CN111512020B - 可移除的模块化控制组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可移除的模块化控制组件，该可移除的模块化控制组件包括具有第一端部部分、第二端部部分和中间部分的结构。第一联锁特征部被布置在第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与第一端部部分间隔开的第二端部部分处。至少一个壳体构件包括第一端部节段、第二端部节段和中间节段，该中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳节段。第一端部节段包括能够与第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且第二端部节段包括能够与第二联锁特征部接合的第二联锁元件。至少一个壳体构件被构造成通过中间部分的延长来应变锁定到结构。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月14日提交的美国专利申请号15/811,839的权益，该申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
在资源回收和探测行业中，可将各种工具和传感器结合到管状柱中并运行到钻孔中。工具和传感器可取决于提供控制和/或通信的控件，诸如电子器件、液压装置、传感器等。控件通常布置在安装在凹陷部中的模块中，该凹陷部在工具中提供。安装后，连接并测试控制模块。在成功测试之后，一个或多个控制模块被覆盖并运行到钻孔中。当暴露于钻孔中的温度、压力和流体时，覆盖件或覆盖物向一个或多个控制模块提供保护。安装、测试和包封控制模块在井位维护(周转时间)期间花费时间。因此，本行业将会乐于接受将允许在车间中进行安装和测试以便减少安装和测试时间的系统。
发明内容
一种可移除的模块化控制组件包括具有第一端部部分、第二端部部分和中间部分的结构。第一联锁特征部被布置在第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与第一端部部分间隔开的第二端部部分处。至少一个壳体构件包括第一端部节段、第二端部节段和中间节段，该中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳节段。第一端部节段包括能够与第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且第二端部节段包括能够与第二联锁特征部接合的第二联锁元件。至少一个壳体构件被构造成通过中间部分的延长来应变锁定到结构。
一种资源探测和回收系统包括：第一系统；第二系统，该第二系统包括管状柱；和可移除的模块化控制组件，该可移除的模块化控制组件包括连接到管状柱的结构，该结构包括第一端部部分、第二端部部分和中间部分。第一联锁特征部被布置在第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与第一端部部分间隔开的第二端部部分处。至少一个壳体构件包括第一端部节段、第二端部节段和中间节段，该中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳部分。第一端部节段包括能够与第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且第二端部节段包括能够与第二联锁特征部接合的第二联锁元件。至少一个壳体构件被构造成通过中间部分的延长来应变锁定到结构。
一种构成管状柱的方法包括：将结构的第一端部部分连接到第一管状件；将至少一个壳体构件放置在结构上；将一个或多个控制模块安装在至少一个壳体构件的中间部分中；将结构的第二端部部分连接到第二管状件；以及通过伸长中间部分将至少一个壳体构件接合到结构。
附图说明
现在参见附图，其中在若干附图中类似的元件具有相似的编号：
图1示出了根据示例性方面的包括可移除的模块化控制组件的资源探测和回收系统；
图2示出了根据示例性方面的可移除的模块化控制组件；
图3示出了根据示例性实施方案的一方面的可移除的模块化控制组件的局部拆卸视图；并且
图4示出了根据示例性实施方案的一方面的可移除的模块化控制组件的剖视图。
具体实施方式
根据示例性实施方案的资源探测和回收系统在图1中大体以2示出。资源探测和回收系统2应被理解为包括钻井操作、地层流体的资源开采和回收、CO2封存等。资源探测和回收系统2可以包括第一系统4，该第一系统在一些环境下可以是可操作地并以流体方式连接到第二系统6的地表系统，该第二系统在一些环境下可以是井下系统。第一系统4可以包括协助完井和/或开采工艺的泵8，以及流体存储装置10。流体存储装置10可包含完井液、增产流体或可引入第二系统6中的其他类型的流体。第一系统4还可以包括控制系统12，该控制系统可监测和/或激活一个或多个资源探测和回收操作。
第二系统6可以包括由多个管状件形成的管状柱20，该多个管状件中的一个管状件以21指示，该管状柱示出为延伸到形成于地层26中的井筒24中。井筒24包括环形壁28。管状柱20可以包括可移除的模块化控制组件38。如本文将详述，可移除的模块化控制组件38支撑预连线的、预测试的和/或预校准的一个或多个控制模块，该一个或多个控制模块可用于控制工具、向和从第一系统4传送数据以及其他功能。即，可移除的模块化控制组件38在远离第一系统4定位的第二系统6上提供电子接口。
参见图2至图3，并且继续参见图1，可移除的模块化控制组件38包括联接到支撑结构48的第一壳体构件44和第二壳体构件46，该支撑结构可采用管状件49的形式。虽然示出为包括两个壳体构件，但应当理解，壳体构件的数量可变化。支撑结构48包括第一端部部分54、第二端部部分55和在该第一端部部分和第二端部部分之间延伸的中间部分57。肩部58可邻近第二端部部分55布置。第一壳体构件44围绕中间部分57的第一段(未单独标记)延伸，并且第二壳体构件46围绕中间部分57的第二段(也未单独标记)延伸。支撑结构48还被示出为包括中心通道59。
根据示例性方面，第一多个螺纹60可设置在第一端部部分54处，并且第二多个螺纹61可设置在第二端部部分55处。第一多个螺纹60和第二多个螺纹61可与邻接的管状件建立螺纹连接，因此通过支撑结构48上的肩部(未单独标记)建立夹紧力，该夹紧力保持第一壳体构件44和第二壳体构件46。根据其他方面，第一壳体构件44和第二壳体构件46可直接夹持在邻接的管状件之间。
根据示例性实施方案的一个方面，支撑结构48包括邻近第一端部部分54布置的第一联锁特征部64。第一联锁特征部64可以采取围绕支撑结构48延伸并从该支撑结构径向向外突出的第一环形肋状件66的形式。第二联锁特征部68邻近第二端部部分55布置。第二联锁特征部68可以采取从支撑结构48径向向外延伸的第二环形肋状件70的形式。第一环形肋状件66和第二环形肋状件70可呈现多种轮廓，该多种轮廓包括矩形、梯形等。另外，虽然被示出和描述为凸起的，但是第一环形肋状件66和第二环形肋状件70可构成形成在支撑结构48中的凹陷部。
将继续参考图2和图3对第一壳体构件44的描述，其中应当理解，第二壳体构件46可以包括类似结构。第一壳体构件44包括第一端部节段90、第二端部节段91和在该第一端部节段和第二端部节段之间延伸的中间节段93。中间节段93包括控制模块接纳区96。第一壳体构件44还可以包括从中间节段93延伸的第一对准特征部或第一销100和销101的第二对准特征部。第一销100和第二销101可与其他对准特征部中的对应对准特征部(诸如设置在第二壳体构件46中的第一销接纳器104和第二销接纳器105)接合。第一销100和第二销101可促进第一壳体构件44和第二壳体构件46的所需对准。应当理解，可采用其他形式的对准特征部来提供所需对准。
根据示例性方面，第一壳体构件44在控制模块接纳区96中支撑第一控制模块110和第二控制模块111。应当理解，布置在控制模块接纳区96中的控制模块的数量和位置可变化。还应当理解，控制模块的特定类型可变化，并且可包括电子控制模块、液压控制模块等。第一控制模块110可通过第一模块保持构件114和第二模块保持构件115固定在适当的位置。相似地，第二控制模块111可通过第三模块保持构件116和第四模块保持构件107固定在适当的位置。第一控制模块110和第二控制模块111预连线并电联接到第一电子器件连接器120。第一电子器件连接器120可与第二壳体构件46上的第二电子器件连接器122连接。这样，第一壳体构件44和第二壳体构件46可电连接到彼此。第三电子器件连接器(未示出)可提供到第一系统4的电连结。第四电子器件连接器(也未示出)可提供到另一个控制组件(未示出)的电连结。
参见图4，并且继续参见图1至图3，根据示例性实施方案的一方面，第一壳体构件44包括第一联锁元件124和第二联锁元件125。第一联锁元件124邻近第一端部节段90布置，并且第二联锁元件125邻近第二端部节段91布置。第一联锁元件124的尺寸和形状被设定成接纳第一联锁特征部64。第二联锁元件125的尺寸和形状被设定成接纳第二联锁特征部68。第二壳体构件46可以包括类似联锁元件(未单独标记)。
第一壳体构件44和第二壳体构件46可被构造成远离资源探测和回收系统2。例如，控制模块110和控制模块111以及附加控制模块在被用于例如第一系统4之前，这些控制模块可安装到第一壳体构件44和第二壳体构件46，进行连接和测试。在被构造之后，第一壳体构件44可安装到支撑结构48，其中第一联锁元件124和第二联锁元件125与第一联锁特征部64和第二联锁特征部68连接。可类似地安装第二壳体构件46。第一电子器件连接器120可与第二电子器件连接器122连接，并且可移除的模块化控制组件38可联接到与第一系统4连接的另一个导体(未示出)。
一旦安装到支撑结构48，就可将护盖或套管134安装在第一壳体构件44和第二壳体构件46上方。套管134可通过由到管状件21的连接产生的压缩力保持在适当的位置。也就是说，当第一端部部分54连接到管状柱20时，套管134可被压缩在肩部58和管状件21之间。当然，应当理解，套管134可被压缩在连接到第一端部部分54的管状件和连接到第二端部部分55的管状件之间。即，支撑构件48可形成为不具有肩部58。
此时，支撑结构48可沿穿过第一端部部分54和第二端部部分55的轴线伸长。支撑结构48的伸长使得联锁特征部64、68和联锁元件124、125相互接合，从而形成应变锁定构型。联锁特征部64、68和联锁元件124、125的相互接合将第一壳体构件44和第二壳体构件46附连到支撑结构48。这样，可将控制模块添加到管状柱，其中维护时间的中断最小。
下面示出了前述公开的一些实施方案：
实施方案1：一种可移除的模块化控制组件，所述可移除的模块化控制组件包括：包括第一端部部分、第二端部部分和中间部分的结构，第一联锁特征部被布置在所述第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与所述第一端部部分间隔开的所述第二端部部分处；和至少一个壳体构件，所述至少一个壳体构件具有第一端部节段、第二端部节段和中间节段，所述中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳节段，所述第一端部节段包括能够与所述第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且所述第二端部节段包括能够与所述第二联锁特征部接合的第二联锁元件，所述至少一个壳体构件被构造成通过所述中间部分的延长来应变锁定到所述结构。
实施方案2：根据任一前述实施方案所述的可移除的模块化控制组件，其中所述至少一个壳体构件包括围绕所述中间部分的第一段延伸的第一壳体构件和围绕所述中间部分的第二段延伸的第二壳体构件。
实施方案3：根据任一前述实施方案所述的可移除的模块化控制组件，其中所述第一壳体构件包括第一对准特征部，并且所述第二壳体构件包括另一个对准特征部，因此在所述第一壳体构件和所述第二壳体构件之间建立选定对准。
实施方案4：根据任一前述实施方案所述的可移除的模块化控制组件，其中所述第一壳体构件包括第一电子器件连接器，并且所述第二壳体构件包括被构造成与所述第一电子器件连接器电连接的第二电子器件连接器。
实施方案5：根据任一前述实施方案所述的可移除的模块化控制组件，其中所述至少一个壳体构件包括电子器件连接器。
实施方案6：根据任一前述实施方案所述的可移除的模块化控制组件，其中所述结构的所述第一端部部分和所述第二端部部分中的至少一者包括多个螺纹。
实施方案7：一种资源探测和回收系统，所述资源探测和回收系统包括：第一系统；第二系统，所述第二系统包括管状柱；和可移除的模块化控制组件，所述可移除的模块化控制组件包括：连接到所述管状柱的结构，所述结构包括第一端部部分、第二端部部分和中间部分，第一联锁特征部被布置在所述第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与所述第一端部部分间隔开的所述第二端部部分处；和至少一个壳体构件，所述至少一个壳体构件具有第一端部节段、第二端部节段和中间节段，所述中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳部分，所述第一端部节段包括能够与所述第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且所述第二端部节段包括能够与所述第二联锁特征部接合的第二联锁元件，所述至少一个壳体构件被构造成通过所述中间部分的延长来应变锁定到所述结构。
实施方案8：根据任一前述实施方案所述的资源探测和回收系统，其中所述至少一个壳体构件包括围绕所述中间部分的第一段延伸的第一壳体构件和围绕所述中间部分的第二段延伸的第二壳体构件。
实施方案9：根据任一前述实施方案所述的资源探测和回收系统，其中所述第一壳体构件包括第一对准特征部，并且所述第二壳体构件包括另一个对准特征部，因此在所述第一壳体构件和所述第二壳体构件之间建立选定对准。
实施方案10：根据任一前述实施方案所述的资源探测和回收系统，其中所述第一壳体构件包括第一电子器件连接器，并且所述第二壳体构件包括被构造成与所述第一电子器件连接器电连接的第二电子器件连接器。
实施方案11：根据任一前述实施方案所述的资源探测和回收系统，其中所述至少一个壳体构件包括电子器件连接器。
实施方案12：根据任一前述实施方案所述的资源探测和回收系统，其中所述结构的所述第一端部部分和所述第二端部部分中的至少一者包括多个螺纹。
实施方案13：一种构成管状柱的方法，所述方法包括：将结构的第一端部部分连接到第一管状件；将至少一个壳体构件放置在所述结构上；将一个或多个控制模块安装在所述至少一个壳体构件的中间部分中；将所述结构的第二端部部分连接到第二管状件；以及通过伸长中间部分将所述至少一个壳体构件接合到所述结构。
实施方案14：根据任一前述实施方案所述的方法，其中伸长所述中间部分包括在所述结构的所述第二端部部分处构成螺纹连接。
实施方案15：根据任一前述实施方案所述的方法，其中将所述至少一个壳体构件接合到所述结构包括：利用在所述结构的所述第一端部部分处的第一联锁特征部放置所述至少一个壳体构件上的第一联锁元件，以及利用在所述结构的所述第二端部部分处的第二联锁特征部放置所述至少一个壳体构件上的第二联锁元件。
在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)，术语“一个”、“一种”和“该”以及类似指代的使用应被解释为涵盖单数和复数，除非在本文另外指明或与上下文明显地矛盾。此外，还应当指出的是，本文的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用来将一个元素与另一个元素区分开。与数量结合使用的修饰语“约”包含所陈述的值并且具有由上下文决定的含义(例如，其包括与特定数量的测量相关联的误差度)。
本公开的教导内容可用于多种井操作。这些操作可以涉及使用一种或多种处理剂来处理地层、地层中驻留的流体、井筒、和/或井筒中的设备，诸如生产管材。处理剂可以是液体、气体、固体、半固体、以及它们的混合物的形式。例示性的处理剂包括但不限于压裂液、酸、蒸汽、水、盐水、防腐剂、粘固剂、渗透性调节剂、钻井泥浆、乳化剂、破乳剂、示踪剂、流动性改进剂等。例示性的井操作包括但不限于水力压裂、增产、示踪剂注入、清洁、酸化、蒸汽注入、注水、固井等。
术语“约”和“基本上”旨在包括，基于在提交申请时可用的设备，与特定数量的测量相关联的误差度。例如，“约”和/或“基本上”可包括给定值的±8％或5％、或2％的范围。
虽然在此已经示出和描述了一个或多个实施方案，但在不脱离本发明的实质和范围的情况下可对其进行修改和替换。因此，应当理解，已经通过例示而非限制的方式描述了本发明。
虽然已参考一个或多个示例性实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可作出各种改变并且可用等同物代替其元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可作出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教导内容。因此，预期的是，本发明不限于作为设想用于实现本发明的最佳模式而公开的特定实施方案，而是本发明将包括落入权利要求书的范围内的所有实施方案。另外，在附图和具体实施方式中，已公开了本发明的示例性实施方案，并且尽管已采用了特定术语，但除非另外指明，否则它们仅以一般性和描述性意义使用，而非出于限制的目的，否则本发明的范围因此并不限于此。
Claims (15)
1.一种可移除的模块化控制组件，所述可移除的模块化控制组件包括：
包括第一端部部分、第二端部部分和中间部分的支撑结构，第一联锁特征部被布置在所述第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与所述第一端部部分间隔开的所述第二端部部分处，其中，所述支撑结构能够沿穿过所述第一端部部分和所述第二端部部分的轴线伸长；和
至少一个壳体构件，所述至少一个壳体构件具有第一端部节段、第二端部节段和中间节段，所述中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳节段，所述第一端部节段包括能够与所述第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且所述第二端部节段包括能够与所述第二联锁特征部接合的第二联锁元件，所述至少一个壳体构件通过使所述支撑结构的中间部分沿穿过所述第一端部部分和所述第二端部部分的轴线伸长来使所述第一联锁特征部与所述第一联锁元件接合以及使所述第二联锁特征部与所述第二联锁元件接合而应变锁定到所述支撑结构。
2.根据权利要求1所述的可移除的模块化控制组件，其中所述至少一个壳体构件包括围绕所述中间部分的第一段延伸的第一壳体构件和围绕所述中间部分的第二段延伸的第二壳体构件。
3.根据权利要求2所述的可移除的模块化控制组件，其中所述第一壳体构件包括至少对准特征部，并且所述第二壳体构件包括第二对准特征部，因此在所述第一壳体构件和所述第二壳体构件之间建立选定对准。
4.根据权利要求2所述的可移除的模块化控制组件，其中所述第一壳体构件包括第一电子器件连接器，并且所述第二壳体构件包括被构造成与所述第一电子器件连接器电连接的第二电子器件连接器。
5.根据权利要求1所述的可移除的模块化控制组件，其中所述至少一个壳体构件包括电子器件连接器。
6.根据权利要求1所述的可移除的模块化控制组件，其中所述支撑结构的所述第一端部部分和所述第二端部部分中的至少一者包括多个螺纹。
7.一种资源探测和回收系统，所述资源探测和回收系统包括：
第一系统；
第二系统，所述第二系统包括管状柱；和
可移除的模块化控制组件，所述可移除的模块化控制组件包括：
连接到所述管状柱的支撑结构，所述支撑结构包括第一端部部分、第二端部部分和中间部分，第一联锁特征部被布置在所述第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与所述第一端部部分间隔开的所述第二端部部分处，其中，所述支撑结构能够沿穿过所述第一端部部分和所述第二端部部分的轴线伸长；和
至少一个壳体构件，所述至少一个壳体构件具有第一端部节段、第二端部节段和中间节段，所述中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳部分，所述第一端部节段包括能够与所述第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且所述第二端部节段包括能够与所述第二联锁特征部接合的第二联锁元件，所述至少一个壳体构件通过使所述支撑结构的中间部分沿穿过所述第一端部部分和所述第二端部部分的轴线伸长来使所述第一联锁特征部与所述第一联锁元件接合以及使所述第二联锁特征部与所述第二联锁元件接合而应变锁定到所述支撑结构。
8.根据权利要求7所述的资源探测和回收系统，其中所述至少一个壳体构件包括围绕所述中间部分的第一段延伸的第一壳体构件和围绕所述中间部分的第二段延伸的第二壳体构件。
9.根据权利要求8所述的资源探测和回收系统，其中所述第一壳体构件包括第一对准特征部，并且所述第二壳体构件包括另一个对准特征部，因此在所述第一壳体构件和所述第二壳体构件之间建立选定对准。
10.根据权利要求8所述的资源探测和回收系统，其中所述第一壳体构件包括第一电子器件连接器，并且所述第二壳体构件包括被构造成与所述第一电子器件连接器电连接的第二电子器件连接器。
11.根据权利要求7所述的资源探测和回收系统，其中所述至少一个壳体构件包括电子器件连接器。
12.根据权利要求7所述的资源探测和回收系统，其中所述支撑结构的所述第一端部部分和所述第二端部部分中的至少一者包括多个螺纹。
13.一种构成管状柱的方法，所述方法包括：
提供包括第一端部部分、第二端部部分和中间部分的支撑结构，第一联锁特征部被布置在所述第一端部部分处，并且第二联锁特征部被布置在与所述第一端部部分间隔开的所述第二端部部分处，其中，所述支撑结构能够沿穿过所述第一端部部分和所述第二端部部分的轴线伸长；
提供至少一个壳体构件，所述至少一个壳体构件具有第一端部节段、第二端部节段和中间节段，所述中间节段具有形成于其中的至少一个控制模块接纳节段，所述第一端部节段包括能够与所述第一联锁特征部接合的第一联锁元件，并且所述第二端部节段包括能够与所述第二联锁特征部接合的第二联锁元件，所述至少一个壳体构件被构造成通过使所述支撑结构的中间部分沿穿过所述第一端部部分和所述第二端部部分的轴线伸长来使所述第一联锁特征部与所述第一联锁元件接合以及使所述第二联锁特征部与所述第二联锁元件接合而应变锁定到所述支撑结构；
将所述支撑结构的第一端部部分连接到第一管状件；
将所述至少一个壳体构件放置在所述支撑结构上；
将一个或多个控制模块安装在所述至少一个壳体构件的中间节段中；
将所述支撑结构的第二端部部分连接到第二管状件；以及
通过伸长所述中间部分将所述至少一个壳体构件应变锁定到所述支撑结构。
14.根据权利要求13所述的方法，其中伸长所述中间部分包括在所述支撑结构的所述第二端部部分处构成螺纹连接。
15.根据权利要求13所述的方法，其中将所述至少一个壳体构件应变锁定到所述支撑结构包括：利用在所述支撑结构的所述第一端部部分处的第一联锁特征部放置所述至少一个壳体构件上的第一联锁元件，以及利用在所述支撑结构的所述第二端部部分处的第二联锁特征部放置所述至少一个壳体构件上的第二联锁元件。
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