纵向轴线周向隔开地布置的多个磁传感器元件。优选地，所述多个磁传感器元件可以围绕所述纵向轴线等距地周向隔开。甚至更优选地，所述多个磁传感器中的每一个可以包括彼此直径上相对地布置的两个磁传感器元件。更优选地，所述多个磁传感器中的每一个可以包括彼此直径上相对地布置的四个磁传感器元件。这提供了由于磁传感器的旋转抗扰性而大大改善冗余的优点。有利地，所述多个磁传感器中的每一个磁传感器的所述多个磁传感器元件可以与所述至少一个导体构件形成并联电路。另外，所述多个磁传感器可以是彼此相互排斥地可激励的。优选地，所述至少一个导体构件可以是金属线。更优选地，所述导体构件可以是具有大体上矩形或方形横截面的铜线。这提供了改进的简单性、减少所需的部件和材料的数量的优点，因此进一步提高了磁传感器阵列的鲁棒性和紧凑性。有利地，所述多个磁传感器中的每一个可以经由粘合剂和/或紧固构件附接到所述多个接触区域的相应接触区域。优选地，所述粘合剂可以是导电粘合剂或导电焊料中的任何一种。特别地，使用导电粘合剂提供了减少来自设备组件的潜在侵蚀性通量的优点，使清洁标准的要求最小化。有利地，所述多个磁传感器可以连接到多个预定电阻器，以便形成适于为所述多个磁传感器中的每一个提供多个离散信号输出的电阻器网络。优选地，所述离散信号输出可以是离散电压或离散频率中的任何一种。优选地，所述多个磁传感器之间的所述第一间隔可以是等距的。可选择地，所述多个磁传感器之间的所述第一间隔可以与预定的功能成比例。例如，间隔可以遵循对数或指数函数。优选地，所述多个磁传感器元件可以是多个簧片开关。这提供了传感器机构不依赖于来自例如永磁体的磁场强度的优点。它允许仅基于逻辑来确定部件的运动，且因此降低了依赖于场强度测量的传感器机构(例如霍尔传感器)通常需要的复杂度。此外，利用簧片开关提供的优点是，只要激励器的磁场足以激活簧片开关，系统就不需要在潜在温度变化范围内对于任何有效的磁场强度进行校准。此外，簧片开关可在超过300℃的温度下工作。此外，利用簧片开关提供了实际磁极性与传感器的操作无关的优点。有利地，磁传感器阵列还可以包括多个第一绝缘构件，所述多个第一绝缘构件适于密封地封装所述导体构件的所述多个第一间隔中的每一个。另外，磁传感器阵列还可包括适于密封地封装所述磁传感器阵列的第二绝缘构件。这提供了在接触区域之间提供绝缘并且保护传感器和阵列免受井下潜在恶劣环境条件影响的优点。特别地，绝缘收缩管可以用于封装铜线和/或传感器阵列的间隔，以便提供非常紧凑和坚稳的组件。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于确定至少一个可移动部件相对于井下工具的固定部件的位置的装置，包括：根据本专利技术的第一方面的磁传感器阵列，其可联接到固定部件，使得所述磁传感器阵列的纵向轴线在可移动部件的移动方向上对准；至少一个磁激励器，其可联接到所述可移动部件，其中所述至少一个磁激励器适于激励所述磁传感器阵列的多个磁传感器中的任何一个，以便对于所述可移动部件相对于所述固定部件的预定数量的位置中的每一个产生离散信号输出。有利地，所述磁传感器阵列可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于井装置的磁传感器阵列，其用于确定至少一个可移动部件相对于井下工具的固定部件的位置，包括：至少一个导体构件，其具有沿着所述至少一个导体构件的纵向轴线以至少第一长度的第一间隔隔开的多个接触区域；多个磁传感器，所述多个磁传感器中的每一个可操作地联接到所述多个接触区域中的一个，并且是由来自磁激励器的磁场可激励的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 GB 1419350.21.一种用于井装置的磁传感器阵列，其用于确定至少一个可移动部件相对于井下工具的固定部件的位置，包括：至少一个导体构件，其具有沿着所述至少一个导体构件的纵向轴线以至少第一长度的第一间隔隔开的多个接触区域；多个磁传感器，所述多个磁传感器中的每一个可操作地联接到所述多个接触区域中的一个，并且是由来自磁激励器的磁场可激励的。2.根据权利要求1所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器中的每一个包括围绕所述纵向轴线周向隔开地布置的多个磁传感器元件。3.根据权利要求2所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器元件围绕所述纵向轴线等距地周向隔开。4.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器中的每一个包括彼此直径上相对地布置的两个磁传感器元件。5.根据权利要求1至3中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器中的每一个包括彼此直径上相对地布置的四个磁传感器元件。6.根据权利要求2至5中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器中的每一个磁传感器的所述多个磁传感器元件与所述至少一个导体构件形成并联电路。7.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器是彼此互相排斥地可激励的。8.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述至少一个导体构件是金属线。9.根据权利要求8所述的磁传感器阵列，其中所述导体构件是具有大致矩形或方形横截面的铜线。10.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器中的每一个经由粘合剂和/或紧固构件附接到所述多个接触区域中的相应接触区域。11.根据权利要求10所述的磁传感器阵列，其中所述粘合剂是导电胶或导电焊料中的任一种。12.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器连接到多个预定电阻器，以便形成适于为所述多个磁传感器中的每一个提供多个离散信号输出的电阻器网络。13.根据权利要求12所述的磁传感器阵列，其中所述离散信号输出是离散电压或离散频率中的任何一种。14.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器之间的所述第一间隔是等距的。15.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，其中所述多个磁传感器元件是多个簧片开关。16.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器阵列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·斯科特，
申请(专利权)人：罗克塞尔流体测量公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO