專利名稱：下井裝置的開動的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鉆井中下井裝置的開動，包括下井取樣裝置的開動。
當鉆成一井后，要求對該鉆井周圍的巖層進行測試。可進行測井試驗，也可收集巖層流體進行化學、物理分析。從測井試驗收集和流體樣本特性分析的信息可用來計劃和發(fā)展鉆井以及確定鉆井的可用性和潛在功能。
可用單相取樣裝置之類的下井取樣裝置收集一鉆井中的流體樣本?？捎秒娎|或其他運載線(例如光滑線或管子)把一取樣裝置降入鉆井中。在取樣裝置達到預定深度時可通過電纜開動這類取樣裝置。一旦開動，取樣裝置能收集井底流體。取樣完成后，取樣裝置的供電切斷后退回地面，然后對所收集的井底流體進行分析。
在某些測索中，取樣裝置可裝在光滑線之類非電纜線的端部上。為開動這類取樣裝置，可使用一包括一定時器的開動機構?？稍诘孛嫔蠈υ摱〞r器進行設定，使其在一定時間后自動開動取樣裝置。該預定時間可比把測試鉆具下降到預定深度所化時間長。
但是，受定時器控制的開動機構不能提供所需的控制要求。在某些情況下，定時器在包括取樣裝置的測索下降到預定地點前過早走完其設定時間。在鉆井中裝配測索發(fā)生的無法預料的延誤就會造成這種情況。如過早開動，一般把取樣裝置收回到地面上重新操作測索，從而造成成本提高和工作延誤。
因此需要對一鉆井中的取樣裝置和其它下井裝置和工具的開動方法作出改進。
一般來說，按照一實施例，一下井工具包括一取樣裝置，該取樣裝置包括一個或多個孔、一控制一個或多個孔中的流量的流量控制裝置和一控制該流量控制裝置的開動機構。一組件包括一破裂盤機構和該破裂盤機構與該開動機構之間的一流路。該破裂盤機構可防止流體壓力作用在該開動機構上。
一般來說，按照另一實施例，一用于一鉆井中的工具包括一個或多個取樣裝置和與一個或多個取樣裝置連接的一個或多個開動機構。每一個開動機構包括一接收壓力脈沖信號的壓力傳感器。
從下列說明、權利要求書和附圖中可清楚看出其他特征和實施例。


圖1示出一測索的實施例，包括位于一鉆井中的取樣工具。
圖2A-2B為按照一實施例的一取樣工具的縱向剖面圖。
圖3和4為圖2A-2B取樣工具的橫截面圖。
圖5示出圖2A-2B取樣工具中的一套筒閥組件。
圖6-7示出按照另一實施例的一有一開動機構的取樣工具。
圖8示出按照另一實施例用于圖2A-2B取樣工具的開動機構。
圖9示出工作在光滑線上的又一實施例的取樣工具。
在下述說明中，為理解本發(fā)明給出種種細節(jié)。但本領域普通技術人員不難看出，可不用這些細節(jié)實施本發(fā)明，而對所述實施例作出種種改動或修正。例如，雖然說明的是取樣裝置的開動，但其他實施例也可使用其他類型下井裝置。
在本文中，表示某點或某部件上方或下方的相對位置的“上”和“下”；“上部”和“下部”；“向上”和“向下”在本說明書中用來更清楚說明本發(fā)明某些實施例。但是，當用于斜向或水平方向鉆井中的設備和方法時，它們也可指從左到右、從右到左或其他恰當關系。
如圖1所示，一測索(例如鉆桿測索)包括一取樣工具16，該取樣工具可包括一個或多個裝在一位于鉆井10中的管子14端部上的取樣裝置。在所示實施例中，鉆井10中襯有套管12。套管12內(nèi)壁與管子14外壁之間界定一環(huán)形區(qū)18。一填塞20隔開環(huán)形區(qū)18與填塞20下方的流體。
按照某些實施例，取樣工具16包括一接收從地面向下作用在環(huán)形區(qū)18上的流體壓力的孔22。該流體壓力在升高到預定大小以上時可用來開動取樣工具16中的一個或多個取樣裝置。其他實施例也可使用其他開動機構，例如壓力脈沖信號開動機構和定時器機構。取樣工具的其它實施例可包括具有不止一種開動機構的取樣裝置。
如圖2A-2B所示，按照升高壓力開動的實施例的取樣工具16包括一載體，該載體包括一頂部100、一底部150和連接在頂部100與底部150之間的殼體部120。該取樣工具載體中的一內(nèi)孔106包括頂部100的一內(nèi)部通道、一心軸117的內(nèi)部通道和底部150的內(nèi)部通道。按照一實施例，取樣工具16包括一破裂盤機構，該破裂盤機構包括一裝在一破裂盤護圈104中的破裂盤102。該破裂盤機構位于取樣工具16的孔22中，使得流體無法從環(huán)形區(qū)18(圖2)流入頂部100中縱向?qū)Ч?08中。該縱向?qū)Ч?08伸展到一界定在頂部100圓周上的圓周凹槽110。該凹槽110被殼體部120蓋住，用O形密封環(huán)112A和112B密封。
殼體部120和心軸117在取樣工具16內(nèi)部界定一可在其中設置一個或多個取樣裝置的環(huán)形區(qū)。在所示實施例中，在該環(huán)形區(qū)中設置6個取樣裝置130。圓周凹槽110布置成使得縱向?qū)Ч?08與適配器114A-114F(圖3)中的通道116A-116F連通。適配器114A-114F與各取樣裝置130A-130F(圖4)連接。取樣裝置130A-130F用一定中心裝置132布置在殼體部120內(nèi)壁與取樣工具16的心軸117外壁之間。破裂盤102破裂前，導管108、凹槽110和通道116A-116F中可充滿空氣(或其他合適流體)。
如圖2B所示，每一取樣裝置130包括由一個或多個進口孔134A-134F(圖4)構成的對應組。降入鉆井中時，這些進口孔用可為套筒閥或盤閥的對應流量控制裝置關閉。套筒閥的一個例子見圖5，盤閥的例子見作為參考材料包括在此的美國專利申請No.09/243,401，該專利申請的申請日為1999年2月1日，題目為“Valves for Use in Well”。可驅(qū)動這些閥而打開孔134，使得內(nèi)孔106中的井中流體流入取樣裝置130中。
工作時，按照一實施例，把包括取樣工具16的測索降入鉆井10中，此時取樣工具16的孔關閉，防止井中流體流入取樣工具16的各室中。其上有取樣工具16的測索一旦下降到預定位置，作用在環(huán)形區(qū)18(圖1)中的流體壓力升高到破裂破裂盤102所需閾值以上。破裂盤102一旦破裂，環(huán)形區(qū)流體壓力傳到縱向?qū)Ч?08，然后經(jīng)圓周凹槽110和通道116A-116F傳到各取樣裝置130A-130F。該升高的環(huán)形區(qū)流體壓力傳到取樣裝置130A-130F時開動各取樣裝置130A-130F中的一取樣器開動機構，打開與孔134A-134F對應的各閥，從而內(nèi)孔106中的流體流入各取樣裝置中。
在另一實施例中，可用多個破裂盤組件操縱取樣裝置。這多個破裂盤組件可在不同壓力下破裂。
圖5示出取樣裝置130在一個或多個孔134近旁的部分。取樣裝置130包括一殼體402，殼體中可有一縱向?qū)Ч?04。流體壓力可從孔22經(jīng)導管108和116(圖2A)傳到該縱向?qū)Ч?04?？v向?qū)Ч?04通到一活塞406的一邊。活塞406的另一邊與一低壓室408(例如一大氣室)連通。室410中還可有一彈簧410。
活塞406是一套筒閥組件的一部分，該組件包括套筒412，該套筒有在垂直方向上相間距的兩O形密封環(huán)416和418。在圖5所示位置上，O形環(huán)416和418位于一個或多個孔134的兩邊，使得取樣裝置130的外部與取樣裝置130的內(nèi)室414不連通。
為向下推動套筒412，一升高的流體壓力向下作用在縱向?qū)Ч?04上，從而對大氣室408和彈簧410產(chǎn)生一作用力。升高的流體壓力向下推動活塞406和套筒412。O形環(huán)416一旦移過一個或多個孔134，套筒412中對應的一個或多個孔420與孔134位于同一直線上，使得取樣裝置外部(含有鉆井流體)與取樣裝置的室414連通。在收集所需流體樣本后，可撤銷導管404中的高壓，從而彈簧410把套筒412向上推回關閉位置。
在其他實施例中，可用一個或多個盤閥代替使用同樣開動器的套筒閥412。
在其他實施例中可使用其他類型的取樣裝置開動機構。例如，不使用可由升高流體壓力開動的破裂盤組件，按照另一實施例的取樣裝置可包括一對環(huán)形區(qū)18中生成的一低壓脈沖信號作出響應的取樣裝置開動機構。這種取樣裝置開動機構可包括一對一定大小和周期的壓力脈沖作出響應的壓力脈沖傳感器。這種壓力脈沖開動機構見作為參考材料包括在此的美國專利US 4,896,722；US 4,915,168和再審證書B14,915,168；4,856,595；4,796,699；4,971,160和5,050,675。
可用一個壓力傳感器開動多個取樣裝置，也可用多個壓力傳感器開動多個取樣裝置。
圖6-7示出一有一壓力脈沖信號開動機構的取樣工具16A。取樣工具16A包括一孔22A，其中沒有隔離環(huán)形區(qū)18中的流體壓力的破裂盤機構。(從地面)在環(huán)形區(qū)18中傳播的(圖7所示之類)壓力脈沖信號經(jīng)孔22A在導管108A中向下傳到一壓力脈沖指令傳感器(或壓力傳感器)500。所傳感的信號傳給一控制器502(例如微處理器、微控制器或其他集成電路芯片或其他類型的裝置或系統(tǒng))。作為響應，控制器502經(jīng)電線504向取樣裝置506發(fā)出指令信號。每一取樣裝置506包括一可開動一流量控制裝置510(例如套筒閥或盤閥)的螺線管開動器508，該流量控制裝置510控制一個或多個孔514中的流量。
如取樣工具16A包括多個取樣裝置506，各取樣裝置可包括對不同振幅或頻率的壓力脈沖信號作出響應的指令傳感器。傳感器500、控制器502和螺線管開動器508可由一電源(未示出)供電。
在另一實施例中，每一取樣裝置中的開動機構可包括一定時器(電定時器或機械定時器)。各取樣裝置130中的定時器的定時可相同，也可不同。在該實施例中，各取樣裝置130中的定時器可以“空轉(zhuǎn)方式”(即鈍化)降入鉆井中。為此比方說可使用一破裂盤(例如圖2A中的破裂盤102)隔離流體壓力與定時器。為啟動定時器，可用升高壓力破裂破裂盤102，使得升高壓力經(jīng)導管108、凹槽110、通道116A-116F(圖2A)傳到定時器與取樣裝置的開動機構。升高壓力可傳到(一機械定時器的)一壓力開關或(一電定時器的)一電接頭啟動定時器。定時器走完其定時后，開動各取樣裝置的對應開動機構。
如圖8所示，在一例子中，一取樣工具16可包括具有不同類型開動機構的取樣裝置130A、130B和130C。取樣裝置130A可由響應環(huán)形區(qū)18(如圖2A-2B所示)中的升高流體壓力的一開動機構204開動。升高的壓力破裂破裂盤102，使得流體壓力經(jīng)路徑P1(例如包括圖2A所示導管108、凹槽110和通道134)傳到開動機構204。
第二取樣裝置130B的開動機構206裝在一接收從環(huán)形區(qū)18經(jīng)孔122和路徑P2傳來的低壓脈沖的壓力傳感器205上。第三取樣裝置130C可由一與一定時器208連接的機構210開動。定時器208在破裂盤202破裂前鈍化。隨著壓力升高(該壓力可小于、等于或大于用來破裂破裂盤102的升高壓力)，破裂盤202破裂，壓力經(jīng)孔222和路徑P3傳到定時器208而啟動定時器208。
在圖8實施例的一變種中，各路徑P1、P2和P3可與另外的取樣裝置130連接。
如圖9所示，在另一實施例中，一取樣工具316可在光滑線314上降入一鉆井310中。取樣工具316可包括一與鉆井流體連通的孔322。取樣工具316可包括一與一定時器304連接的開動機構306。該定時器304與一流路P4連接，流路P4起初用孔322中的一破裂盤302與鉆井流體隔開。破裂盤302可設定成在預定深度處出現(xiàn)的預定壓力下(例如流體靜壓)破裂。破裂盤302一旦破裂，鉆井流體壓力經(jīng)孔322和路徑P4傳到定時器304而啟動定時器304。定時器304走完其定時時開動開動機構306。
在圖9實施例的一變種中，可不使用定時器，而用在一定深度出現(xiàn)的預定鉆井流體壓力開動開動機構306。
本發(fā)明的某些實施例具有如下一個或多個優(yōu)點?？捎眠h程、非電開動機構開動下井取樣裝置?？稍诓煌瑫r間用獨立的開動機構開動下井取樣裝置。可用獨立開動的多個取樣裝置提高井底流體取樣的冗余性。本發(fā)明某些實施例的取樣裝置可使用在高壓、高溫鉆井中，而高壓、高溫對在電纜上運行的電開動取樣裝置來說太嚴酷。由于必須先出現(xiàn)某一事件(例如壓力升高、施加壓力脈沖或出現(xiàn)在預定深度的鉆井流體壓力)取樣裝置的開動機構才被啟動，因此開動取樣裝置的可靠性提高。
盡管以上結(jié)合一些實施例說明了本發(fā)明，但本領域普通技術人員可在由后附權利要求限定的本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)作出種種修正和改動。
權利要求
1.一種用于一鉆井中的工具，包括一取樣裝置，該取樣裝置包括一個或多個孔、一控制一個或多個孔中的流量的流量控制裝置和一控制該流量控制裝置的開動機構；以及一組件，該組件包括一破裂盤機構和該破裂盤機構與該開動機構之間的一流路，該破裂盤機構可防止流體壓力作用在該開動機構上。
2.按權利要求1所述的工具，其特征在于，該組件包括一部件，該破裂盤和流路位于該部件中。
3.按權利要求2所述的工具，其特征在于，該部件界定一內(nèi)孔。
4.按權利要求3所述的工具，其特征在于，進一步包括一殼體和一心軸，該殼體和心軸界定一可在其中設置一個或多個取樣裝置的環(huán)形區(qū)。
5.按權利要求4所述的工具，其特征在于，該心軸界定一與上述部件的內(nèi)孔同軸的內(nèi)孔。
6.按權利要求4所述的工具，其特征在于，包括多個取樣裝置。
7.按權利要求4所述的工具，其特征在于，進一步包括一個或多個連接該流路與一個或多個取樣裝置的適配器。
8.按權利要求1所述的工具，其特征在于，該破裂盤機構可由一升高流體壓力破裂。
9.按權利要求8所述的工具，其特征在于，該破裂盤機構一旦破裂，流體壓力沿該流路向下傳到取樣裝置。
10.按權利要求1所述的工具，其特征在于，該流量控制裝置包括一個或多個套筒閥。
11.按權利要求1所述的工具，其特征在于，進一步包括一包括第二開動機構的第二取樣裝置，該組件進一步包括第二破裂盤機構和第二破裂盤機構與第二開動機構之間的第二流路。
12.按權利要求11所述的工具，其特征在于，第一和第二破裂盤組件在不同壓力下破裂。
13.一種用于一鉆井中的工具，包括一個或多個取樣裝置；與一個或多個取樣裝置連接的一個或多個開動機構；以及該一個或多個開動機構至少包括一接收壓力脈沖信號的壓力傳感器。
14.按權利要求13所述的工具，其特征在于，該一個或多個開動機構的每一個進一步包括一響應該壓力傳感器發(fā)出的一信號的開動器。
15.按權利要求14所述的工具，其特征在于，每一取樣裝置包括一個或多個孔和至少一個控制該一個或多個孔中的流量的流量控制裝置，該至少一個流量控制裝置可由一開動器操縱。
16.按權利要求15所述的工具，其特征在于，該至少一個流量控制裝置包括一套筒閥。
17.按權利要求15所述的工具，其特征在于，該至少一個流量控制裝置包括一盤閥。
18.按權利要求13所述的工具，其特征在于，包括多個開動機構和一壓力傳感器。
19.一種用于一鉆井中的工具，包括包括第一裝置和第二裝置的多個裝置，每一裝置包括一開動機構；接收流體壓力的第一孔；第一孔與第一裝置的開動機構之間的一破裂盤組件；以及接收壓力脈沖信號的第二孔，第二裝置的開動機構與第二孔連通并可由該壓力脈沖信號開動。
20.按權利要求19所述的工具，其特征在于，第一裝置的開動機構包括一定時器。
21.一種用于一鉆井中的工具，包括一包括一開動機構的裝置；一與該開動機構連接的定時器；以及一讓流體壓力與該定時器隔離并保持定時器不作用的孔組件，該孔組件包括一破裂盤，該破裂盤可由一大于預定大小的流體壓力破裂，從而該流體壓力啟動該定時器。
22.按權利要求21所述的工具，其特征在于，該裝置包括一取樣裝置。
23.按權利要求22所述的工具，其特征在于，該取樣裝置包括至少一個孔和至少一個控制該至少一個孔中的流量的流量控制裝置。
24.按權利要求23所述的工具，其特征在于，該至少一個流量控制裝置包括一盤閥和一套筒閥中的至少一個。
25.一種用于一鉆井中的工具，包括一光滑線；一裝在該光滑線上、包括一開動機構的裝置，該裝置包括一接收流體壓力的孔和裝在該孔中以將流體壓力與該開動機構隔離的破裂盤組件，該破裂盤組件可由該鉆井中出現(xiàn)在預定深度處的預定流體壓力破裂。
26.一種操縱一用于一鉆井中的取樣裝置的方法，包括把一工具索上的取樣裝置降入該鉆井中；在該鉆井中施加預定壓力破裂一破裂盤組件；以及向該取樣裝置中的一流量控制裝置的一開動機構提供預定壓力，該流量控制裝置關閉時使得流體無法流過該取樣裝置中的一個或多個孔，該預定壓力開動該開動機構，從而打開該流量控制裝置。
27.一種操縱一用于一鉆井中的取樣裝置的方法，包括把一工具索上的取樣裝置降入該鉆井中；以及在該鉆井中提供一壓力脈沖信號開動該取樣裝置中的一開動機構。
全文摘要
一種用于鉆井中的工具索,包括一取樣裝置(16),該取樣裝置有一接收該鉆井的一環(huán)形區(qū)(18)中的壓力的孔(22)。一升高壓力傳到該孔中的一破裂盤組件(102)破裂該破裂盤組件。該升高壓力然后經(jīng)一通道(116A－116F)傳到一取樣裝置的一開動機構。該開動機構可打開一控制該取樣裝置的一個或多個孔中的流量的流量控制裝置(510)。在另一種結(jié)構中,取樣裝置的開動機構可包括一接收壓力脈沖信號的壓力傳感器(500)。該壓力傳感器可響應振幅和寬度預定的壓力脈沖信號,可對開動器產(chǎn)生一個開動信號來操縱該流量控制裝置。另一種結(jié)構包括一開動取樣裝置的定時器(208)。該定時器可由一升高壓力開動。但是,一破裂盤組件(202)在該破裂盤組件破裂前隔開流體壓力與該定時器。
文檔編號E21B49/08GK1346423SQ00806070
公開日2002年4月24日 申請日期2000年2月18日 優(yōu)先權日1999年2月19日
發(fā)明者D·R·帕特 申請人:施盧默格海外有限公司