用于檢測在油井結(jié)構(gòu)中的管連接件的裝置和方法
【專利說明】用于檢測在油井結(jié)構(gòu)中的管連接件的裝置和方法
【背景技術(shù)】
[0001] 1 ?技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明整體上涉及鉆井，并且尤其涉及一種用于在井結(jié)構(gòu)內(nèi)檢測管接頭的裝置和 方法。
[0003] 2.相關(guān)領(lǐng)域的描述
[0004] 在油氣生產(chǎn)中，井通過位于井孔內(nèi)的外部套管被形成并且可以任選地由水泥圍 繞。井可以繼而包括用于在井中作業(yè)或生產(chǎn)的采油管或工具。由于井內(nèi)的、來自從油氣產(chǎn) 層提取的油氣的潛在高壓，許多類型的關(guān)閉閥、套管和其它用于隔離和控制進口的裝置，比 如，通過非限制性示例，眾所周知的采油樹或者不壓井鉆機。
[0005] 井結(jié)構(gòu)可以包括用于關(guān)閉或者另外地根據(jù)使用者意愿完全地或部分地密封井口 的關(guān)閉閥。特別地，對于這樣的閥門的通用設(shè)計為管道閘板，該管道閘板使用沿著垂直于井 孔的平面可移動的一對相對的閘板。閘板可以通過活塞等沿著板移動，并且是可操作的以 從井的中央通道移出或者被擠壓在一起來密封井。閘板可以是全封型或剪切型以完全地密 封井，或是管道閘板型，其中當兩個閘板被擠壓在一起時，兩個閘板各自包括大小適于管道 經(jīng)其穿過的半圓孔。這樣的管道閘板被普遍地使用在不壓井鉆機中，以在鉆頭或采油管周 圍密封，以及在管道閘板下方將井與外部環(huán)境隔離，同時允許鉆頭或采油管保持在井內(nèi)或 被拔出或插入井內(nèi)。
[0006] 通常油氣井存在的一個困難是，難于測定工具或采油管上的接頭的位置。這樣的 管柱一般由多個通過螺紋連接件被彼此連接的頭尾相接的管道形成。傳統(tǒng)地，這樣的螺紋 連接件被置于各自端部并且設(shè)置被強化的管道放大部，從而提供被工具等抓持的更大更強 的管道部分。這樣的工具接頭比管道其余部分具有更大的截面。不利地，工具接頭的這樣 放大的直徑可能干擾管道閘板的正當操作，當至少一個閘板被設(shè)置用于抑制壓力時，管道 閘板在這樣的工具接頭位置或者在拔出或插入管道時試圖閉合。這樣的事件一般被稱為起 鉆，其可能造成工具接頭被拉動或推動至閉合的管道閘板中從而損壞管道和/或管道閘板 的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，公開了一種用于測定井結(jié)構(gòu)內(nèi)金屬物體外徑的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括：能與井結(jié)構(gòu)排成一線連接的筒管，主體具有中心孔和外表面，該中心孔沿著對 應于所述井結(jié)構(gòu)的中心孔的中心軸線穿過主體，所述筒管包括從所述外表面徑向向內(nèi)延伸 的多個盲孔。該系統(tǒng)進一步包括至少一個鐵磁體以及至少一個傳感器，該鐵磁體能夠被置 于所述多個盲孔之一中，各個所述鐵磁體具有位于其端部的磁體，該傳感器與至少一個所 述鐵磁體相關(guān)，所述至少一個傳感器是可操作的，以輸出表示位于所述中心孔內(nèi)的所述金 屬物體的直徑的信號。
[0008] 所述磁體可以包括稀土磁體。所述磁體可以包括電磁體。所述鐵磁體可以包括套 筒。所述鐵磁體可以包括實心圓柱體。所述磁體可以位于所述鐵磁體的、鄰近所述筒管的 中心孔的端部。所述磁體可以位于所述鐵磁體的、遠離所述筒管的中心孔的端部。
[0009] 所述傳感器可以位于所述鐵磁體的、鄰近所述筒管的中心孔的端部。所述傳感器 可以位于所述套筒內(nèi)。
[0010] 所述筒管可以包括穿過所述筒管平行于所述中心軸線延伸筒管的多個連接孔。所 述盲孔可以位于所述連接孔之間。所述筒管可以由大致非磁性合金形成。所述筒管可以由 鎳-鉻基合金形成。所述至少一個傳感器各自可以包含霍爾效應傳感器。
[0011] 至少一對盲孔可以通過橋接桿被彼此連接。第一對所述盲孔可以位于所述主體的 相對側(cè)。所述橋接桿可以包括在所述至少一對盲孔的所述套筒之間延伸的管狀元件。所述 橋接桿可以包括在所述至少一對盲孔的所述套筒之間延伸的實心元件。所述橋接桿可以由 鐵磁性材料形成。
[0012] 該系統(tǒng)可以進一步包括顯示器，該顯示器是可操作的，以從所述至少一個傳感器 接收所述輸出信號，并且為用戶顯示指示所述中心孔內(nèi)的所述金屬物體的寬度的輸出。
[0013] 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明的其他方面和特征，在結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施 例的后續(xù)描述后將會變得明顯。
【附圖說明】
[0014] 在說明本發(fā)明的實施例的附圖中，類似的附圖標記表示在各個視圖中的相應部 件。
[0015] 圖1是鉆井的頂部端部截面圖，該鉆井具有外部套管和位于其中的采油管，且設(shè) 有用于檢測管接頭位置的裝置；
[0016] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于檢測管接頭位置的裝置的立體圖；
[0017] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于檢測管接頭位置的裝置的分解圖；
[0018] 圖4是圖3中的裝置沿著線4-4所得的截面圖；
[0019] 圖5是圖3中的裝置沿著線5-5所得的截面圖；
[0020] 圖6是顯示輸出的示意圖，該輸出示出了在工具接頭被傳遞通過其時，通過圖3中 的裝置的傳感器產(chǎn)生的電壓；
[0021] 圖7是可選實施例的用于發(fā)送管接頭位置的裝置沿著線5-5所得的截面圖。
【具體實施方式】
[0022] 參考圖1，位于土壤地層6的鉆井8內(nèi)的井組件，其由10概括地表示。井組件包括 具有頂部凸緣14的井套管12,頂部凸緣14被固定到管道閘板16或任何其他所需的井口設(shè) 備。值得欣賞的是，本裝置可以被置于井內(nèi)的任何位置，且本裝置比如為，在非限制性的示 例中，套管、不壓井設(shè)備、防噴器或任何其它井裝置。同樣值得欣賞的是，然而為清晰起見， 只有單個管道閘板被顯示在圖1中，值得欣賞的是，許多裝置將包括不止一個井口構(gòu)件。如 圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，井組件包括由20概括地表示的用于檢測管接頭的 裝置，以及位于其上的一個或多個頂部管道、井構(gòu)件或其它設(shè)備18。生產(chǎn)或工具管柱15位 于套管內(nèi)并且沿其自身包括多個工具接頭17。
[0023] 該裝置20檢測工具接頭17的存在，并且輸出信號到顯示器80,從而指示用戶工具 接頭17位于裝置20內(nèi)，以便允許用戶使生產(chǎn)或工具管柱15在套管12內(nèi)前進預定距離，從 而防止一個管道閘板16或其它的井口設(shè)備接合在工具接頭上。
[0024] 參考圖2,裝置20包括其中具有多個傳感器孔40的主體22,每個傳感器孔40均 適于在其中接收套筒和傳感器。主體22包括環(huán)形或環(huán)狀的筒管，該筒管分別具有內(nèi)表面24 和外表面26,并且分別在頂部表面28和底部表面30之間延伸。如圖1中所示，內(nèi)表面24 和外表面26為圍繞筒管22的中心軸線32的基本圓柱形。內(nèi)表面24界定穿過其延伸的中 心通道34,其大小和形狀適于對應套管12的內(nèi)部。如圖2和4中所示，頂部和底部表面沿 著垂直于軸線32的平面基本是平坦的，并且任選地可以包括在其周圍環(huán)形地延伸的密封 槽35,用以容納密封圈，如現(xiàn)有技術(shù)所公知的那樣。
[0025] 筒管22包括沿著平行于中心軸線32的軸線穿過筒管在頂部表面28和底部表面 30之間延伸的多個螺栓孔36。螺栓孔36被用于穿過緊固件，比如如圖1中所示的穿過螺 栓孔的螺栓38,以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所公知的方法，將筒管套筒排成一線地固定到井組件10的 其它構(gòu)件。
[0026] 筒管22也包括從外表面26延伸進入其中的傳感器孔40。如本文所示，傳感器孔 40是在筒管內(nèi)以比從外表面26到內(nèi)表面24的距離小的距離延伸到底部深度的盲孔。這 樣，傳感器孔40將在傳感器孔40和中心通道34之間的提供在圖4中以42概括地表示的 擋壁，從而保持由筒管22提供的密封。根據(jù)已知方法，擋壁42可以具有被選擇為提供筒管 的足夠的爆裂強度的厚度。任選地，傳感器孔40可以完全地延伸穿過筒管直至內(nèi)表面24。 參考圖5,螺栓孔36可以繞筒管被等間隔的設(shè)置，其中傳感器孔在螺栓孔之間的位置延伸 穿過筒管。如圖5中所示，然而也可以采用其它的定位，傳感器孔40可以沿垂直于中心通 道的軸線32的公共平面圍繞中心通道34排列。
[0027] 筒管22可以在頂部表面28和底部表面30之間具有任意的深度，這對于容納傳感 器孔40是必要的。在非限制性的示例中，筒管可以具有在3.5和24英寸（89和610mm)之 間的深度，大約4英寸（102mm)的深度被發(fā)現(xiàn)是尤其有益的。另外地，筒管將被選擇為具有 對應它被用于的套管12的內(nèi)通道的內(nèi)表面24的內(nèi)徑，和為傳感器孔40提供足夠的深度的 外表面26直徑。在實踐中發(fā)現(xiàn)，大于內(nèi)徑的、在4和12英寸（102和305mm)之間的外徑是 有益的。筒管22可以由非磁性材料形成，比如，在非限制性示例中，為鎳-鉻基合金，例如 由特殊金屬公司制造的丨ncon