[发明专利]模块化连接器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在地下地层评价中使用的井下工具，并且更具体地，本发明涉及用于在随钻环境中使用的井下工具中的部件的模块化。

背景技术

钻井眼(又称作为井筒)用于油气勘探和开采。通常理想的是在钻井操作期间(例如，在当实际钻井已经暂时停止时的时间期间)对被井眼穿过的地层执行各种评价。在一些情况下，钻柱可以设置有用于对周围地层进行测试和/或取样的一个或多个钻井工具。在其它情况下，在称作“起下钻”中的程序中，可以从井眼移除钻柱，并且可以将电缆测井仪部署到井眼内以对地层进行测试和/或取样。由这种井下工具执行的取样或测试可以例如用于定位有价值的油气生产层并且操纵从所述有价值的油气生产层对碳氢化合物的开采。

在挠性管、钻杆、套管或其它输送装置上输送的这种钻井工具和电缆测井仪以及其它井眼工具在这里也被称作为“井下工具”。这种井下工具本身可以包括多个集成模块，每一个用于执行单独的功能，并且可以单独使用井下工具，或者可以与井下工具串中的其它井下工具结合使用井下工具。

更具体地，地层评价通常要求将来自地层的流体吸入到井下工具(或所述井下工具的模块)中，用于在现场进行测试和/或取样。诸如探头和/或封隔器的各种装置从井下工具伸出以隔离井眼壁的区域，并藉此建立与包围井眼的地层的流体通路。然后使用探头和/或封隔器将流体吸入到井下工具内。

理想地，利用集成取样/压力工具执行在钻井的同时对这种地层流体样品的采集，所述集成取样/压力工具包括多个模块，每一个用于执行诸如电源供给、液压动力供给、流体取样(例如、探头或双管封隔器)、流体分析、和取样采集(例如，槽)的不同功能。例如，在美国专利No.4,860,581和No.4,936,139中说明了这种模块。因此，通常将诸如地层流体的井下流体吸入到井下工具内用于进行测试和/或取样。这种及其它类型的井下流体(除了被泵送通过钻柱的钻井泥浆之外)以下被称作为“辅助流体”。这种辅助流体可以是被取样的地层流体、或用于注入到地下地层内的专用流体(例如，修井液)。除了仅润滑钻头和/或将钻屑带到地面之外，辅助流体通常在井下作业中具有实用性。这种辅助流体可以在诸如取样工具的集成工具模块之间被输送，和/或在工具串中相互连接的工具之间被输送。此外，电力和/或电子信号(例如，用于传输的数据)还可以在这种工具的模块之间被传输。因此，在工具的模块之间执行必要流体和电传送的同时保持工具的可操作长度(例如，30英尺)是一个复杂的问题。

还要认识的是多个其它应用将在电缆和“随钻”操作中需要在井下工具串的按顺序定位的模块或工具之间进行流体连通和电信号的通信。“随钻”操作通常被表征为随钻测量(MWD)和/或随钻测井(LWD)操作的一部分，在所述随钻测量和/或随钻测井中，需要在被连接的工具或集成工具模块两端进行电力通信(电力和信号)。已经研制了各种装置用于指导这种随钻操作，例如，授予Cobern的美国专利No.5,242,020、授予Berger等人的No.5803186、授予Smith等人的No.6026915、授予Berger等人的No.647239、授予Berger等人的No.6,157,893、授予Nasr等人的No.6,179,066和授予Ciglenec等人的No.6,230,557。这些专利公开了用于从地下地层采集数据和在一些情况下从地下地层采集流体样品的各种井下工具和方法。

尽管井下工具的取样和测试性能的进步，但是现有系统-具体地为随钻系统通常受限于用于在工具或工具模块两端传输电信号的方案。具体的方案包括在其中转让给斯伦贝谢的美国专利No.6,641,434中描述的被连接管状构件(例如，有线钻杆“(WDP))的接头处的各种环型连接器。这种WDP连接器已知为不能提供被连接管状构件之间的电信号传输。

连接器还已经被设置成用于使流体通过井下电缆测井仪。转让给Halliburton的美国专利No.5,577,925和美国专利申请No.10/721,026中示出了这种连接器的示例。然而，没有公开用于连接延伸通过被连接井眼管材的相对的端部并在所述相对的端部处或在所述相对的端部附近终止的辅助流动管线或用于有助于被连接部件之间的连接的连接器。此外，已知的连接器或连接器系统没有面临涉及钻铤、钻井泥浆、空间限制和恶劣的钻井问题的钻井工具的另外的复杂问题。