CN104832159A - 耐高温连通装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐高温连通装置，包括隔热保温筒、第一吸热装置、第二吸热装置和连通仪器，隔热保温筒呈筒状，具有中空的内腔，其上端为敞口端，其下端为封闭端；第一吸热装置设置在内腔的上端，并与隔热保温筒的内壁贴合；第二吸热装置设置在内腔的底端，并与隔热保温筒的内壁贴合，第一吸热装置与第二吸热装置之间形成密闭的保温仓；连通仪器设于保温仓内。其中，隔热保温筒能起到隔热和保温的作用，第一吸热装置和第二吸热装置能将进入保温仓内的热量吸收储存，从而使得保温仓内的温度维持在连通仪器能承受的温度，不会受到深井内高温的影响，实现在深井环境下进行连通作业的目的。

Description

耐高温连通装置

技术领域

本发明涉及钻采工程技术领域，尤其是一种能用于高温深井的连通作业的耐高温连通装置。

背景技术

在钻井过程中，需随时测量井眼轨迹参数。常用的MWD(Measure While Drilling)仪器可为定向井工程师提供井斜、方位等参数，但都存在一定误差，一般而言，目前国内使用的MWD方位误差约为±1.5°，井斜误差约为±0.2°，当井距超过500m、靶区直径小于1m时，依靠这种精度是无法实现准确中靶的。

井下连通仪器为一种测量定位装置，主要是测量钻头与目标靶点间的方位和距离偏差，给钻井工程师提供必要的信息，指导钻进操作，最终使水平井准确钻进至目标点，由于连通仪器着重测量近靶点距离和方位，克服了MWD产生累计误差的固有缺陷，连通仪器的偏差并不依赖于井距，因此其靶区直径可低至0.3m，使用连通仪器可以将中靶率极大地提高，并且可大大节约钻井成本。

由于我国绝大多数地区的地温梯度都在3-5℃/100m，在石油钻井中随着井深的增加，井底温度也相应升高。现有的连通仪器的耐温上限是85℃，虽然在垂深2800米以内的大多数浅井下都能正常工作，但是如果在垂深超过2800米的深井内就不能使用了。目前国内越来越多的深井连通，井底温度大多在100℃-160℃之间，现有的常温连通仪器无法适应这样的高温。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温连通装置，以克服现有常温连通仪器无法在高温深井内工作的缺陷。

为达到上述目的，本发明提出一种耐高温连通装置，所述耐高温连通装置包括：隔热保温筒，呈筒状，具有中空的内腔，其上端为敞口端，其下端为封闭端；第一吸热装置，设置在所述内腔的上端，并与所述隔热保温筒的内壁贴合；第二吸热装置，设置在所述内腔的底端，并与所述隔热保温筒的内壁贴合，所述第一吸热装置与所述第二吸热装置之间形成密闭的保温仓；连通仪器，设于所述保温仓内。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述耐高温连通装置还包括：外筒，呈中空的筒状，其上端为敞口端，其下端为封闭端，所述外筒套设在所述隔热保温筒外；转换接头，设置在所述外筒的敞口端，所述转换接头包括用于连接电缆的电缆连接头，以及一端连接所述电缆连接头、另一端伸入所述保温仓内并与所述连通仪器接触的杆状导体。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述隔热保温筒的内腔中还设有隔热装置，所述隔热装置位于所述第一吸热装置上方，并位于所述转换接头下方。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述隔热装置包括：隔热套，呈环形，并套设于所述隔热保温筒内，所述隔热套下端抵靠所述第一吸热装置；上端头，罩设于所述隔热套的上端部；下端头，呈环形，并套设于所述隔热套的下端内。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述转换接头还包括柱状的本体，所述本体密封套接于所述外筒的敞口端内，所述电缆连接头连接在所述本体上方，所述本体内设有沿轴向贯穿的中心孔，所述导体由所述电缆连接头延伸至所述保温仓内，并依次穿过所述中心孔、所述隔热装置、以及所述第一吸热装置。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述导体包括依次连接的第一导体、弹性元件和第二导体，所述第一导体的上端与所述电缆连接头相连接，所述第二导体的下端与所述连通仪器相接触，所述弹性元件穿设于所述本体的中心孔内。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述本体与所述导体之间套设有绝缘管，所述隔热装置与所述导体之间套设有热缩管。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述连通仪器为磁信号接收探管。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述隔热保温筒包括间隔设置的外层和内层，所述外层与所述内层之间具有真空的环形空间。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述外层为钛合金层，所述内层为无磁不锈钢层。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述第一吸热装置和所述第二吸热装置均包括中空的外壳、以及设于所述外壳内的多晶硅层和/或锡箔纸层。

如上所述的耐高温连通装置，其中，所述隔热装置内设有玻璃纤维层和/或石棉层。

本发明的耐高温连通装置的特点和优点是：

1、本发明的耐高温连通装置，在连通仪器外设置了隔热保温筒，以隔绝外界的高温，阻止热量进入，另外，还在隔热保温筒内设置了分别位于连通仪器两侧的第一吸热装置和第二吸热装置，以将连通仪器附近的热量吸收储存，从而使连通仪器处于能承受的温度环境中，不受外界高温环境的影响，保证连通仪器在高温深井下正常工作，另外，通过设置隔热保温筒、第一吸热装置和第二吸热装置，还可对连通仪器起到抗压、防震的保护作用，防止连通仪器在井下受到损伤。

2、本发明的耐高温连通装置，结构紧凑、强度高、安全可靠。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的耐高温连通装置的示意图。

主要元件标号说明：

1  外筒

2  隔热保温筒       21 保温仓

22 盖体             23 端头

3  第一吸热装置     31 连接头

4  第二吸热装置

5  隔热装置         51 隔热套

52 上端头           53 下端头

6  转换接头         61 本体

62 电缆连接头       63 第一导体

64 弹性元件         65 第二导体

66 第一绝缘管       67 第二绝缘管

7  尾管

8  橡胶罩

9  热缩管

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中形容词性或副词性修饰语“上”、“下”等的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。

现有的常温连通仪器只能在温度低于85℃的浅井下使用，而高温深井内的温度一般为100℃-160℃，为使连通仪器适应高温深井的需要，发明人对现有连通仪器加以改进，研发出本发明的耐高温连通装置。

如图1所示，本发明的耐高温连通装置包括隔热保温筒2、第一吸热装置3、第二吸热装置4和连通仪器。隔热保温筒2呈筒状，其具有中空的内腔，隔热保温筒2的上端为敞口端，隔热保温筒2的下端为封闭端；第一吸热装置3设置在内腔的上端，并与隔热保温筒2的内壁贴合；第二吸热装置4设置在内腔的底端，并与隔热保温筒2的内壁贴合，第一吸热装置3与第二吸热装置4之间形成密闭的保温仓21，连通仪器设于保温仓21内。其中隔热保温筒2能起到隔热和保温的作用，将热量隔绝在保温仓21外，第一吸热装置3和第二吸热装置4能将进入保温仓21内的热量吸收储存，从而使得保温仓21内的温度维持在连通仪器能承受的温度或温度范围，不会受到深井内高温的影响，使连通仪器在深井内也可以正常工作，从而实现在深井环境下进行连通作业的目的。另外，通过使保温仓内的温度在测量期间始终保持在一个较恒定的温度范围，可避免由于温度大幅波动对连通仪器的测量造成不良影响，保证测量期间信号传输的稳定性，有助于提高连通仪器测量的准确性和可靠性，从而利于提高中靶率。

其中，设于保温仓21内的连通仪器具体例如为磁信号接收探管。

在一个较佳的实施例中，隔热保温筒2包括间隔设置的外层(或外筒)和内层(或内筒)，外层与内层(图未示出)之间具有真空的环形空间，通过设置真空的环形空间，可以降低热传导，有效提高隔热保温筒的保温性能。在实施时，例如可采用真空泵从隔热保温筒2底部抽真空，尾管7为抽真空后形成的真空尾管，为缓解和吸收尾管7与外筒1接触产生的震动，在尾管7与外筒1的底壁之间还可设置橡胶罩8，以减轻对连通仪器的震动干扰。

优选地，外层为钛合金层，或者说外层由钛合金材料制作而成，其中的钛合金例如为TC4钛合金，外层采用钛合金材料，不会影响连通仪器的磁信号接收，利于磁信号的传导，而且钛合金材料的抗压能力强，利于提高装置的强度；内层为无磁不锈钢层，或者说内层由无磁不锈钢材料制作而成，其中的无磁不锈钢例如为316L不锈钢等奥氏体不锈钢，内层采用无磁不锈钢材料，不会对连通仪器造成磁性干扰，保证连通仪器的正常工作，另外其抗压强度较高，在深井环境中可保证安全性。

在另一个较佳的实施例中，第一吸热装置3和第二吸热装置4均包括中空的外壳、以及设于外壳内的多晶硅层和/或锡箔纸层，其中的外壳例如为中空的柱形壳体，外壳内填充有多晶硅和/或锡箔纸，以使第一吸热装置3和第二吸热装置4具有较好的吸热和隔热性能。

另外，第一吸热装置3的底部连接有柱状的连接头31，连接头31的外侧壁具有外螺纹，用于与连通仪器的内螺纹连接，另外，连接头31还可用于在向第一吸热装置3的外壳内填充多晶硅和/或锡箔纸后进行封口。

在如图1所示的实施例中，隔热保温筒2的内腔中还设有隔热装置5，隔热装置5位于隔热保温筒2的敞口端，并且隔热装置5位于第一吸热装置3上方，隔热装置5用于隔热，阻滞热流传递到隔热保温筒2的内腔中，隔热装置5与隔热保温筒2配合构成保温仓21的隔热外壳或隔热保护屏障。

在一个可行的技术方案中，隔热装置5包括隔热套51、上端头52和下端头53。隔热套51呈环形，并套设于隔热保温筒2内，隔热套51下端抵靠第一吸热装置3；上端头52罩设于隔热套51的上端部，用于保护隔热套51，防止隔热套损伤，上端头52包括覆盖于隔热套51上端部的板状盖体、以及连接在盖体底部的环形凸部，环形凸部套设于隔热套51内，并与隔热套51相连接，例如环形凸部与隔热套51通过螺钉相连接；下端头53呈环形，并套设于隔热套51的下端内，下端头53与隔热套51例如通过螺钉相连接，下端头53下端抵靠第一吸热装置3，还可与第一吸热装置相连接，下端头53同样能保护隔热套51，防止隔热套51受到损伤。

优选地，隔热装置5内设有玻璃纤维层和/或石棉层，或者说隔热装置5内填充有玻璃纤维和/或石棉，以使隔热装置具有较好的隔热性能。

具体是，隔热套51的中空内腔中设有玻璃纤维层和/或石棉层，或者说隔热套5的中空内腔中填充有玻璃纤维和/或石棉。

如图1所示，耐高温连通装置还包括外筒1和转换接头6，外筒1呈中空的筒状，外筒1上端为敞口端，外筒1下端为封闭端，外筒1套设在隔热保温筒2外，以对内部的连通仪器起到抗压保护作用，避免连通仪器在井下受到损坏；转换接头6设置在外筒1的敞口端，转换接头6包括用于连接电缆的电缆连接头62，以及一端连接电缆连接头62、另一端伸入保温仓21内并与连通仪器接触的杆状导体(或称为接触杆)，电缆延伸至地面上，当连通仪器在井下工作时，地面上的供电系统通过电缆和导体将电压输送给连通仪器。

再如图1所示，转换接头6还包括柱状的本体61，本体61密封套接于外筒1的敞口端内，并位于隔热装置5上方，本体61与外筒1例如通过螺纹相连接，电缆连接头62连接在本体61上方，本体61内设有沿轴向贯穿的中心孔，导体由电缆连接头62延伸至保温仓21内，并依次穿过本体61的中心孔、隔热装置5、第一吸热装置3以及连接头31，其中本体61与外筒1配合构成连通仪器、隔热装置、第一吸热装置和第二吸热装置的保护壳，能提高本发明的耐高温连通仪器的抗压强度，同时，本体61还可保护导体不受损伤。

优选地，导体包括依次连接的第一导体63、弹性元件64和第二导体65，第一导体63的上端与电缆连接头62相连接，第二导体65的下端与连通仪器相接触连接，弹性元件64位于本体61的中心孔内，弹性元件64例如为柱形弹簧，通过设置弹性元件64，可减小第二导体65与连通仪器接触所受的冲击力，起到减震作用，同时可保证第二导体65与连通仪器可靠、有效地接触。

为进一步保证第二导体65与连通仪器有效接触，避免接触不良的现象发生，在隔热保温筒2的敞口端设有盖体22，盖体22呈凹形结构，并罩设在上端头52外，且与隔热保温筒2顶端的环形端头23相螺纹连接，不仅可密封隔热保温筒2的敞口端，还能将连通仪器、第一吸热装置3和隔热装置5稳固地定位在隔热保温筒2内，防止由于震动造成第二导体65与连通仪器接触不良。

优选地，本体61与导体之间套设有绝缘管，以起到绝缘作用，防止短路，隔热装置5与导体之间套设有热缩管9，不仅可起到绝缘作用，还可耐高温。

具体是，绝缘管包括第一绝缘管66和第二绝缘管67，第一绝缘管66套设于弹性元件64与本体61之间，起到绝缘作用，第一绝缘管66与弹性元件64之间具有径向间距，以便于弹性元件64的伸缩；第二绝缘管67套设于第二导体65与本体61之间，起到绝缘作用，防止通电时发生短路，还可稳定第二导体65的居中度，第二绝缘管67与本体1之间例如通过轴卡簧固定连接；第二导体65位于隔热装置5内的部分的外部套设有热缩管9，热缩管9不仅具有绝缘作用，而且耐高温。

在一个具体实施例中，本发明的耐高温连通装置包括隔热保温筒2、第一吸热装置3、第二吸热装置4、隔热装置5和连通仪器，其中隔热保温筒2由间隔设置的钛合金外层和无磁不锈钢内层构成，外层与内层之间具有真空的环形空间，第一吸热装置3和第二吸热装置4均包括中空的外壳、以及设于外壳内的多晶硅层和/或锡箔纸层，隔热装置5套设在隔热保温筒的敞口端内，并位于第一吸热装置3上方。此设置能够达到的保温效果为：在48小时的测量时间内保温仓的温度维持在85℃以内的温度范围内；此设置使得本发明的耐高温连通装置在井下测量期间内，保温仓内始终保持工作温度的稳定，例如，连通仪器在井下测量的时间为48小时之内，能承受的温度例如为85℃以下，保温仓能够在测量的开始和测量开始后的40多个小时之内都能有相对恒定的温度，以保证测量过程中信号传输、数据传输或其他工作性能的稳定，从而获得稳定可靠的数据，保证钻井或井下对接的准确性。

本发明的耐高温连通装置能将外界环境的热量与连通仪器隔开，在保障连通仪器正常工作的情况下，外部环境的热量不能进入保温仓内影响连通仪器工作，从而达到在高温深井环境下连通仪器可以正常工作，实现在深井内进行连通作业的目的。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (13)

1.一种耐高温连通装置，其特征在于，所述耐高温连通装置包括：

隔热保温筒，呈筒状，具有中空的内腔，其上端为敞口端，其下端为封闭端；

第一吸热装置，设置在所述内腔的上端，并与所述隔热保温筒的内壁贴合；

第二吸热装置，设置在所述内腔的底端，并与所述隔热保温筒的内壁贴合，所述第一吸热装置与所述第二吸热装置之间形成密闭的保温仓；

连通仪器，设于所述保温仓内。

2.如权利要求1所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述耐高温连通装置还包括：

外筒，呈中空的筒状，其上端为敞口端，其下端为封闭端，所述外筒套设在所述隔热保温筒外；

转换接头，设置在所述外筒的敞口端，所述转换接头包括用于连接电缆的电缆连接头，以及一端连接所述电缆连接头、另一端伸入所述保温仓内并与所述连通仪器接触的杆状导体。

3.如权利要求2所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述隔热保温筒的内腔中还设有隔热装置，所述隔热装置位于所述第一吸热装置上方，并位于所述转换接头下方。

4.如权利要求3所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述隔热装置包括：

隔热套，呈环形，并套设于所述隔热保温筒内，所述隔热套下端抵靠所述第一吸热装置；

上端头，罩设于所述隔热套的上端部；

下端头，呈环形，并套设于所述隔热套的下端内。

5.如权利要求3所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述转换接头还包括柱状的本体，所述本体密封套接于所述外筒的敞口端内，所述电缆连接头连接在所述本体上方，所述本体内设有沿轴向贯穿的中心孔，所述导体由所述电缆连接头延伸至所述保温仓内，并依次穿过所述中心孔、所述隔热装置、以及所述第一吸热装置。

6.如权利要求5所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述导体包括依次连接的第一导体、弹性元件和第二导体，所述第一导体的上端与所述电缆连接头相连接，所述第二导体的下端与所述连通仪器相接触，所述弹性元件穿设于所述本体的中心孔内。

7.如权利要求5所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述本体与所述导体之间套设有绝缘管，所述隔热装置与所述导体之间套设有热缩管。

8.如权利要求1所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述隔热保温筒的内腔中还设有隔热装置，所述隔热装置位于所述第一吸热装置上方。

9.如权利要求1所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述连通仪器为磁信号接收探管。

10.如权利要求1至9任一项所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述隔热保温筒包括间隔设置的外层和内层，所述外层与所述内层之间具有真空的环形空间。

11.如权利要求10所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述外层为钛合金层，所述内层为无磁不锈钢层。

12.如权利要求1至9任一项所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述第一吸热装置和所述第二吸热装置均包括中空的外壳、以及设于所述外壳内的多晶硅层和/或锡箔纸层。

13.如权利要求3至8任一项所述的耐高温连通装置，其特征在于，所述隔热装置内设有玻璃纤维层和/或石棉层。