CN107429563A - 用于操作电致动的连续油管工具和传感器的***和方法 - Google Patents

Abstract

电动操作的井下工具在连续油管管柱上下入到井筒中，所述连续油管管柱包括能够沿着其长度输送电功率和数据的管线。在操作期间，使用所述管线将功率从地面提供给井下工具。通过管线将井下数据提供给所述地面。

Description

用于操作电致动的连续油管工具和传感器的***和方法

发明背景

1.发明领域

本发明总体涉及用于将功率和/或数据提供给在连续油管上下入的井下装置的装置和方法。

2.背景技术

管线是包含绝缘电缆的管，所述绝缘电缆用于将电功率和/或数据提供给井底总成(BHA)，或用于将数据从BHA传输到地面。管线可从诸如加拿大卡尔加里的Canada TechCorporation的制造厂家商购获得。

发明概述

本发明提供了用于向电致动的井下装置提供电功率的***和方法。在其他方面，本发明提供了用于向或从井下装置(诸如传感器)传输数据或信息的***和方法。本发明的实施方案的特征在于使用将井下的功率和/或数据传输到工具或装置和/或从井下装置或工具获得实时数据或信息。是并入可传输功率和数据的管线的连续油管。根据本发明，可将下入管柱连同相关联的传感器(包括相机)和电致动的工具一起用于各种各样的井干预操作(诸如清扫、铣削、断裂和测井)。电制动的工具和传感器的组合可立即运行，从而提供鲁棒且可靠的工具致动。

在所述实施方案中，井底总成被并入到连续油管管柱中并且用于操作井下管件内的一个或多个滑动套筒装置。连续油管管柱是包括能够传输功率和数据的管线的油管管柱。井底总成优选地包括壳体，当从地面发出命令时，可选择性地从所述壳体延伸和缩回一个或多个臂。此外，井底总成优选地还包括井下相机，所述井下相机容许地面处的操作者在视觉上确定滑动套筒装置是打开的还是闭合的。当目前没有可接受的方式来确定断裂套管是打开还是闭合时，这个实施方案可特别用于具有滑动套筒的断裂布置。

根据另一个方面，布置并入了分布式温度传感(DTS)布置，所述分布式温度传感(DTS)布置监测沿着井筒的多个点处的温度。本发明的特征在于使用管线和将功率从地面提供给井下装置，并允许将来自井下装置的数据实时地提供到地面。

在第二所述的实施方案中，电致动的工具呈流体锤工具的形式，所述流体锤工具用于探询或检查井筒的断裂部分。一个或多个压力传感器与流体锤工具相关联，并且将检测由流体锤工具生成的压力脉冲以及从井筒的断裂部分朝向流体锤锤工具返回反射的脉冲。

附图简述

本领域的普通技术人员将容易地了解本发明的优点和其他方面，同时，当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述可更好地理解本发明的优点和其他方面，其中在贯穿附图的若干图中，相同的参考字符指定相同或相似的元件，并且其中：

图1是示例性井筒管件的一部分的侧面剖视图，所述井筒管件具有位于其中的滑动套筒装置和用于操作套筒的连续油管装置。

图1A是图1的井筒的剖视图，其进一步示出基于地面的部件。

图2是图1中示出的现具有已致动来操纵滑动套筒装置的连续油管装置的布置的侧面剖视图。

图3是图1-2中示出的布置中使用的连续油管的轴向剖视图。

图4是根据本发明的井筒的侧面剖视图，所述井筒包含断裂探询***。

具体实施方式

图1描绘示例性井筒管件10。在优选的实施方案中，管件10是井筒套管。可替代地，井筒管件10可以是井筒生产油管的区段。井筒管件10包括多个滑动套筒装置(如12处示意性示出)。井筒管件10沿着其长度限定中心流孔14。滑动套筒装置12可以是本领域已知类型的滑动套筒阀，所述滑动套筒阀在套筒构件轴向移动时可在打开位置与闭合位置之间移动。图1A进一步示出井筒10的位于地面11处的相关部件。控制器13和电源15定位在地面11处。本领域的技术人员应理解，其他***部件和装置包括例如连续油管喷射器，所述连续油管喷射器用于将连续油管下入管柱注入到井筒10中。控制器13优选地包括计算机或其他可编程处理器装置，所述计算机或可编程处理器装置被适当地编程来从井下相机接收温度数据以及视觉图像数据。电源15是诸如发电机的电功率源。

井底总成16被展示为通过连续油管下入管柱18设置在流孔14中的。井底总成16包括紧固到连续油管下入管柱18的外部子壳体20。壳体20包封本领域已知类型的电致动电机，所述电致动电机可操作来在从地面致动时使臂22相对于壳体20径向向外或向内径向延伸。臂22在图1-2中示意性示出。然而，实际上，臂22具有锁定夹头或其他接合部分，所述接合部分被设计来接合滑动套筒装置12套筒的互补部分，使得滑动套筒装置12套筒可在打开位置与闭合位置之间轴向移动。

连续油管下入管柱18是下入管柱。图3是连续油管下入管柱18的轴向剖面，所述轴向剖面显示了下入管柱18沿着其长度限定中心轴向孔24。管线26在流孔24内沿着连续油管管柱18延伸。管线26从地面11处的控制器13和电源15延伸到井底总成16。

此外，分布式温度传感(DTS)纤维28在流孔24内沿着连续油管管柱18延伸。DTS纤维是光学纤维，所述光学纤维出于检测沿着纤维的多个离散点处的温度的目的包括沿着其长度的多个温度传感器。优选地，DTS纤维28与本领域已知类型的(图1A中的)光时域反射计(OTDR)29可操作地互连，所述光时域反射计(OTDR)29能够将光脉冲传输到光学纤维电缆中并分析返回到、反射在或散射在其中的光。

井下相机30也优选地并入井底总成16中。相机30能够获得流孔14的视觉图像，并且具体地，能够获得足够详细的滑动套筒装置12的图像，以容许观察者确定套筒装置12是处于打开位置还是处于闭合位置。相机30与管线26可操作地相关联，使得图像数据可被传输到地面11，以便向操作者进行实时显示。根据替代性实施方案，相机30由用于确定滑动套筒装置12的打开位置或闭合位置的一个或多个磁性或电子传感器代替(或补充)。此类传感器与管线26可操作地相关联，使得由传感器检测到的数据被实时传输到地面。

在操作中，井底总成16被设置在井筒管件10中、位于连续油管下入管柱18上。井底总成16在流孔14内移动，直到其接近滑动套筒装置12，所述滑动套筒装置12已被选定为通过使其在打开位置与闭合位置之间移动来进行致动(参见图1)。可使用本领域已知类型的套管接箍***(未示出)来帮助井底总成16与期望的滑动套筒装置12对齐。然后，通过管线26从地面传输命令，以致使一个或多个臂22从壳体20径向向外延伸(参见图2)。臂22可呈***物或挂钩的形式，所述***物或挂钩的形状和大小被设定成接合滑动套筒装置的套筒的互补部分。然后，井底总成16沿着图2中的箭头32的方向移动，以致使滑动套筒装置12在打开位置与闭合位置之间移动。其后，响应于来自地面的命令，臂22缩回。然后，井底总成16可移动接近另一个滑动套筒装置12或者从井筒管件10抽出。在操作期间，相机30向地面处的操作者提供实时视觉图像，以允许操作者在视觉上确保滑动套筒装置12已如预期打开或闭合。在操作期间可使用DTS纤维28监测温度。DTS纤维28充当多点传感器(即，整个纤维是传感器)，并且可提供沿着连续油管下入管柱18的长度(包括井底总成16)的温度剖面图。获得的温度数据可与从井底总成16获得的其他数据(诸如压力、温度、流速等)进行组合。

在许多情况下，和管线可用于提供井下功率，并将实时井下数据发送到地面。许多电致动井下工具中的任何一个都可使用管线来进行操作。例如，包括DTS***的测井工具可在上下入，而不是使用电池供电。***或连续油管***所需的电功率可从地面供应。实时井下数据(诸如温度、压力、伽马、位置等)可通过管线传输到地面。

根据本发明的另一个方面，电致动工具采用流体锤工具的形式，所述流体锤工具出于评估井筒特性(即，长度、孔径、大小等)的目的使用压力脉冲来探询井筒中的断裂。流体锤工具是已知的装置，其通常被并入到钻柱中以帮助防止钻头在操作期间的粘结。这种类型的流体锤工具在周围的井筒内生成流体脉冲。图4描绘已钻探通过地表52并向下到达地层54的井筒50。先前已在围绕井筒50的地层54中产生了断裂56。

断裂探询工具***58被设置在井筒50内，并且包括限定了包含管线64的中心流孔62的连续油管下入管柱60。管线64与电功率源68和控制器70在地面66处互连。控制器70优选地包括计算机或其他可编程处理器装置，所述计算机或可编程处理器装置被适当地编程以接收与井筒50内生成的流体脉冲有关的压力数据。优选地，控制器70应能够向地面66处的用户显示接收到的数据和/或将此类信息存储在存储器内。流体锤工具72被输送在连续油管下入管柱60的远端处。压力传感器74与接近流体锤工具72的下入管柱60可操作地相关联。优选地，管线64用于将功率从地面66处的电源68提供到流体锤工具72。此外，管线64用于将数据从压力传感器74传输到控制器70。

在用于断裂探询***50的示例性操作中，流体锤工具72在连续油管下入管柱60上运行，并接近待探询的断裂56定位。压力脉冲76由流体锤工具72生成，行进通过断裂56，撞击断裂壁并朝向工具72返回行进。初始与反射的压力脉冲之间的差异用于评估断裂特性。与流体锤工具72相关联的压力传感器74检测初始和反射的脉冲，并且通过下入管柱60内的管线64将所述数据实时地传输到地面。代替具有带有其固有限制的流体流动致动的流体锤工具，电致动流体锤工具72可帮助降低井底总成开始在各层间移动时的静摩擦系数。通过将摩擦系数立即从静态机制减小到动态机制，将需要较少的或不需要润滑剂来使井底总成在各层间移动并具有足够的井底总成力。电动操作工具可具有在操作期间获取实时井下参数(诸如压力、温度等)的能力。

也可用于将功率提供给许多其他井下工具，并从所述其他井下工具获得井下数据。实例包括井筒清扫工具或电旋风。

可以看出，本发明提供了并入类型的连续油管下入管柱的井下工具***，所述类型的连续油管下入管柱输送电致动井下工具。这些井下工具***还优选地包括至少一个传感器，所述至少一个传感器能够检测井下参数(即，温度、压力、视觉图像等)，并且通过下入管柱内的管线将表示检测到的参数的信号传输到地面。根据第一所述实施方案，电致动的井下工具是用于致动井下滑动套筒装置的装置。在第二所述实施方案中，电致动的井下工具是有效地产生流体脉冲的流体锤工具。还应看到，本发明的井下工具***包括与井下工具相关联的一个或多个传感器，并且这些传感器可呈压力传感器、温度传感器或相机的形式。来自这些传感器的数据可通过类型的连续油管下入管柱传输到地面。

还可看出，本发明提供了用于操作电致动的井下工具的方法，其中电致动的井下工具紧固到连续油管下入管柱，并设置在井筒管件中。井筒管件可呈套管井筒10或无套管井筒50的形式。电致动的井下工具然后在下入管柱上被设置在井筒管件中。电功率通过下入管柱内的管线从地面处的电源提供给井下工具。数据从与井下工具相关联的一个或多个传感器发送到地面。

出于说明和解释的目的，前述描述涉及本发明的具体实施方案。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对以上阐述的实施方案做出许多修改和改变。

Claims (9)

1.一种用于在井筒管件(10、50)内执行功能的井下工具***，所述***的特征在于：

可电致动的井下工具(16、72)；

连续油管下入管柱(18、60)，其紧固到所述井下工具以将所述井下工具设置到所述井筒管件中；以及

管线(26、64)，其位于所述连续油管下入管柱内并且与所述井下工具可操作地互连，所述管线能够沿着其长度向或从所述井下工具输送电功率和数据。

2.如权利要求1所述的井下工具***，其中所述井下工具的进一步特征在于具有一个或多个臂(22)的壳体(20)，所述一个或多个臂(22)从所述壳体选择性地向外延伸，所述臂可操作来使滑动套筒装置(12)在所述井筒管件内、在打开位置与闭合位置之间移动。

3.如权利要求2所述的井下工具***，其进一步特征在于相机(30)，所述相机(30)与所述井下工具(16)可操作地相关联，以获得所述井筒管件(10)的一个或多个视觉图像，并通过所述管线(26)将所述图像数据传输到地面。

4.如权利要求1所述的井下工具***，其进一步特征在于光学纤维分布式传感器(28)，所述光学纤维分布式传感器(28)包含在所述连续油管下入管柱内，以检测所述井筒管件内的操作参数。

5.如权利要求4所述的井下工具***，其中所述光学纤维分布式传感器(28)包括温度传感器。

6.如权利要求1所述的井下工具***，其中所述电致动的井下工具包括流体锤工具(72)，所述流体锤工具(72)用于通过生成一个或多个压力脉冲来探询所述井筒管件(50)中的断裂。

7.如权利要求6所述的井下工具***，其进一步特征在于压力传感器(74)，所述压力传感器(74)与所述流体锤工具(72)可操作地相关联，以检测由所述流体锤工具生成的压力脉冲和反射的压力脉冲。

8.一种用于操作电致动的井下工具的方法，所述方法的特征在于以下步骤：

将所述电致动的井下工具(16、72)紧固到下入管柱，所述下入管柱(18、62)包括将流孔限定在其中的连续油管管柱和沿着所述流孔设置的管线(26、64)；

在所述下入管柱上将所述电致动的井下工具从地面设置到井筒中；

通过所述管线将电功率从地面提供给所述电致动的井下工具；以及

从传感器获得地面处的数据，所述传感器通过所述管线与所述电致动的井下工具可操作地相关联。

9.如权利要求8所述的方法，其还包括以下步骤：用所述井下工具(72)生成一个或多个流体脉冲来探询所述流孔中的断裂(56)。