CN101397890A - 用于井眼中的设备管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于井眼中的设备管柱，包括：多个具有第一端和第二端的启动模块，以及将在井下启动的容纳装置。根据本发明的设备管柱也包括多个起爆器模块，至少一个起爆器可操作地连接到各启动模块并可寻址。各起爆器模块可以包括安全起爆器，当起爆器模块被寻址时，所述起爆器启动枪模块中的聚能射孔弹的点火，所述安全起爆器可操作地连接到所述枪模块。提供无线发射器，所述无线发射器可操作地连接到设备管柱中并与设备管柱一体，用于发射信号来对设备管柱终端任何起爆器模块寻址。根据本发明的设备管柱在射孔操作中特别有用。

Description

用于井眼中的设备管柱

技术领域

本申请涉及一种用于井眼中的设备管柱(apparatus string)，所述设备管柱例如可以包括射孔柱。

背景技术

为了改进从地下地层采集的目的，射孔枪典型地降低到井眼中，所述井眼延伸通过所述地层。射孔枪典型地包括多个枪部分，每个枪部分包括多个径向取向的聚能射孔弹，所述射孔弹被引爆以在靠近井眼的地层中形成射孔。这些聚能射孔弹可以例如放置在沿着射孔枪的每个枪部分的纵向轴线延伸的螺旋形螺线上的点处。

在钢丝枪中，存在两种金属丝，所述金属丝沿着枪柱的长度前进。这些金属线中的一个是连接到正或者负电压的通电电线或者带电电线，另一个线是接地线。这些线将安置在地表处或者附近的电流和电压源连接到射孔枪的主体中的电动雷管。电动雷管是这样的设备：所述设备启动弹药导火线，所述导火线包括爆炸索，所述设备接着启动聚能射孔弹，所述聚能射孔弹将对井射孔并允许在地层中的储层和井眼之间流动。用于射孔枪柱的典型的启动系统通常在一个柱中运行几个枪时、也需要弹药从一个枪行进到另外一个枪。

金属线的存在不仅减小了用于聚能射孔弹的枪中的空间量而且也增加了需要加载枪所需的时间量。如果线被夹紧或者在加载或者输送过程期间短路(short out)，所述线必须被替换且重新安装在枪中，这也增加了加载所必须的时间。

典型地，除了雷管之外的射孔枪的部件在一个位置组装，然后运到第二位置，在所述第二位置，将进行射孔操作。在那第二位置处，在加载管中开口一个端口，且安装雷管。例如，所述雷管可以是SECURETM雷管，所述SECURE^TM雷管由本发明的受让人提供，且该雷管包括可寻址开关、点火组件(fireset)和起爆器。因此，在发生射孔的位置处的雷管组件的安装涉及在非常小的空间中连接多个线。雷管的安装也需要使用安全管，在将雷管连接到加载管中的布线之前、雷管放入所述安全管中。

通常，射孔柱将包括多个射孔枪。在这样的柱中的枪的启动通常将从最下枪部分到最顶部的枪部分。例如，如果射孔柱具有三个枪部分且中间的部分首先启动，中间部分的启动将破坏中间部分中的线，且地表和最下枪部分之间的通信变得不再可能。

包括不需要线或者弹药来运行通过射孔柱中的每个枪的安全系统的设备将对射孔操作的效率、服务质量和安全带来相当的益处。同样，不需要在射孔位置处安装爆炸装置的射孔柱对于效率和安全都是有益的。此外，其中枪部分可以以任何顺序被启动的射孔柱将是有益的。

上述提及的许多问题已经被本发明的实施例所解决。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种设备管柱，所述设备管柱包括作为设备管柱的组成部分的无线发射器。根据本发明的设备管柱还包括无线启动系统，所述无线启动系统可以从前述的无线反射器接收命令。

在一个实施例中，提供了用于井眼中的设备管柱，所述设备管柱包括多个启动模块(activation module)。每个启动模块具有第一端和第二端，并包括将在井下启动/起爆(activate/initiate)的装置。根据本发明的设备管柱还包括多个电池操作的可寻址起爆器，至少一个起爆器可操作地连接到每个启动模块以当寻址到所述起爆器时、启动/起爆所述启动模块中的装置。提供与设备管柱一体形成的无线发射器。所述无线发射器从地表接收命令并发射信号来以任何顺序对设备管柱中的起爆器寻址。

在一个实施例中，所述起爆器可操作地连接到每个启动模块的第一端，而在另一实施例中，起爆器可操作地连接到每个启动模块的第二端。在再一实施例中，起爆器可操作地连接到每个启动模块的第一端和第二端。

在又一实施例中，所述设备管柱的启动模块中的装置从射孔枪、设定工具、倾倒水泥的设备、传感器和推进装置所构成的组中选择。但是，根据本发明的设备管柱不限于这样的装置并可以利用任何在井下需要起爆/启动的装置。

在本发明的一个实施例中，根据本发明的设备管柱包括具有多个枪模块的射孔柱。每个枪模块具有第一端和第二端，并包括多个聚能射孔弹，所述聚能射孔弹分布在枪模块中的分开的位置处，并通过爆炸索互连。根据本发明的设备还包括多个电池操作的、可寻址的起爆器模块，至少一个起爆器模块可操作地连接到每个枪模块。根据本发明的起爆器模块包括需要将起爆器模块组装到枪模块的所有安全特征。当特定的起爆器模块被寻址时，该模块中的安全起爆器被启动，这启动了枪模块中的聚能射孔弹的点火，被寻址的起爆器模块可操作地连接到所述枪模块。

根据本发明的设备还包括无线发射器，所述无线发射器可操作地连接到射孔柱并与所述射孔柱一体形成，用于发射信号来对射孔柱中的任一起爆器模块寻址。

在一个实施例中，起爆器模块可操作地连接到每个枪模块的第一端，同时在第二实施例中，起爆器模块可操作地连接到各枪模块的第二端。在再一实施例中，起爆器模块可操作地连接到射孔柱中的各枪模块的第一端和第二端。

射孔柱中的起爆器模块中的安全起爆器可以例如是EFI或者EBW装置。

根据一个实施例，提供了用于射孔柱中的设备，所述设备在将执行射孔操作的位置之外的位置处组装。所述设备包括具有第一端和第二端的枪模块。所述枪模块包括多个聚能射孔弹和爆炸索，所述聚能射孔弹在分开的间隔上分布，所述爆炸索互连这些聚能射孔弹。电池操作的、可寻址起爆器模块可操作地连接到枪模块的任一端或者两端，且起爆器模块包括电路，所述电路检测、起爆器模块已经被寻址。起爆器模块中的安全起爆器装置在起爆器模块被寻址到时启动，这启动了枪模块中的聚能射孔弹的点火。

所述起爆器模块可以包括安全起爆器，所述安全起爆器是EFI装置或者EBW装置。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的设备的一个实施例的横截面的示意图；

图2是根据本发明的设备的第二实施例的横截面示意图；

图3是根据本发明的设备的第三实施例的横截面示意图；

图4是用于射孔柱中的设备的横截面示意图。

具体实施方式

应该理解，本发明可以利用许多形式和实施例。在下述说明中，描述了本发明的一些实施例，且许多细节得到描述以提供对本发明的理解。但是，普通技术人员应该理解，本发明可以在没有这些细节的情况下实施，且从所描述的实施例的多种变化和修改是可能的。这样，下述的说明只是为了说明而不是为了限制本发明。

如此处所使用，术语“之上”和“之下”、“上”和“下”、“上部”和“下部”、“向上”和“向下”以及其他指示在给定点或者元件之上或者之下的相对位置的术语用在本说明书中来更清楚地描述本发明的一些实施例。但是，当应用到用于偏斜或者水平的井中的设备和方法时，适当地、这样的术语可以指的是左至右、右至左或者对角关系。

首先参照图1，提供用于井眼中的设备管柱10，包括多个启动模块11、12。所述启动模块中的每个分别具有第一和第二端11a、11b以及12a、12b，并包括在井下将被启动的多个装置13。

在图1中，例如，所述设备管柱10可以包括射孔柱，所述射孔柱包括多个启动模块11、12，每个启动模块11、12包括多个聚能射孔弹13，所述聚能射孔弹13在枪模块中在分开的位置上分布，并通过爆炸索14互连。

仍然参照图1，所述设备管柱10具有多个电池操作的、可寻址起爆器15、16，至少一个起爆器15、16可操作地连接到每个启动模块11、12。起爆器15、16可以可选地接收通过井流体或者除了前述的线结构之外的其他井部件传递的电力。例如，电流可以通过井套管或者向井下延伸的其他导电部件传输。起爆器15、16中的每个可以具有唯一的地址，且当起爆器中的一个(例如15)被寻址时，所述装置的启动在被寻址的起爆器被可操作地连接到其上的启动模块11中发生。例如，当设备管柱10包括射孔柱时，起爆器15的寻址导致启动模块11中的聚能射孔弹13的启动，起爆器15可操作地连接到所述启动模块11。引爆剂(未示出)可以有利地连接在起爆器15、16和启动模块之间，引爆剂与启动模块连接以协助爆炸。每个起爆器15、16可以具有安全起爆器装置，所述安全起爆器装置可以例如是EFI或者EBW装置。

所述设备管柱10可以具有无线发射器17，所述无线发射器17可操作地连接到设备管柱10的组成部分。无线发射器17可以从地表通过通信介质19接收通信信号，并可以用于对将被启动的起爆器模块寻址。这样的命令可以例如通过压力、流动张力、声学或者电磁信号来传递。

例如，当本发明的设备管柱10包括射孔柱时，无线发射器17可以接收识别将被启动的启动模块的命令。假设启动模块11将被启动，无线反射器17可以接收和发射对起爆器15寻址的信号。所述起爆器15的寻址可能导致其中的安全起爆器装置的启动，这反过来启动了启动模块11中的爆炸索14，由此对枪模块11中的聚能射孔弹13点火。相似地，无线发射器17可以对起爆器16寻址。这可能导致反过来启动所述启动模块12中的爆炸索14的起爆器16中的安全起爆器的启动，由此对容纳在其中的聚能射孔弹13点火。

当设备管柱10是射孔柱时，优选地，爆炸线或者炸药没有在相邻的枪模块之间延伸。同样，配置所述设备管柱10和相关的装置从而包含在射孔柱中的枪模块可以以任何顺序启动、这是有利的。同样，起爆器16可以配置成在枪模块11、12之间提供压力阻挡件。

图1显示了起爆器15被可操作地连接到启动模块11的第一端11a，起爆器16连接到启动模块12的第一端12a。在可选的实施例中，起爆器15、16可以可操作地分别连接到启动模块11、12的第二端11b、12b，如图2中所示。在再一实施例中，起爆器15、16可以分别连接到启动模块11、12的两端，如图3中所示。

除了射孔枪之外，此处所描述的特征也可以应用到设定工具、倾倒水泥的设备和推进装置或一旦所述设备管柱10处于井下时任何需要启动的其他装置。

现在参照图4，多个模块40可以在第一位置组装，所述第一位置不是将执行射孔操作的地方。每个模块40可以是如上所述的枪部分11，起爆器模块15连接到枪部分11，也如上所述。一旦组装，模块40可以安全的传输到将执行射孔操作的地方，由此减轻在那个点安装雷管的需要。

Claims (23)

1.一种用于井眼中的设备管柱，包括：

无线发射器，所述无线发射器是所述设备管柱的组成部分。

2.根据权利要求1所述的设备管柱，还包括无线启动系统，所述无线启动系统从所述无线发射器接收命令，并启动所述井眼中的装置。

3.一种用于井眼中的设备管柱，包括：

多个启动模块，每个所述启动模块具有第一端和第二端，并包括将在井下启动/起爆的装置；

多个电池操作的可寻址起爆器，至少一个起爆器可操作地连接到每个启动模块以当寻址到所述起爆器时、启动/起爆所述启动模块；和

无线发射器，所述无线发射器与设备管柱一体形成，所述无线发射器从地表接收信号，且发射信号来对设备管柱中的起爆器寻址。

4.根据权利要求3所述的设备管柱，其中所述启动模块中的装置从射孔枪、设定工具、倾倒水泥的设备和推进装置所构成的组中选择。

5.根据权利要求3所述的设备管柱，其中所述起爆器可操作地连接到每个启动模块的第一端。

6.根据权利要求3所述的设备管柱，其中起爆器可操作地连接到每个启动模块的第二端。

7.根据权利要求3所述的设备管柱，其中起爆器可操作地连接到每个启动模块的第一端和第二端。

8.根据权利要求3所述的设备管柱，其中每个起爆器包括EFI装置。

9.根据权利要求3所述的设备管柱，其中每个起爆器包括EBW装置。

10.一种射孔柱，包括：

多个枪模块，每个枪模块具有第一端和第二端，并包括多个聚能射孔弹和互连所述聚能射孔弹的爆炸索；

多个起爆器模块，至少一个起爆器模块可操作地连接到每个枪模块，每个所述起爆器模块可寻址，且包括安全起爆器，当寻址到所述起爆器模块时，所述安全起爆器启动枪模块中的聚能射孔弹的点火，起爆器模块可操作地连接到所述枪模块；和

无线发射器，所述无线发射器可操作地连接到射孔柱并与所述射孔柱一体形成，用于发射信号来选择射孔柱中的起爆器模块。

11.根据权利要求10所述的射孔柱，其中所述起爆器模块可操作地连接到各枪模块的第一端。

12.根据权利要求10所述的射孔柱，其中起爆器模块可操作地连接到各枪模块的第二端。

13.根据权利要求10所述的射孔柱，其中起爆器模块可操作地连接到各枪模块的第一端和第二端。

14.根据权利要求10所述的射孔柱，其中所述起爆器模块是用电池操作的。

15.根据权利要求10所述的射孔柱，其中每个起爆器模块中的安全起爆器是EFI装置。

16.根据权利要求10所述的射孔柱，其中每个起爆器模块中的安全起爆器是EBW装置。

17.一种用于射孔柱中的设备，所述设备在射孔位置之外的位置处组装，所述设备包括：

枪模块，具有第一端和第二端，并包括多个聚能射孔弹和互连所述聚能射孔弹的爆炸索；

起爆器模块，所述起爆器模块可操作地连接到枪模块的一端，每个所述起爆器模块包括：(i)用于对起爆器模块寻址的电路；和(ii)安全起爆器，当寻址到所述起爆器模块时，将起爆信号提供到枪模块中的所述爆炸索。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述起爆器模块可操作地连接到每个枪模块的第一端。

19.根据权利要求17所述的设备，其中所述起爆器模块可操作地连接到所述枪模块的第二端。

20.根据权利要求17所述的设备，还包括第二起爆器装置，所述第二起爆器装置可操作地连接到所述枪模块的另一端。

21.根据权利要求17所述的设备，其中所述起爆器模块是用电池操作的。

22.根据权利要求17所述的设备，其中所述起爆器模块中的安全起爆器是EFI装置。

23.根据权利要求17所述的设备，其中所述起爆器模块中的安全起爆器是EBW装置。

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