專利名稱:模塊化的連接器和方法
技術領域:
本發(fā)明涉及用于在井下工具組內諸如工具或工具內的模塊的部件之間傳遞輔助流體和電子信號/能量的連接。
背景技術:
鉆井井孔(也被稱為井眼)以勘探和生產碳氫化合物。經常希望在鉆井操作期間,諸如在實際鉆井已經暫時停止的一段時間期間,對井孔穿透的地層執(zhí)行不同的測定。在一些情況中,鉆柱可以提供有一個或多個鉆井工具以測試和/或采樣周圍的地層。在其它情況中,鉆柱可以在稱作“脫扣”的程序中從井孔移除,并且可以將測井電纜工具配置到井孔內以測試和/或采樣地層。通過這樣的井下工具執(zhí)行的采樣或測試可以用于例如定位有價值的碳氫化合物生產地層并且管理碳氫化合物從其中生產。
在盤繞的管子、鉆管、套管或其它傳送器上傳送的這樣的鉆井工具和測井電纜工具以及其它井孔工具,也在這里簡單地稱作“井下工具”。這樣的井下工具可以自身包括多個集成的模塊,每個用于執(zhí)行單獨的功能,并且井下工具可以獨自使用或與井下工具組中的其它井下工具結合使用。
更特別地,地層測定經常需要將來自地層的流體抽入井下工具(或者其模塊)用于在現(xiàn)場測試和/或采樣。不同的裝置,諸如探測器和/或封隔器,從井下工具延伸以隔離井孔壁的區(qū)域,并且由此與圍繞井孔的地層建立流體連通。隨后可以使用探測器和/或封隔器將流體抽入井下工具。
使用集成的采樣/壓力工具在鉆井的同時理想地執(zhí)行這樣的地層流體樣本的采集,該工具包括數(shù)個模塊,每個用于執(zhí)行不同的功能,諸如電源供應、液力供應、流體采樣(例如,探測器或雙重封隔器)、流體分析、和樣本采集(例如,罐)。這樣的模塊在例如美國專利No.4,860,581和4,936,139中說明。因此,諸如地層流體的井下流體通常被抽入井下工具,用于測試和/或采樣。這種和其它類型的井下流體(除了通過鉆柱泵送的鉆井泥漿)在下文中被稱作“輔助流體”。此輔助流體可以為采樣的地層流體,或用于注入地下的地層內的特殊流體(例如,修井液)。輔助流體通常在井下操作中具有效用,而不僅僅是潤滑鉆頭和/或將鉆頭鉆屑運走到地面。此輔助流體可以在這樣的采樣工具的集成的工具的模塊之間傳遞,和/或在在工具組內互連的工具之間傳遞。此外,電能和/或電子信號(例如,用于數(shù)據(jù)傳輸)也可以在這樣的工具的模塊之間傳遞。因此,挑戰(zhàn)為在工具的模塊之間執(zhí)行必要的流體和電傳遞的同時維持可使用的工具長度(例如,30英尺)。
還應該理解,數(shù)個其它應用將需要在井下工具組的順序地定位的模塊或工具之間的流體連通和電信號通信-在測井電纜和“隨鉆”操作中?!半S鉆”操作通常表征為隨鉆測量(MWD)和/或隨鉆記錄(LWD)操作的一部分,其中,需要穿過連接的工具或集成的工具模塊的電(能量和信號)通信。已經開發(fā)了不同的設備以進行這樣的隨鉆操作,諸如在以下美國專利中所披露的設備,授權給Cobern的No.5,242,020;授權給Berger等人的5,803,186;授權給Smith等人的6,026,915;授權給Berger等人的6,047,239;授權給Berger等人的6,157,893;授權給Nasr等人的6,179,066;和授權給Ciglenec等人的6,230,557。這些專利披露了用于從地下的地層中采集數(shù)據(jù)并且在一些情況中采集流體樣本的不同的井下工具和方法。
盡管井下工具的采樣和測試能力有所進展,現(xiàn)有系統(tǒng)-特別是“隨鉆”系統(tǒng)-經常受限于用于穿過工具或工具模塊傳遞電信號的解決方法。其中,特別的解決方法包括在諸如在轉讓給Schlumberger的美國專利No.6,641,434中所描述的“有線鉆管”(WDP)的連接的管形構件的連接點處的不同的環(huán)型連接器。沒有已知這樣的有線鉆管連接器提供為用于在連接的管形構件之間傳遞電信號。
也已經提供了用于通過井下測井電纜工具流通流體的連接器。這樣的連接器的示例在轉讓給Halliburton的美國專利No.5,577,925和美國專利申請No.10/710,246中示出。然而,沒有已知的連接器被披露用于連接延伸通過并且終止于或靠近連接的井孔管的相對端的輔助流動線路,或用于促進在連接的部件之間的連接。此外,已知的連接器或連接器系統(tǒng)還沒有面臨包括鉆鋌、鉆井泥漿、空間限制和苛刻的鉆井問題的鉆井工具的額外的挑戰(zhàn)。
因此,存在對適合用于在井下工具組內的工具模塊和/或工具之間連通輔助流體和/或通信電信號的連接器的需要。希望這樣的連接器呈現(xiàn)長度調節(jié)的功能,以便補償要被連接的模塊/工具之間的分隔距離的不同。此外,希望這樣的連接器呈現(xiàn)在連接的模塊/工具斷開時自動地密封流動通過其中的輔助流體的功能。此外,希望這樣的連接器是模塊化的并且適合用于不同的環(huán)境和情況中。
定義在本說明書中,某些術語在它們第一次被使用時定義,而用于本說明書的某些其它術語定義如下“輔助流體”表示井下流體(除了通過鉆柱泵送的鉆井泥漿),諸如通常被抽入井下工具用于測試和/或采樣的地層流體、或用于注入地下的地層的特殊流體(例如,修井液)。輔助流體通常在井下操作中具有效用,而不僅僅是潤滑鉆頭和/或將鉆頭鉆屑運走到地面。
“部件”表示一個或多個井下工具或一個或多個井下工具模塊,特別是當這樣的工具或模塊用于井下工具組內時。
“電的”和“電地”指的是用于傳輸電子信號的連接和/或線路。
“電子信號”表示能夠傳輸電能和/或數(shù)據(jù)(例如,二進制數(shù)據(jù))的信號。
“模塊”表示井下工具,特別是具有兩個或多個互連的模塊的多功能的或集成的井下工具的一部分,用于執(zhí)行單獨的或分立的功能。
“模塊化”表示適合用于連接(互連)模塊和/或工具,并且為了使用中的靈活性和多樣性,可能地用標準單元或尺寸構造。
發(fā)明內容
在至少一個方面中,本發(fā)明涉及用于連接延伸通過并且終止于或靠近井下工具組的兩個分別的部件的相對端的輔助流動線路的連接器。該連接器具有用于流體連接分別的兩個部件的輔助流動線路的主體組件,和用于調節(jié)主體組件的長度的組件。
兩個部件可以為單一工具的分立模塊,或替代地,為獨立的工具。主體組件的主要部分可以軸向地布置在兩個部件的相對端之間。主體組件可以包括可連接的第一和第二管形構件。第一和第二管形構件可以包括分別的管形陽螺紋和陰螺紋部分,并且,更特別地,可以包括鉆柱內的鄰近的鉆鋌。兩個部件的輔助流動線路可以大致軸向地定向。軸向地定向的流動線路可以大致中心地定位或可以非中心地定位(即,偏心)在分別的兩個部件內。
主體組件可以限定至少一個用于流體連接兩個部件的輔助流動線路的流體管道。第一和第二管形構件可以合作以限定至少一個用于流體連接兩個部件的輔助流動線路的流體管道。該流體管道可以軸向地定向穿過第一和第二管形構件,在該情況中,流體管道可以包括例如軸向地定向穿過第一和第二管形構件的液壓接頭件(stabber)。替代地,該流體管道可以徑向地定向穿過第一和第二管形構件,在該情況中,第一和第二管形構件可以例如合作以限定穿過第一和第二管形構件的流體管道的環(huán)形部分。第一和第二管形構件可以螺紋地接合在長度調節(jié)組件內或靠近長度調節(jié)組件,并且長度調節(jié)組件促進第一和第二管形構件之間的相對旋轉以調節(jié)主體組件的長度。第一和第二管形構件中的至少一個可以具有可以運動通過其中的腔室的活塞,用于在第一和第二管形構件斷開時關閉一個或兩個部件的輔助流動線路。
在另一個方面中,本發(fā)明提供用于連接延伸通過并且終止于或靠近井下工具組的兩個分別的部件的相對端的輔助流動線路以及電線路的連接器。該連接器包括用于流體連接分別的兩個部件的輔助流動線路和電連接分別的兩個部件的電線路的主體組件,和用于調節(jié)主體組件的長度的組件。
兩個部件可以為單一工具的分立模塊,或替代地,為獨立的工具。主體組件的主要部分可以軸向地布置在兩個部件的相對端之間。主體組件可以具有可連接的第一和第二管形構件。第一和第二管形構件可以具有分別的管形陽螺紋和陰螺紋部分,并且,更特別地,可以具有鉆柱內的鄰近的鉆鋌。兩個部件的輔助流動線路可以大致軸向地定向。軸向地定向的流動線路可以大致中心地定位或可以非中心地定位(即,偏心)在分別的兩個部件內。主體組件可以限定至少一個用于流體連接兩個部件的輔助流動線路的流體管道。第一和第二管形構件可以合作以限定至少一個用于流體連接兩個部件的輔助流動線路的流體管道。該流體管道可以軸向地定向穿過第一和第二管形構件,在該情況中,流體管道可以包括軸向地定向穿過第一和第二管形構件的液壓接頭件。替代地,該流體管道可以徑向地定向穿過第一和第二管形構件,在該情況中,第一和第二管形構件可以合作以限定穿過第一和第二管形構件的流體管道的環(huán)形部分。
兩個部件的電線路可以大致軸向地定向。兩個部件的電線路可以大致中心地定位、非中心地定位(即,偏心)在分別的兩個部件內。主體組件可以限定至少一個用于電連接兩個部件的電線路的傳導通道。第一和第二管形構件可以合作以限定至少一個用于電連接兩個部件的電線路的傳導通道。該傳導通道可以徑向地定向穿過第一和第二管形構件,如在通過分別的第一和第二管形構件的陽螺紋和陰螺紋部分攜帶的互補的徑向電觸點、插頭到插座連接器、或互補的濕接頭(wet-stab)觸點的情況。替代地,該傳導通道可以軸向地定向穿過第一和第二管形構件,如在通過分別的第一和第二管形構件攜帶的互補的軸向電觸點的情況。這樣的軸向電觸點可以包括電接頭件、感應耦合、或它們的結合。
第一和第二管形構件可以螺紋地接合在長度調節(jié)組件內或靠近長度調節(jié)組件,并且長度調節(jié)組件促進第一和第二管形構件之間的相對旋轉以調節(jié)主體組件的長度。第一和第二管形構件中的至少一個可以具有可以運動通過其中的腔室的活塞,用于在第一和第二管形構件斷開時關閉一個或兩個部件的輔助流動線路。
在另一個方面中,本發(fā)明提供用于連接延伸通過并且終止于或靠近井下工具組的兩個分別的部件的分隔開的相對端的輔助流動線路以及電線路的方法。該方法包括以下步驟確定兩個部件的相對端之間的距離,并且根據(jù)確定的距離,在分別的兩個部件的輔助流動線路之間建立流體連接,并且在分別的兩個部件的電線路之間建立電連接。
建立步驟可以包括使用至少一個流體管道以流體連接兩個部件的輔助流動線路,并且根據(jù)需要調節(jié)流體管道的長度以符合確定的距離。流體管道可以大致軸向地定向(例如,沿其總長度的大部分)在兩個部件之間,并且也可以至少部分地徑向地定向(例如,包括徑向地定向的部分)在兩個部件之間。建立步驟可以包括使用至少一個傳導通道以電連接兩個部件的電線路,并且根據(jù)需要調節(jié)傳導通道的長度以符合確定的距離。傳導通道可以至少部分地徑向地定向(例如,包括徑向地定向地部分)在兩個部件之間,并且也可以大致軸向地定向(例如,沿其總長度的大部分)在兩個部件之間。該方法還可以包括在兩個部件之間的流體連接斷開時關閉一個或兩個部件的輔助流動線路。
在另一方面中,本發(fā)明提供用于沿工具組連通流體和通信電子信號的系統(tǒng),包括具有延伸通過并且終止于或靠近第一部件的端部的至少一個輔助流動線路和至少一個電線路的第一工具組部件,和具有延伸通過并且終止于或靠近第二部件的端部的至少一個輔助流動線路和至少一個電線路的第二工具組部件。第二部件的端部與第一部件的端部相對。主體組件用于流體連接分別的兩個部件的輔助流動線路和電連接分別的兩個部件的電線路。組件用于調節(jié)主體組件的長度。第一和第二部件可以為單一工具的分立模塊。
為了能夠詳細地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點,通過參考在附圖中示出的本發(fā)明的實施例,提出對上面簡要概述的本發(fā)明的更加詳細的描述。然而,需要注意,附圖僅示出了本發(fā)明的典型實施例,并且因此不能認為其限制本發(fā)明的范圍,因為本發(fā)明可以承認其它同樣有效的實施例。
圖1為示意圖,部分地示出了從鉆機延伸到井孔內的現(xiàn)有的鉆柱的截面,該鉆柱具有包括多個通過在它們之間的連接器連接的模塊的地層測試器組件。
圖2為圖1所示鉆柱的一部分的示意性的截面圖,更加詳細地示出了地層測試器組件和其互連的模塊中的一些。
圖3為通過一般的模塊化的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖4為通過具有中心的軸向地定向的流體管道和中心的徑向地定向的電傳導通道的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖5為通過具有軸向地定向的、環(huán)形的流體通道和中心的徑向地定向的電傳導通道的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖6為通過與圖5所示連接器相似的連接器連接的兩個井下部件的示意性的截面圖,其中更加詳細地示出了連接器和被連接的部件之間的接口。
圖7為通過具有用于調節(jié)連接器的長度的組件的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖8為通過提供有用于調節(jié)連接器的長度的替代的組件的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖9為通過具有內部的徑向地對稱的流體管道和中心的徑向地定向的電傳導通道的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖10為通過具有中心的軸向地定向的流體管道和非中心的軸向地定向的電傳導通道的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖11A-B為圖10所示軸向地定向的電傳導連接器通道使用的有線鉆管系統(tǒng)的一部分的示意性的截面圖。
圖12為通過具有外部的徑向地對稱的流體管道和中心的徑向地定向的電傳導通道的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖13為通過具有非中心的軸向地定向的流體管道和軸向地定向的電傳導通道的連接器連接的井下工具組的兩個部件的示意性的截面圖。
圖14A-B為具有用于在連接器的主體組件的第一和第二管形構件斷開時自動地關閉互連的部件的流動線路的閥的連接器的示意性的截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供允許在維持標準鉆井操作的同時在鄰近的工具或模塊之間傳輸流體以及電信號的連接器和系統(tǒng)。從而例如通過利用本發(fā)明,兩個LWD或測井電纜工具或模塊能夠被連接以在其間流體(液力)連通和電通信。該連接器適合放置在井下工具組上需要這樣的連通的任何地方。
圖1示出了現(xiàn)有的鉆機和鉆柱,其中可以有利地利用本發(fā)明。陸上的平臺和鉆架組件110定位在穿透地下的地層F的井孔W上方。在示出的實施例中,井孔W通過以眾所周知的方式旋轉鉆井形成。然而,在被告知本披露物的優(yōu)勢以后,那些本領域中的普通技術人員應該理解,本發(fā)明還可以應用在定向鉆井應用以及旋轉鉆井中,并且不限于陸上鉆機。
鉆柱112懸掛在井孔W內并且在其下端包括鉆頭115。鉆柱112通過轉盤116旋轉,通過沒有示出的裝置為轉盤116供能,轉盤116接合在鉆柱的上端的鉆桿117。鉆柱112從通過鉆桿117和允許鉆柱相對于鉤旋轉的旋轉轉節(jié)119接附到移動塊(也沒有示出)的鉤118懸掛。
鉆井流體或泥漿126存儲在形成在井場處的坑127內。泵129將鉆井流體(也稱作泥漿)126通過轉節(jié)119內的口遞送到鉆柱112內部,導致鉆井流體如通過定向箭頭109所指示的向下流動通過鉆柱112。鉆井流體126通過鉆頭115內的口從鉆柱112出去,并且隨后如通過定向箭頭132所指示的向上循環(huán)通過鉆柱的外部和井孔的壁之間的環(huán)面。照這樣,鉆井流體潤滑鉆頭115并且在其返回坑127時將地層鉆屑傳送到地面上以再循環(huán)。
鉆柱112還包括靠近鉆頭115(換句話說,在距離鉆頭數(shù)個鉆鋌長度以內)的底部轉具組件,通常稱作100。該底部轉具組件,或BHA,100包括用于測量、處理、和存儲信息,以及與地面通信的能力。BHA100還包括傳送鉆鋌的工具、穩(wěn)定裝置等等,用于執(zhí)行不同的其它測量功能,和用于執(zhí)行遙測功能的地面/本地通信子組件150。
在圖1所示實施例中,鉆柱112還裝備有鉆鋌130,鉆鋌130容納具有用于執(zhí)行諸如提供電能或液力、流動控制、流體采樣、流體分析、和流體樣本存儲的不同的分別的功能的不同的連接的模塊130a、130b、和130c的地層測試工具。模塊130b為具有用于接合井孔W的壁并且從地層F抽取有代表性的流體樣本的探測器232的探測器模塊,如本領域中的普通技術人員通常已知的。模塊中的另一個(例如,模塊130c)裝備有用于存儲通過探測器模塊130b連通的有代表性的或“清潔的”流體樣本的壓力體積溫度性質腔室(也被稱作罐或圓筒)。
圖2更加詳細地示出了圖1所示地層測試器組件130,特別是探測器模塊130b和樣本存儲模塊130c。探測器模塊130b裝備有用于接合井孔W的壁并且通過探測器線路234將流體從地層F抽取到中心流動線路236內的探測器組件232。操縱閥238、240、和242(及其它閥)以將探測器232流體連接到流量控制模塊(沒有示出),以將地層流體抽取到流動線路236內,并且將采樣的流體泵送到地層測試器130內適當?shù)哪K以分析、排放到井孔環(huán)面、或存儲等等。探測器模塊130c裝備有一個或多個樣本存儲腔室244,用于接收和存儲壓力體積溫度性質流體樣本,用于隨后在地面上分析。
連接器210用于在鄰近的模塊(其實際上可以不鄰接,如在圖2中提出并且在下文中進一步解釋的)之間傳導采樣的流體,并且用于通過電線路250傳導電信號,電線路250同樣貫穿模塊,用于在地層測試器130的不同模塊(130a、b、c)之間連通能量、并且可能通信數(shù)據(jù)。一個或多個壓力計246可以與一個或多個采樣探測器合作使用(僅示出了一個探測器232),以促進流體采樣和壓力測量,以及壓力梯度確定和其它貯備測試操作。另外,通過適當?shù)厥褂弥T如壓力計246的傳感器,可以檢驗連接器210的完整性。因此,本發(fā)明的連接器適合許多的配置和應用,并且不限于地層測試工具,如對于那些閱讀過本披露物的本領域中的普通技術人員顯而易見的。
圖3示出了用于連接延伸通過并且終止于或靠近布置在穿透地下的地層F的井孔W內的井下工具組(通過連接的鉆鋌306、308表示)的兩個分別的部件360、380的相對端361、381的輔助流動線路362、382和電線路364a/b、384a/b的一般的模塊化的連接器310。部件360、380可以為獨立的井下工具,并且不需要為如上面對于圖2所描述的單一工具的分立模塊。
連接器310包括用于流體連接分別的兩個部件360、380的輔助流動線路362、382并且電連接分別的兩個部件360、380的電線路364a/b、384a/b的主體組件312。主體組件可以大致為單一的,或包括兩個或多個如接下來在不同的實施例中描述的互補的部分。主體組件312限定了至少一個用于流體連接兩個部件的輔助流動線路362、382的流體管道322。接下來呈現(xiàn)的實施例中呈現(xiàn)了不同的其它流體管道解決方案。主體組件通常裝備有用于密封穿過連接的部件360、380的端部361、381的流體連接的O形圈密封裝置324a/b、326a/b。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈可以被相似地用于其它地方。還應該理解,雖然遍及本披露物確定使用O形圈來促進穿過不同流體連接的密封,可以有利地使用其它已知的密封機構(例如,填密環(huán))。另外,在至少一些實施例中,連接器主體組件將執(zhí)行壓力悶頭的功能,其例如防止互連的部件中的一個的溢流擴散到其它互連的部件。
主體組件還裝備有至少一個傳導通道(在圖3中沒有示出),用于電連接兩個部件360、380的電線路364a/b、384a/b。這樣的電通道可以用于傳導電信號通過主體組件,并且可以以許多方式限定,如通過下面描述的不同的實施例舉例說明的。
連接器主體組件可以大致由金屬制造,使用玻璃密封連接陽螺紋、觸點等等。替代地,連接器主體組件可以由絕緣的熱塑性塑料(例如,PEEKTM熱塑性塑料)制造,或者其可以由金屬、絕緣的熱塑性材料、和玻璃的適當?shù)慕M合制造。
此外,可以結合套筒構件(沒有示出)的長度調節(jié)組件314提供為用于調節(jié)主體組件312的長度,以便適應要被連接的工具組部件360、380的端部361、381之間的不同的距離d。如下面進一步描述的,主體組件312可以包括螺紋地互連的第一和第二構件(例如,連接到彼此或通過共同的套筒或特形接頭(sub))。在這樣的情況中,長度調節(jié)組件314可以操作以允許或輔助第一和第二主體組件構件中的一個或全部旋轉,以便調節(jié)主體組件的總長度。應該理解,雖然不是必需的,通過將主體組件312的主要部分軸向地布置在兩個部件360、380的相對端361、381之間,簡化了在這樣的情況中的長度調節(jié)組件的操作。
圖4-14示出了可以用于連接諸如井下工具組的接近的模塊和/或工具的部件的連接器的不同版本。每個連接器具有通常包括可連接的第一和第二管形構件的主體組件。第一和第二管形構件可以包括分別的管形陽螺紋和陰螺紋部分,并且,在一些實施例中,可以包括在鉆柱內的鄰近的鉆鋌,如下面所描述的。
圖4為可以用于在分別的鉆鋌406、408內攜帶的兩個部件460、480的軸向地定向的、中心地定位的輔助流動線路462、482中的連接器410的截面圖。連接器410的主體組件412包括可連接的第一和第二管形構件412a/b。第一管形構件412a被攜帶以與上部部件460(其與上部鉆鋌406一起運動)一起運動,并且限定了主體組件412的陽螺紋部分。第二管形構件412b被攜帶以與下部部件480(其與下部鉆鋌408一起運動)一起運動,并且限定了主體組件412的陰螺紋部分。當鉆鋌406、408通過在其間的相對旋轉構成時,主體組件412的陰螺紋和陽螺紋部分也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定軸向地定向的流體管道422,用于流體連接兩個部件460、480的輔助流動線路462、482。O形圈415a/b通常圍繞第一管形構件412a的套筒部分413攜帶,并且O形圈419a/b通常圍繞第二管形構件412b的套筒部分417攜帶,用于密封穿過連接的部件460、480的端部461、481的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二管形構件412a、412b還合作以限定至少一個傳導通道474,用于電連接兩個部件460、480的電線路464a/b、484a/b。該電線路通過插頭485接附到主體組件412的傳導通道474,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢?,或通過其它已知的接附方法。通過由分別的第一和第二管形構件的陽螺紋和陰螺紋部分攜帶的互補的徑向(環(huán)形)電觸點490a(內部)、490b(外部),將傳導通道474徑向地定向(即,其包括徑向地定向的部分)穿過第一和第二管形構件412a、412b。
雖然為了簡單沒有在圖4中示出用于調節(jié)主體組件412的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在下面參考圖7-8討論。
圖5為可以用于在分別的鉆鋌506、508內攜帶的兩個部件560、580的軸向地定向的環(huán)形輔助流動線路562、582中的特別的連接器實施例510的截面圖。連接器510的主體組件512包括可連接的第一和第二管形構件512a/b。第一管形構件512a被攜帶以與上部部件560(其被固定到并且與上部鉆鋌506一起運動)一起運動,并且限定了主體組件512的陽螺紋部分。第二管形構件512b被攜帶以與下部部件580(其被固定到與下部鉆鋌508一起運動)一起運動,并且限定了主體組件512的陰螺紋部分。因此,當鉆鋌506、508通過在其間的相對旋轉構成時,主體組件512的陰螺紋和陽螺紋部分也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定軸向地定向的環(huán)形流體管道522,用于流體連接兩個部件560、580的輔助流動線路。O形圈515a/b通常圍繞主體組件512的陽螺紋部分攜帶,用于密封穿過第一和第二管形構件512a/b的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二管形構件512a、512b還合作以限定至少一個傳導通道574,用于電連接兩個部件560、580的電線路564、584。該電線路564、584通過互補的徑向(環(huán)形)電觸點583a(內部)、583b(外部)和插頭對插座的設計(與濕接頭相似)中的插頭585軸向地接附到主體組件512的傳導通道574,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢?,或通過其它已知的接附方法。通過由分別的第一和第二管形構件512a/b的陽螺紋和陰螺紋部分攜帶的互補的徑向(環(huán)形)電觸點590a(內部)、590b(外部),將傳導通道574徑向地定向(即,其包括徑向地定向的部分)穿過第一和第二管形構件512a、512b。
雖然為了簡單沒有在圖5中示出用于調節(jié)主體組件512的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在下面參考圖7-8討論。
圖6為可以用于在分別的鉆鋌606、608內攜帶的兩個部件660、680的軸向地定向的環(huán)形輔助流動線路662、682中的替代的連接器610的截面圖。連接器610的主體組件612包括可連接的第一和第二管形構件612a/b。第一管形構件612a被攜帶以與上部部件660(其被固定到并且與上部鉆鋌606一起運動)一起運動,并且限定了主體組件612的陽螺紋部分。第二管形構件612b被攜帶以與下部部件680(其被固定到并且與下部鉆鋌608一起運動)一起運動,并且限定了主體組件612的陰螺紋部分。因此,當鉆鋌606、608通過在其間的相對旋轉構成時,主體組件612的陰螺紋和陽螺紋部分也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定軸向地定向的環(huán)形流體管道622,用于流體連接兩個部件660、680的輔助流動線路662、682。O形圈615a/b通常圍繞主體組件612的陽螺紋部分攜帶,用于密封穿過第一和第二管形構件612a/b的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二管形構件612a、612b還合作以限定至少一個傳導通道674,用于電連接兩個部件660、680的電線路664、684。該電線路664、684通過插頭對插座的設計中的插頭685、687軸向地接附到主體組件612的傳導通道674,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢?,或通過其它已知的接附方法。通過由分別的第一和第二管形構件612a/b的陽螺紋和陰螺紋部分攜帶的互補的徑向(環(huán)形)電觸點690a(內部)、690b(外部),將傳導通道674徑向地定向(即,其包括徑向地定向的部分)穿過第一和第二管形構件612a、612b。
雖然為了簡單沒有在圖6中示出用于調節(jié)主體組件612的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在下面參考圖7-8討論。
圖7示出了可以用于在分別的鉆鋌706、708內攜帶的兩個部件760、780的軸向地定向的輔助流動線路(沒有示出)中的特別的連接器實施例710的截面圖。連接器710的主體組件712包括可連接的第一和第二管形構件712a/b。第一管形構件712a被攜帶以與上部部件760(其與上部鉆鋌706一起運動)一起運動,并且限定了主體組件712的陰螺紋部分。第二管形構件712b被攜帶以與下部部件780(其與下部鉆鋌708一起運動)一起運動,并且限定了主體組件712的陽螺紋部分。因此,當鉆鋌706、708通過在其間的相對旋轉構成時,主體組件712的陰螺紋和陽螺紋部分也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定軸向地定向的、具有直線部分722a和環(huán)形部分722b的流體管道,用于流體連接兩個部件760、780的輔助流動線路(沒有示出)。O形圈715a/b通常圍繞主體組件712的陽螺紋部分攜帶,用于密封穿過第一和第二管形構件712a/b的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二管形構件712a、712b還合作以限定至少一個傳導通道774,用于電連接兩個部件760、780的電線路764、784。該電線路764、784部分地延伸通過流體管道722a并且通過插頭對插座的設計785a/b(與濕接頭相似)軸向地接附到主體組件712的傳導通道774,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢?,或通過其它已知的接附方法。通過由分別的第一和第二管形構件712a/b的陽螺紋和陰螺紋部分攜帶的互補的電插座785a(內部)和電插頭785b(外部),將傳導通道774徑向地定向(即,其包括徑向地定向的部分)穿過第一和第二管形構件712a、712b。
圖7還略為詳細地示出了用于調節(jié)連接器長度的組件714。調節(jié)長度的過程主要包括以下步驟確定兩個部件760、780的相對端之間的距離,并且根據(jù)確定的距離縮短或延長分別的兩個部件的輔助流動線路之間的流體連接和電線路之間的電連接。長度調節(jié)組件714包括通過多個鎖定螺釘732圍繞下部部件780可移除地固定的套筒730。下部部件780具有裝配在連接器主體組件712的第二管形構件712b的下部部分(沒有單獨標號)內的上部直徑減小的部分780a。下部部件部分780a和第二管形構件712b裝備有互補的有螺紋的表面,用于如在734參考的螺紋接合。第二管形構件712b包括在其有螺紋的表面的區(qū)域內的用于接收鍵738的鍵槽736,鍵738(與套筒730合作)防止第二管形構件712b旋轉。從而,當移除套筒730和鍵738時,第二管形構件712b自由地在施加的轉矩作用下旋轉。
優(yōu)選地在將第一和第二管形構件712a、712b、部件760、780、和長度調節(jié)組件714布置在鉆鋌706、708內以前執(zhí)行連接器710的長度調節(jié)。實質上,當轉矩被施加到第二管形構件712b時,下部部件780被保持不能旋轉,導致第二管形構件712b相對于下部部件780旋轉。這樣的相對旋轉具有沿(上或下)下部部件部分780a軸向地運動第二管形構件712b的效果,如全部構件被安裝在它們分別的鉆鋌706、708內并且通過這些鉆鋌之間的相對旋轉構成時,在第二管形構件712b和第一管形構件712a之間適當?shù)慕雍纤枰摹亩?,通過操縱第二管形構件712b沿下部部件780的位置執(zhí)行長度調節(jié)。第一管形構件712a通常被保持在沿上部部件760的一個位置,雖然電插座785a可以被彈簧向下偏置以促進其與電插頭785b接合。應該理解,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以用于不同的位置(沒有標號)。
圖8示出了可以用于在分別的鉆鋌806、808內傳送的兩個部件860、880的軸向地定向的環(huán)形輔助流動線路862、882中的替代的連接器810的截面圖。連接器810的主體組件812包括可連接的第一、第二、和第三管形構件812a/b/c。第一和第二管形構件812a/b被攜帶以與被固定到并且與上部鉆鋌806一起運動的上部部件860一起運動。第一管形構件812a包括限定了主體組件812的外部陰螺紋部分812a1和內部陽螺紋部分812a2的同中心的管形部分。使用O形圈815c將第二管形構件812b可滑動地連接到第三管形構件812c(即,允許在其間相對旋轉),并且第二管形構件812b包括限定了主體組件812的外部陽螺紋部分812b1和內部陰螺紋部分812b2的同中心的管形部分。第三管形構件812c被攜帶以與被固定到并且與下部鉆鋌808一起運動的下部部件880一起運動。因此,當上部和下部鉆鋌806、808通過在其間的相對旋轉構成時,主體組件812的陰螺紋和陽螺紋部分(分別通過第二和第三管形構件812b/c限定)也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定軸向地定向的環(huán)形流體管道822,用于流體連接兩個部件860、880的輔助流動線路862、882。O形圈組815a/b通常圍繞主體組件812的分別的陽螺紋部分攜帶,用于密封穿過第一和第二管形構件812a/b的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二管形構件812a、812b還合作以限定至少一個傳導通道874,用于電連接兩個部件860、880的電線路864、884。該電線路864、884通過分別的上部/下部濕接頭885a/b軸向地接附到主體組件812的傳導通道874,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢茫蛲ㄟ^其它已知的接附方法。傳導通道874部分地通過由第一和第二管形構件812a、812b限定的中心管道891內的傳導線890(注意盤繞的區(qū)域890c)的過長度提供。
圖8還略為詳細地示出了用于調節(jié)連接器810的長度的替代的組件814。調節(jié)長度的過程主要包括以下步驟確定兩個部件860、880的相對端之間的距離,并且根據(jù)確定的距離縮短或延長分別的兩個部件的輔助流動線路之間的流體連接和電線路之間的電連接。長度調節(jié)組件814包括可以通過鎖緊墊圈831和楔形環(huán)832圍繞下部部件880鎖定的軸環(huán)或帽830,鎖緊墊圈831和楔形環(huán)832可以通過軸環(huán)830(參看有螺紋的區(qū)域829)的旋轉驅動以與外部陰螺紋部分812a1的下部肩鎖定接合。圍繞外部陽螺紋部分81261的直徑減小的部分攜帶分離的外螺紋的環(huán)827。外部陽螺紋部分812b1和環(huán)827裝配在裝備有與環(huán)827的螺紋互補的內螺紋的外部陰螺紋部分812a1內。從而,當楔形環(huán)832從與外部陰螺紋部分812a1鎖定接合卸下時,第一管形構件812a在施加的轉矩作用下自由地旋轉。
優(yōu)選地在將第一、第二、和第三管形構件812a/b/c、部件860、880、和長度調節(jié)組件814布置在鉆鋌806、808內以前執(zhí)行連接器810的長度調節(jié)。轉矩施加到第一管形構件812a將導致第一管形構件812a相對于有螺紋的環(huán)827旋轉。這樣的相對旋轉具有沿(上或下)第一管形部件812a軸向地運動第二管形構件812b的效果,如全部構件被安裝在它們分別的鉆鋌806、808內并且通過這些鉆鋌之間的相對旋轉構成時,在第二管形構件812b和第三管形構件812c之間適當?shù)慕雍纤枰?。從而,通過操縱第二管形構件812b沿第一管形構件812a的位置執(zhí)行長度調節(jié)。第三管形構件812c通常被保持在沿下部部件880的一個位置。
圖7-8示出的實施例使用了促進通常在第一和第二管形構件之間的相對旋轉以調節(jié)主體組件712、812的長度的長度調節(jié)組件714、814。然而,本領域中的普通技術人員應該理解,可以有利地使用其它長度調節(jié)組件。示例包括促進在第一和第二管形構件之間適當?shù)叵鄬瑒?、伸縮、或其它平移運動以調節(jié)連接器主體組件的長度的組件。
圖9為可以用于在分別的鉆鋌906、908內攜帶的兩個部件960、980的軸向地定向的環(huán)形輔助流動線路962、982中的替代的連接器910的截面圖。連接器910的主體組件912包括可連接的第一和第二管形構件912a/b。第一管形構件912a被攜帶以與上部部件960(其被固定到并且與上部鉆鋌906一起運動)一起運動,并且限定了主體組件912的陽螺紋部分。第二管形構件912b被攜帶以與下部部件980(其被固定到并且與下部鉆鋌908一起運動)一起運動,并且限定了主體組件912的陰螺紋部分。因此,當鉆鋌906、908通過在其間的相對旋轉構成時,主體組件912的陰螺紋和陽螺紋部分也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定具有穿過第一和第二管形構件912a/b(即,在連接的構件的接口處)的環(huán)形空間922c的軸向地定向的流體管道922a/b,用于流體連接兩個部件960、980的輔助流動線路962、982。O形圈915通常圍繞主體組件912的陽螺紋部分攜帶,并且一個或多個表面密封件917通常圍繞限定環(huán)形空間922c的第一和第二管形構件912a/b的端部部分布置,用于密封穿過第一和第二管形構件912a/b的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二管形構件912a、912b還合作以限定至少一個傳導通道974,用于電連接兩個部件960、980的電線路964、984。該電線路964、984通過互補的上部徑向(環(huán)形)電觸點991a(內部)、991b(外部)、互補的下部徑向(環(huán)形)電觸點993a(內部)、993b(外部)、插頭985和插頭到插座的設計(與濕接頭相似)軸向地接附到主體組件912的傳導通道974,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢?,或通過其它已知的接附方法。更特別地,通過由分別的第一和第二管形構件912a/b的陽螺紋和陰螺紋部分攜帶的互補的徑向(環(huán)形)電觸點990a(內部)、990b(外部)的上部和下部對,將傳導通道974徑向地定向(即,其包括徑向地定向的部分)穿過第一和第二管形構件912a、912b。
雖然為了簡單沒有在圖9中示出用于調節(jié)主體組件912的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在上面參考圖7-8討論。
圖10為可以用于在分別的鉆鋌1006、1008內攜帶的兩個部件1060、1080的軸向地定向的輔助流動線路1062、1082中的替代的連接器1010的截面圖。連接器1010的主體組件1012包括裝備有O形圈1015的單一的液壓接頭件1013。液壓接頭件1013裝備有兩個或多個O形圈1015,用于流體接合全部部件1060、1080(其與分別的鉆鋌1006、1008一起運動)。因此,當鉆鋌1006、1008通過在其間的相對旋轉構成時,部件1060、1080也被旋轉并且驅動形成通過液壓接頭件1013和在其分別的端部內的中心鉆孔1061、1081的流體接合,以便限定用于流體連接兩個部件1060、1080的輔助流動線路1062、1082的軸向地定向的流動管道1022。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
連接器1010的主體組件1012還包括傳導通道1120,用于電連接與兩個分別的部件1060、1080有關的鉆鋌1006、1008的電線路1064、1084。
圖11A-B為圖10所示軸向地定向的電傳導通道1120的詳細的截面圖。有線鉆管(WDP)連接點1110表示適合用于在鉆鋌1006、1008內實現(xiàn)電傳導通道1120的構造。連接點1110與轉讓給本發(fā)明的受讓人的Boyle等人的美國專利No.6,641,434中披露的類型相似,并且利用通信耦合器-特別是感應耦合器-傳遞信號穿過有線鉆管連接點。根據(jù)Boyle等人,有線鉆管連接點內的感應耦合器包括具有環(huán)形鐵心的變壓器,該環(huán)形鐵心由高磁導率、低損失的材料制造,諸如超透磁合金(其為被處理以獲得異常高的初始磁導率并且適合用于低等級信號變壓器應用的鎳鐵合金)。由多圈絕緣的導線組成的繞組圍繞環(huán)形鐵心盤繞以形成環(huán)形鐵心變壓器。在一種構造中,環(huán)形鐵心變壓器被封裝在橡膠或其它絕緣材料中,并且裝配好的變壓器凹進到定位在鉆管連接內的凹槽內。
更特別地,有線鉆管連接點1110示出為具有通信耦合器1121、1131-特別是感應耦合器元件-位于或靠近其的分別的陰螺紋端部1122的端部1141和陽螺紋端部1132的端部1134。第一電纜1114延伸通過管道1113來以接下來進一步描述的方式連接通信耦合器1121、1131。
有線鉆管連接點1110裝備有具有軸向鉆孔1112、陰螺紋端部1122、陽螺紋端部1132、和從陰螺紋端部1122延伸到陽螺紋端部1132的第一電纜1114的伸長的管形主體1111。第一電流回路感應耦合器元件1121(例如,環(huán)形鐵心變壓器)和相似的第二電流回路感應耦合器元件1131分別被布置在陰螺紋端部1122和陽螺紋端部1132處。第一電流回路感應耦合器元件1121、第二電流回路感應耦合器元件1131、和第一電纜1114共同地提供穿過每個有線鉆管連接點的長度的通信管道。在兩個有線鉆管連接點之間的耦合接口處的感應耦合器(或通信連接)1120示出為由來自有線鉆管連接點1110的第一感應耦合器元件1121和來自下一個管形構件的第二電流回路感應耦合器元件1131’組成,其可以為另一個有線鉆管連接點。本領域中的普通技術人員應該理解,在本發(fā)明的一些實施例中,可以用其它具有相似的通信功能的通信耦合器替代感應耦合器元件,諸如,例如,Denison的美國專利No.4,126,848中披露的類型的直接電接觸連接。
圖11B更加詳細地示出了圖11A所示的感應耦合器或通信連接1120。陰螺紋端部1122包括內螺紋1123和具有第一槽1125的環(huán)形內部接觸肩1124,第一環(huán)形鐵心變壓器1126布置在其中。環(huán)形鐵心變壓器1126連接到電纜1114。相似地,鄰近的有線的管形構件(例如,另一個有線鉆管連接點)的陽螺紋端部1132’包括外螺紋1133’和具有第二槽1135’的環(huán)形內部接觸管端部1134’,第二環(huán)形鐵心變壓器1136’布置在其中。第二環(huán)形鐵心變壓器1136’連接到鄰近的管形構件9a的第二電纜1114’。槽1125和1135’可以被覆蓋有高傳導率、低磁導率的材料(例如,銅)以提高感應耦合的效率。當一個有線鉆管連接點的陰螺紋端部1122與鄰近的管形構件(例如,另一個有線鉆管連接點)的陽螺紋端部1132’裝配在一起時,形成通信連接。從而,圖11B示出了作為結果的接口的一部分的截面,其中面對的一對感應耦合器元件(即,環(huán)形鐵心變壓器1126、1136’)被鎖定在一起,以在操作的通信鏈路內形成通信連接。此截面圖還示出了,閉合的環(huán)形路徑1140和1140’分別封入環(huán)形鐵心變壓器1126和1136’,并且管道1113和1113’形成用于內部電纜1114和1114’(與圖10所示導體1064、1084用途相同)的通道,內部電纜1114和1114’連接布置在每個有線鉆管連接點的兩個端部的兩個感應耦合器元件。
上述感應耦合器包括用雙環(huán)形線制造的電耦合器。該雙環(huán)形耦合器使用陽螺紋和陰螺紋端部的內部肩作為電觸點。在陽螺紋和陰螺紋被構成時,在極端的壓力作用下使得內部肩接合,確保在陽螺紋和陰螺紋端部之間的電連續(xù)性。通過放置在槽內的環(huán)形鐵心變壓器在連接的金屬內感應電流。在給定的頻率(例如100kHz),通過趨膚效應將這些電流限制在槽的表面。陽螺紋和陰螺紋端部建立分別的變壓器的第二電路,并且該兩個第二電路通過配合的內部肩表面背靠背連接。
雖然圖11A-B示出了某些通信耦合器類型,本領域中的普通技術人員應該理解,不同的耦合器可以用于穿過互連的管形構件通信信號。例如,這樣的系統(tǒng)可以包括磁耦合器,諸如那些在Hall等人的國際專利申請No.WO 02/06716中所描述的。也可以預想其它系統(tǒng)和/或耦合器。
另外,雖然為了簡單沒有在圖10或圖11A-B中示出用于調節(jié)主體組件1012的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在上面參考圖7-8討論。
圖12為可以用于在分別的鉆鋌1206、1208內攜帶的兩個部件1260、1280的軸向地定向的環(huán)形輔助流動線路1262、1282中的替代的連接器1210的截面圖。連接器1210的主體組件1212包括可連接的第一和第二子組件1212a/b。
第一子組件1212a被攜帶以與上部部件1260一起運動,并且包括鉆鋌1206和固定(例如,通過螺紋接合)在鉆鋌1206內的上部心軸1213a。上部心軸1213a包括在向外突出以接合鉆鋌1206內的流動線路1223a的環(huán)形區(qū)域1223ar之前軸向地延伸通過心軸(從上部連接的部件1260)的流動線路1221a。當通過在上部鉆鋌1206內接合上部心軸1213a(例如,通過其間的螺紋旋轉)構成第一主體子組件1212a時,流體線路1221a的徑向地突出的端部將被放置為與流體線路1223a的環(huán)形區(qū)域1223ar垂直接合以建立上部流動鏈路。
第二子組件1212b被攜帶以與下部部件1280一起運動,并且包括鉆鋌1208和固定(例如,通過螺紋接合)在鉆鋌1208內的下部心軸1213b。下部心軸1213b包括在向外突出以接合鉆鋌1208內的流動線路1223b的環(huán)形區(qū)域1223br之前軸向地延伸通過心軸(從下部連接的部件1280)的流動線路1221b。當通過在下部鉆鋌1208內接合下部心軸1213b(例如,通過其間的螺紋旋轉)構成第二主體子組件1212b時,流體線路1221b的徑向地突出的端部將被放置為與流體線路1223b的環(huán)形區(qū)域1223br垂直接合以建立下部流動鏈路。
當鉆鋌1206、1208通過在其間的相對旋轉構成時。鉆井泥漿109如箭頭所示通過延伸通過鉆鋌1206和1208的通道1207。主體組件1212的第一和第二子組件1212a/b也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定外部的徑向地定向的(更特別地,徑向對稱的)流體管道1222,用于流體連接分別的第一和第二主體子組件的上部和下部流動鏈路。此過程流體互連兩個部件1260、1280。O形圈1215通常圍繞上部和下部心軸1213a/b攜帶,用于密封穿過第一和第二主體子組件1212a/b的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二主體子組件1212a、1212b還合作以限定至少一個傳導通道1274,用于電連接兩個部件1260、1280的電線路1264、1284。該電線路1264、1284通過互補的上部徑向(環(huán)形)電觸點1291a(內部)、1291b(外部)、互補的下部徑向(環(huán)形)電觸點1293a(內部)、1293b(外部)、插頭到插座的設計1285(與濕接頭相似)、和互補的徑向(環(huán)形)電觸點1290a(內部)、1290b(外部)軸向地接附到主體組件1212的傳導通道1274。應該理解,也可以使用其它已知的電接附方法。通過由設計1285的分別的陽螺紋和陰螺紋部件攜帶的互補的徑向(環(huán)形)電觸點1290a(內部)、1290b(外部)的上部和下部對,將傳導通道1274徑向地定向(即,其包括徑向地定向地部分)穿過第一和第二主體子組件1212a、1212b。
雖然為了簡單沒有在圖12中示出用于調節(jié)主體組件1212的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在上面參考圖7-8討論。
圖13為可以用于在分別的鉆鋌1306、1308內攜帶的兩個部件1360、1380的軸向地定向的環(huán)形輔助流動線路1362、1382中的替代的連接器1310的截面圖。連接器1310的主體組件1312包括裝備有O形圈1315的單一的液壓接頭件1313。液壓接頭件1313裝備有兩個或多個O形圈1315,用于流體接合全部部件1360、1380(其被固定到并且與分別的鉆鋌1306、1308一起運動)。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
連接特形接頭1307布置在鉆鋌1306、1308之間,用于互連鉆鋌。特形接頭1307使用陽螺紋和陰螺紋端部螺紋組,該陽螺紋和陰螺紋端部螺紋組適合用于接合鉆鋌1306、1308的相對端的分別的螺紋組,并且適合用于當旋轉特形接頭時將全部鉆鋌拉向特形接頭1307以形成螺紋接合。從而,在特形接頭1307的螺紋已經初始接合分別的鉆鋌的螺紋以后,并且鉆鋌被保持在鉆環(huán)底板上不能旋轉(例如,在現(xiàn)有的方式中)時,特形接頭1307的旋轉將在不需要鉆鋌自身經歷旋轉(僅平移)的情況下實現(xiàn)鉆鋌1306、1308的構成。這是必要的,因為流動線路1362、1382不是徑向對稱的(即,它們的接合取決于正確的徑向對準)。
因此,當鉆鋌1306、1308通過旋轉連接特形接頭1307構成時,拉動部件1360、1380形成通過在其分別的端部內的液壓接頭件1313和中心鉆孔1361、1381的流體接合,以便限定軸向地定向的流體管道1332,用于流體連接兩個部件1360、1380的輔助流動線路1362、1382。
主體組件1312還包括多個互補的插頭到插座電觸點1390a(上部插頭)、1390b(下部插座),其合作以限定至少一個傳導通道1374,用于電連接兩個部件1360、1380的電線路1364、1384。該電線路1364、1384通過插頭到插座的設計中的插頭1385軸向地接附到主體組件1312的傳導通道1374,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢茫蛲ㄟ^其它已知的接附方法。傳導通道1374徑向地定向(即,其包括徑向地定向的部分)穿過互補的插頭到插座電觸點1390a(上部插頭)、1390b(下部插座)的上部和下部對。
雖然為了簡單沒有在圖13中示出用于調節(jié)主體組件1312的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在上面參考圖7-8討論。
圖14A-B為具有用于在主體組件1412的第一和第二管形構件斷開時自動地關閉連接的部件的流動線路的裝置的連接器1410的特別的實施例的順續(xù)的截面圖。連接器實施例1410可以用于在分別的鉆鋌1406、1408內攜帶的兩個部件(沒有示出)的軸向地定向的輔助流動線路(沒有示出)。連接器1410的主體組件包括可連接的第一和第二管形構件1412a/b。第一管形構件1412a被攜帶以與被固定到并且與上部鉆鋌1406一起運動的上部部件(沒有示出)一起運動,并且包括限定了主體組件的外部陰螺紋部分1412a1和內部陰螺紋部分1412a2的同中心的管形部分。
第二管形構件1412b被攜帶以與和下部鉆鋌1408一起運動的下部部件(沒有示出)一起運動,并且包括限定了主體組件1412的外部陽螺紋部分1412b1和內部陽螺紋部分1412b2的同中心的管形部分。因此,當上部和下部鉆鋌1406、1408通過其間的相對旋轉構成(形成如圖14B所示的接合)時,主體組件1412的陰螺紋和陽螺紋部分也被旋轉并且驅動形成連接的接合,以便限定軸向地定向的環(huán)形流體管道,用于流體連接兩個部件(沒有示出)的輔助流動線路(沒有示出)。
環(huán)形流體管道包括形成在第一管形構件1412a內的第一管道部分1422a、形成在第二管形構件1412b內的第二管道部分1422b、和在主體組件1412的第一和第二管形構件1412a/b接合時形成的中間的第三管道部分1422c。第一和第二管形構件1412a/b中的每個包括在此實施例中通過分別的環(huán)形活塞1423a/b限定的閥,環(huán)形活塞1423a/b可以運動通過其中的環(huán)面1425a/b(參看圖14A)限定的腔室,以在第一和第二管形構件1412a/b連接時自動地打開輔助流動線路的第三管道部分1422c,并且在第一和第二管形構件1412a/b斷開時自動地關閉第三管道部分1422c。
從而,當?shù)谝缓偷诙苄螛嫾?412a/b脫離時,通過與外部陽螺紋部分1412b1接合從關閉位置被移動到打開位置(參看從圖14A到圖14B的順序)的活塞1423a將通過在第一管道部分1422a和第四管道部分1422d內施加的流體壓力(或者,替代的力施加設備,諸如卷簧)自動地移動回到關閉位置。相似地,當?shù)谝缓偷诙苄螛嫾?412a/b脫離時,通過與內部陰螺紋部分1412a2接合從關閉位置被移動到打開位置(參看從圖14A到圖14B的順序)的活塞1423b將通過在第二管道部分1422b和第五管道部分1422e內施加的流體壓力(或者,替代的力施加裝置,諸如卷簧)自動地移動回到關閉位置。O形圈組(沒有標號)通常圍繞主體組件1412的分別的陽螺紋部分攜帶,用于密封穿過第一和第二管形構件1412a/b的流體連接。應該理解,如在本領域中已知的,為了流體流動的完整性,O形圈或其它密封裝置可以被相似地用于其它地方。
第一和第二管形構件1412a、1412b還合作以限定至少一個傳導通道1474,用于電連接兩個部件(沒有標號)的電線路1464、1484(參看圖14A)。該電線路1464、1484通過分別的上部(陰螺紋)和下部(陽螺紋)濕接頭構件1485a/b軸向地接附到主體組件1412的傳導通道,但是也可以被焊接或壓接到適當?shù)奈恢?,或通過其它已知的接附方法。
雖然為了簡單沒有在圖14中示出用于調節(jié)主體組件1412的長度的組件,本領域中的普通技術人員應該理解,這樣的附加的組件在許多應用中至少是希望的。這樣的組件的特別的示例在上面參考圖7-8討論。
通過前面的描述應該理解,可以在不偏離本發(fā)明的真正精神的情況下對本發(fā)明的優(yōu)選的和替代的實施例作出不同的修改和變化。
本描述內容的目的傾向于僅是說明性的而不應該被解釋為限制性的。本發(fā)明的范圍應該僅通過后附的權利要求書的語言確定。權利要求書中的術語“包括”傾向于表示“至少包括”,從而,權利要求書中陳述的元件列表為開放的組或群。相似地,術語“包含”、“具有”、和“包括”全部傾向于表示元件的開放的組或群。除非特別排除,“a”,“an”單數(shù)術語傾向于包括其復數(shù)形式。
權利要求
1.一種用于連接延伸通過并且終止于或靠近可以定位在穿透地下的地層的井孔內的井下工具組的兩個分別的部件的相對端的輔助流動線路的連接器,該連接器包括用于流體連接分別的兩個部件的輔助流動線路的主體組件;及用于調節(jié)主體組件的長度的組件。
2.根據(jù)權利要求1所述的連接器,其中,主體組件包括可連接的第一和第二管形構件。
3.根據(jù)權利要求2所述的連接器,其中,第一和第二管形構件包括鉆柱內的鄰近的鉆鋌。
4.根據(jù)權利要求1所述的連接器,其中,兩個部件的輔助流動線路大致軸向地定向。
5.根據(jù)權利要求1所述的連接器,其中,主體組件限定至少一個流體管道,用于流體連接兩個部件的輔助流動線路。
6.根據(jù)權利要求2所述的連接器,其中,第一和第二管形構件合作以限定至少一個流體管道,用于流體連接兩個部件的輔助流動線路。
7.根據(jù)權利要求6所述的連接器,其中,流體管道軸向地定向穿過第一和第二管形構件。
8.根據(jù)權利要求6所述的連接器,其中,流體管道徑向地定向穿過第一和第二管形構件。
9.根據(jù)權利要求8所述的連接器,其中,第一和第二管形構件合作以限定穿過第一和第二管形構件的流體管道的環(huán)形部分。
10.根據(jù)權利要求2所述的連接器,其中,第一和第二管形構件螺紋地接合在長度調節(jié)組件內或靠近長度調節(jié)組件,并且長度調節(jié)組件促進在第一和第二管形構件之間的相對旋轉,以調節(jié)主體組件的長度。
11.根據(jù)權利要求2所述的連接器,其中,第一和第二管形構件中的至少一個包括可以運動通過其中的腔室的活塞,用于在第一和第二管形構件斷開時關閉一個或兩個部件的輔助流動線路。
12.一種用于連接延伸通過并且終止于或靠近井下工具組的兩個分別的部件的相對端的輔助流動線路和電線路的連接器,該連接器包括用于流體連接分別的兩個部件的輔助流動線路并且電連接分別的兩個部件的電線路的主體組件;及用于調節(jié)主體組件的長度的組件。
13.根據(jù)權利要求12所述的連接器,其中,主體組件包括可連接的第一和第二管形構件。
14.根據(jù)權利要求13所述的連接器,其中,第一和第二管形構件包括鉆柱內的鄰近的鉆鋌。
15.根據(jù)權利要求12所述的連接器,其中,兩個部件的輔助流動線路大致軸向地定向。
16.根據(jù)權利要求12所述的連接器,其中,主體組件限定至少一個流體管道,用于流體連接兩個部件的輔助流動線路。
17.根據(jù)權利要求13所述的連接器,其中,第一和第二管形構件合作以限定至少一個流體管道,用于流體連接兩個部件的輔助流動線路。
18.根據(jù)權利要求17所述的連接器,其中,流體管道軸向地定向穿過第一和第二管形構件。
19.根據(jù)權利要求17所述的連接器,其中,流體管道徑向地定向穿過第一和第二管形構件。
20.根據(jù)權利要求19所述的連接器,其中,第一和第二管形構件合作以限定穿過第一和第二管形構件的流體管道的環(huán)形部分。
21.根據(jù)權利要求12所述的連接器,其中,兩個部件的電線路大致軸向地定向。
22.根據(jù)權利要求12所述的連接器,其中,主體組件限定至少一個傳導通道,用于電連接兩個部件的電線路。
23.根據(jù)權利要求13所述的連接器,其中,第一和第二管形構件合作以限定至少一個傳導通道,用于電連接兩個部件的電線路。
24.根據(jù)權利要求23所述的連接器,其中,傳導通道徑向地定向穿過第一和第二管形構件。
25.根據(jù)權利要求24所述的連接器,其中,傳導通道包括通過分別的第一和第二管形構件的陽螺紋和陰螺紋部分攜帶的互補的徑向電觸點。
26.根據(jù)權利要求23所述的連接器,其中,傳導通道軸向地定向穿過第一和第二管形構件。
27.根據(jù)權利要求26所述的連接器,其中,傳導通道包括通過分別的第一和第二管形構件攜帶的互補的軸向電觸點。
28.根據(jù)權利要求13所述的連接器,其中,第一和第二管形構件螺紋地接合在長度調節(jié)組件內或靠近長度調節(jié)組件,并且長度調節(jié)組件促進在第一和第二管形構件之間的相對旋轉,以調節(jié)主體組件的長度。
29.根據(jù)權利要求21所述的連接器,其中,第一和第二管形構件中的至少一個包括可以運動通過其中的腔室的活塞,用于在第一和第二管形構件斷開時關閉一個或兩個部件的輔助流動線路。
30.一種用于連接延伸通過并且終止于或靠近井下工具組的兩個分別的部件的分隔開的相對端的輔助流動線路以及電線路的方法,該方法包括以下步驟確定兩個部件的相對端之間的距離;及根據(jù)確定的距離,在分別的兩個部件的輔助流動線路之間建立流體連接,并且在分別的兩個部件的電線路之間建立電連接。
31.根據(jù)權利要求30所述的方法,其中,建立步驟包括以下步驟使用至少一個流體管道流體連接兩個部件的輔助流動線路;及根據(jù)需要調節(jié)流體管道的長度以符合確定的距離。
32.根據(jù)權利要求30所述的方法,其中,建立步驟包括以下步驟使用至少一個傳導通道電連接兩個部件的電線路;及根據(jù)需要調節(jié)傳導通道的長度以符合確定的距離。
33.根據(jù)權利要求30所述的方法,還包括在兩個部件之間的流體連接斷開時關閉一個或兩個部件的輔助流動線路的步驟。
全文摘要
連接器連接輔助流動線路,并且在一些構造中,連接電線路,其延伸通過并且終止于或靠近井下工具組的兩個分別的部件的相對端。連接器包括用于流體連接分別的兩個部件的輔助流動線路并且電連接分別的兩個部件的電線路的主體組件,和用于調節(jié)主體組件的長度的組件。在特別的實施例中,兩個部件為單一工具的分立模塊,或替代地,為獨立的工具。另外,連接器可以包括用于在兩個部件之間的流體連接斷開時關閉一個或兩個部件的輔助流動線路的機構。
文檔編號E21B49/00GK1880723SQ20061009366
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月14日 優(yōu)先權日2005年6月15日
發(fā)明者A·帕圖什, K·D·哈姆斯, F·拉特利勒, J·小坎貝爾, T·W·帕爾默 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司