[发明专利]用于在提取地层流体的井中进行无缆双向数据传输和稳定流体连续循环的管以及包括所述管中的至少一个管的管柱

说明书

一种用于在提取地层流体的井中进行无缆双向数据传输和稳定流体连续循环的管(50)，管包括：中空管状体(51)，其在长度上沿着纵向方向X延伸且构造成在端部处与相应的钻管或完井管(11)联接；与管状体(51)相关联且能够连接至管状体(51)外侧的泵送系统(40)的径向阀(52)；与管状体(51)相关联的轴向阀(53)；与管状体(51)相关联的通信模块(20)，通信模块包括选自发射金属板(21)、接收金属板(22)和收发器金属板(35)中的至少一个金属板；电子处理和控制单元(23)，其配置成用于对待借助于至少一个金属板(21、35)发射的信号或者借助于至少一个金属板(22、35)接收的信号进行处理；一个或更多个供电电池(24)，其用于向金属板(21、22、35)及电子处理和控制单元(23)馈电。

技术领域

本发明涉及用于在提取地层流体的井中进行无缆双向数据传输和稳定流体连续循环的管，所述地层流体例如为碳氢化合物。

本发明还涉及包括所述管中的至少一个管的管柱。

背景技术

用于提取地层流体的井可以与具有大致圆形截面的管道相似，或者换句话说，与长管线相似。

如已知的，旋转钻井涉及使用钻管柱以用于将旋转运动传递至钻头且涉及将稳定流体穿过同一管柱泵送到井中。

管柱通常包括以连续的方式彼此连接的多个钻管，特别地，管通常被分成三个一组并且每三个管的组通常被称为立架。

自从这种类型的钻井的概念出现以来，每当在柱中必须填加新的管或其他元件时，都会出现泵送过程中断的问题。可从其中流体进入到井中的泵送被中断的时刻起识别直到进入到井中的泵送动作再继续为止的这一过渡时期一直被认为是一关键时期。该临界状态一直保持，直到在流体进入到井中的泵送被中断之前存在的状态已经重新建立为止。

在钻柱中的元件插入并连接或者断开连接的过程期间，流体进入到井中的循环中断可能会导致以下缺点：

-在井中由循环引起的动态压力失效，并且动态压力对常规定义的ECD(等效循环密度)的影响被降低；

-在井底处引起的动态压力被调零，从而有利于层状流体潜在地进入到井中(井涌)；

-随着循环的再继续，最易受影响的地层可能会出现恼人的过载，或在较弱的地层中出现潜在的循环损失；

-在垂直度高的井中，钻屑的畅通和快速沉降可能会导致钻柱(BHA)的机械抓持状况；

-在存在大倾角井、大位移井和水平开发井的情况下，钻屑有时间停留在孔的下部部分上，因此，当钻井重新开始时，在插入新的管之后，钻头被迫使在能够再次到达原始地层之前对沉积在井底处的岩屑床进行重钻。

为了克服以上提到的缺点，构思是设想在连续管之间插置、更优选地在连续立架之间插置下述管：该管相对于普通钻管具有更短的长度并且该管配备有用于连续循环的阀系统。

专利US 7,845,433B2描述了用于连续循环的管的实施方式，该实施方式允许保持泵送不间断地进行，并且因此允许在用于实现将新的管添加到管柱中所需的所有操作步骤期间使井中的流体循环以便钻至更大的深度。

此外，在不同的钻井阶段期间，并且特别地在用于在管柱中更换或添加管的阶段期间，必须从定位在井底处和/或沿着整个管柱定位的传感器实时地接收数据。

目前已知了用于从井底以及向井底、更具体地从井底设备以及向井底设备进行双向数据传输的各种系统，该井底设备在下文中被称为“井下工具”。当前系统主要基于：

-所谓的“泥浆脉冲发生器”类型的技术，其基于在所有钻井操作期间通过井中所存在的钻井流体以规定顺序所产生的压力脉冲的传输；