用于井下操作的信号可透过管制造技术

本文公开了用于与井下管柱一起使用的信号可透过管和执行器可透过管。该信号可透过管包括：管连接器，该管连接器被构造成接合和连接到不同的井下管并且由金属形成；信号可透过部分，该信号可透过部分连接到该管连接器并且由复合材料形成；以及传感器、执行器和发射器中的至少一者，该至少一者被布置在该信号可透过部分内并且至少部分地被该复合材料包围，其中该信号可透过部分的该复合材料被选择为对于能够由该至少一个传感器、执行器和/或发射器检测或由其发射的信号的特性是可透过的。器检测或由其发射的信号的特性是可透过的。器检测或由其发射的信号的特性是可透过的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于井下操作的信号可透过管
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年2月27日提交的美国申请序列号62/982320的更早提交日期的权益，该美国申请的全部公开内容以引用方式并入本文。

技术介绍
1.

[0003]本专利技术整体涉及用于使传感器沿管柱分布，并且通过天线段的电绝缘沿井下柱对传感器数据进行电磁遥测的井下操作和系统。
[0004]2.相关技术的描述
[0005]在地下深处钻出钻孔以用于许多应用，诸如二氧化碳封存、氢储存、地热生产以及油气勘探和生产。在所有这些应用中，钻出钻孔，使得它们穿过位于地表下方的地层(例如，封存箱)中所包含的材料(例如，气体或流体)或允许触及该材料。可将不同类型的工具和仪器设置在钻孔中以执行各种任务和测量。
[0006]各种传感器可用于钻井操作期间的测井和测量(例如，随钻测量和随钻测井)。此类传感器可被配置成发射和/或接收特定的量子粒子和/或电磁辐射，以使得能够调查井下条件。一些此类传感器可被配置成使用可能受钻柱本身影响的某些参数来操作，并且因此测量结果和日期可能受钻柱的影响。因此，减少钻柱对钻井操作中使用的测量装置和传感器的影响和作用可能是有利的。

技术实现思路

[0007]本文公开了用于在井下条件下以高分辨率实现自适应和定向量子粒子滤波和测量，并且通过系统嵌入式电磁遥测(EM)系统以高数据速率将测量数据传输到地面的系统和方法。可在设计中引入振动补偿和阻尼元件，以提高测量的分辨率并且保护钻柱和传感器免受井下操作引起的振动。r/>[0008]根据一些实施方案，提供了与井下管柱一起使用的信号可透过管。该信号可透过管包括：管连接器，该管连接器被构造成接合和连接到不同的井下管并且由金属形成；信号可透过部分，该信号可透过部分连接到管连接器并且由复合材料形成；以及传感器、执行器和发射器中的至少一者，该至少一者被布置在信号可透过部分内并且至少部分地被复合材料包围，其中信号可透过部分的复合材料被选择为对于能够由至少一个传感器、执行器和/或发射器检测或由其发射的信号的特性是可透过的。
[0009]井下管柱被定义为井筒构造的一部分和/或钻柱的一部分。井筒构造的部分和钻柱的部分能够通过利用信号可透过管技术彼此相互作用，以作为物联网(IoT)系统的一部分来收集和交换信息。
[0010]根据一些实施方案，提供了与井下管柱一起使用的信号可透过管。该信号可透过管包括：管连接器，该管连接器被构造成接合和连接到不同的钻井管并且由金属形成；和信
号可透过部分，该信号可透过部分连接到管连接器并且由复合材料形成，该复合材料被选择为对于传感器的特性是可透过的。
[0011]根据一些实施方案，提供了用于井下操作的执行器可透过管。该执行器可透过管包括：管连接器，该管连接器被构造成接合和连接到不同的井下管并且由金属形成；和执行器可透过部分，该执行器可透过部分连接到管连接器并且由复合材料形成，该复合材料被选择为对于执行器的特性是可透过的。在本公开的上下文中，执行器被定义为被配置成发射信号的设备。执行器可透过设备或材料被定义为相对于由执行器产生的信号是可透过的或至少部分可透过的设备或材料。
[0012]根据一些实施方案，提供了用于执行井下操作的钻柱。钻柱包括多个钻井管和连接到多个钻井管中的至少一个钻井管的信号可透过管。信号可透过管包括：管连接器，该管连接器被构造成接合和连接到至少一个钻井管并且由金属形成；信号可透过部分，该信号可透过部分连接到管连接器并且由复合材料形成；和传感器，该传感器被布置在信号可透过部分之中或之上的至少一个信号可透过部分上，其中信号可透过部分的复合材料被选择为对于传感器的特性是可透过的。
附图说明
[0013]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详细描述，本专利技术的前述和其他特征和优点将变得显而易见，其中类似的元件具有类似的编号，附图中：
[0014]图1是可以采用本公开的实施方案的用于执行井下操作的系统的示例；
[0015]图2是根据本公开的实施方案的结合有信号可透过管的钻柱的示意图；
[0016]图3是根据本公开的实施方案的信号可透过管的示意图；
[0017]图4是根据本公开的实施方案的信号可透过管的一部分的截面图；
[0018]图5是根据本公开的实施方案的信号可透过管的一部分的截面图；
[0019]图6是根据本公开的实施方案的信号可透过管的一部分的截面图；
[0020]图7是根据本公开的实施方案的信号可透过管的示意图；
[0021]图8是根据本公开的实施方案的信号可透过管的示意图；并且
[0022]图9是根据本公开的实施方案的信号可透过管的示意图。
具体实施方式
[0023]图1示出了用于执行井下操作的系统的示意图。如图所示，该系统为钻井系统10，该钻井系统包括钻柱20，该钻柱具有钻井组件90(也称为井底钻具组合(BHA))，该钻井组件在穿透地层60的钻孔26中输送。钻孔26的至少一部分可用套管24或尾管(未示出)稳定。钻井系统10包括常规井架11，该常规井架竖立在底板12上，该底板支撑旋转台14，该旋转台由原动机(诸如电动马达(未示出))以期望的旋转速度旋转。钻柱20包括钻井管22诸如钻管，该钻管从旋转台14向下延伸到钻孔26中。碎裂设备50(诸如附接到BHA 90的端部的钻头)在其旋转时使地质地层碎裂以钻出钻孔26。钻柱20联接到地面装备，诸如用于通过滑轮23经由方钻杆接头21、转环28和管线29来举升、旋转和/或推动(包括但不限于)绞车30的系统。在一些实施方案中，地面装备可以包括顶部驱动装置(未示出)。在钻井操作期间，操作绞车
30以控制钻压，钻压影响钻进速率。绞车30的操作在本领域中是众所周知的，因此在本文不再详细描述。
[0024]在钻井操作期间，来自源或泥浆坑31的合适的钻井液32(也称为“泥浆”)在压力下由泥浆泵34循环通过钻柱20。钻井液31经由波动消除器36、流体管线38和方钻杆接头21进入钻柱20中。钻井液31在钻孔底部51处通过碎裂设备50中的开口排出。钻井液31通过钻柱20和钻孔26之间的环形空隙27沿井孔向上循环，并且经由回流管线35返回到泥浆坑32。流体管线38中的传感器S1提供关于流体流速的信息。与钻柱20相关联的地面扭矩传感器S2和传感器S3分别提供关于钻柱的扭矩和旋转速度的信息。另外的传感器可被配置在地面处(例如，作为钻井系统10的一部分和/或设置在井下)，并且可包括但不限于气体层析传感器，该气体层析传感器被配置成在使钻井液循环的同时监测钻井液31的气体含量和组成。一些此类传感器可配置有比使用BHA嵌入式传感器的通路检测和经由电磁遥测的传输(秒)更长的响应时间(分钟)。另外，使用与管线29相关联的一个或多个传感器来提供钻柱20的钩负荷以及与钻孔26的钻井有关的其他期望参数。该系统还可包括定位在钻柱20和/或BHA 90上的一个或多个井下传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于井下操作的信号可透过管(210)，所述信号可透过管(210)包括：管连接器，所述管连接器被构造成接合和连接到不同的井下管并且由金属形成；信号可透过部分(306)，所述信号可透过部分(306)连接到所述管连接器并且由复合材料形成；以及传感器(404)、执行器(612)和发射器中的至少一者，所述至少一者被布置在所述信号可透过部分(306)内并且至少部分地被所述复合材料包围，其中所述信号可透过部分(306)的所述复合材料被选择为对于能够由所述至少一个传感器(404)、执行器(612)和/或发射器检测或由其发射的信号的特性是可透过的。2.根据权利要求1所述的信号可透过管(210)，其中所述传感器(404)嵌入在所述复合材料内。3.根据任一前述权利要求所述的信号可透过管(210)，其中所述信号可透过部分(306)至少部分地由以下项中的一项制成：芳族聚酰胺、玄武岩、玻璃、陶瓷、纤维复合物，和嵌入粘合剂、热固性粘结剂、热塑性粘结剂、弹性体粘结剂、环氧聚醚酮酮和聚醚醚酮中的至少一者中的纤维。4.根据任一前述权利要求所述的信号可透过管(210)，其中所述金属的磁导率小于10。5.根据任一前述权利要求所述的信号可透过管(210)，其中所述信号可透过部分(306)的至少一部分具有比所述金属的电导率低的电导率。6.根据任一前述权利要求所述的信号可透过管(210)，其中所述信号可透过部分(306)包括在所述信号可透过部分(306)的外壁中的窗口。7.根据任一前述权利要求所述的信号可透过管(210)，其中电导管被布置在所述复合材料内，优选地，其中所述电导管是天线、环形线圈和电极中的至少一者的一部分，或者是被布置在所述复合材料内的电路的一部分，优选地，其中所述信号可透过管(210)还包括磁力仪。8.根据任一前述权利要求所述的信号可透过管(210)，其中所述至少一个传感器(404)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格，
申请(专利权)人：贝克休斯油田作业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：